土壓平衡盾構機盾體概述

1、土壓平衡盾構機盾體概述地鐵越來越多成為成都市中人們日常生活出行的首選。 盾構 機也漸漸被人們所熟悉。 盾構機指外形與遂道橫截面相同但尺寸 比遂道外形稍大的鋼管或框架壓入地中構成保護掘進的外殼， 該 外殼與殼內各種作業(yè)機械及作業(yè)空間的組合體為盾構機。 它是一 種既能支承地層壓力又能在地層中掘進的施工機具。 它是于電氣 液壓，光電，傳感及信息于一體的自動化程度高的遂道掘進專用 工程機械。具有開挖切削土體輸送土碴拼裝遂道襯砌測量導向糾 偏等功能。土壓平衡盾構機（也稱為 EPB，作為盾構機型中的 一種，它通過土壓平衡系統(tǒng)實現(xiàn)開挖面的穩(wěn)定。 此機型利用開挖 的泥土支撐挖掘面， 通過調節(jié)盾構推進速度和螺旋

2、輸送機的轉速 來控制土倉的壓力，使土倉中的土壓力與地下水土壓力相平衡， 防止開挖面崩塌和地表沉降限制在允許范圍內。土壓平衡盾構機（以下稱 EPB主要是由刀盤，刀盤驅動， 盾體，螺旋輸送機，人閘，管片安裝器及后配套幾大部分組成。 在此主要談一下盾體部分在掘進過程中所起的作用。眾所周知刀盤位于整個盾構機的最前端刀盤主要作用就是 在液壓馬達驅動下旋轉切削土體。 而盾體部分就大的范圍包括盾 體（前盾，中盾和尾盾），推進油缸，艙壁門，螺旋輸送機前閘 門，盾體平臺幾部分。盾體外殼不僅對作業(yè)空間起著保護作用， 同時承受周圍土層的壓力有時還承受地下水壓以及將地下水擋 在外面， 因此盾構機的外殼要求有足夠的強度

3、和剛度。 前盾位于 刀盤的后面，前盾中焊有一塊艙壁板此板使前盾與刀盤分隔開， 同時使泥土艙與后面的工作空間相隔離。 艙壁板前面焊接的一塊 錐形弧形板， 此設計有利于土體流向盾體底部。 錐形板上焊有換 刀時起吊刀具用的輔助工具。 刀盤鋼結構上焊接的攪拌棒與焊在 艙壁板上的攪拌棒同時對切削下來的土體進行攪拌。 前盾攪拌棒 上的孔口用以向開挖艙輸送水，泡沫，膨潤土及其他添加劑，用 以改善土質。 泥土充分攪拌后落入開挖艙下部， 經螺旋輸送機輸 送至皮帶輸送機上經碴土車上再經豎井運至地面。 艙壁板的上方 有一個艙壁門，規(guī)格一般為 DN6O0經過專業(yè)培訓的維修人員進 入人閘經過艙壁門后到達泥土艙進行維修檢

4、查。 艙壁板上一般對 稱分布有四個水平超前鉆， 當隧道施工中遇到的溶洞、 空穴等地 質災害無法從地面進行注漿加固處理時， 可用盾構機配置的超前 鉆探系統(tǒng)在洞內進行溶洞鉆探及膨潤土加固。 通過高低位置不同 的水平超前鉆從開挖面上提取土樣， 可以幫助分析土質變化， 為 下一段的掘進提供數(shù)據(jù)。 艙壁板上在不同高度處安裝有土壓傳感 器可以用來探測泥土倉中不同高度的泥土層壓力。 刀盤驅動和人 閘均通過螺栓固定于前盾上的驅動法蘭和人閘法蘭上。 艙壁板下 方有兩個排水管。 伴隨泥土落入泥土艙的泥水超過一定量時， 可 通過此管路被抽出從而起到一定穩(wěn)定兩艙壓力的作用。 螺旋輸送 機與前盾下方螺旋機法蘭通過螺栓相

5、連接， 與盾體軸向中心線成 一定的夾角傾斜向后方伸出至盾尾。中盾位于前盾的后面和前盾通過高強度螺栓來連接。 中盾上 焊有環(huán)形梁和 H 架用于掘進的推進油缸及和盾尾聯(lián)接的鉸接油 缸都安裝在中體上。管片安裝器的支承架就固定在 H架上。盾構 機推進油缸的后端頂在盾構機前盾和中體相聯(lián)的法蘭板上， 油缸 的前部擱置在中盾的擺動支承上， 推進油缸的壓力可通過前盾鋼 結構作用到開挖面上以起到支撐和穩(wěn)定開挖面的作用。 推進油缸 活塞桿上安裝有塑性撐靴用以降低振動。 每組油缸可單獨控制可 以實現(xiàn)盾構機的姿態(tài)調整。掘進過程中的糾編和曲線段的施工， 主要通過分組開動推進油缸來實現(xiàn)。 中盾的環(huán)形梁上有傾斜的超 前鉆，

6、通過此管路向洞壁與盾殼之間注入膨潤土用以減少盾體的 殼體與地層之間的摩擦， 同樣可以通這些超前鉆在開挖面上抽取 土質結合水平超前鉆所取的土樣更好的幫助分析地質層的變化， 為掘進過程的順利進行起到一定的作用。 盾尾和中盾是通過鉸接 油缸來連接。 鉸接油缸在盾構掘進時能靈活的進行姿態(tài)調整并方 便于盾構機在掘進過程中的轉向。盾尾部分為管片拼裝空間管片拼裝機位于盾尾空間的保護 內，管片的拼裝借助于管片拼裝機來實現(xiàn)并且在盾尾的保護下進 行。盾尾的長度根據(jù)管片的寬度和形狀及盾尾密封的結構和道數(shù) 來決定。 盾尾的最前端是經過機械加工的盾尾鉸接環(huán)， 此環(huán)與中 體內環(huán)接觸面裝有緊急密封圈， 用以阻擋突發(fā)情況時背

7、后泥水等 液體流入工作艙。盾尾殼體上開有油脂注入管路和同步注漿管 路。同步注漿管路有特制的窗口以便于進行維修和清洗堵塞。 同 步注漿也就是盾構機同時掘進同時向管片外側與地層之間注入 泥漿這樣容易保證施工質量和減少地面沉陷。為了防止地下水， 土砂，壁后注漿材料等流入盾構機殼體與管片之間在盾尾鋼結構 最后端一般有兩層有彈簧板而盾尾內徑圓周焊有鋼絲尾刷 （一般 為 3 排）。一般鋼絲刷中充滿油脂鋼絲刷即有彈性又有塑性。推進油缸： 盾構機的前進與否是依賴于推進油缸的伸縮來完成。 要求完 成盾構掘進機的轉彎、 曲線行進、 姿態(tài)控制、 糾偏以及同步運動， 使得盾構掘進機能沿著事先設定好的路線前進， 是盾構機的關鍵 系統(tǒng)之一。因為它的功率大，變負載，動力遠距離傳遞和控制的 特點。推進油缸采用了液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)動力的傳遞， 分配和控制。 推進油缸被分成幾組， 每組油缸都有自己獨立的撐靴， 在推進過 程中每組油缸各自獨立進行壓力調節(jié)。螺旋輸送機前閘門：螺旋輸送機大體分伸縮和不伸縮兩種。 當螺旋輸送機為伸縮 時，在前盾下端出料口才配有螺旋輸送機前閘門。 此門分兩扇左 右對稱的分布于出料口兩邊。 當螺旋輸送機工作時， 兩扇門在油 缸的帶動下， 向兩側擺動此門處于打開狀態(tài)。 當螺旋