盾构机结构原理
盾构机的工作原理介绍怎么写
盾构机的工作原理介绍
盾构机是一种用于地下隧道挖掘的特殊机器设备，它的工作原理是通过同时掘进和支护地下隧道的工具。
盾构机在地下工程中起着重要的作用，下面将介绍盾构机的工作原理。
1. 盾构机的基本结构
盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推力系统、控制系统和支撑系统组成。
盾构壳体是盾构机的外壳，内部装有刀盘和支撑系统。
刀盘是盾构机的主要工具，通过刀盘旋转挖掘地下土壤和岩石。
推力系统用于推动盾构机前进，控制系统则负责监控和操作盾构机的运行。
2. 盾构机的工作原理
盾构机工作时，首先将机器放入地下隧道的起点位置，然后启动推力系统，使盾构机开始向前推进。
同时，刀盘开始旋转，将土壤和岩石切割成小块并将其推出隧道。
支撑系统则用来支撑隧道周围的土壤和岩石，以防止塌方。
在盾构机推进的过程中，控制系统会根据地下情况调整刀盘的旋转速度和推力的大小，以确保隧道的顺利开挖。
盾构机可以根据需要进行曲线和斜坡的挖掘，以满足工程设计要求。
3. 盾构机的应用范围
盾构机广泛应用于地铁、隧道、管道等地下工程领域。
由于其高效、安全和精密的特点，盾构机在城市地下工程中得到越来越广泛的应用。
盾构机的工作原理使其可以适应不同地质条件下的隧道开挖，提高了工程的质量和效率。
总的来说，盾构机的工作原理是通过刀盘切割土壤和岩石，同时支撑隧道周围的结构。
盾构机在地下工程中扮演着重要的角色，为城市发展和基础设施建设提供了重要支持。
盾构机的工作原理介绍
盾构机的工作原理介绍
盾构机是一种用于地底隧道开挖的特种机械设备。
它的工作原理基于土壤的掘进和排除。
以下是盾构机的工作原理介绍：
1. 预制环片安装：盾构机由机身、掘进头和推力系统等组成。
首先，在掘进头前部设置一个物理屏蔽结构，称为盾构壳体。
在盾构壳体尾部，有一个可供工人进入的工作室，用于预制环片。
2. 土壤挖掘：盾构机启动后，掘进头携带切削工具在掘进面上边切削土壤，同时使用液压系统将土壤转移到盾构机后部。
液压油压力将土壤推到盾构机机体上方，通过传送装置运输到尾部的舱室。
3. 土壤排除：使用螺旋输送机将土壤从尾部舱室中排出，或者通过推力推动盾构机推进，将土壤从尾部直接排出。
4. 支撑系统：盾构机作业过程中，需要使用支撑系统来保持隧道稳定。
一般是在盾构壳体外部设置一个钢管脚手架，支撑隧道壁体。
在支撑系统后方设置混凝土预制环片，固定住刚刚开挖的地下段。
5. 推进系统：为了推进盾构机，推进系统通过液压油缸施加推力。
液压油缸定期向前移动，推动盾构机前进。
同时，推进系统通过液压顶推系统传递前进力。
6. 后续支护和衬砌：在两端推进之后，需要进行后续支护和衬
砌工作。
在盾构机后面的空隙中灌注混凝土，形成隧道壁体。
同时，还可以安装其他支护设备，如加固钢筋和注浆等，以增加隧道的稳定性和强度。
总结：盾构机工作原理是通过切削土壤和运输土壤的方式，逐步掘进地下隧道。
同时，支撑系统、推进系统和后续支护工作保证了隧道的稳定性和安全性。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的机械设备，其工作原理是通过推进盾构机来实现隧道的挖掘和支护。
下面将详细介绍盾构机的工作原理。
1. 盾构机的组成部分盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推进系统、支撑系统、排土系统和控制系统等组成。
- 盾构壳体：盾构壳体是盾构机的主体结构，由数个壳体环节组成，形成一个完整的环形结构。
- 刀盘：刀盘位于盾构壳体前端，用于破碎地层并将土层推入盾构机的内部。
- 推进系统：推进系统由液压缸、推进液压缸和推进盾构壳体等组成，用于推动盾构机向前推进。
- 支撑系统：支撑系统用于支撑盾构机的壳体，以保证施工过程中的稳定性。
- 排土系统：排土系统由螺旋输送机和螺旋输送机驱动器组成，用于将挖掘的土层从盾构机内部排出。
- 控制系统：控制系统用于监控和控制盾构机的各个部分，确保施工的安全和顺利进行。
2. 盾构机的工作过程盾构机的工作过程主要包括推进、挖掘、支护和排土四个阶段。
- 推进阶段：在推进阶段，盾构机通过推进系统推动盾构壳体向前推进。
推进过程中，盾构机同时进行挖掘和支护，确保施工的安全和稳定。
- 挖掘阶段：在挖掘阶段，盾构机的刀盘开始旋转，通过切割和破碎地层，将土层推入盾构机的内部。
同时，盾构机的排土系统开始工作，将挖掘的土层从盾构机内部排出。
- 支护阶段：在支护阶段，盾构机通过支撑系统对挖掘的隧道进行支护。
支撑系统通常包括液压支架和预制段等，用于加固隧道壁面，防止地层塌方。
- 排土阶段：在排土阶段，盾构机的排土系统将挖掘的土层从盾构机内部排出。
排土系统通常采用螺旋输送机，通过螺旋输送机将土层输送到地面上。
3. 盾构机的应用领域盾构机广泛应用于地铁、隧道、水利工程、交通隧道等领域。
其优势在于可以减少对地表的干扰，提高施工效率，降低工人的劳动强度。
4. 盾构机的发展趋势随着科技的不断进步，盾构机的技术也在不断创新和改进。
目前，一些新型的盾构机已经具备了自动化、智能化的特点，能够实现自主导航、在线监测和远程控制等功能。
盾构机的工作原理介绍
盾构机的工作原理介绍盾构机是一种用于地下隧道工程的特殊设备，它的工作原理是利用盾构机本身的推进力和土壤的支撑作用来完成隧道的开挖和衬砌工作。
盾构机通常由刀盘、推进系统、土压平衡系统、排土系统、控制系统等部分组成，下面将逐一介绍盾构机的工作原理。
首先，盾构机的刀盘是其核心部件，它位于盾构机的前端，用于切削土壤和岩石。
刀盘一般由刀具、刀架、主轴、主驱动器等部分组成，通过主驱动器的驱动，刀盘可以旋转并切削地下的土壤和岩石，完成隧道的开挖工作。
其次，盾构机的推进系统是用来推动盾构机向前行进的部分，通常由液压缸、推进顶板、推进腔等部分组成。
在盾构机工作时，推进系统可以提供足够的推进力，使盾构机能够顺利地向前推进，完成隧道的开挖和推进工作。
然后，盾构机的土压平衡系统是用来平衡地下土壤和岩石的压力，保证隧道开挖工作的稳定进行。
土压平衡系统通常由压力注入装置、控制室、土压平衡管道等部分组成，通过控制土压平衡系统的压力，可以有效地平衡地下土壤和岩石的压力，保证盾构机的安全工作。
此外，盾构机的排土系统是用来清理刀盘切削后的土壤和岩石碎片，保证盾构机的正常工作。
排土系统通常由螺旋输送机、输送管道、土料箱等部分组成，通过螺旋输送机将切削后的土壤和岩石碎片输送到地面，完成排土工作。
最后，盾构机的控制系统是用来控制盾构机各个部分的工作，保证盾构机能够按照设计要求进行工作。
控制系统通常由电气控制柜、液压控制柜、监控系统等部分组成，通过对盾构机的各个部分进行精确的控制，可以保证盾构机的稳定工作。
总的来说，盾构机是一种复杂的地下隧道工程设备，其工作原理涉及到刀盘的切削、推进系统的推进、土压平衡系统的平衡、排土系统的清理和控制系统的控制等多个方面。
只有这些部分协调配合，盾构机才能顺利地完成隧道的开挖和衬砌工作。
盾构机在地下隧道工程中发挥着重要的作用，相信随着技术的不断进步，盾构机的工作原理也将不断得到改进和完善。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于隧道掘进的机械设备，它采用盾构法进行掘进作业。
盾构机工作原理包括盾构机的结构组成、掘进过程和工作原理。
一、盾构机的结构组成1. 盾构机主体结构：盾构机主体由前部掘进机构和后部支撑机构组成。
前部掘进机构包括刀盘、推进装置和掘进腔体，用于掘进地下隧道。
后部支撑机构包括支撑系统、推进系统和尾部密封装置，用于支撑和稳定掘进工作面。
2. 刀盘：刀盘是盾构机的核心部件，由刀盘主轴、刀盘壳体和刀具组成。
刀盘壳体上安装有刀具，通过刀具的旋转和推进，实现地层的破碎和掘进。
3. 推进装置：推进装置由液压缸、推进支架和推进腔体组成，用于推动盾构机向前掘进。
推进装置通过液压缸的伸缩，推动推进支架向前挪移，同时推动盾构机前进。
4. 支撑系统：支撑系统由液压支撑腔体、支撑腿和支撑板组成，用于支撑和稳定掘进工作面。
支撑系统可以根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度，确保掘进工作面的稳定和安全。
5. 尾部密封装置：尾部密封装置用于防止土层和水的侵入，保持掘进工作面的干燥和安全。
尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合，实现对尾部空腔的封闭。
二、盾构机的掘进过程盾构机的掘进过程主要包括刀盘破碎地层、推进机构推进、支撑机构支护和尾部密封装置的封闭。
1. 刀盘破碎地层：盾构机启动后，刀盘开始旋转，刀具与地层发生碰撞，通过冲击和破碎地层。
刀盘破碎地层的同时，推进装置将盾构机向前推进。
2. 推进机构推进：推进装置通过液压缸的伸缩，推动推进支架向前挪移，同时推动盾构机前进。
推进装置不断推进，使盾构机不断向前掘进。
3. 支撑机构支护：当盾构机掘进一定距离后，支撑系统开始工作。
支撑系统根据地层情况自动调整支撑板的位置和角度，支撑和稳定掘进工作面。
4. 尾部密封装置封闭：当盾构机掘进到目标位置时，尾部密封装置开始工作。
尾部密封装置通过密封垫和密封门的组合，实现对尾部空腔的封闭，防止土层和水的侵入。
三、盾构机的工作原理盾构机的工作原理基于土层的破碎和推进。
盾构机械设计与优化分析
盾构机械设计与优化分析盾构机是一种用于地下隧道开挖的重型机械设备，具有高效、安全、环保等优点。
盾构机的设计与优化分析是确保盾构机能够在复杂地质条件下稳定工作、提高开挖效率的关键。
本文将从盾构机械设计与优化分析的角度，介绍盾构机的结构、工作原理、设计要点和优化方法。
一、盾构机的结构盾构机主要由刀盘、刀盘推进系统、导轨、螺旋输送机、支架等主要部件组成。
刀盘是盾构机的核心部件，由刀具、铰接机架和剪刀臂等组成。
刀盘推进系统用于推进盾构机，通常包括压力室、液压缸等，通过推进液压缸的工作，实现盾构机的前进。
二、盾构机的工作原理盾构机的工作原理是利用刀盘的旋转和推进系统的推力，在地下挖掘出需要的隧道。
首先，盾构机将刀盘推进到工作面，并通过刀盘旋转将地层削掉。
然后，通过刀盘推进系统的推力，将挖出的土石材料推送到螺旋输送机，再由螺旋输送机将土石材料输送至出口。
三、盾构机械设计要点1. 可靠性设计：盾构机作业环境复杂，容易受到地质条件和外界环境的影响，因此在盾构机的设计中，需考虑其结构的稳定性和可靠性，以确保盾构机在工作过程中能够正常运行。
2. 自动化设计：现代盾构机普遍采用自动化控制系统，能实现对整个开挖过程的自动控制。
因此，在盾构机的设计中，需要考虑自动化控制系统的集成，以提高盾构机的作业效率和安全性。
3. 节能设计：盾构机作业消耗大量能源，因此，在盾构机的设计中，需注重节能设计，通过提高机械传动效率、减少能量损失等方式，降低盾构机的能耗。
四、盾构机优化方法1. 结构优化：通过对盾构机结构的优化设计，提高盾构机的刚度和稳定性，减少振动和变形，提高盾构机的工作效率。
2. 液压系统优化：盾构机的液压系统是保证盾构机正常工作的关键。
通过优化液压系统的设计，可以提高液压系统的响应速度和控制精度，从而提高盾构机的工作性能。
3. 机械传动系统优化：通过优化盾构机的机械传动系统，改善传动效率，减少能量损失，提高盾构机的动力输出和工作效率。
盾构机工作原理
盾构机工作原理盾构机是一种用于地下隧道施工的特殊工程设备。
它通过推进机构推动盾构机前进，同时在前端设置刀盘进行土层的切削和掘进，然后通过输送系统将切削出的土层从隧道中运出。
盾构机工作原理主要包括推进机构、刀盘系统、土层输送系统和支护系统。
1. 推进机构：盾构机的推进机构通常由主推进缸、辅助推进缸和推进齿轮等组成。
主推进缸通过液压系统提供推进力，推动盾构机前进。
辅助推进缸用于辅助推进和调整机器姿态。
推进齿轮则通过齿轮传动将液压力转化为推进力。
2. 刀盘系统：刀盘系统位于盾构机的前端，主要由刀盘和刀盘驱动装置组成。
刀盘上安装有刀具，通过旋转和振动等方式进行土层的切削和掘进。
刀盘驱动装置通常由机电或者液压马达提供动力，驱动刀盘旋转。
3. 土层输送系统：土层输送系统用于将切削出的土层从隧道中运出。
它通常由螺旋输送机、链式输送机或者橡胶带输送机等组成。
这些输送机通过转动或者运动将土层从刀盘处输送到出口处，并将其排出隧道。
4. 支护系统：为了保证隧道的稳定和安全，盾构机还配备有支护系统。
支护系统通常由液压支架、钢拱架和注浆设备等组成。
液压支架用于支撑隧道壁，钢拱架则用于加固隧道顶部。
注浆设备则用于注入固化材料，增加隧道的稳定性。
盾构机工作时，首先通过推进机构提供推进力，推动盾构机前进。
同时，刀盘系统开始切削土层，将切削出的土层通过土层输送系统运出隧道。
在切削和掘进过程中，支护系统起到保护隧道结构的作用。
随着盾构机的推进，隧道逐渐形成。
盾构机工作原理的核心在于刀盘系统的切削和掘进。
刀盘通过旋转和振动等方式切削土层，然后通过土层输送系统将切削出的土层排出隧道。
这种切削和掘进的方式能够有效地减少地下施工对周围环境的影响，提高工程施工的效率和质量。
总结起来，盾构机工作原理包括推进机构、刀盘系统、土层输送系统和支护系统。
通过推进机构提供推进力，刀盘系统切削土层，土层输送系统将切削出的土层排出隧道，支护系统保证隧道的稳定和安全。
盾构机结构原理PPT课件
目录
• 盾构机概述 • 盾构机结构组成 • 盾构机工作原理 • 盾构机应用与案例 • 盾构机维护与保养
01
盾构机概述
盾构机定义
盾构机是一种使用盾构法进行隧道施 工的大型掘进机械，主要由刀盘、盾 体、人舱、螺旋输送机、管片拼装机 、管片运输车等部分组成。
盾构机的主要作用是在地下挖掘出一 条隧道，并在挖掘过程中对隧道进行 衬砌和支护，以保证隧道施工的安全 和稳定。
20世纪初，盾构机开始在日本得到广 泛应用，并逐渐发展成为一种成熟的 施工方法。
02
盾构机结构组成
主机系统
01
02
03
04
主机是盾构机的核心部分，包 括刀盘、盾体、刀具等。
刀盘是盾构机挖掘土体的主要 部件，通常采用硬质合金或碳
化钨等材料制成。
盾体是保护操作人员和盾构机 内部设备的重要结构，通常采
盾构机分类
根据盾构机的用途，可分为地 铁盾构机、市政管道盾构机、 公路盾构机等。
根据盾构机的掘进方式，可分 为开敞式盾构机和气压式盾构 机。
根据盾构机的直径，可分为小 直径盾构机和大直径盾构机。
盾构机发展历程
盾构机最早起源于欧洲，但最早的盾 构机比较简单，仅适用于软土地层。
随着科技的不断进步，现代盾构机已 经实现了自动化、智能化，并广泛应 用于地铁、市政管道、公路等领域。
03
盾构机工作原理
工作原理简介
盾构机是一种隧道掘进的专用工 程机械，通过刀盘旋转切削土体， 同时使用盾构壳体保护作业面和
运输渣土。
盾构机的工作原理基于一个封闭 的作业系统，通过土压平衡、泥 水加压等工法维持开挖面的稳定，
并控制地层变形。
盾构机的工作过程包括挖掘、排 渣、运渣、拼装等环节，各环节 相互配合，实现隧道的高效掘进。
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盾构的历史
（年） 1966
1969
1970 1977
1980
发展过程中概况
中国第一台掘进机，是上海水工机械厂设计制造的。它是为云南下关西洱河水电站引 水隧道进行工业性试验，直径3.5m。该隧道埋设于地层岩性系花岗片麻岩、石灰岩， 抗压强度100～180Mpa，最高月进尺48.5m。
广州市机电工业局研制的掘进机直径为4m，为广西桂林的隧道工程的施工而提供。隧 道掘进长度245m。隧道通过地层岩性系花岗岩、石灰岩，抗压强度30～240Mpa，最高 月进尺20m。
– 一种是当一段隧道挖完后，整个盾壳由液压千斤顶借助后靠向前推进； – 另一种方法是每一个单元格能单独地向前推进。
• 第一种施工法后来被采用，并得到推广应用，演变为成熟的盾构法，目前所有 的封闭式盾构都是基于第一种方法。此后，布鲁诺尔逐步完善了盾构结构的机 械系统，设计成封闭式盾壳用全断面螺旋式开挖，衬砌紧随其后。它可以被认 为是土压平衡盾构（EPB Shield）的先行者。
盾构的历史
• 1803年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在伦敦从船蛀 在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到启示，发现了盾构法掘进隧道 的原理。
• 布鲁诺尔构想的盾构机械内部结构由不同的单元格组成，每一个单元格可容纳 一个工人独立工作并对工人起到保护作用。采用的方法是将所有的单元格都被 牢靠地装在盾壳上。当时设计了两种施工方法：
第三台掘进机在西安煤矿机械厂制造出厂，直径3.5m，掘进长度669m。地质系石灰岩， 抗压强度56～160Mpa，最高月进尺179m。
上海水工机械厂设计制造的SJ－58型机曾于同年的4月至1978年4月在云南西洱水电站 水工隧道中进行工业性试验，掘进长度247.63m，直径为5.8m。通过地层岩性为花岗片 麻岩、石灰岩抗压强度100～180Mpa，最高月尺31.7m。
TBM历史简介
• 1953年，制造了一台直径为7．85m全断面隧道掘进机（full face tunnel boring machine），是利用回转刀盘开挖（同时破碎及掘进）隧道的整个 断面的专用机械总称。这台掘进机被认为是十九世纪未以来的第一台岩石隧道 掘进机（照片1）。
中国岩石掘进机发展历史年表
• 岩石隧道掘进机法是利用岩石隧道掘进机在岩石地 层中暗挖隧道的一种施工方法。所谓岩石地层是指 该地层有硬岩、软岩、风化岩、破碎岩等类，在其 中开挖的隧道称为岩石隧道。施工时所使用机械通 常称为岩石隧道掘进机，英文名称是Tunnel Boring Machine．简称TBM。
• 在中国，由于行业部门的习惯，也称之为全断面隧 道掘进机或隧道掘进机或简称掘进机。按岩石的破 碎方式，大致分为挤压破碎式与切削破碎式。
中国岩石掘进机发展历史年表
1983 1985
1991
1995 2002
3月～12月，广州市机电工业局、铁道兵、抚顺矿务局、上海水工机械厂研 制四台直径2.5~5.5m的掘进机
中国从美国引进了罗宾斯公司大型掘进机，直径为φ10.8m，用来开挖施工 引水隧道总长度约10km，掘进机遇到岩石地层系石灰岩，抗压强度150MPa， 施工时最高月进尺150m，这是我国第一条采用大断面的岩石掘进机进行施 工的隧道。
件，而且周围岩层稳定性较好，从而保证了施工人员的健康和安全。 • 4．掘进机对多变的地质条件（断层、破碎带、挤压带、涌水及坚硬
岩石等）的适应性较差。但近年来随着技术进步，采用了盾构外壳保 护型的掘进机，施工既可以在软弱和多变的地层中掘进又能在中硬岩 层中开挖施工。 • 5．掘进机的经济性问题：由于掘进机结构复杂，对材料的要求较高， 零部件的耐久性要求高。因而制造的价格较高在施工之前就需要花大 量资金购买部件和制造机器，因此对工程建设投资就高。
广州吉原交通技术工程有限公司
盾构结构原理及功能
2012年３月 南京
目
录
１、TBM、盾构简介 ２、不同类型盾构的工作原理及基本构造
3、盾构工程常见施工难点一、TBM、盾构简介源自常用隧道施工方法常
明挖法
用
隧
道 施
矿山法
工
方
TBM硬岩掘
法
掘进机
进机
（Tunnel Boring Machine）
盾构
TBM历史简介
甘肃省引大（大通河）入秦（秦王川）大型跨流域灌溉工程中30A隧道全长 11.649km，由意大利CMC公司和中国华水水电工程公司组成联合企业采用套 筒式（铰接盾构型）岩石掘进机（TBM），掘进机直径5.53m，隧道砼衬直 径φ4.8m
陕西秦岭隧道引进两台德国威尔特公司全断面硬岩掘进机TB808E，直径 φ8.8m
TBM历史简介 挤压破碎
滚压破岩状况
滚刀破岩原理示意图
TBM历史简介 切削破碎
TBM历史简介
• 1852年，一台蒸汽机驱动的岩石隧道掘进机（RTM）或 隧道掘进机(TBM)，在花岗岩中试用，未获成功。
• 罗宾斯掘进机制造厂最早于1947年研制和生产的原始型 掘进机是在煤层中使用的，但后来也用在页岩中开挖隧道。 在这两台掘进机上，第一次使用了盘形刀具作为对岩体破 碎工具并得到较好的效果。
萍乡矿务局研制了两台直径3m的掘进机，应用于萍乡煤矿河北迁西南观洞，掘进长度 分别为695和240m。通过地层岩性为石灰岩，最高月进尺分别为301m和224m。
1981
对SJ－58型机进行了一次比较全面彻底的修改设计和加工制造的新掘进机，应用于河 北新王庄引滦入津工程，直径5.8m的掘进机长度1444.5m，1983年3月隧道贯通。通过 地层为岩性白云质矽质灰岩含燧石结核及条带，抗压强度80～160Mpa。最高月进尺 202m，月平均进尺92m的成绩。
新疆引水工程引进德国海瑞克公司一台全断面硬岩掘进机
2003 辽宁大伙房水库引进一台威尔特公司TB803E全断面掘进机，两台美国罗宾 斯公司的全断面掘进机，直径φ8m
TBM掘进机的施工特点
• 利用掘进机开挖隧道与常规的钻爆法相比，主要有以下特点： • 1．掘进效率高。 • 2．掘进机开挖施工质量好，且超挖量少。 • 3．对岩石的扰动小。掘进机开挖施工可以大大改善开挖面的施工条