盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)高職PPT完整全套教學(xué)課件

盾構(gòu)/TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)全套PPT課件盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件目錄0102全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的定義盾構(gòu)機(jī)與巖石隧道機(jī)（TBM）的區(qū)別盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的定義

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（fullfacetunnelboringmachine)：通過開挖并推進(jìn)式前進(jìn)實(shí)現(xiàn)隧道全斷面成形，且?guī)в兄苓厷んw的專用機(jī)械設(shè)備。主要包括盾構(gòu)機(jī)、巖石隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）、矩形頂管機(jī)等。

盾構(gòu)機(jī)

巖石隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）

矩形頂管機(jī)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)有很多種形式，在我國習(xí)慣上將用于軟土地層的全斷面隧道隧道掘進(jìn)機(jī)稱為盾構(gòu)機(jī)，將用于巖石地層的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)稱為TBM。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)機(jī)（shieldmachine)

盾構(gòu)機(jī)是在鋼殼體保護(hù)下完成隧道掘進(jìn)、出渣、管片拼裝等作業(yè)，推進(jìn)式前進(jìn)的全斷面隧道捆進(jìn)機(jī)。主要由主機(jī)及后配套系統(tǒng)組成。

注意(1）盾構(gòu)機(jī)包括開放式盾構(gòu)機(jī)、土壓平街盾構(gòu)機(jī)、泥水平衡盾構(gòu)機(jī)等。(2)通常所用的盾構(gòu)機(jī)默認(rèn)為圓形盾構(gòu)機(jī)。巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(hardrocktunnelboringmachine)

巖石隧道掘進(jìn)機(jī)是通過旋轉(zhuǎn)刀盤并推進(jìn)，使?jié)L刀擠壓破碎巖石，采用主機(jī)帶式輸送機(jī)出渣的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)。注意：（1）巖石隧道據(jù)進(jìn)機(jī)包括開敞式巖石隧道掘進(jìn)機(jī)，單護(hù)盾巖石隧道掘進(jìn)機(jī)及雙護(hù)盾巖石隧道報進(jìn)機(jī)等。(2)巖石隧道掘進(jìn)機(jī)又稱硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)或TBM。

頂管機(jī)(pipeiackingmachine)

頂管機(jī)是具有前部開挖、盾體支撐功能，通過頂推系統(tǒng)將管節(jié)和主機(jī)一同頂進(jìn)的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)。注意：頂管機(jī)包括開敞式頂管機(jī)、土壓平衡頂管機(jī)及泥水平衡頂管機(jī)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

2.提供掘進(jìn)推力的方式不同穩(wěn)定開挖面是盾構(gòu)工作原理的最主要內(nèi)容，也是盾構(gòu)區(qū)別于TBM的主要方面。盾構(gòu)法由穩(wěn)定開挖面、盾構(gòu)掘進(jìn)和襯砌三大要素組成；現(xiàn)代盾構(gòu)具備泥水壓、土壓等維護(hù)掌子面穩(wěn)定的功能；而TBM主要用于圍巖自穩(wěn)性良好的巖石地層，是以巖石地層為掘進(jìn)對象，因此TBM不具備泥水壓、土壓等維護(hù)掌子面穩(wěn)寇的功能，也沒有主動穩(wěn)定開挖面的機(jī)構(gòu)。1.穩(wěn)定隧道開挖面的方式不同盾構(gòu)機(jī)與巖石隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）的區(qū)別盾構(gòu)是依靠千斤頂頂推在管片上得到反作用力實(shí)現(xiàn)前進(jìn)的，所以盾構(gòu)的掘進(jìn)推力靠隧道管片提供，而TBM大多是通過撐靴撐在圍巖上，靠撐靴與隧道圍巖之間的摩擦力得到掘進(jìn)推力。3.刀盤形式不同在刀盤旋轉(zhuǎn)方式上，盾構(gòu)刀盤可實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)，TBM刀盤一般只單向旋轉(zhuǎn)；同時，TBM刀盤開口很少，除了鏟拾巖渣出口外，刀盤上不設(shè)置其他開口；而盾構(gòu)根據(jù)水文地質(zhì)條件的不同，刀盤正面必須設(shè)置開口，保證一定的開口率便于工作面排渣，并且有些地層還要求中心開口率。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件目錄010203盾構(gòu)的概念盾構(gòu)的分類盾構(gòu)的起源及在我國的發(fā)展盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的概念盾構(gòu)是一種用于隧道暗挖施工，具有金屬外殼，殼內(nèi)裝有整機(jī)及輔助設(shè)備，在其掩護(hù)下進(jìn)行土體開挖、土渣排運(yùn)、整機(jī)推進(jìn)和管片安裝等作業(yè)，從而構(gòu)筑隧道，并使隧道一次成形的特種隧道施工機(jī)械，實(shí)現(xiàn)了隧道快速、安全、環(huán)保施工的工廠化作業(yè)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的概念盾構(gòu)的工作原理就是一個鋼結(jié)構(gòu)組件沿隧道軸線一邊向前推進(jìn)一邊對土壤進(jìn)行掘進(jìn)。這個鋼結(jié)構(gòu)組件的殼體稱為“盾殼”，盾殼對挖掘出的還未襯砌的隧道段起著臨時支護(hù)的作用，承受周圍土層的土壓、承受地下水的水壓以及將地下水擋在盾殼外面。掘進(jìn)、排土、襯砌等作業(yè)在盾殼的掩護(hù)下進(jìn)行?！岸堋薄氨Ｗo(hù)”，是指盾殼“構(gòu)”—“構(gòu)筑”，是指管片拼裝。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的分類1.按斷面形狀分類盾構(gòu)根據(jù)其斷面形狀的不同可分為：單圓盾構(gòu)、復(fù)圓盾構(gòu)（又稱多圓盾構(gòu)）。其中復(fù)圓盾構(gòu)又可分為雙圓盾構(gòu)、三圓盾構(gòu)、多圓盾構(gòu)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的分類非圓盾構(gòu)可分為橢圓形盾構(gòu)、矩形盾構(gòu)、類矩形盾構(gòu)、馬蹄形盾構(gòu)、半圓形盾構(gòu)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件按直徑大小分類盾構(gòu)根據(jù)其直徑的大小分為微型盾構(gòu)、小型盾構(gòu)、中型盾構(gòu)、大型盾構(gòu)、超大型盾構(gòu)。盾構(gòu)直徑12m以上4.2~7m7~12m微型盾構(gòu)小型盾構(gòu)中型盾構(gòu)超大型盾構(gòu)0.2~2m2~4.2m大型盾構(gòu)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件按支護(hù)地層的形式分類盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件按開挖面與作業(yè)室之間隔板的構(gòu)造分類盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的起源及在我國的發(fā)展1825——18761876——19641964——19841984年至今手掘式盾構(gòu)機(jī)械式、氣壓式盾構(gòu)閉胸式土壓、泥水盾構(gòu)高智能多樣化盾構(gòu)從問世至今，其發(fā)展歷程可分為四個階段。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的起源

1806年，法國工程師麥克·布魯內(nèi)爾（MarcIsambrdBrunel,1769-1849)發(fā)現(xiàn)船的木板中，有一種蛀蟲（船蛆）鉆出孔道，船蛆是一種蛤，頭部有外殼，在鉆穿木板時，分泌出液體涂在孔壁上形成堅(jiān)韌的保護(hù)殼，用以抵抗木板潮濕后的膨脹，以防被壓扁。在蛀蟲鉆孔的啟示下，布魯內(nèi)爾發(fā)現(xiàn)了盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的原理，并在英國注冊了專利。

布魯內(nèi)爾專利盾構(gòu)由不同的單元格組成，每一個單元格可容納一個工人獨(dú)立工作并對工人起到保護(hù)作用，所有單元格牢靠地安裝在盾殼上。當(dāng)一段隧道挖完后，由千斤頂將整個盾殼向前推進(jìn)。1818年，布魯內(nèi)爾完善了盾構(gòu)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)計成全斷面螺旋開挖的封閉盾殼，襯砌緊隨其后。蛀蟲（船蛆）布魯內(nèi)爾專利盾構(gòu)（1806年）布魯內(nèi)爾螺旋盾構(gòu)（1818年）盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的起源

1825年，布魯內(nèi)爾和他的兒子伊桑巴德·金德姆·布魯內(nèi)爾（1806-1859)第一次在英國倫敦泰晤士河下用一個斷面高6.8m、寬11.4m的矩形盾構(gòu)修建了世界上第一條盾構(gòu)法隧道。世界上第一條盾構(gòu)法隧道（泰晤士河底隧道）

布魯內(nèi)爾矩形盾構(gòu)由12個鄰接的框架組成，每個框架分成3個工作倉，每個倉可容納1位工人獨(dú)立工作并對工人起到保護(hù)作用。每個工作倉都牢固地安裝在盾殼上，當(dāng)掘進(jìn)完一段隧道后，由螺桿將鞍形框架向前推進(jìn)，緊接著后部砌磚。泰晤士河底布魯內(nèi)爾矩形盾構(gòu)掘進(jìn)示意圖盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的起源

由于經(jīng)驗(yàn)不足，開始掘進(jìn)時沒有掌握抵制泥水涌入隧道的方法，隧道施工因河水涌入而停工。在1828年1月12日，因洪水第一次出現(xiàn)停工后,倫敦地下鐵道公司的卡洛丹（Callodam)曾向布魯內(nèi)爾提出采用壓縮空氣的建議，但布魯內(nèi)爾沒有采納。在經(jīng)歷了五次特大河水涌入后，直到1843年才完成了這條全長只有370m的隧道，于1865年歸并于東倫敦鐵路，是世界第一條水下鐵路隧道。1913年實(shí)現(xiàn)電氣化。

盾構(gòu)最初稱為小筒（cell)或圓筒（cylinder),1866年，莫爾頓在申請專利中第一次使用了“盾構(gòu)”（shield)這一術(shù)語。

1869年英國人詹尼斯·亨利·格瑞海德（JanesHearyGreathead)用圓形盾構(gòu)再次在泰晤士河底修建了一條外徑為2.18m、長402m的隧道，并第一次采用了鑄鐵管。由于隧道基本上是在不透水的黏土層中掘進(jìn)，所以在控制地下水方面沒有遇到什么困難。格瑞海德圓形盾構(gòu)后來成為大多數(shù)盾構(gòu)的模型。格瑞海德圓形盾構(gòu)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的開發(fā)

1874年，詹尼斯·亨利·格瑞海德開發(fā)了液體支撐隧道工作面的盾構(gòu)，通過液體流，土料以泥漿的形式排出。格瑞海德泥漿盾構(gòu)

勞德·考克讓施（LordCochrane)按照1828年卡洛丹向布魯內(nèi)爾提出的建議，于1830年發(fā)明了氣閘，它能使人們從常壓空間進(jìn)入加壓的工作倉中。1879年，在安特衛(wèi)普首次采用壓縮空氣掘進(jìn)隧道，但未使用盾構(gòu)。1886年，詹尼斯·亨利·格瑞海德在倫敦地下施工中將壓縮空氣方法與盾構(gòu)掘進(jìn)相結(jié)合使用。壓縮空氣在盾構(gòu)掘進(jìn)中的使用，標(biāo)志著在承壓水地層中掘進(jìn)隧道的一個重大進(jìn)步，填補(bǔ)了隧道施工的空白，促進(jìn)了盾構(gòu)在世界范圍內(nèi)的進(jìn)一步推廣。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的開發(fā)

在布魯內(nèi)爾開發(fā)盾構(gòu)之后的另一個進(jìn)步是用機(jī)械開挖代替人工開挖。第一個機(jī)械化盾構(gòu)的專利是1876年英國人約翰·荻克英森·布倫敦（JohnDickinsonBrunton)和姬奧基·布倫敦（GeorgeBrunton)申請的專利。這臺盾構(gòu)采用了半球形旋轉(zhuǎn)刀盤，開挖土渣落入徑向裝在刀盤上的料斗中，料斗將土渣轉(zhuǎn)運(yùn)到皮帶輸送機(jī)上。布倫郭機(jī)械盾構(gòu)

1896年，英國人普萊斯（Price)開發(fā)了一種幅條式刀盤機(jī)械化盾構(gòu)，并于1897年起成功將其應(yīng)用在倫敦的黏土地層施工中。它第一次將格瑞海德圓形盾構(gòu)與旋轉(zhuǎn)刀盤結(jié)合在一起，在輻條式刀盤上安裝有切削工具，刀盤通過一根長軸由電動機(jī)驅(qū)動。普萊斯機(jī)械盾構(gòu)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)的開發(fā)

最初的泥漿盾構(gòu)通過噴射水流，將土料以泥漿的形成排出，但水不能支護(hù)開挖面，無法阻止開挖面不停地流動。這種情況與充滿水的挖槽類似，從而提出在開挖面用類同槽壁法的支護(hù)，而膨潤土泥漿可在無黏聚力土槽溝中支護(hù)揭出的開挖面，這樣就誕生了泥水加壓平衡盾構(gòu)。

1964年，英國摩特·亥（MottHay)和安德森（Anderson)及約翰·巴勒特（JohnBartett)申請了泥水加壓平衡盾構(gòu)的專利。但由于英國當(dāng)時缺乏能適合促進(jìn)這種技術(shù)進(jìn)步的隧道工程，這種技術(shù)的發(fā)展受到了限制。

1967年，第一臺用刀盤切削土體和水力出渣的混水盾構(gòu)在日本投入使用，這臺盾構(gòu)由三菱公司制造，其直徑為3.1m.

1970年，日本鐵道建設(shè)公司在京葉線森崎運(yùn)河下的羽田隧道工程中采用了直徑為7.29m的泥水盾構(gòu)施工，施工長度1712m,施工獲得了極大成功，這是當(dāng)時直徑最大的泥水盾構(gòu)。

隨后，德國沃斯富雷塔格公司（Wayss&Freytag)意識到膨潤土技術(shù)所具有的潛在發(fā)展前景，開發(fā)了德國的第一臺泥水盾構(gòu)，并于1974年在德國漢堡首次使用了這種盾構(gòu)開挖長4.6km的污水管道。

1963年，日本佐藤工業(yè)株式會社（SatoKogyo)首先開發(fā)出土壓平衡盾構(gòu)。1974年第一臺土壓平衡盾構(gòu)在日本東京使用，用于掘進(jìn)長1900m的隧道，該盾構(gòu)由日本石川島播制造，其外徑為3.72m,盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展

中國從1953年才開始盾構(gòu)與盾構(gòu)施工的探索（東北皋新煤礦用手掘式盾構(gòu)），中國盾構(gòu)技術(shù)60多年的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。黎明期（1953~2002）技術(shù)創(chuàng)新期（2003~2008）跨越發(fā)展期（2009~今）

1953年，東北阜新煤礦用手掘式盾構(gòu)及小混凝土預(yù)制塊修建了Φ2.6m的疏水巷道，這是我國首條用盾構(gòu)法施工的隧道。

1962年2月，上海城建局隧道工程公司結(jié)合上海軟土地層對盾構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，研制了一臺?4.16m的手掘式普通敞胸盾構(gòu),在兩種有代表性的地層進(jìn)行掘進(jìn)試驗(yàn)，用降水或氣壓來穩(wěn)定粉砂層及軟黏土地層。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展

1965年3月，上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計，江南造船廠制造的兩臺Φ5.8m的網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)投入使用，于1966年完成了兩條平行隧道的掘進(jìn)。

1966年5月，中國第一條水底公路隧道－上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計、江南造船廠制造的410.22m網(wǎng)格擠壓式盾構(gòu)施工，鋪以氣壓穩(wěn)定開挖面，在水深為16m的黃浦江底順利完成隧道掘進(jìn),掘進(jìn)總長度1322m。江南造船廠制造的網(wǎng)絡(luò)擠壓式盾構(gòu)上海打浦路越江公路隧道掘進(jìn)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展

1986年，中鐵隧道集團(tuán)研制出半斷面插刀盾構(gòu),并成功用于北京地鐵復(fù)興門折返線工程。半斷面插刀盾構(gòu)將“盾構(gòu)法”與“淺埋暗挖法”緊密結(jié)合，取消了小導(dǎo)管超前注漿，在盾構(gòu)殼體和尾板的保護(hù)下，進(jìn)行隧道上半斷面的開挖。

1987年12月，上海造船廠制造出我國首臺Φ4.35m加泥式土壓平衡盾構(gòu)（見圖1-30),由上海隧道股份于1988年1~9月成功應(yīng)用于上海市南站過江電纜隧道工程，穿越黃浦江底粉砂層，掘進(jìn)長度583m,填補(bǔ)了我國加泥式土壓平衡盾構(gòu)制造的空白，總體技術(shù)達(dá)到了20世紀(jì)80年代初國際先進(jìn)水平。半斷面插刀盾構(gòu)我國首臺加泥式土壓平衡盾構(gòu)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展1988年，上海又自主研制了當(dāng)時我國直徑最大的新一代土壓平衡式盾構(gòu)，盾構(gòu)裝備全部國產(chǎn)化。直徑5.64m土壓平衡式盾構(gòu)

1990年，上海地鐵1號線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用7臺由法國FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程設(shè)計院、滬東造船廠聯(lián)合制造的Φ6.34m土壓平衡盾構(gòu)。每臺盾構(gòu)月掘進(jìn)200m以上。上海隧道股份與法國FCB公司聯(lián)合制造的土壓平衡盾構(gòu)“友誼號”盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展

1995年上海隧道工程股份有限公司研制了國內(nèi)首臺可變網(wǎng)格式矩形頂管機(jī)，并進(jìn)行了國內(nèi)首條矩形隧道掘進(jìn)。

1999年3月，上海隧道股份研制了一臺3.8mx3.8m組合刀盤式土壓平衡矩形頂管機(jī)。該頂管機(jī)在大刀盤后側(cè)一共安裝了四把仿形刀，兩把在刀盤正轉(zhuǎn)時使用，另兩把在刀盤反轉(zhuǎn)時使用。另外，在機(jī)頭殼體頂部安裝漿管，并開設(shè)壓漿槽，使土體與殼體上平面之間形成一泥漿膜，以減少土體與殼體之間的摩擦力，防止背土現(xiàn)象的發(fā)生?？勺兙W(wǎng)格式矩形頂管機(jī)上海隧道股份研制組合刀盤式土壓平衡矩形頂管機(jī)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展

2002年11月，上海隧道股份研制了一臺6mx4m偏心多軸式刀盤土壓平衡矩形頂管機(jī),在寧波市開明街一藥行街地下通道和地鐵車站過街人行地道等多項(xiàng)工程中得到應(yīng)用。

2002年，國家科技部將盾構(gòu)技術(shù)研發(fā)列入國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（國家“863”計劃），盾構(gòu)的自主研發(fā)進(jìn)入了實(shí)施階段，也標(biāo)志著中國盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展正在進(jìn)入創(chuàng)新期。

2004年7月15日研制的刀盤及刀具、液壓系統(tǒng)成功用于上海地鐵2號線工業(yè)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)掘進(jìn)2650m,平均月掘進(jìn)331m,最高月掘進(jìn)470m,達(dá)到了項(xiàng)目要求的各項(xiàng)指標(biāo)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展

2004年10月，中國首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的地鐵土壓平衡盾構(gòu)－“先行號”樣機(jī)在上海地鐵2號線西延伸段區(qū)間隧道始發(fā)掘進(jìn)，打破了原來“洋盾構(gòu)”一統(tǒng)天下的局面，結(jié)束了我國盾構(gòu)長期依賴國外品牌的歷史。

2005年12月，中鐵隧道集團(tuán)牽頭研制的適用于砂礫復(fù)雜地層的土壓平衡盾構(gòu)刀盤成功應(yīng)用于北京地鐵4號線19標(biāo)段頤和園－圓明園區(qū)間工程。

2005年7月國家科技部將泥水盾構(gòu)的研究列入“863”計劃，對大直徑泥水盾構(gòu)消化吸收與設(shè)計課題進(jìn)行了專題立項(xiàng)。同時，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Φ2.5m盾構(gòu)控制系統(tǒng)模擬試驗(yàn)平臺。申請了“盾構(gòu)控制系統(tǒng)檢測試驗(yàn)臺”國家發(fā)明專利。盾構(gòu)控制系統(tǒng)試驗(yàn)臺的研制成功為盾構(gòu)的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)在我國的發(fā)展2008年4月中鐵隧道集團(tuán)完成863課題“復(fù)合盾構(gòu)樣機(jī)的研制”，成功研制了國內(nèi)首臺直徑6.4m復(fù)合盾構(gòu)。該盾構(gòu)是我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合盾構(gòu)。

2007年8月，國家科技部在“十一五”“863”計劃中，設(shè)立了大型泥水平衡盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)與樣機(jī)研制的項(xiàng)目。由上海隧道工程股份有限公司牽頭，聯(lián)合浙江大學(xué)與中鐵隧道集團(tuán)，成功研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)大直徑泥水平衡盾構(gòu)“進(jìn)越號“并于2008年12月26日，應(yīng)用在上海世界博覽會配套工程－上海打浦路復(fù)線隧道工程。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

從2009年至今，中國盾構(gòu)自主創(chuàng)新能力顯著提高，在關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)驗(yàn)平臺研制、盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、盾構(gòu)技術(shù)教育教學(xué)等多方面取得了重大突破，并走向國際。中國盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)入跨越發(fā)展期，正走在“造世界最好盾構(gòu)”的道路上。如今，中國盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展迅猛，主要有以下發(fā)展趨勢。（1)挑戰(zhàn)極限

中國幅員遼闊，大江大河縱橫，許多大城市沿江河建設(shè)甚至跨江河而建，隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市交通、軌道交通、鐵路、綜合管廊跨江越海的需求急劇增多，而城市里越來越難以找出適合建設(shè)橋梁的空間。與此同時，鐵路的行車速度越來越快，單洞雙線大截面隧道成為發(fā)展方向。并且，公路車流量越來越大，促使公路等級也越來越高，必然導(dǎo)致公路隧道斷面越來越大。在這些情況下，未來跨江越海的大直徑盾構(gòu)隧道工程會越來越多，會出現(xiàn)截面更大、地下水壓更高、掘進(jìn)距離更長、隧道埋深更深、地質(zhì)變化更為多樣等因素的隧道工程。因此未來盾構(gòu)勢必會向挑戰(zhàn)極限方面發(fā)展，比如更大直徑的盾構(gòu)、耐水壓更強(qiáng)的盾構(gòu)、使用壽命更長的盾構(gòu)、復(fù)雜地質(zhì)適應(yīng)性更強(qiáng)的盾構(gòu)等。（2)更安全、更環(huán)保

安全、環(huán)保是人類社會不能回避的問題，盾構(gòu)施工也不例外，盾構(gòu)機(jī)作為盾構(gòu)施工最主要的執(zhí)行設(shè)備，很多施工安全保障是由盾構(gòu)機(jī)自身作為支撐的，所以具有更高安全性能的盾構(gòu)是未來不可或缺的。同時，秉承“綠水青山就是金山銀山”的理念，能夠保障施工綠色環(huán)保才是未來需要的盾構(gòu)。中國盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展趨勢盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件（3)盾構(gòu)數(shù)字化、高智能化

中國盾構(gòu)技術(shù)的愿景就是數(shù)字化設(shè)計、智能化掘進(jìn)、遠(yuǎn)程化管理。像無人駕駛汽車一樣，盾構(gòu)的未來發(fā)展方向也是數(shù)字化、智能化和無人化，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)的智能自動掘進(jìn)與管理。即輸入地質(zhì)參數(shù)和隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)，盾構(gòu)可自行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)無人化智能掘進(jìn)，操作人員可在辦公室遠(yuǎn)程控制盾構(gòu)操作，從辦公室計算機(jī)屏幕上獲取遠(yuǎn)程施工的盾構(gòu)參數(shù)和施工圖像，并發(fā)出指令進(jìn)行盾構(gòu)的控制和操作；技術(shù)人員只需在辦公室就能管理好分布在全世界所有正在使用的盾構(gòu)。

盾構(gòu)是一種特殊的施工裝備，它與地質(zhì)的適應(yīng)性息息相關(guān)。不同的地層采用不同的開挖面支護(hù)方式，選用不同類型的盾構(gòu)（泥水或土壓），采用不同的刀具配置，采用不同的排土方式和不同的渣土改良措施，并及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，才能確保盾構(gòu)施工安全、可靠、高效，才能降低盾構(gòu)施工成本。

盾構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)就是要確保盾構(gòu)施工要穩(wěn)得住、掘得進(jìn)、排得出。中國盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展趨勢盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件目錄0102盾構(gòu)選型技術(shù)盾構(gòu)的地質(zhì)適應(yīng)范圍盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

盾構(gòu)是根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地貌、地面建筑物及地下管線和構(gòu)筑物等具體特征來“量身定做”的特種裝備。盾構(gòu)不同于常規(guī)設(shè)備，其核心技術(shù)不僅僅是設(shè)備本身的機(jī)電工業(yè)設(shè)計，還在于設(shè)備如何適用于各類工程地質(zhì)。

盾構(gòu)選型是一個綜合的課題，需要綜合考慮各方面的因素。而盾構(gòu)施工的成功率，主要取決于盾構(gòu)的選型，決定于盾構(gòu)是否適應(yīng)現(xiàn)場的施工環(huán)境，所以盾構(gòu)的選型正確與否決定著盾構(gòu)施工的成敗。盾構(gòu)選型技術(shù)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)選型是盾構(gòu)法隧道能否安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、快速建成的關(guān)鍵之一。盾構(gòu)選型的原則是安全性、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合，其首要原則是安全性，即以確保開挖面穩(wěn)定為中心；為此，應(yīng)注意地質(zhì)條件（種類、強(qiáng)度、滲透系數(shù)、細(xì)顆粒含有率、礫徑）及地下水條件，同時應(yīng)充分明確場地條件、豎井周邊的環(huán)境條件、施工線路上的地上及地下建（構(gòu)）筑物條件、特殊場地條件等所要求的功能；在此基礎(chǔ)上，還必須連同技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性等一并考慮，才能選擇出合適的盾構(gòu)。如果選擇錯誤，就不得不采用多余的輔助工法，還可能導(dǎo)致無法開挖及推進(jìn)，甚至引發(fā)重大工程事故。盾構(gòu)選型時主要遵循下列原則：（1)應(yīng)對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，首先要滿足施工安全的要求。（2)安全可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性相統(tǒng)一，在安全可靠的情況下，考慮技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)合理性。（3)滿足隧道外徑、長度、埋深、施工場地、周圍環(huán)境等條件。（4)滿足安全、質(zhì)量、工期、造價及環(huán)保要求。盾構(gòu)選型原則盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件（5)后配套設(shè)備的能力與主機(jī)配套，滿足生產(chǎn)能力與主機(jī)掘進(jìn)速度相匹配，同時具有施工安全、結(jié)構(gòu)簡單、布置合理和易于維護(hù)保養(yǎng)的特點(diǎn)。（6)盾構(gòu)制造商（專業(yè)制造、專業(yè)服務(wù)）的知名度、業(yè)績、信譽(yù)和技術(shù)服務(wù)。根據(jù)以上原則，對盾構(gòu)的形式及主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行研究分析，以確保盾構(gòu)法施工的安全、可靠，選擇最佳的盾構(gòu)施工方法和選擇最適宜的盾構(gòu)。盾構(gòu)選型是盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響盾構(gòu)隧道的施工安全、施工質(zhì)量、施工工藝及施工成本，為保證工程的順利完成，對盾構(gòu)的選型工作應(yīng)非常慎重。盾構(gòu)選型原則盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件（1)在對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、工期要求、經(jīng)濟(jì)性等充分研究的基礎(chǔ)上選定盾構(gòu)的類型。根據(jù)圍巖的自穩(wěn)性對開敞式、密閉式盾構(gòu)進(jìn)行比選，根據(jù)地質(zhì)條件對軟土盾構(gòu)、復(fù)合盾構(gòu)進(jìn)行比選。（2)在確定選用密閉式盾構(gòu)后，根據(jù)地層的粒徑、滲透系數(shù)、地下水壓以及環(huán)保、輔助施工方法、施工環(huán)境、安全等因素對土壓平衡盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)進(jìn)行比選。（3)在土壓平衡盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)都不能滿足開挖面穩(wěn)定的要求時，則應(yīng)考慮選擇多模式盾構(gòu)。（4)根據(jù)詳細(xì)的地質(zhì)勘探資料，對盾構(gòu)各主要功能部件進(jìn)行選擇和計算、設(shè)計（如刀盤驅(qū)動形式，刀盤結(jié)構(gòu)形式、開口率，刀具種類與配置，螺旋輸送機(jī)的形式與尺寸，沉浸墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計與泥漿門的形式，破碎機(jī)的布置與形式，送排泥管的直徑等），并根據(jù)地質(zhì)條件等確定盾構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)。盾構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)在選型時應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)計算，主要包括刀盤直徑，刀盤開口率，刀盤轉(zhuǎn)速，刀盤扭矩，刀盤驅(qū)動功率，推力，掘進(jìn)速度，螺旋輸送機(jī)功率、直徑、長度，送排泥管直徑，送排泥泵功率、揚(yáng)程等。（5)根據(jù)地質(zhì)條件選擇與盾構(gòu)掘進(jìn)速度相匹配的盾構(gòu)后配套施工設(shè)備。盾構(gòu)選型步驟盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

近年來，中國盾構(gòu)研究機(jī)構(gòu)及其技術(shù)專家根據(jù)多年來盾構(gòu)選型技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出了盾構(gòu)選型三角理論。盾構(gòu)選型三角理論總則是“以開挖面穩(wěn)定為中心，以工程地質(zhì)和水文地質(zhì)為基本點(diǎn)，以地層粒徑、滲透系數(shù)、地層水壓為依據(jù)。并綜合考慮具體工程實(shí)際，確保所選擇的盾構(gòu)滿足穩(wěn)得住（平衡工作面）、掘得進(jìn)（切削工作面）、排得出（排出渣土）的總體目標(biāo)”，即“一個中心、兩個基本點(diǎn)、三依三實(shí)、三大目標(biāo)”。盾構(gòu)選型三角理論盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件盾構(gòu)選型以滲透系數(shù)、地層粒徑、地下水壓為依據(jù)。（1)依據(jù)滲透系數(shù)選型根據(jù)歐美的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)貙拥臐B透系數(shù)小于10-7m/s時，宜采用土壓平衡盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙拥臐B透系數(shù)大于10-4m/s時，宜采用泥水盾構(gòu)；當(dāng)滲透系數(shù)在10-7~10-14m/s時，既可采用泥水盾構(gòu)，也可采用土壓平衡盾構(gòu)。特別應(yīng)注意的是，在依據(jù)滲透系數(shù)進(jìn)行盾構(gòu)選型時，應(yīng)考慮具體的工程地質(zhì)情況，根據(jù)日本的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)貙又叙ね梁坎蛔?0%時，泥膜很難形成，開挖面易坍塌，這時不宜采用泥水盾構(gòu)，宜采用土壓平衡盾構(gòu)施工。盾構(gòu)選型依據(jù)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件（2）依據(jù)地層顆粒選型土壓平衡盾構(gòu)在不進(jìn)行渣土改良及泥水盾構(gòu)在不使用添加劑時，盾構(gòu)類型與地層粒徑的關(guān)系。圖中，左邊區(qū)域?yàn)轲ね痢⒂倌噘|(zhì)土及細(xì)砂區(qū)，為土壓平衡盾構(gòu)最適用的顆粒級配范圍；右邊區(qū)域?yàn)榇稚凹吧暗[區(qū)，為泥水盾構(gòu)最適宜的顆粒級配范圍。盾構(gòu)選型依據(jù)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件在不進(jìn)行渣土改良的情況下，土壓平衡盾構(gòu)最適應(yīng)的地層粒徑范圍為0.2mm以下（藍(lán)色區(qū)域），最多可以上延到約1.5mm(灰色區(qū)域）地層粒徑范圍；而泥水盾構(gòu)的粒徑適應(yīng)范圍下起0.01mm,上至80mm(黃色區(qū)域）。一般來說，當(dāng)巖土中粉粒和黏粒的總量達(dá)到40%以上時，通常宜選用土壓平衡盾構(gòu)；否則選擇泥水盾構(gòu)比較合適，粉粒的絕對大小通常以0.075mm為界。在不進(jìn)行渣土改良的情況下，土壓平衡盾構(gòu)適用于地層粒徑范圍為1.5mm以下的黏土、淤泥、砂質(zhì)地層；在不使用添加劑時，泥水盾構(gòu)適宜的地層粒徑范圍為0.01~80mm的淤泥、砂、礫石、卵石等多種地層。但若土壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行渣土改良或泥水盾構(gòu)使用適當(dāng)?shù)奶砑觿r，則土壓平衡和泥水盾構(gòu)適應(yīng)的范圍是一樣的。盾構(gòu)選型依據(jù)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件無論是地層粒徑還是地層滲透系數(shù)，對土壓平衡盾構(gòu)的限制比對泥水盾構(gòu)的限制要大，其根本原因是土壓平衡盾構(gòu)的壓力平衡媒介是渣土，出渣方式是螺旋機(jī)。如果渣土的粒徑太大、滲透系數(shù)太高就會造成兩個主要后果：一是開挖面土層水的流失，不能建立壓力平衡；二是螺旋機(jī)噴涌不能正常出渣。盾構(gòu)選型依據(jù)根據(jù)地下水壓進(jìn)行選型時，一般地，當(dāng)?shù)叵滤畨盒∮?.3MPa時，宜采用土壓平衡盾構(gòu)；當(dāng)?shù)叵滤畨捍笥?.3MPa時，宜采用泥水盾構(gòu)。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

(1)在對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、工期要求、經(jīng)濟(jì)性等充分研究的基礎(chǔ)上選定盾構(gòu)的類型。根據(jù)圍巖的自穩(wěn)性對敞開式、閉胸式盾構(gòu)進(jìn)行比選；根據(jù)地質(zhì)條件對軟土盾構(gòu)、復(fù)合盾構(gòu)進(jìn)行比選。（2)在確定選用閉胸式盾構(gòu)后，根據(jù)地層的粒徑、滲透系數(shù)、地下水壓以及環(huán)保、輔助施工方法、施工環(huán)境、安全等因素對土壓平衡盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)進(jìn)行比選?！?/p>

(3)在土壓平衡盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)都不能滿足開挖面穩(wěn)定的要求時，則應(yīng)考慮選擇多模式盾構(gòu)。（4)根據(jù)詳細(xì)的地質(zhì)勘探資料，對盾構(gòu)各主要功能部件進(jìn)行選擇和計算、設(shè)計，并根據(jù)地質(zhì)條件等確定盾構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)。盾構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)在選型時應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)計算，主要包括刀盤直徑，刀盤開口率，刀盤轉(zhuǎn)速，刀盤扭矩，刀盤驅(qū)動功率推力，掘進(jìn)速度，螺旋輸送機(jī)功率、直徑、長度，送排泥管直徑，送排泥泵功率等。（5)根據(jù)地質(zhì)條件選擇與盾構(gòu)掘進(jìn)速度相匹配的盾構(gòu)后配套施工設(shè)備。盾構(gòu)選型步驟盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件1.土壓平衡盾構(gòu)地質(zhì)適應(yīng)范圍

土壓平衡盾構(gòu)主要應(yīng)用在黏稠土壤中，該類型土壤富含黏土、亞黏土或淤土，低滲透性。這種土質(zhì)在螺旋輸送機(jī)內(nèi)壓縮形成防水土塞，使土倉和螺旋輸送機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生土壓力來平衡掌子面的土壓力和水壓力。

土壓平衡盾構(gòu)用開挖出的土料作為支撐開挖面穩(wěn)定的介質(zhì)，要求土料具有良好的塑性變形、軟稠度、內(nèi)摩擦角小及滲透率小的特點(diǎn)。一般土壤不完全具有這些特性，需進(jìn)行改良，改良的方法通常有加水、膨潤土、聚合物或泡沫等，根據(jù)土質(zhì)情況選用。

有軟稠度的黏質(zhì)粉土和粉砂是最適合使用土壓平衡盾構(gòu)的土層。根據(jù)土層的稠度，有時不需要水或只需要加很少量的水。通過攪拌裝置在土倉內(nèi)的攪拌，即使十分黏著的土層也能變成塑性的泥漿。

隨著含砂率的增加，加水就顯得不夠，因?yàn)樗荒軠p小內(nèi)摩擦角。增大滲水性就必須解決好螺旋輸送機(jī)的密封問題。細(xì)土粒含量的缺乏可以通過加入黏土和膨潤土懸浮液來補(bǔ)償。對非黏透水性土層可以通過注射泡沫進(jìn)行改良處理。粒狀結(jié)構(gòu)中的氣泡可以降低土漿密度減小顆粒摩擦，使土漿混合物在較寬的形變范圍內(nèi)有最理想的彈性，以利于控制開挖面的支撐壓力。

由于土壓平衡盾構(gòu)良好而廣泛的地質(zhì)適應(yīng)性，與泥水盾構(gòu)相比，采購成本和施工成本相對較低，對環(huán)境污染小，對使用場地要求不高，從發(fā)明這種機(jī)型至今，技術(shù)越來越成熟，越來越先進(jìn)，市場占有率越來越高，尤其是在城市地鐵隧道領(lǐng)域，土壓平衡盾構(gòu)約占80%.盾構(gòu)的地質(zhì)適應(yīng)范圍盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件2.泥水平衡盾構(gòu)地質(zhì)適應(yīng)范圍

泥水平衡盾構(gòu)最初是在沖積黏土和洪積砂土交錯出現(xiàn)的特殊地層中使用，由于泥水對開挖面的作用明顯，因此在軟弱的淤泥質(zhì)土層、松動的砂土層、砂礫層、卵石砂礫層、砂礫和堅(jiān)硬土的交互層等地層中均適用。（1)黏性土層

黏土礦物經(jīng)相互間電化學(xué)結(jié)合而形成黏性土層，近似變質(zhì)了的瓊膠塊狀體，由泥水相對密度和加壓帶來的力容易形成對開挖面的穩(wěn)定，不論黏性土層的軟弱狀態(tài)如何，都適合于用泥水盾構(gòu)施工。泥水盾構(gòu)也適用于粉砂土地層施工。（2)砂層

不含水的砂層由于漏漿不能保持對開挖面的加壓和穩(wěn)定。通常，在含有某一數(shù)量的粉珍士、黏土的沖積層中，幾乎都有一定的含水率，全部都是細(xì)砂的地層是少見的，干燥的松弛砂也很少有，由于砂層內(nèi)摩擦角大多為280°左右，所以大部分可用泥水加壓來保持開挖面的穩(wěn)定。松弛、含水率多的砂層，在其他盾構(gòu)工法中很難保持土層穩(wěn)定，可采用泥水盾構(gòu)并提高其泥水相對密度、黏度和壓力。盾構(gòu)的地質(zhì)適應(yīng)范圍盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件（3)礫石層

對于水分多、不含有作為黏合劑的粉砂土及黏土等的礫石層和有大直徑的礫石層，可采用泥水盾構(gòu)施工，并在泥水倉內(nèi)安裝礫石破碎裝置。（4)貝殼層

貝殼層很難被稱為一種土層，但含有水，存在于土體中的貝殼很多，同上述礫石層一樣，貝殼層更加堅(jiān)硬，開挖面很難穩(wěn)定，但使用泥水盾構(gòu)并用大刀盤挖土，就可以成為能適應(yīng)的地層。混水盾構(gòu)適用于各類地質(zhì)的土層，對開挖面難以穩(wěn)定的土質(zhì)特別有效，還能克服地面條件和其他地下條件因素所造成的種種困難，譬如上部是河或海等有水體的地方，有道路、建筑物的地方，要減少沉降的地方等。在這些場所采用泥水加壓盾構(gòu)，無論在工法上還是經(jīng)濟(jì)上都是有效的。盾構(gòu)的地質(zhì)范圍盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件目錄0102巖石隧道掘進(jìn)機(jī)的概念與分類TBM的起源及在我國的發(fā)展盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件1.巖石隧道掘進(jìn)機(jī)的概念

巖石隧道掘進(jìn)機(jī)是一種依靠刀盤旋轉(zhuǎn)破巖推進(jìn)，隧道支護(hù)與出渣同時進(jìn)行，并使隧道全斷面一次成形的大型專用裝備。通常定義中的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)是指全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)，是以巖石地層為掘進(jìn)對象。巖石隧道掘進(jìn)機(jī)的概念與分類盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

現(xiàn)代的TBM采用了機(jī)械、電氣和液壓領(lǐng)域的高科技成果，運(yùn)用計算機(jī)控制、閉路電視監(jiān)視、工廠化作業(yè)，是集掘進(jìn)、支護(hù)、出渣、運(yùn)輸于一體的成套設(shè)備。采用TBM施工，無論是在隧道的一次成形、施工進(jìn)度、施工安全、施工環(huán)境、工程質(zhì)量等方面，還是在人力資源的配置方面都比傳統(tǒng)的鉆爆法施工有了質(zhì)的飛躍。

TBM具有掘進(jìn)、出渣、導(dǎo)向、支護(hù)四大基本功能，對于復(fù)雜地層，還配備超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)備。掘進(jìn)功能主要由刀盤旋轉(zhuǎn)帶動滾刀在開挖面破巖以及為TBM提供動力的驅(qū)動系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)完成。出渣功能一般分為導(dǎo)渣、鏟渣、溜渣、運(yùn)渣四部分。導(dǎo)向功能主要包括確定方向、調(diào)整方向、調(diào)整偏轉(zhuǎn)。支護(hù)功能分為掘進(jìn)前未開挖的地層預(yù)處理、開挖后洞壁的局部支護(hù)以及全部洞壁的襯砌或管片拼裝；超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)一般由超前鉆機(jī)和自帶的物探系統(tǒng)組成。巖石隧道掘進(jìn)機(jī)的概念盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件TBM主要分為以下三種類型，分別適應(yīng)于不同的地質(zhì)條件。

（1)開敞式TBM,常用于硬巖。在開敞式TBM上，配置了鋼拱架安裝器和噴錨等輔助設(shè)備，以適應(yīng)地質(zhì)的變化；當(dāng)采取有效支護(hù)手段后，也可應(yīng)用于軟巖隧道。

（2)雙護(hù)盾TBM,對地質(zhì)具有廣泛的適應(yīng)性，既能適應(yīng)軟巖，也能適應(yīng)硬巖或軟硬巖交互的地層。

（3)單護(hù)盾TBM,常用于軟巖。單護(hù)盾TBM推進(jìn)時，要利用管片作為支撐，其作業(yè)原理類似于盾構(gòu)，與雙護(hù)盾TBM相比，掘進(jìn)與安裝管片兩者不能同時進(jìn)行，施工速度較慢。單護(hù)盾TBM與盾構(gòu)的區(qū)別有兩點(diǎn)：一是單護(hù)盾TBM采用皮帶機(jī)出渣，而盾構(gòu)則采用螺旋輸送機(jī)出渣或采用泥漿泵以通過管通出渣；二是單護(hù)盾TBM不具備平衡掌子面的功能，而盾構(gòu)則采用土倉壓力或泥水壓力平衡開挖面的水土壓力。隨著TBM技術(shù)的進(jìn)步以及TBM適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)的需要，除了上述三種類型，目前還有通用緊湊型TBM、雙護(hù)盾多功能TBM以及雙模式TBM等類型。TBM的分類盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件1.TBM的起源

世界上第一臺TBM是1846年由比利時工程師毛瑟（Maus)發(fā)明的。

毛瑟在1845年得到撒丁國王的許可修建一條連接法國和意大利的鐵路。毛瑟在國際采礦業(yè)具有顯赫名聲和超強(qiáng)自信。他對爬越山口的方案不以為然，堅(jiān)持要走直線，尤其是在著名的Cenis(塞尼）山附近，要以隧道穿越Frejus(弗雷瑞斯）山。

當(dāng)時隧道開鑿的工序?yàn)殂@爆法開挖，即在掌子面鉆孔，裝填炸藥，點(diǎn)火，跑到角落里躲起來等著起爆，然后迅速帶著支撐木跑回新開洞面，希望在洞頂塌方之前把支撐木架好，然后用鐵鍬把破碎的巖石運(yùn)出。問題是，在長隧道密閉空間中起爆會產(chǎn)生大量有毒氣體，后續(xù)工作進(jìn)行之前必須通風(fēng)換氣。對于當(dāng)年的通風(fēng)技術(shù)來說，需要很長時間才能完成換氣。所以毛瑟計劃設(shè)計制造世界上第一臺隧道掘進(jìn)機(jī)。TBM的起源及在我國的發(fā)展盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件毛瑟的“片山機(jī)”（mountain-slicer)于1846年在都靈附近的一個軍工廠組裝成形.龐大而復(fù)雜，體積超過一節(jié)火車頭。它有一百多個鉆頭。整個機(jī)器儼然就是凸輪、拉桿、活塞和彈簧的叢林。不論實(shí)用與否，它確實(shí)是沉思的產(chǎn)物。機(jī)器建成后，來自各地的參觀者絡(luò)繹不絕，視其為歷史的紀(jì)念碑。當(dāng)年，人們更多的將它視為一件藝術(shù)品而非機(jī)械。TBM的起源盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

1851年，波士頓南部的理查德穆恩公司，由美國人查理士·威爾遜開發(fā)了一臺蒸汽機(jī)驅(qū)動的TBM,這臺質(zhì)量為75t的巨大機(jī)器，用于馬薩諸塞州西北胡塞克（Hoosac)隧道的花崗巖地層進(jìn)行開挖。然而僅僅開挖了10ft(ft為英尺，1ft=0.3048m),機(jī)器就停止不動了。

1856年，美國工程師赫爾曼·豪普特宣布，他將以另一臺TBM拯救胡塞克項(xiàng)目。然而，他的機(jī)器開挖了不到1ft就壽終正寢，豪普特也破產(chǎn)了。在以后的30年間，一些工程師設(shè)計試制了各式各樣的TBM共13臺，均有所進(jìn)步，但都不能算成功。比較成功的是1881年波蒙特開發(fā)的壓縮空氣式TBM,應(yīng)用于英吉利海峽隧道直徑為2.1m的勘探導(dǎo)洞，共掘進(jìn)了3mile(mile為英里，1mile=1609.344m)多。

1881-1926年間，一些國家又先后設(shè)計制造了21臺TBM,之后因受當(dāng)時技術(shù)條件的限制，TBM的開發(fā)處于停滯狀態(tài)。TBM的起源盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

1930年，詹姆士·羅賓斯（Robbins)從當(dāng)時的密西根采礦學(xué)校畢業(yè)，當(dāng)時他對TBM的歷史一無所知，后來的15年他四處漂泊，在加利福尼亞的堅(jiān)硬巖石中開礦，在阿拉斯加淘金。第二次世界大戰(zhàn)以后，羅賓斯在伊利諾伊成為一個采礦咨詢工程師。

1952年，羅賓斯和隧道承包商Mittry見了面。當(dāng)時，Mittry剛在南達(dá)科塔州皮爾中標(biāo)了一個輸水隧道工程項(xiàng)目。皮爾附近的基巖充滿裂縫和斷層，地質(zhì)學(xué)家甚至特意將其命名為皮爾頁巖。皮爾頁巖的脆弱使得爆破施工極其困難。于是Mittry開始到處訪問、咨詢工程師。

羅賓斯給他出了一個主意。當(dāng)時采礦業(yè)剛剛開始非爆破開掘技術(shù)的發(fā)展。基本思路是將一批金屬齒或者鎬，切入采煤工作面，然后旋轉(zhuǎn)，在工作面上形成一個切口。而懸掛于金屬尖齒之間的旋轉(zhuǎn)輪則將表面的松散煤層帶下。當(dāng)然，其使用的隧道環(huán)境截然不同，隧道的精度要求遠(yuǎn)高于煤礦挖掘，而且斷面尺寸也大為不同，但Mittry獨(dú)具慧眼，一舉選定羅賓斯的方案并委托其制造一臺機(jī)器。現(xiàn)代意義的TBM開發(fā)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

1953年機(jī)器研制成功，這是世界上第一臺現(xiàn)代意義上的TBM,其直徑為7.85m,與以前不同的是，這臺TBM的表現(xiàn)令人驚奇。大轉(zhuǎn)盤將巖石像花生殼那樣攪碎，隧道以每天160ft的速度推進(jìn)。這是一個驚人的數(shù)字，幾乎十倍于同時代的鉆爆法施工。羅賓斯雖然沒有建造世界上第一臺TBM，但他制造了第一臺能在巖石中高效工作的TBM?，F(xiàn)代意義的TBM開發(fā)世界第一臺現(xiàn)代意義上的TBM盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

皮爾項(xiàng)目的成功掀起了一陣風(fēng)潮，羅賓斯看到了TBM發(fā)展前景廣闊，于是他創(chuàng)辦了世界上第一家專門研究制造TBM的公司－S.Robbins&Associates公司［后來的羅賓斯（Robbins)公司］。

1972年，意大利奧利凱拉項(xiàng)目的施工方SELI需要一個能保護(hù)在松軟地層作業(yè)的工人，同時完成快速掘進(jìn)并拼裝管片的隧道掘進(jìn)機(jī)全新方案。為了滿足客戶的需求，羅賓斯公司發(fā)明了第一臺雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)。現(xiàn)代意義的TBM開發(fā)第一臺雙盾構(gòu)硬巖掘進(jìn)機(jī)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

1988年，羅賓斯為挪威北極圈水利發(fā)電項(xiàng)目發(fā)明制造了多個產(chǎn)品，包括19寸滾刀、第一臺高性能掘進(jìn)機(jī)和契鎖式刀具。為了對抗極其惡劣的地質(zhì)條件，應(yīng)挪威施工方StatkraftAnlegge的要求，羅賓斯為該水力發(fā)電項(xiàng)目制造了3臺高性能掘進(jìn)機(jī)。高性能掘進(jìn)機(jī)的核心是比其他同類型的硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)（Φ3~Φ5m)具備更高載荷的主軸承，更大的刀盤功率和刀盤推力。同時，為了適應(yīng)高性能掘進(jìn)機(jī)的特性，羅賓斯還創(chuàng)新地發(fā)明了19寸滾刀和鍥鎖式刀具安裝法。2006年8月，羅賓斯公司又制造出了目前世界上最大直徑的Φ14.44m硬巖TBM，用于加拿大尼亞拉加隧道工程，同時在這個項(xiàng)目里也首次應(yīng)用了背裝式20寸滾刀?，F(xiàn)代意義的TBM開發(fā)盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件TBM在我國的發(fā)展共分為三個時期。TBM在我國的發(fā)展黎明期（1966~1984年）引進(jìn)消化期（1985~2012年）自主創(chuàng)新期（2013年至今）1966年研制的我國首臺Φ3.5m的TBM用于云南西洱河水電站引水隧道施工。1985年，天生橋二級水電站引水隧洞工程引進(jìn)了美國羅賓斯公司?10.8m開敞式TBM。1970年，萍鄉(xiāng)礦務(wù)局機(jī)修廠制造了1臺Φ2.6m的TBM,應(yīng)用于萍鄉(xiāng)青山礦的巷道掘進(jìn)施工盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

2013年8月3日，鐵建重工研發(fā)出世界首臺長距離大坡度煤礦斜井TBM,。該TBM開挖直徑47.62m,具有土壓平衡盾構(gòu)和單護(hù)盾TBM兩種模式。TBM在我國的發(fā)展

2013年8月，國內(nèi)首臺5m開敞式TBM在中信重工下線，于2015年應(yīng)用于洛陽故縣引水工程1號隧道施工盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

2014年12月22日，由中船重工制造的DSUC型雙護(hù)盾TBM“貫龍?zhí)枴背晒ο戮€。于2015年1月23日運(yùn)抵青島地鐵2號線海安路站組裝調(diào)試，于2015年3月21日始發(fā)掘進(jìn)。TBM在我國的發(fā)展

中鐵裝備集團(tuán)在成功購買了德國維爾特TBM及豎井鉆機(jī)相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)后，于2015年中鐵裝備自主研制出用于吉林引松工程的“永吉號”開敞式TBM,直徑為Φ8.03m,最高月進(jìn)尺1226m。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件TBM在我國的發(fā)展

2016年1月，由中鐵裝備研制的2臺世界最小直徑TBM,直徑為Φ3.53m,在鄭州成功下線。該TBM應(yīng)用于黎巴嫩大貝魯特供水隧道和輸送管線建設(shè)項(xiàng)目。

2016年5月5日，鐵建重工研制的“大埋深、可變徑”TBM,開挖直徑可在Φ6.53~Φ6.83m調(diào)整。該TBM用于新疆某重大輸水隧洞工程（全長約42km),開挖洞徑為Φ6.53m,沿線穿越有“大埋深、圍巖大變形、強(qiáng)巖爆、穿越大斷層破碎帶、高地溫、巖體蝕變破碎帶”等世界級工程地質(zhì)難題，是目前TBM施工最具挑戰(zhàn)性的隧洞。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件TBM在我國的發(fā)展

2016年6月28日，北方重工成功并購美國羅賓斯司。這是繼2007年并購法國NFM公司后，北方重工的又一大并購力作，標(biāo)志著北方重工打造全球化全斷面TBM產(chǎn)業(yè)格局實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。中鐵裝備研制的雙護(hù)盾TBM用于深圳地鐵施工。深圳地鐵10號線梅林東站－創(chuàng)新園站區(qū)間全長3869.5m,其中TBM正常掘進(jìn)段2688m,空推段463m,礦山法施工段718.5m,該區(qū)間為深圳市首次選用雙護(hù)盾TBM設(shè)備進(jìn)行地鐵施工的項(xiàng)目，TBM主要穿越巖層為微風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化混合巖及局部中風(fēng)化花崗巖，其中微風(fēng)化占95%.微風(fēng)化花崗巖單軸抗壓強(qiáng)度為33.4~127.3MPa,中風(fēng)化為20.8~54MPa.中鐵裝備為該項(xiàng)目研制的雙護(hù)盾TBM,開挖直徑為Φ6.5m.中鐵隧道局與中鐵裝備聯(lián)合研制的大直徑TBM.高黎貢山隧道是大瑞鐵路最重要的控制性工程，全長34.5km,隧道穿越險峻的高黎貢山，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，存在高溫?zé)岷Α④泿r大變形、涌水、斷層破碎帶、高烈度地震帶等多種地質(zhì)環(huán)境。該工程出口段正洞施工采用由中鐵隧道局集團(tuán)和中鐵工程裝備集團(tuán)聯(lián)合研制的Φ9.03m開敞式TBM。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件目錄0102TBM的選型TBM的地質(zhì)適應(yīng)范圍盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件TBM的選型1.TBM的選型依據(jù)

隧道施工前，應(yīng)對TBM進(jìn)行選型，做到配套合理、充分發(fā)揮施工機(jī)械的綜合效率、提高機(jī)械化施工水平。TBM選型依據(jù)如下：（1)隧道工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，包括地層巖性、巖石強(qiáng)度、完整性、節(jié)理發(fā)育程度、石英含量、地下水發(fā)育程度、地下水位、隧道涌水量及不良地質(zhì)等多項(xiàng)參數(shù)。（2)隧道斷面的形狀、幾何尺寸，隧洞長度、坡度、轉(zhuǎn)彎半徑、埋深等設(shè)計參數(shù)。（3)線路周邊環(huán)境條件、沿線場地條件、周邊管線、建筑物及地下洞室的結(jié)構(gòu)特性、基礎(chǔ)形式、現(xiàn)狀條件及可能承受的變形。（4)隧洞進(jìn)出口是否有足夠的組裝場地，是否具有大件運(yùn)輸、吊裝條件，施工場地氣候條件、水電供應(yīng)、交通情況等地理位置環(huán)境因素。（5)TBM一次連續(xù)掘進(jìn)隧道的長度以及單個區(qū)間的最大長度。（6)隧洞施工總工期、準(zhǔn)備工期、開挖工期等隧洞施工進(jìn)度要求。（7)同一區(qū)域類似鉆爆法施工隧道的變形監(jiān)控量測資料。（8)處理不良地質(zhì)的靈活性、經(jīng)濟(jì)性。（9)TBM制造商的業(yè)績與技術(shù)服務(wù)能力。（10)施工隊(duì)伍的專業(yè)技術(shù)水平和管理水平等。盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件2.TBM的選型原則TBM選型主要遵循下列原則：（1)安全性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一TBM選型應(yīng)首先遵循安全性、可靠性原則，并兼顧技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的原則進(jìn)行。所選TBM技術(shù)水平先進(jìn)可靠，并適當(dāng)超前，符合工程特性、滿足隧道用途，做到安全性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一。（2)滿足環(huán)境條件TBM設(shè)備選型應(yīng)滿足隧道外徑、長度、埋深和地質(zhì)條件、沿線地形以及洞口條件等環(huán)境條件。（3)滿足安全、質(zhì)量、工期及造價要求TBM設(shè)備的配置應(yīng)盡量做到合理化、標(biāo)準(zhǔn)化；應(yīng)依據(jù)工程項(xiàng)目的規(guī)模、難易程度、安全、質(zhì)量、工期、造價、環(huán)保以及文明施工等要求，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上進(jìn)行選型。（4)后配套設(shè)備與主機(jī)配套后配套設(shè)備與主機(jī)配套，滿足生產(chǎn)能力與主機(jī)掘進(jìn)速度相匹配，工作狀態(tài)相適應(yīng)，且能耗小、效率高的原則，同時應(yīng)具有施工安全、結(jié)構(gòu)簡單、布置合理和易于維護(hù)保養(yǎng)的特點(diǎn)。進(jìn)入隧道的機(jī)械，其動力宜優(yōu)先選擇電力機(jī)械。TBM的選型盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

TBM選型一般按下列步驟進(jìn)行：根據(jù)地質(zhì)條件、施工環(huán)境、工期要求、經(jīng)濟(jì)性等因素確定TBM的類型；進(jìn)行開敞式TBM與護(hù)盾式TBM之間的選擇；根據(jù)隧道設(shè)計參數(shù)及地質(zhì)條件進(jìn)行同類TBM之間結(jié)構(gòu)、參數(shù)的比較選型，確定主機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)；根據(jù)生產(chǎn)能力與主機(jī)掘進(jìn)速度相匹配原則，確定后配套設(shè)備的技術(shù)參數(shù)與功能配置。

TBM主要分為開敞式、雙護(hù)盾式、單護(hù)盾式三種類型，并分別適用于不同的地質(zhì)。在選型時，主要應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、施工環(huán)境、工期要求、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合分析后確定。TBM的選型步驟盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件

在充分發(fā)揮掘進(jìn)速度的前提下，TBM適用的主要地質(zhì)范圍如下：（1)開敞式TBM主要適用于巖石整體較完整～完整、有較好自穩(wěn)性的硬巖地層（50~150MPa).當(dāng)采取有效支護(hù)手段并經(jīng)論證，也可適用于軟巖隧道，但掘進(jìn)速度應(yīng)予以限制。（2)雙護(hù)盾式TBM主要適用于較完整，有一定自穩(wěn)性的軟巖～硬巖地層（30~90MPa).（3)單護(hù)盾式TBM主要適用于有一定自穩(wěn)性的軟巖地層（5~60MPa).TBM的地質(zhì)適應(yīng)范圍盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件謝謝聆聽盾構(gòu)TBM構(gòu)造原理及維護(hù)保養(yǎng)PPT教學(xué)課件第二章

盾構(gòu)構(gòu)造原理章節(jié)內(nèi)容2.1盾構(gòu)機(jī)的組成級工作原理2.2刀盤刀具系統(tǒng)2.3盾構(gòu)殼體與主要配置2.4刀盤驅(qū)動系統(tǒng)2.5液壓推進(jìn)系統(tǒng)2.6土壓盾構(gòu)出渣系統(tǒng)2.7泥水盾構(gòu)泥水循環(huán)與分離系統(tǒng)2.8管片拼裝系統(tǒng)2.9導(dǎo)向系統(tǒng)2.10同步注漿系統(tǒng)2.11渣土改良系統(tǒng)2.12后配套系統(tǒng)及輔助設(shè)備。2.13遠(yuǎn)程信息化管理系統(tǒng)2.1盾構(gòu)的組成及工作原理1.土壓平衡盾構(gòu)基本構(gòu)造土壓平衡(earthpressurebalanced)盾構(gòu)，簡稱EPB盾構(gòu)，是通過刀盤開挖工作面的土體,并在土倉中將刀盤切削下來的渣土作為主要介質(zhì)來平衡隧道開挖面地層壓力,再由螺旋輸送機(jī)排出渣土,從而實(shí)現(xiàn)開挖工作面壓力穩(wěn)定的平衡式盾構(gòu)。土壓平衡盾構(gòu)是在機(jī)械式盾構(gòu)的前部設(shè)置隔板,使土倉和排土用的螺旋輸送機(jī)內(nèi)充滿切削下來的渣土，依靠推進(jìn)油缸的推力給土倉內(nèi)的渣土加壓，使渣土土壓作用于開挖面以保持其穩(wěn)定。土壓平衡盾構(gòu)由刀盤、盾體、刀盤驅(qū)動(主驅(qū)動單元)、人倉、推進(jìn)油缸、鉸接密封、管片拼裝機(jī)、螺旋輸送機(jī)、中心回轉(zhuǎn)接頭、土倉、鉸接油缸、盾尾密封、管片輸送裝置、皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)閘門及后配套系統(tǒng)等組成，如圖2-1所示。泥水盾構(gòu)基本構(gòu)造

泥水平衡盾構(gòu)(SlurryPressureBalanceShield)，簡稱SPB盾構(gòu),中文簡稱泥水盾構(gòu)，是以泥漿為主要介質(zhì)平衡隧道開挖面地層壓力、通過泥漿輸送系統(tǒng)出渣的壓力平刀盤衡式盾構(gòu)。泥水盾構(gòu)是一種通過控制泥水倉壓力來平衡掌子面水土壓力的盾構(gòu)機(jī)。泥水盾構(gòu)在機(jī)械式盾構(gòu)的前部設(shè)置隔板,裝備刀盤及輸送泥漿的送排泥管和推進(jìn)缸，在地面上還需配備有泥水處理設(shè)備泥水盾構(gòu)由盾殼、刀盤、刀盤驅(qū)動、氣墊倉、進(jìn)漿管、排漿管、破碎機(jī)、管片安裝機(jī)、人倉、推進(jìn)系統(tǒng)、泥水倉、管片輸送裝置、鉸接密封、鉸接油缸、盾尾密封、后配套系統(tǒng)等組成，如圖2-2所示。土壓平衡盾構(gòu)工作原理土壓平衡盾構(gòu)的工作原理:刀盤旋轉(zhuǎn)切削開挖面.破碎的泥土通過刀盤開口進(jìn)人土倉,待泥土落到土倉底部后，被螺旋輸送機(jī)運(yùn)到皮帶輸送機(jī)上,然后輸送到停在軌道上的渣車上(或直接通過連續(xù)皮帶輸送機(jī)輸送到洞外);土倉和螺旋輸送機(jī)內(nèi)充滿了切削下來的泥土,依靠推進(jìn)油缸的推力給土倉內(nèi)的開挖土渣加壓,使土倉內(nèi)的渣土產(chǎn)生土壓并作用于開挖面以使其保持穩(wěn)定土壓平衡盾構(gòu)平衡原理

土壓平衡盾構(gòu)平衡原理開挖面的土體被旋轉(zhuǎn)的刀盤上的刀具切削下來，然后通過刀盤開口進(jìn)人土倉，與土倉內(nèi)已有的渣土攪拌混合。推進(jìn)油缸在管片的反作用下推動盾體和刀盤向開挖面的土壤擠壓，隨著土倉內(nèi)渣土的積累，土倉內(nèi)壓力逐漸上升，如圖2-3所示土壓平衡盾構(gòu)開挖面的穩(wěn)定由以下各因素的綜合作用而維持:?土倉內(nèi)的土壓力平衡地層壓力和水壓力。?螺旋輸送機(jī)調(diào)節(jié)排土量。適當(dāng)保持泥土的流動性，根據(jù)需要調(diào)節(jié)添加劑的注人量。開挖面穩(wěn)定系統(tǒng)必須保持填充在土倉內(nèi)的泥土壓力，調(diào)節(jié)排土量，以便能平衡開挖面的地層土壓力和水壓力。土倉內(nèi)的土壓力與開挖面的土壓力和水壓力之間存在著以下三種平衡情況:(1)當(dāng)土倉內(nèi)的土壓力大于開挖面土壓力和水壓力之和時，地表將隆起(2)當(dāng)土倉內(nèi)的土壓力小于開挖面土壓力和水壓力之和時,地表將下沉(3)當(dāng)土倉內(nèi)的土壓力等于開挖面土壓力和水壓力之和時,地表穩(wěn)定泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定機(jī)理在泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定機(jī)理中，泥膜形成是至關(guān)重要的。當(dāng)泥水壓力大于地下水壓力時，按達(dá)西定律滲人土壤,形成與土壤間隙呈一定比例的懸浮顆粒，并被捕獲積聚于土壤與泥水的接觸表面,泥膜就此形成。隨著時間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強(qiáng)。當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于正面土壓時，產(chǎn)生泥水平衡的效果。泥膜形成的基本要素主要1泥水密度。2含沙量及滲透系數(shù)。3泥水黏性。4泥水壓力。5掘進(jìn)速度。6其他因素。2.2刀盤刀具系統(tǒng)刀盤的構(gòu)造與功能刀盤系統(tǒng)包括了刀具(如滾刀、切刀、弧形刮刀、仿形刀等)和刀盤主體結(jié)構(gòu)。其中，刀盤主體又配置有泡沫口、開口槽周邊開口、耐磨條和攪拌棒等結(jié)構(gòu)，如圖2-10所示。

刀盤系統(tǒng)具有以下三大主要功能。1開發(fā)功能2穩(wěn)定功能3攪拌功能。刀盤的類型按結(jié)構(gòu)形式劃分面板式刀盤

輻條式刀盤

復(fù)合式刀盤刀具的種類與構(gòu)造盾構(gòu)刀具種類可大致分為破巖土刀具與輔助刀具，破巖土刀具主要根據(jù)其對巖土的力學(xué)作用形式進(jìn)行命名，可分為滾壓破巖刀具(簡稱滾刀)、剪切破巖土刀具(簡稱切刀)和沖剪破巖刀具(簡稱撕裂刀)三類。輔助刀具主要根據(jù)其功能作用進(jìn)行命名，也可分清渣刀具(簡稱刮刀)與局部擴(kuò)展刀具(簡稱仿形刀)盾構(gòu)機(jī)刀具的分類1滾刀滾壓破巖刀具稱為滾刀,是通過盾構(gòu)推進(jìn)的擠壓力和刀具滾動來破碎巖石的。在刀盤掘進(jìn)轉(zhuǎn)動中，滾刀在刀盤的帶動下發(fā)生公轉(zhuǎn)，同時由于和巖石的摩擦力使?jié)L刀圍繞自身刀軸發(fā)生自轉(zhuǎn),通過不斷連續(xù)的擠壓巖石，完成對巖石的破碎作用。2.切刀切刀是利用剪切作用進(jìn)行切削巖土的，它與刮刀的作用完全不同，主要用于切削未固結(jié)土壤和軟巖地層,并將切削渣土刮人土倉中。既可用于軟土盾構(gòu)刀盤，如面板式刀盤和輻條式刀盤。也可用于卵礫石地層及風(fēng)化巖地層盾構(gòu)刀盤。3.撕裂刀在砂卵石等松散地層下掘進(jìn)時，由于地層對卵石缺少約束力,不能為滾刀提供足夠的轉(zhuǎn)動力矩和滾刀破巖支撐力，故導(dǎo)致滾刀無法破巖，此時宜采用撕裂刀配合切刀開挖地層。撕裂刀一般采用背裝式.安裝于輻條中間的刀箱中,且超前于切刀布置，由于撕裂刀切削寬度較窄,故用于在切刀接觸地層(特別是較硬地層)之前松動致密地層,從而使切刀在礫石地層等較硬的地層中有更高的切削效率。此外，利用撕裂刀隨刀盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊慣性能量對卵石、礫石和漂石等進(jìn)行“錘擊”破碎，以延長切刀壽命。4.刮刀刮刀主要用于清除邊緣部分開挖渣土,防止渣土沉積，確保刀盤開挖直徑以及防止刀盤外緣間接磨損，一般采用背裝式設(shè)計安裝于刀盤外圈，可在土倉進(jìn)行更換。5.仿形刀仿形刀安裝在刀盤外緣上，盾構(gòu)司機(jī)可借助刀盤回轉(zhuǎn)傳感器，利用可編程控制器控制液壓缸動作，以控制仿形刀開挖的深度(即超挖的深度)以及超挖的位置。刀具的破巖機(jī)理1.滾刀破巖機(jī)理滾刀滾壓破巖是一種破碎量大、效率高的機(jī)械破巖方法。其運(yùn)動過程是滾刀繞刀盤中心軸公轉(zhuǎn),并繞自身軸線自轉(zhuǎn)。在刀盤強(qiáng)大的推力作用下,安裝于刀盤上的滾刀緊壓巖面，當(dāng)?shù)稁r接觸應(yīng)力超過巖石單軸抗壓強(qiáng)度時，滾刀直接擠壓破碎巖石,并在刃底形成由致密巖粉構(gòu)成的密實(shí)核;同時,在扭矩作用下，滾刀在掌子面中心切縫上滾動而形成隧道同心圓溝槽，隨著溝槽深度的進(jìn)一步增加，巖體表面裂紋加深擴(kuò)大，當(dāng)超過巖石剪切和拉伸強(qiáng)度時，相鄰?fù)膱A溝槽間側(cè)向裂紋交匯，巖石成片剝落形成較大塊的剪切破碎塊2.切刀切削機(jī)理隨著盾構(gòu)刀盤的旋轉(zhuǎn)以及沿隧洞方向的推進(jìn)，切刀對開挖面土體產(chǎn)生沿隧洞方向的剪切力和沿刀盤旋轉(zhuǎn)切線方向的切削力，使得刀刃和刀頭部分插人到地層內(nèi)部，像農(nóng)田犁地一樣,不斷地將開挖面的土體剝離下來。根據(jù)開挖面土體的組成成分、力學(xué)特性以及切刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)和切削參數(shù)的不同，被剝離的土屑分為流動型、裂斷型、剪斷型和剝離型四種形態(tài)。切刀與土體的作用符合朗肯被動土壓理論,切刀前方的土體將受到被動土壓力的作用。3.撕裂刀破巖機(jī)理重型撕裂刀主要用在砂卵石地層，其原理是利用撕裂刀隨刀盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊慣性能量,對卵石、礫石和漂石等進(jìn)行“錘擊”破碎。撕裂刀將土體切割分成塊，為切刀創(chuàng)造更加優(yōu)越的切削條件,除為切刀創(chuàng)造切削條件外，還可顯著提高切削土體的流動性,大大降低切刀所受的扭矩,提高切刀切削率以及減少切刀的磨耗等作用。在松散地層，特別是在砂卵石、漂石地層使用效果十分明顯。在漂石地層，撕裂刀需要有足夠的強(qiáng)度來承受錘擊漂石時的沖擊載荷，否則容易導(dǎo)致撕裂刀損壞。2.3盾構(gòu)殼體與主要配置盾體是用鋼板焊接而成的園型簡體，在內(nèi)部焊有筋板、環(huán)板等一些加強(qiáng)板，具有足夠的耐土壓、水壓的強(qiáng)度和剛度，抵擋周圍土體壓力。盾體由前體(切口環(huán))、中體(支撐環(huán))和盾尾三大部分組成，如圖2.1所示盾構(gòu)機(jī)前體前部安裝有刀盤，盾構(gòu)機(jī)本體內(nèi)安裝有刀盤驅(qū)動裝置、推進(jìn)油缸、鉸接裝置、螺旋輸送機(jī)、拼裝機(jī)、氣壓人行閘、工作平臺、電氣系統(tǒng)、液壓、同步注漿、加泥及添加劑管路等裝置。并可保護(hù)在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)工作的人員和設(shè)備的安全。土壓盾構(gòu)基本構(gòu)造如圖2.2所示。一、前體(切口環(huán))前體分隔為開挖區(qū)和土倉區(qū)，刀盤前面為開挖區(qū)，用于對開挖面土層的掘削，前體的土倉倉壁板和刀盤之間構(gòu)成一個土倉區(qū)，用于堆積刀盤切削下來的碴土，通過推進(jìn)油缸及螺旋機(jī)對這些碴土進(jìn)行加壓，使加壓后的碴土土壓作用于開挖面上，維持開挖面上未開挖土體的穩(wěn)定。同時土倉區(qū)還起到在更換刀具或檢查開挖面時保護(hù)進(jìn)倉作業(yè)人員安全的作用。前體的倉壁上下左右安裝有4個土壓傳感器，能及時反映土倉內(nèi)的壓力狀況使操作手在掘進(jìn)過程中能夠根據(jù)事先設(shè)定好的土壓力很好的控制地面沉降和隆起。在前體倉壁的不同高度位置上設(shè)置了許多注入口，可用于注入各種添加材料、壓縮空氣和水。在前體外周設(shè)置了10個固定注入口，胸板上設(shè)置了8個可擺動的注入口，可以對前方的土體進(jìn)行超前鉆探和加固。倉壁的中心位置設(shè)有氣壓人行閘，為進(jìn)倉檢查、換刀和維修提供方便。根據(jù)地質(zhì)情況，為了更好地適應(yīng)軟弱地質(zhì)情況，防止地面的沉降，減少同步注漿漿量，前體直徑與盾尾直徑相同為φ6140mm。螺旋輸送機(jī)取土口設(shè)在倉壁的下方，是碴土排出口二、中體(支撐環(huán))中體的內(nèi)部焊接有加強(qiáng)環(huán)和H型架，保證其具有很高的強(qiáng)度和剛度。為推進(jìn)油缸、鉸接裝置和管片拼裝機(jī)提供安裝基礎(chǔ)推進(jìn)油缸安裝在中體上，在轉(zhuǎn)彎時推進(jìn)油缸與管片的軸心線不會受前體彎曲的影響繼續(xù)保持平行，管片的受力狀況好。如圖2.4所示三、盾尾盾尾通過鉸接油缸與中體相連，并裝有預(yù)緊式鉸接密封。其主要用于掩護(hù)隧道管片拼裝工作提供空間，該空間內(nèi)裝有拼裝管片的舉重臂。為了防止周圍地層土砂、地下水及背后注入的填充漿液從盾尾與襯砌之間進(jìn)入盾構(gòu)內(nèi)，盾尾末端設(shè)有密封裝置，如圖2.5-1所示。盾尾密封裝置損壞、失效時，在施工中途必須進(jìn)行修理更換，所以盾尾長度要滿足上述各項(xiàng)工作的進(jìn)行。盾尾厚度從整體結(jié)構(gòu)上考慮應(yīng)盡量薄，這樣可以減小地層與襯砌間形成的建筑空隙，從而壓漿工作量也少，對地層擾動范圍也小，有利于施工。但盾尾也需承擔(dān)土壓力，在遇到糾偏及隧道曲線施工時，還有一些難以估計的載荷出現(xiàn)。所以盾尾是一個受力復(fù)雜的圓筒形薄殼體其厚度應(yīng)綜合上述因素來確定。在盾尾殼體盾尾密封裝置要能適應(yīng)盾尾與襯砌間的空隙，由于在施工中糾偏的頻率很高，因此，就要求密封材料要富有彈性，結(jié)構(gòu)形式要耐磨，防撕裂，其最終目的是要能夠止水。止水的形式有許多，目前較為理想且常用的是采用多道、可更換的盾尾密封裝置，如圖2.5所示，盾尾的道數(shù)根據(jù)隧道埋深、水位高低來定，--般取2~3道。最少兩道由于鋼絲束內(nèi)充滿了油脂，鋼絲又為優(yōu)質(zhì)彈簧鋼絲，這使其成為-一個既有塑性又有彈性的整體。油脂保護(hù)鋼絲免于生銹損壞，油脂加注采用專用的盾尾油脂泵。這種盾尾密封裝置使用后效果較佳，一次推進(jìn)可達(dá)500m左右，這主要看土質(zhì)情況如何，相對而言，在砂性土中掘進(jìn)，盾尾損壞較快，而在粘性土中掘進(jìn)則壽命較長。盾尾的長度必須根據(jù)管片寬度和形狀及盾尾密封裝置的道數(shù)來確定，對于機(jī)械化開挖式、土壓式、泥水加壓式盾構(gòu)，還要根據(jù)盾尾密封的結(jié)構(gòu)來確定，最少必須保證襯砌組裝工作的進(jìn)行。但必須考慮在襯砌組裝后因管片破損而需更換管片，修理盾構(gòu)千斤頂和在曲線段進(jìn)行施工等因素故必須給予--些余裕量。。上設(shè)置同步注漿管和盾尾油脂注入管，并設(shè)置3道盾尾密封刷將盾構(gòu)部與外部土層可靠分隔。在盾尾設(shè)置了4處8根同步注漿管(4根A液，4根B液漿管)，盾尾間隙30mm，拼裝管片處。見圖2.6。刀盤驅(qū)動系統(tǒng)一、刀盤驅(qū)動形式采用變頻電機(jī)驅(qū)動方式驅(qū)動裝置由固定部分、回轉(zhuǎn)部分、三排圓柱滾子軸承和密封部分、變頻減速電動機(jī)等構(gòu)成，固定部分用螺栓栓接在盾構(gòu)機(jī)切口環(huán)殼體上。刀盤驅(qū)動裝置是由]字型斷面的鋼板焊接構(gòu)造而組成，在內(nèi)部安裝高精度、大負(fù)荷的三排園柱滾子軸承和二種型式的密封圈。由8臺55kW變頻減速電機(jī)和小齒輪構(gòu)成，變頻驅(qū)動具有一般液壓驅(qū)動及電動機(jī)變極驅(qū)動所不能比的優(yōu)點(diǎn)，見表2.1刀盤3種驅(qū)動方式比較。刀盤驅(qū)動裝置是盾構(gòu)機(jī)的最關(guān)鍵部件，特別是刀盤密封、大軸承的可靠性、安全性、壽命是至關(guān)重要的。小松公司積近40年制造2000多臺各類盾構(gòu)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，完全能設(shè)計制造出滿足本工程需要的盾構(gòu)機(jī)。為了防止土砂、水進(jìn)入驅(qū)動裝置內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)部與固定部中間設(shè)置3道密封裝置機(jī)械式迷宮密封、-道唇型密封(四唇型)、三道MY型密封組成，規(guī)格見表2.2、密封圈形式見圖2.18、圖2.19所示。密封部的磨損主要是密封配合面鋼板.上的磨損，根據(jù)小松公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在密封圈直徑φ2000mm、水壓1.08Mpa、轉(zhuǎn)速5rpm，MY型密封配合面的磨損，在運(yùn)走距離500km時，其磨損在0.02mm(包括殼體)以下，溫升在70°C以下。根據(jù)這些資料及小松公司的工程實(shí)績對應(yīng)該本工程，密封具有足夠的壽命。二、驅(qū)動軸承潤滑、密封集中潤滑裝置(一)三排園柱滾子軸承采用油浴強(qiáng)制潤滑，將油池中的潤滑油用泵輸出，通過濾清器把清潔的潤滑油潤滑軸承和齒輪。主軸承油潤滑系統(tǒng)安裝在盾體內(nèi)部，齒輪油室設(shè)置在驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)部，系統(tǒng)包括油泵、過濾器、壓力表等設(shè)備，起到循環(huán)潤滑主軸承內(nèi)齒輪和小齒輪嚙合的作用，同時能對齒輪油進(jìn)行過濾，保證油液的清潔度，減少設(shè)備磨損。(二)密封部分采用集中自動間斷供脂式，用泵經(jīng)過分配閥間斷地向刀盤驅(qū)動密封(唇型密封及MY型密封)之間、螺旋輸送機(jī)驅(qū)動部密封處、中心回轉(zhuǎn)接頭密封部分充填具有一定壓力的油脂，可通過定時器調(diào)節(jié)供給量。并且，在給油脂回路中設(shè)置了當(dāng)發(fā)生異常高壓的場合，在報警的同時刀盤旋轉(zhuǎn)立即停止的聯(lián)鎖系統(tǒng)。三、驅(qū)動方式比較因?yàn)榇罂趶蕉軜?gòu)機(jī)內(nèi)空間較大，驅(qū)動馬達(dá)空間設(shè)置限制少。為了提高效率，減低起動扭矩，簡化后方設(shè)備，改善隧道內(nèi)環(huán)境等，切削刀盤采用變頻電機(jī)驅(qū)動方式，低噪音、無高溫、對施工環(huán)境的影響極少。驅(qū)動電機(jī)的變頻控制可使刀盤變速運(yùn)轉(zhuǎn)，隨施工狀況和土質(zhì)的軟硬進(jìn)行調(diào)整，所以能廣泛對應(yīng)各種土質(zhì)。由上表可以看出采用變頻電動機(jī)驅(qū)動，傳動效率高、噪音小、發(fā)熱量小和占用較少的設(shè)備空間，并且在環(huán)境惡劣(如TBM硬巖掘進(jìn)機(jī))、刀盤啟動停止較為頻繁和在較硬的巖土中掘進(jìn)時刀盤承受較大沖擊力等狀況下，變頻電動機(jī)驅(qū)動完全能滿足要求。所以選用變頻電動機(jī)驅(qū)動是較為合理的，且變頻電動機(jī)驅(qū)動具有轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)的功能，便于操作人員控制。變頻器及變頻電動機(jī)是小松公司與日本東芝公司專門為盾構(gòu)機(jī)使用制造的，具有啟動時電機(jī)頻率很低(解決了啟動時電流大的問題)，起動力矩可達(dá)120%(最高可達(dá)150%)，并且能保持各驅(qū)動電機(jī)同步等特點(diǎn)。2.5液壓推進(jìn)系統(tǒng)盾構(gòu)掘進(jìn)的前進(jìn)動力是靠液壓系統(tǒng)帶動若干個千斤頂工作所組成的推進(jìn)機(jī)構(gòu)，它是盾構(gòu)重要的基本構(gòu)造之一。一、盾構(gòu)千斤頂?shù)倪x擇和配置盾構(gòu)千斤頂?shù)倪x擇和配置應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)的靈活性、管片的構(gòu)造、拼裝襯砌的作業(yè)條件等來決定。選定盾構(gòu)千斤頂必須注意以下事項(xiàng):1.采用高液壓系統(tǒng)，使千斤頂機(jī)構(gòu)緊湊，目前使用的液壓系統(tǒng)壓力值為30~40Mpa;2.千斤頂要盡可能地輕，且經(jīng)久耐用，易于維修、保養(yǎng)和更換;3.千斤頂要均勻地配置在靠近盾構(gòu)外殼處，使管片受力均勻;4.千斤頂應(yīng)與盾構(gòu)軸線平行。二、千斤頂數(shù)量千斤頂?shù)臄?shù)量根據(jù)盾構(gòu)直徑、千斤頂推力、管片的結(jié)構(gòu)、隧道軸線的情況綜合考慮，一般情況下，中小型盾構(gòu)每只千斤頂?shù)耐屏?00~1500kN，在大型盾構(gòu)中每只千斤頂?shù)耐屏Χ酁?000~4000kN。三、千斤頂?shù)男谐潭軜?gòu)千斤頂?shù)男谐虘?yīng)考慮到盾尾管片的拼裝及曲線施工等因素，通常取管片的寬度加上100~200mm的余裕量。另外，成環(huán)管片總有一塊封頂塊存在，若采用縱向全插入封頂成環(huán)時在相應(yīng)的封頂塊位置應(yīng)布置數(shù)只雙節(jié)千斤頂，其行程大致是其他千斤頂?shù)囊槐叮詽M足拼裝成環(huán)所需。四、千斤頂?shù)乃俣榷軜?gòu)千斤頂?shù)乃俣缺仨毟鶕?jù)地質(zhì)條件和盾構(gòu)形式來定。--般取50mm/min左右，且可無級調(diào)速。為了提高工作效率，千斤頂?shù)幕乜s速度要求越快越好。

五、千斤頂塊盾構(gòu)千斤頂活塞的前端必須安裝頂塊，頂塊必須采用球面接頭，以便將推力均勻分布在管片的環(huán)面;其次，根據(jù)管片材質(zhì)的不同，還必須在頂塊與管片的接觸面上安裝橡膠或其他柔性材料的墊板，對管片環(huán)面起到保護(hù)作用。本該案例中的小松EPB推進(jìn)系統(tǒng):配備了大排量、高壓力的變量泵采用一臺75kW的電機(jī)驅(qū)動。共有22個推進(jìn)油缸，無負(fù)載時可達(dá)到10cm/min的最大伸出速度;盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)千斤頂22只行程為2150mm的油缸。在工作壓力32.4MPa時，可產(chǎn)生總推力3850t，開挖面122t/m2的推進(jìn)力。推進(jìn)油缸安裝在中胴上，布置在盾構(gòu)機(jī)殼體西周，被編為4不組、分上、下、左、石可分別進(jìn)行獨(dú)立控制的4個液壓這見圖2.21。推進(jìn)油缸撐靴與管片之間距離600mm，布置及行程充分考慮了管片的構(gòu)造及大拼裝管片的方便。圖2.21推進(jìn)油缸分區(qū)示意圖推進(jìn)千斤頂可按照需要單獨(dú)分別選擇。在上、下、左、石每個區(qū)域蟲客有一只油缸安裝西傳感器且四個區(qū)域各有一只置式測量油缸伸出長度的行程，正比例控制的減壓閥通過操作臺上的觸摸屏來調(diào)節(jié)每個區(qū)域雖演缸的推進(jìn)壓力，形成基本導(dǎo)向裝置系統(tǒng)。所配置的千斤頂長度傳感器可靠，并能在操作室內(nèi)的操作觸摸屏上準(zhǔn)確、直觀地顯示盾構(gòu)機(jī)千斤頂伸縮的數(shù)值，見圖2.22。推進(jìn)油缸撐靴寫推進(jìn)油缸活塞頭部是用可任意方向轉(zhuǎn)動的球鉸聯(lián)接，能夠充分對應(yīng)管片與盾構(gòu)機(jī)的傾斜，保證撐靴平面與管片密貼。為了能使推進(jìn)油缸的推力均勻地傳遞給管片，推進(jìn)油缸撐靴面積要適當(dāng)大些。撐靴表面有--聚安脂膠墊，千斤頂撐靴在與管片接觸時能保證推力緩和均勻地作用在管片上，確保管片襯砌環(huán)面的完整，且保證不頂在管片接縫上。如圖2.23所示。2.6土壓盾構(gòu)出渣系統(tǒng)土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)的同時需將挖掘下來的渣土及時輸送到地面渣土堆放區(qū)域。因此土壓盾構(gòu)設(shè)備上都安裝有出渣系統(tǒng)。土壓盾構(gòu)渣土輸送過程是:通過盾構(gòu)機(jī)上的出渣系統(tǒng)將渣土傳送到盾構(gòu)后配套下料口處的渣土車(電瓶軌道運(yùn)輸車)上，由渣土車運(yùn)送到隧道端頭始發(fā)豎井處，再由龍門吊(或吊車)將渣土吊出并傾倒在地面渣土堆放區(qū)域，最后再由自卸汽車進(jìn)行外運(yùn)，如圖2-55所示。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)上的出渣系統(tǒng)包括螺旋輸送機(jī)和皮帶傳輸機(jī)。2.6.1螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)穿過盾構(gòu)機(jī)土倉隔板安裝在與盾體的連接法蘭上，可以把土倉內(nèi)的渣土從土倉底部運(yùn)送到盾構(gòu)連接橋架前端的皮帶輸送機(jī)進(jìn)料端。螺旋輸送機(jī)主要部件包括:螺旋葉片、伸縮油缸、螺旋殼體、驅(qū)動裝置、卸料口閘門、連接保壓泵的接頭、耐磨保護(hù)、與盾體的連接法蘭、泡沫注人口、土壓傳感器等。螺旋輸送機(jī)按照螺旋