土压平衡盾构机械结构及功能介绍

盾构机主要结构功能及分类盾构机是一种用于地下工程的特种设备，主要用于隧道的掘进。

它的主要结构由多个部分组成，每个部分都有独特的功能。

分类上主要有两种，土压平衡盾构机和密闭式盾构机。

1.土压平衡盾构机的主要结构和功能：（1）盾构机主体结构：主要包括盾构机壳体、导轨、支撑盘、刀盘和推进系统。

盾构机壳体是盾构机的主要结构，起到抗土压力和保护工作人员的作用。

导轨可以保证盾构机在隧道掘进过程中的稳定运动。

支撑盘用于支撑刀盘和推进系统。

（2）刀盘：刀盘是盾构机掘进的核心部分，主要负责切削地层和储存切削土层，同时还可以承载推进力。

刀盘通常由切削刀片和刀杆组成，切削刀片负责切削，切削土层则通过刀杆输送到刀盘内。

（3）推进系统：推进系统是盾构机掘进的动力系统，主要由推进液压缸、液压系统和控制系统组成。

推进液压缸通过提供推进力，推动盾构机前进。

液压系统负责为推进液压缸提供液压能源。

控制系统监控和控制盾构机的运行。

2.密闭式盾构机的主要结构和功能：（1）盾构机主体结构：密闭式盾构机的主体结构与土压平衡盾构机类似，包括盾构机壳体、导轨、支撑盘、刀盘和推进系统。

盾构机壳体保护工作人员，导轨保证盾构机的稳定运动，支撑盘用于支撑刀盘和推进系统。

（2）刀盘：密闭式盾构机的刀盘相对复杂，主要包括切削刀片、刀杆、注浆管和注浆系统。

刀盘负责切削地层和储存切削土层，切削刀片通过刀杆进行切削，同时通过注浆管和注浆系统注入混凝土浆液，以形成地层的支撑结构。

（3）推进系统：推进系统和土压平衡盾构机类似，主要由推进液压缸、液压系统和控制系统组成。

推进液压缸通过提供推进力，推动盾构机前进。

液压系统为推进液压缸提供能源，控制系统监控和控制盾构机的运行。

综上所述，盾构机的种类主要有土压平衡盾构机和密闭式盾构机，其结构和功能都有所区别。

了解盾构机的结构和功能可以帮助人们更好地理解盾构机的工作原理，从而进行合理的使用和维护。

盾构机主要功能部件与结构密闭、加泥土压平衡式盾构主要由盾壳与盾尾、开挖机构、管片拼装机构、推进机构、排送机构、动力装置、附属设备等组成。

11.4.1 盾壳与盾尾盾壳由切口环、支承环、钢板束、盾尾等部分通过焊接、铆接、螺栓连接组成。

主要作用是：承受地层压力，起临时支护作用，保护设备及操作人员安全，承受千斤顶水平推力，使盾构在土层中前进，同时也是各机构的骨架与基础。

切口环。

为盾构最前面的一个具有刚度和强度的铸钢或焊接环。

前端切成锐角，便于切入地层，环周有加强筋，将千斤顶水平推力传至钢壳上。

支承环。

与切口环相似是盾构受力的主要部分，是具有一定厚度的铸钢件，由环状加强筋、纵向加强筋、外壳所组成。

环状加强筋焊在支承环两端，纵向加强筋焊在环状加强筋之间，盾构千斤顶安在上面。

支承环内设竖向和水平向立柱与横梁，形成井形隔架，第二层上设置工作平台。

钢板束。

主要作用是保护开挖、掘进、衬砌装置。

由两层钢板铆接而成，分块包在支承环和切口环外面，伸出部分为盾尾。

盾尾。

盾尾由环状外壳与安装在内侧的密封装置构成，其作用是支承隧道周边，防止地下水、开挖面泥浆、泥土与注浆材料被挤入隧道内。

盾尾是进行衬砌组装的地方，其长度取决于衬砌形式。

盾尾密封。

盾尾密封是为了防止注浆材料、地下水和开挖面泥浆与泥土从钢壳面板和管片外围流入盾构机而设置的。

由于盾构保持不断推进，盾尾内壁与衬砌管片外圈结合处摩擦力很大，极容易将密封损坏。

盾尾密封采用三道钢丝刷加密封脂密封方式。

在钢丝刷之间压入密封油脂来承受地下高压泥水。

始发前10 环，每环都注入密封油脂，随后每隔10 环注到第100 环，过了试验段每50 环或100 环注入密封油脂。

遇到特殊情况，如密封不好时，在施工中要注意保证随时补充密封油脂。

11.4.2 开挖机构开挖机构由切削刀盘、刀盘支承与密封系统、刀盘驱动系统、泥土仓等部分组成。

切削刀盘。

盾构刀盘是开挖机构的主要部件。

它直接与开挖面土壤接触，通过推进液压油缸的作用，使盾构刀盘向前推进，刀具切入土层，由驱动装置使刀盘旋转，刀盘把土壤切削下来，隧道向前掘进。

盾构机主要结构功能及分类盾构机是一种用于地下隧道工程的机械设备，可以将土层钻掘和推进到机体后方，并同时安装预制的隧道衬砌。

它的主要结构由下述几部分组成，并具有相应的功能。

1.推进架：推进架是盾构机的主体支撑结构，通过支撑来分担推进机构产生的推力，并将其传递给隧道衬砌。

推进架内部包含两个推进头（用于掘进）和一个后备推进装置（用于支撑推进），以及一些液压支撑腿和插板，用于调整和固定推进架在隧道内的姿态。

2.切削头：切削头是盾构机的前部装置，由盾壳、刀盘和剥片组成。

刀盘上带有切削刀具，通过自转和推进向前的作用，将前方土层切割、破碎，并通过剥片将其带回盾壳内，然后通过管道输送到地面。

3.后部封闭状态：后部封闭状态由后推装置和盾壳后部密门组成。

在切削头前进时，后部封闭状态可以防止土层倒灌，同时也可以提供泥浆的均匀分布。

4.泥浆循环系统：泥浆循环系统用于冲洗切削区域和运输土层碎片。

它包括泥浆池、泥浆泵、沉淀器、过滤器等设备，可以实现循环使用泥浆，减少泥浆的消耗并保持隧道稳定。

盾构机可根据其适用工程和特点进行分类，常见的分类方式有以下几种：1.土压式盾构机：土压式盾构机是最常用的一种盾构机类型。

它通过切削头前进时施加土压力，将以往的土层推到推进机构后方，并利用一个密闭的后部封闭状态防止土层的倒灌。

这种类型的盾构机适用于切削耐水的软土、砂质土或含有少量卵石的土层。

2.水压式盾构机：水压式盾构机是用水压力代替土压力推进的一种盾构机。

切削头前方通常填充高压注浆或者与切削头相接的压水室，通过在切削头和管片之间施加适当的压力，实现推进并保持隧道稳定。

这种类型的盾构机适用于岩石地层或特殊地质情况下的隧道掘进。

3.平衡盾构机：平衡盾构机是一种在切削头和推进机构之间保持地层平衡的盾构机。

它将切削头前方的土层留在盾壳内部，并通过在推进架内增减水压来平衡切削头前的土层压力，避免地下水倒灌或塌方。

这种类型的盾构机适用于软土、粉砂层和含有水化学物质的地层。

盾构机构造及工作原理简介解析盾构机构造及工作原理简介第二部分四、盾构机的主控系统及工作原理下图是天地重工生产的土压平衡盾构机示意图，通过这台土压平衡盾构来简单介绍盾构机的构造及工作原理。

盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。

这个钢组件在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，同时还能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵，这个钢质组件被称为盾构。

而盾构的主要组成部分即为盾体。

盾尾刷和同步注浆系统管片拼装机前盾中盾后盾推进油缸人行闸排土系统刀盘1. 盾体盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状筒体。

前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推进油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。

承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。

前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有推进油缸。

中盾的后边是尾盾，尾盾末端装有密封用的盾尾刷。

2. 刀盘和刀盘驱动刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘通过安装在前盾承压隔板上的法兰上的刀盘电机来驱动。

它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现无级变速。

刀盘电机的变速齿轮箱内需设置制动装置，用于制动刀盘。

电机的防护等级需大于IP55。

为了适用于不同的土质条件，刀盘上安装了多种类型和功能的刀具，所有刀具都由螺栓连接，可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。

刀盘(中交天和14.93米泥水气压平衡复合式盾构机)滚刀与推出式滚刀铲刀切削刀仿形刀与超挖刀铲刀:铲刀可以双向进行开挖，主要用于保证开挖直径的稳定不变。

铲刀切削刀:切削刀主要用于切削软土、泥砂地层。

其中刀口与刀盘旋转方向水平的称为切刀，刀口与刀盘旋转方向垂直的称为削刀切削刀滚刀与推出式滚刀:滚刀用于砂卵石、硬岩地层，它可以将大块的岩石打碎，分成小块。

土压平衡盾构机概念
土压平衡盾构机是一种用于在土中进行隧道挖掘的工程机械设备。

它是盾构机的一种类型，主要用于地下隧道工程的施工。

土压平衡盾构机的工作原理是通过在盾构机前端设置推进挡土板，来平衡土层的压力，防止土压力过大造成隧道坍塌。

盾构机的前端还配备有刀盘，通过旋转切割土层，并将土层运输到后方的输送系统中。

土压平衡盾构机主要由推进装置、刀盘、导向系统、控制系统和输送系统等组成。

推进装置可以通过液压驱动，推进盾构机前进。

刀盘上的刀片可以根据土层类型进行更换，以实现最佳切割效果。

导向系统用于保持盾构机的方向稳定，控制系统则用于操作盾构机的运行。

输送系统负责将挖出的土层从隧道中运输出来。

土压平衡盾构机在隧道施工中具有高效、安全、低风险等特点。

它可以适应各种土层类型的挖掘，并且由于使用了土压平衡技术，可以最大程度地保护隧道周围的土体，减少地表沉降和其他地质灾害的风险。

同时，土压平衡盾构机还可以进行人工开挖和管片施工等工作，是一种多功能、高效的隧道施工设备。

土压平衡式盾构机——刀盘土压平衡盾构是以20世纪70年代刀盘切削机械为基础发展起来的一种新型盾构方法，其施工方法是为保持开挖面的稳定，在切削刀盘后的密封腔内充填开挖下来的土砂，并保持一定压力，并由螺旋输送机出土。

土压平衡盾构机就是依据该原理生产的，其原理是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。

土压平衡式盾构机主要有盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备九大部分组成。

以下我们主要介绍土压平衡式盾构机的刀盘系统：土压平衡式盾构机刀盘刀盘是盾构机的核心部件，其结构形式、强度和整体刚度都直接影响到施工掘进的速度和成本，并且出了故障维修处理困难。

不同的地质情况和不同的制造厂家，刀盘的结构也不相同，其常见的结构有：平面圆角刀盘、平面斜角刀盘、平面直角刀盘。

盾构机刀盘应满足以下要求：（1）刀盘应有足够的强度和刚度。

（2）刀盘应有较大的开口率。

（3）针对地层的变化，能够方便地更换硬岩滚刀和软岩齿刀。

（4）刀盘结构应有足够的耐磨强度。

（5）刀盘上应配置足够的渣土搅拌装置。

（6）刀盘上应配置足够的注入口，各口并装有单向阀，以满足刀具的冷却、润滑和渣土改良。

要满足这些条件，就要从刀具的配置和生产工艺上都下功夫。

刀具的配置：盾构机刀具的配置是盾构机刀具设计中是非常重要的内容，其配置是否适合应用工程的地质条件，直接影响盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。

（1）刀具种类：单刃滚刀、双刃滚刀、三刃滚刀（双刃以上的一般都是中心滚刀）、齿刀、切刀、刮刀和方形刀（超挖刀）。

为适应不同的地层，滚刀和齿刀可以互换，所以它们的刀座相同。

切刀（齿刀，刮刀）：切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。

土压平衡式盾构机的组成及工作原理随着科学技术日新月异的发展，新事物不断涌现，盾构机的出现虽然有一定时间，但是，盾构机集成了很多现代科技。

大型PLC,各种性能优良的液压泵，各种先进的控制理念都体现在了盾构机上。

我们要去学习和了解它，从而去创新和改造它。

现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。

盾构机挖掘主要靠刀盘切削来完成，不同地质刀盘通常配备有不同数量的切刀或滚刀。

为了确保切刀的耐久性，要选择与土质相适应的切刀形状。

刀刃材料通常是以钨碳化合物为主烧结超硬合金。

切刀要合理排列以达到能切削整个掌子面的目的。

地层为岩石或地层中存在大块卵石情况下，安装滚刀是必不可少的，盾构机掘进时刀盘旋转的同时启动推进千斤顶将刀盘压紧岩层，刀盘上的滚刀一边滚动一边破岩，刀盘旋转推力使得滚刀不断滚动前进，从而对整个掌子面的岩石开挖。

刀盘上有仿形刀装置，此装置为液压缸驱动，由切削刀，液压油缸构成，在必要时（如纠偏，转弯）进行盾体外周超挖或余掘。

主驱动系统有两个变量柱塞泵（分别有两个315KW电机，电机分别由两个软启动器驱动），8个液压马达（用来驱动刀盘），补油泵（75KW电机驱动），1/ 5控制泵，恒功率阀块，HBW油脂系统，轴承润滑系统，冷却水系统组成。

1.启动控制泵，缓慢调节控制泵的切断阀（顺时针增大压力），泵输出压力逐步升高，控制泵的安全压力设定为8.0Mpa。

2.启动补油泵，再缓慢调节溢流阀，溢流阀压力升至2.0Mpa。

锁紧补油泵旁路溢流阀和换油流量调节溢流阀锁紧螺母；3.启动冷却水泵（主驱动有8个液压马达，每个液压马达带一个减速器，用来冷却减速器，）。

4.启动润滑油脂系统，HBW系统，齿轮油系统）4.硬件上强制给PLC一个启动信号(不需要启主驱泵)。

选择刀盘旋转方向（即主泵上三位四通换向阀得电情况两个泵需一致），观察两个主泵斜盘变化，变化正常后再按正常程序启动主泵。

土压平衡盾构机构造及掘进原理土压平衡盾构机，这个名字一听就感觉像个超级英雄的称号是不是？别急，今天就带你走一圈，看看它到底有多牛。

盾构机是用来掘进地下隧道的“大力士”。

但是，它可不是那种一力破千斤的蛮力型选手，它讲究的是“稳稳的”技术活。

特别是土压平衡盾构机，它最大的特点就是能在地下工作时保持稳定，避免塌方，让整个施工过程既安全又顺畅。

你看，地下的土壤不像我们平常见的土壤，松松散散的，地下情况更复杂，万一土层不稳定，一不小心就可能把整条隧道给“吞掉”。

这时候，土压平衡盾构机就派上大用场了。

它的核心原理其实很简单：通过控制盾构机前端的土壤压力，来平衡前后两端的压力差，这样就能避免隧道坍塌，保障隧道的稳定性。

看着简单，但实际上就是一门高深的学问。

如果要形象一点说，你可以把土压平衡盾构机想象成一个在地下走钢丝的表演者。

你在地面上走钢丝能看出来左右的压力，地下土壤的压力也差不多，你得随时调整，保持平衡。

盾构机通过它那一套精准的调节系统，不断对土壤压力进行微调，保持前后的压力平衡，这样盾构机在掘进时不会被压得“弯腰驼背”，也不会一不小心“趴下”。

哎呀，这个比喻有点画蛇添足，但你明白意思就好。

土压平衡盾构机的掘进原理真是巧妙至极。

它在掘进的过程中，前面的刀盘会不停地旋转，把土壤切割成小块。

那些切下来的土，接着就被送到盾构机后面的运输系统里去。

重要的是，这时候机身前后的土压差基本是零。

像是你在游泳池里，不管水怎么推，你始终保持在水面上不沉下去。

就是这么神奇。

你要是觉得这个盾构机只是一个普通的掘进机器，那可就大错特错了。

它是一个非常“聪明”的家伙。

它能根据周围土壤的不同情况，自动调节自己的动作。

你想，地下的土层有可能是硬土、软土、甚至是沙土，每种土质的压力都不同，光靠人力和经验是不够的。

而土压平衡盾构机就像是一个经验丰富的“老司机”，它能够在不同的“路况”下稳稳地前行，丝毫不受影响。

再说说它的外形。

你看，它就像是一个巨大的“挖土机”，外面包着厚厚的铁壳，一看就觉得稳如泰山。

土压平衡盾构机概念(一)土压平衡盾构机概述•土压平衡盾构机是一种专用的隧道掘进设备，用于在土层或软岩中进行地下工程建设。

•该盾构机利用承压泥浆的重力来平衡地下水压力，以保持隧道周围土体的稳定。

盾构机原理•盾构机由推进机构、装甲管和承压泥浆系统组成。

•在施工过程中，推进机构将盾构机推进并同时掘进土层，土层从盾构机前部进入装甲管，形成地下通道。

•同时，承压泥浆通过管道注入装甲管内，形成土压平衡，平衡隧道周围土体的水压。

•使用剥离装置，盾构机可以剥离掉前方土体，然后将土层从后部输送到地面。

土压平衡盾构机的主要组成部分1.推进机构–由顶推装置、推进液压缸和推进车架组成。

–顶推装置用于推进盾构机。

–推进液压缸控制盾构机的前进和后退。

–推进车架支撑并稳定盾构机的运动。

2.装甲管–由一系列圆环状的钢制构件组成，连接成固定长度的装甲管。

–装甲管形成了隧道的结构支撑，并对盾构机进行引导。

3.承压泥浆系统–由主泵站、泥浆调配系统和注浆系统组成。

–主泵站负责泥浆的供应和输送。

–泥浆调配系统控制泥浆的浓度和黏度。

–注浆系统负责将泥浆注入装甲管内，形成土压平衡。

4.剥离装置–用于剥离掉盾构机前方的土层。

–通常包括剥离刀、排土室和排土输送系统。

土压平衡盾构机的应用领域•土压平衡盾构机广泛应用于城市地铁、隧道、交通和水利等工程。

•由于其在复杂地质条件下的优越性能，它成为地下隧道施工的首选设备。

结论•土压平衡盾构机采用土压平衡原理，在地下工程建设中发挥着重要作用。

•盾构机的推进机构、装甲管和承压泥浆系统是其主要组成部分。

•土压平衡盾构机广泛应用于各种地下工程领域，推动了城市建设和交通发展的进步。

土压平衡盾构机主要部件功能描述1 概述土压平衡盾构机的基本组成部分主要有下面几大块，如表3—7所示。

表3-7 土压平衡盾构机主要组成表下面根据这些部件或系统在盾构施工中的不同功能特点来分别进行说明。

2 盾体部分盾体部分由刀盘、前体、中体和盾尾四大部分组成。

（1)刀盘和刀具刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分，在支撑掌子面土压的同时进行开挖。

通过在不同形式的刀盘上安装不同的刀具或刀具组合，可以适应不同的地质情况下的施工需要。

在正常的工作环境下,刀盘、刀座和刀盘支承结构能够抵抗单轴抗压强度达到120Mpa的强度，不会出现刀盘变形及非正常的磨损。

刀盘包括焊接结构件和刀架.刀盘表面焊接有耐磨层，圆周区域焊接有三道耐磨条.通过刀盘旋转，挖出的碴土从刀盘的8个开口导入土仓。

刀盘的后部开口向内倾斜，有利于导入碴土.焊接的搅拌臂可以使改良添加剂和碴土在刀盘后面进行充分的搅拌。

刀盘安装在主轴承的内齿圈上,通过6个液压马达驱动。

刀盘设计为双向旋转，其转速可无级调节。

通过刀盘的旋转接头,土质改良用的泡沫、膨润土或水被送到土仓内。

回转中心通过刀盘中心的法兰和刀盘连接。

为了适应不同地质的开挖要求，在刀盘上可以安装滚刀、铲刀、刮刀和齿刀。

刀盘上的刀具均可在刀盘后面进行更换。

（2）盾壳盾壳包括三个主要组件：前体（切口环）、中体（支撑环）和盾尾。

1)前体里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。

压力隔板将前体的土仓和主舱分离开来。

隔板上面的门可以让人进入土仓进行保养和检查工作。

此外，隔板有几个开口,可以作为碴土改良材料的入口以及作为修理时输电线的接线盒接头。

在前体的隔板上安装有土压传感器用以监测土仓内的土压，以便在土压平衡模式下及时对土仓内的土压进行反馈和调节。

2）中体在中体内布置了推进油缸支座和管片安装机架。

管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。

推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中体。

在中体的盾壳上焊接了带球阀的可在需要时实施超前钻孔的预留孔，当需要时还可以通过这些预留孔注入膨润土等用以减小盾壳与土层的磨擦，或实施临时止水。