盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)簡介課件

第二節(jié)

盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)簡介第二節(jié)盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)簡介

盾構(gòu)是一個具備多種功能于一體的綜合性隧洞開挖設(shè)備,它集和了盾構(gòu)施工過程中的開挖、出土、支護、注漿、導(dǎo)向等全部的功能，目前，盾構(gòu)機已成為地下交通工程及隧道建設(shè)施工的首選設(shè)備被廣泛使用優(yōu)點①不受地面交通、河道、航運、季節(jié)、氣候等條件的影響。

②能夠經(jīng)濟合理地保證隧道安全施工。

③盾構(gòu)的掘進、出土、襯砌、拼裝等可實行自動化、智能化和施工運輸控

制信息化。

④掘進速度較快，效率較高，施工勞動強度較低。

⑤地面環(huán)境不受盾構(gòu)施工的干擾。缺點①盾構(gòu)機械造價較高。

②在飽和含水的松軟地層中施工地表沉陷風(fēng)險大。

③隧道曲線半徑過小或埋深較淺時難度較大。

④設(shè)備的轉(zhuǎn)移、運輸、安裝及場地布置等較復(fù)雜。盾構(gòu)是一個具備多種功能于一體的綜合性隧洞開

為適應(yīng)各種不同類型土質(zhì)及盾構(gòu)機工作方式的不同，盾構(gòu)機可分為三種類型、四種模式：三種類型：

①軟土盾構(gòu)機；

②硬巖盾構(gòu)機；

③混合型盾構(gòu)機。四種模式：圖2-1盾構(gòu)機總圖

①開胸式；

②半開胸式（半閉胸式、欠土壓

平衡式）；

③閉胸式（土壓平衡式）；

④氣壓式。

圖2-1盾構(gòu)機總圖為適應(yīng)各種不同類型土質(zhì)及盾構(gòu)機工作方式的不同，圖2-2盾構(gòu)機主機結(jié)構(gòu)圖圖2-2盾構(gòu)機主機結(jié)構(gòu)圖（一）刀盤

刀盤是盾構(gòu)機的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式、強度和整體剛度都直接影響到施工掘進的速度和成本，并且出了故障維修處理困難。常見的結(jié)構(gòu)有：平面圓角刀盤、平面斜角刀盤、平面直角刀盤。盾構(gòu)機刀盤應(yīng)滿足以下要求：①刀盤應(yīng)有足夠的強度和剛度。②刀盤應(yīng)有較大的開口率。③針對地層的變化，能夠方便地更換硬巖滾刀和軟巖齒刀。④刀盤結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的耐磨強度。⑤刀盤上應(yīng)配置足夠的渣土攪拌裝置。⑥刀盤上應(yīng)配置足夠的注入口，各口并裝有單向閥。以滿足刀具的冷卻、潤滑和渣土改良。（一）刀盤刀盤是盾構(gòu)機的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式、強度和整硬巖盤口部分開挖直徑6280mm圖2-3刀盤硬巖盤口部分開挖直徑6280mm圖2-3刀盤

（1）下面是海瑞克公司的刀盤結(jié)構(gòu)和參數(shù)：結(jié)構(gòu)形狀：平面圓角形刀盤。鑄造和焊接混合型。外形尺寸：F6280mmF6130mm（刀圈外經(jīng)）Ｘ1410mm總厚（刀盤厚580mm）刀盤質(zhì)量：57000kg開口率：28%

超挖刀行程：50mm刀盤轉(zhuǎn)0-6.1r/min最大扭矩：I-4500KN.mmII-1970KN.mm脫困扭：5300KN.mm結(jié)構(gòu)：刀盤前端面有8條輻板（開有8個對稱的長條孔），其上配有滾刀（齒刀）座、刮刀座和2根攪拌棒，刀盤與驅(qū)動裝置是用法蘭連接，法蘭與刀盤之間是靠四根粗大的輻條相連。為保證刀盤的抗扭強度和整體剛度，刀盤中心部分、輻條和法蘭是采用整體鑄造，周邊部分和中心部分采用先拴接后焊結(jié)的方式連接。（以前該件需從國外進口，現(xiàn)在已國產(chǎn)化）。為保證刀盤在硬巖掘進時的耐磨性，刀盤的周邊焊有耐磨條，面板上焊有柵格狀的Hardox耐磨材料。刀盤上裝有4路泡沫管并分8個出口，各口都裝有單向閥。裝有塔形滾刀超挖刀一套，配油管2根,其行程為：50mm。刀盤上可裝雙刃滾刀4把，單刃滾刀31把，正面齒刀64把。邊緣齒刀16把。（1）下面是海瑞克公司的刀盤結(jié)構(gòu)和參數(shù)：結(jié)構(gòu)形

（2）刀具的配置：

刀具的結(jié)構(gòu)、材料及其在刀盤上的數(shù)量和位置關(guān)系直接影響到掘

進速度和使用壽命。不同的地層條件對刀具的結(jié)構(gòu)和配置是不相同的。①刀具種類

圖2-4單刃滾刀結(jié)構(gòu)圖

圖2-5雙刃滾刀結(jié)構(gòu)圖（2）刀具的配置：①刀具

雙刃中心刀單刃滾刀中心齒刀窄齒刀切刀弧形刮刀仿形刀雙刃中心刀單刃滾刀中心齒刀窄齒刀切刀弧形刮刀仿形②刀具的破巖機理：

分軟巖切削機理和硬巖破巖機理。軟巖切削機理是刀具對土層的擠壓所產(chǎn)生的剪切力來破壞土層而達到切削效果。

圖2-6軟土刀具切削機理示意圖②刀具的破巖機理：分軟巖切削機理和硬巖破巖機理。軟巖

滾刀破巖要想達到滿意效果，必須滿足兩個條件：a.工作面的巖層要有一定強度；b.滾刀的啟動扭矩要小。因為以下因素很難滿足以上條件：a.地質(zhì)因素；b.滾刀的制造質(zhì)量及工藝；c.滾刀質(zhì)量一致性；d.開挖模式問題。滾刀破巖要想達到滿意效果，必須滿足兩個條件：③刀具配置的差異性

刀具配置的差異性表現(xiàn)在滾刀和刮刀的配置數(shù)量和高等級組合高度差等方面。

刀具的高度差及組合高度差對開挖的影響：

a.刀具高對防結(jié)泥餅有利。b.刀具的高度差大有利于破巖。表2-2配置差異表③刀具配置的差異性刀具配置的差異性表現(xiàn)在滾刀和刮刀④滾刀與滾刀之間的刀間距圖2-8刀間距示意圖

滾刀的刀間距也是影響破巖能力的關(guān)鍵因素。刀間距過大會在兩刀之間出現(xiàn)破巖的盲區(qū)而形成“巖脊”。刀間距過小會將巖體碾成小碎塊，降低破巖功效。刀盤邊緣部分的刀間距一般都小于90mm,正面刀具的刀間距一般在100mm,有的在115-120mm。④滾刀與滾刀之間的刀間距圖2-8刀間距示意圖滾刀（二）前體

前體又叫切口環(huán)，是開挖土倉和擋土部分，位于盾構(gòu)的最前端，結(jié)構(gòu)為圓筒形，前端設(shè)有刃口，以減少對底層的擾動圖2-9前體結(jié)構(gòu)示意圖在圓筒垂直于軸線、約在其中段處焊有壓力隔板，隔板上焊有安裝主驅(qū)動、螺旋輸送機及人員艙的法蘭支座和四個攪拌棒，還設(shè)有螺旋機閘門機構(gòu)及氣壓艙（根據(jù)需要），此外，隔板上還開有安裝5個土壓傳感器、通氣通水等的孔口。不同開挖形式的盾構(gòu)機前體結(jié)構(gòu)也不相同。舉例參數(shù)：F6250mm（直徑）X1700mm（長度）X60mm（板厚）X57t（質(zhì)量）（二）前體前體又叫切口環(huán)，是開挖土倉和擋土部分，位于盾（1）主驅(qū)動裝置

主驅(qū)動裝置由主軸承、八個液壓驅(qū)動馬達、八個減速器及主軸承密封組成，軸承外圈通過連接法蘭用螺絲與前體固定，內(nèi)（齒）圈用螺絲和刀盤連接，借助液壓動力帶動液壓馬達、減速器、軸承內(nèi)齒圈直接驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)。舉例參數(shù)：最大扭矩：I-4500KN.mII-1970KN.m脫困扭矩：5300KN.m輸出轉(zhuǎn)速：0-6.1r/min主軸承外徑：F2600mm質(zhì)量：6.64t壽命：10000h圖2-10主驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖（1）主驅(qū)動裝置主驅(qū)動裝置由主軸承、八（三）中體圖2-11中體結(jié)構(gòu)示意圖

中體又叫支承環(huán)是盾構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)，承受作用于盾構(gòu)上的全部載荷。是一個強度和剛性都很好的圓形結(jié)構(gòu)，地層力、所有千斤頂?shù)姆醋饔昧?、刀盤正面阻力、盾尾鉸接拉力及管片拼裝時的施工載荷均由中體來承受。中體內(nèi)圈周邊布置有盾構(gòu)千斤頂和鉸接油缸，中間有管片拼裝機和部分液壓設(shè)備、動力設(shè)備、螺旋輸送機支承及操作控制臺。????舉例參數(shù)：F6240mm（直徑）X2580mm（長度）X40mm（板厚）X31.4t（質(zhì)量）（三）中體圖2-11中體又叫支承環(huán)是盾構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)，承（1）人員艙

人員艙是在需要壓縮空氣以平衡盾構(gòu)圍巖的水土壓力，以保持作業(yè)面的穩(wěn)定作業(yè)時使用。圖2-12人員艙結(jié)構(gòu)示意舉例參數(shù)：結(jié)構(gòu)雙艙型、1800mm（長）X2550mm（寬）X1600mm（高）；

工作壓力：0.3Mpa

實驗壓力：0.45Mpa

容納人數(shù)：普通艙3人、緊急艙2人。（1）人員艙人員艙是在需要壓縮空氣以平衡盾構(gòu)圍巖的水土

圖2-13推進油缸分區(qū)圖2-14推進系統(tǒng)油缸分組圖（2）推進油缸盾構(gòu)的推進機構(gòu)提供盾構(gòu)向前推進的動力。推進機構(gòu)包括30個推進油缸和推進液壓泵站。推進油缸按照在圓周上的區(qū)域分為四組，每組7~8個油缸。圖2-13圖2-14推進系統(tǒng)油缸分組圖（2）推進油缸（3）鉸接油缸為了使盾構(gòu)在掘進時能夠靈活的進行姿態(tài)調(diào)整及小曲線半徑掘進時能夠順利通過，必須減少盾構(gòu)的長徑比。它是通過鉸接油缸把盾構(gòu)的中體和盾尾相連接來實現(xiàn)的。鉸接系統(tǒng)包括十四個鉸接油缸和預(yù)緊式鉸接密封。鉸接油缸一般處于保持位置，盾尾在主機的拖動下被動前進。當(dāng)盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎時，油缸也應(yīng)處于保持位置，盾尾可以根據(jù)調(diào)向的需要自動調(diào)整位置。舉例參數(shù)油缸數(shù)量：14

]油缸尺寸：F180mmXF80mmX150mm

工作壓力：30Mpa牽引力：7340KN（3）鉸接油缸為了使盾構(gòu)在掘進時能夠靈活的進行姿態(tài)調(diào)整及小曲（四）盾尾及盾尾密封圖2-16盾尾密封示意圖圖2-15盾尾結(jié)構(gòu)示意圖

盾尾主要用于掩護隧道管片拼裝工作及盾體尾部的密封，通過交接油缸與中體相連，并裝有預(yù)緊式鉸接密封。鉸接密封和盾尾密封裝置都是為防止水、土及壓注材料從盾尾進入盾構(gòu)內(nèi)。為減小土層與管片之間的空隙，從而減少注漿量及對地層的擾動，盾尾做成一圓筒形薄殼體，但又要能同時承受土壓和糾偏、轉(zhuǎn)彎時所產(chǎn)生的外力。盾位的長度必須根據(jù)管片的寬度和形狀及盾尾密封的結(jié)構(gòu)和道數(shù)來決定。

由于施工中糾偏的頻率較高，盾尾密封要求彈性好，耐磨、防撕裂，能充分適應(yīng)盾尾與管片間的空隙，盾尾結(jié)構(gòu)示意圖一般采用效果較好鋼絲刷加鋼片壓板結(jié)構(gòu)。鋼絲刷中充滿油脂，既有彈性又有塑性。（四）盾尾及盾尾密封圖2-16盾尾密封示意圖圖2-15（五）螺旋輸送機圖2-18螺旋輸送機葉片圖2-17螺旋輸送機結(jié)構(gòu)示意圖

螺旋輸送機是土壓平衡盾構(gòu)機的重要部件。其作用是：①掘進渣土排出的唯一通道；②掘進時通過螺旋機內(nèi)形成的土塞建立密封前方土倉內(nèi)的壓力，有效地抵御地下水。（五）螺旋輸送機圖2-18螺旋輸送機葉片圖2-17螺

螺旋輸送機由液壓馬達減速裝置驅(qū)動，驅(qū)動裝置與螺旋輸送機采用球形鉸接，以適應(yīng)螺旋軸的自由擺動。為防止渣土的侵入，其輸出端采用了與主軸承外密封相同的結(jié)構(gòu)，并自動注脂。螺旋機轉(zhuǎn)速范圍可以在0~22rpm內(nèi)無級調(diào)速，控制出土量很方便。調(diào)節(jié)螺旋輸送機的出土速度是控制土倉壓力的重要方法之一。圖2-19螺旋輸送機驅(qū)動舉例參數(shù)：形式：一端懸浮中心軸式、外徑：F900mm、導(dǎo)程：600mm、驅(qū)動功率：315KW、最大扭矩：215kN.m、轉(zhuǎn)速：0-22.4r/min（無級調(diào)速）、最大出土能力：300m3/h、最大通過塊度：300mm、閘門耐壓：0.3MPa（液壓式）。螺旋輸送機由液壓馬達減速裝置驅(qū)動，驅(qū)動裝置與螺（六）管片安裝機構(gòu)

管片安裝機由：大梁、支承架、旋轉(zhuǎn)架及拼裝頭組成。大梁以懸臂梁的形式安裝在盾構(gòu)中體的支承架上，支承架通過行走輪可縱向移動，旋轉(zhuǎn)架通過大齒圈繞支承架回轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)架上裝有兩個提升油缸用以實現(xiàn)對拼裝頭的提升和橫向擺動，拼裝頭與鉸接的方式安裝在旋轉(zhuǎn)架的提升架上，安裝頭上裝有兩個油缸，用以控制安裝頭的水平和縱向兩個方向上的擺動。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖2-20管片安裝機結(jié)構(gòu)示意圖（六）管片安裝機構(gòu)管片安裝機由：大梁、支承架、旋轉(zhuǎn)架及拼（七）皮帶輸送機

皮帶機用于將螺旋輸送機輸出的碴土傳送到盾構(gòu)后配套的碴車里。皮帶機由皮帶機支架、前隨動輪、后主動輪、上下托輪、皮帶、皮帶張緊裝置、皮帶刮泥裝置、和帶減速器的驅(qū)動電機等組成。安裝布置在后配套連接橋和拖車的上面。為安全起見，其上設(shè)有3處急停開關(guān)。舉例參數(shù)：驅(qū)動形式：電機、皮帶機長度：45m、皮帶寬度：800mm、皮帶運行速度：2.5m/s、最大輸送能力：750m3/h、電機功率：30KW。（八）拖車盾構(gòu)的拖車屬門架結(jié)構(gòu)，用以安放液壓泵站、注漿泵、砂漿罐及電氣設(shè)備等。拖車行走在鋼軌上，拖車之間用拉桿相連。每節(jié)拖車上的安裝設(shè)備如下表：（七）皮帶輸送機皮帶機用于將螺旋輸送機輸出的碴（九）液壓系統(tǒng)

統(tǒng)及盾構(gòu)的液壓系統(tǒng)包括主驅(qū)動、推進系統(tǒng)（包括鉸接系統(tǒng)）、螺旋輸送機、管片安裝機及輔助液壓系統(tǒng)。主驅(qū)動系統(tǒng)和螺旋輸送機液壓系統(tǒng)共用一個泵站，安裝在二號拖車上。主驅(qū)動系統(tǒng)和螺旋輸送機液壓系統(tǒng)各自為一個獨立的閉式循環(huán)系統(tǒng)，這樣可以保證液壓系統(tǒng)的高效率及系統(tǒng)的清潔。推進系統(tǒng)和管片安裝機泵站安裝在盾殼內(nèi)。（十）注脂系統(tǒng)注脂系統(tǒng)包括三大部分：主軸承密封系統(tǒng)，盾尾密封系統(tǒng)和主機潤滑系統(tǒng)。三部分都以壓縮空氣為動力源，靠油脂泵油缸的往復(fù)運動將油脂輸送到各個部位。主軸承密封可以通過控制系統(tǒng)設(shè)定油脂的注入量（次／分），并可以從外面檢查密封系統(tǒng)是否正常。盾尾密封可以通過PLC系統(tǒng)按照壓力模式或行程模式進行自動控制和手動控制，對盾尾密封的注脂次數(shù)及注脂壓力均可以在控制面板上進行監(jiān)控。當(dāng)油脂泵站的油脂用完后油脂控制系統(tǒng)可以向操作室發(fā)出指示信號，并鎖定操作系統(tǒng)，直到重新?lián)Q上油脂。這樣可以充分保證油脂系統(tǒng)的正常工作。（九）液壓系統(tǒng)統(tǒng)及盾構(gòu)的液壓系統(tǒng)包括主驅(qū)動（十一）碴土改良系統(tǒng)

盾構(gòu)機配有兩套碴土改良系統(tǒng)：泡沫系統(tǒng)和膨潤土系統(tǒng)。兩者共用一套輸送管路，在1號拖車處相接。（十二）泡沫系統(tǒng)盾構(gòu)機配有一套泡沫發(fā)生系統(tǒng)，用于對碴土進行改良。泡沫系統(tǒng)主要由泡沫泵、高壓水泵、電磁流量閥、泡沫發(fā)生器、壓力傳感器、管路組成，其工作原理如圖所示（十一）碴土改良系統(tǒng)（十二）泡沫系統(tǒng)（十三）膨潤土系統(tǒng)

盾構(gòu)機還準備加裝一套膨潤土注入系統(tǒng)。在確定不使用泡沫劑的情況下，關(guān)閉泡沫輸送管道，同時將膨潤土輸送管道打開，通過輸送泵將膨潤土壓入刀盤、碴倉和螺旋輸送機內(nèi)，達到改良碴土地目的。根據(jù)實際需要，可以把膨潤土箱內(nèi)裝入泥漿注入土倉內(nèi)。膨潤土只應(yīng)用在一些特殊的工程下。（十四）注漿系統(tǒng)盾構(gòu)機采用同步注漿系統(tǒng)，這樣可以使管片后面的間隙及時得到充填，有效的保證隧道的施工質(zhì)量及防止地面下沉。盾構(gòu)機配有兩臺液壓驅(qū)動的注漿泵，它將砂漿泵入相應(yīng)的注漿點，通過盾尾的注漿管道將砂漿注入到開挖直徑和管片外徑之間的環(huán)形間隙。注漿壓力可以通調(diào)節(jié)注漿泵工作頻率而在可調(diào)范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，并通過注漿同步監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測其壓力變化。單個注漿點的注入量和注漿壓力信息可以在主控室看到。在數(shù)據(jù)采集和顯示程序的幫助下，隨時可以儲存和檢索砂漿注入的操作數(shù)據(jù)。（十三）膨潤土系統(tǒng)盾構(gòu)機還準備加裝一套膨潤土注入系統(tǒng)

第二節(jié)

盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)簡介第二節(jié)盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)簡介

盾構(gòu)是一個具備多種功能于一體的綜合性隧洞開挖設(shè)備,它集和了盾構(gòu)施工過程中的開挖、出土、支護、注漿、導(dǎo)向等全部的功能，目前，盾構(gòu)機已成為地下交通工程及隧道建設(shè)施工的首選設(shè)備被廣泛使用優(yōu)點①不受地面交通、河道、航運、季節(jié)、氣候等條件的影響。

②能夠經(jīng)濟合理地保證隧道安全施工。

③盾構(gòu)的掘進、出土、襯砌、拼裝等可實行自動化、智能化和施工運輸控

制信息化。

④掘進速度較快，效率較高，施工勞動強度較低。

⑤地面環(huán)境不受盾構(gòu)施工的干擾。缺點①盾構(gòu)機械造價較高。

②在飽和含水的松軟地層中施工地表沉陷風(fēng)險大。

③隧道曲線半徑過小或埋深較淺時難度較大。

④設(shè)備的轉(zhuǎn)移、運輸、安裝及場地布置等較復(fù)雜。盾構(gòu)是一個具備多種功能于一體的綜合性隧洞開

為適應(yīng)各種不同類型土質(zhì)及盾構(gòu)機工作方式的不同，盾構(gòu)機可分為三種類型、四種模式：三種類型：

①軟土盾構(gòu)機；

②硬巖盾構(gòu)機；

③混合型盾構(gòu)機。四種模式：圖2-1盾構(gòu)機總圖

①開胸式；

②半開胸式（半閉胸式、欠土壓

平衡式）；

③閉胸式（土壓平衡式）；

④氣壓式。

圖2-1盾構(gòu)機總圖為適應(yīng)各種不同類型土質(zhì)及盾構(gòu)機工作方式的不同，圖2-2盾構(gòu)機主機結(jié)構(gòu)圖圖2-2盾構(gòu)機主機結(jié)構(gòu)圖（一）刀盤

刀盤是盾構(gòu)機的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式、強度和整體剛度都直接影響到施工掘進的速度和成本，并且出了故障維修處理困難。常見的結(jié)構(gòu)有：平面圓角刀盤、平面斜角刀盤、平面直角刀盤。盾構(gòu)機刀盤應(yīng)滿足以下要求：①刀盤應(yīng)有足夠的強度和剛度。②刀盤應(yīng)有較大的開口率。③針對地層的變化，能夠方便地更換硬巖滾刀和軟巖齒刀。④刀盤結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的耐磨強度。⑤刀盤上應(yīng)配置足夠的渣土攪拌裝置。⑥刀盤上應(yīng)配置足夠的注入口，各口并裝有單向閥。以滿足刀具的冷卻、潤滑和渣土改良。（一）刀盤刀盤是盾構(gòu)機的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式、強度和整硬巖盤口部分開挖直徑6280mm圖2-3刀盤硬巖盤口部分開挖直徑6280mm圖2-3刀盤

（1）下面是海瑞克公司的刀盤結(jié)構(gòu)和參數(shù)：結(jié)構(gòu)形狀：平面圓角形刀盤。鑄造和焊接混合型。外形尺寸：F6280mmF6130mm（刀圈外經(jīng)）Ｘ1410mm總厚（刀盤厚580mm）刀盤質(zhì)量：57000kg開口率：28%

超挖刀行程：50mm刀盤轉(zhuǎn)0-6.1r/min最大扭矩：I-4500KN.mmII-1970KN.mm脫困扭：5300KN.mm結(jié)構(gòu)：刀盤前端面有8條輻板（開有8個對稱的長條孔），其上配有滾刀（齒刀）座、刮刀座和2根攪拌棒，刀盤與驅(qū)動裝置是用法蘭連接，法蘭與刀盤之間是靠四根粗大的輻條相連。為保證刀盤的抗扭強度和整體剛度，刀盤中心部分、輻條和法蘭是采用整體鑄造，周邊部分和中心部分采用先拴接后焊結(jié)的方式連接。（以前該件需從國外進口，現(xiàn)在已國產(chǎn)化）。為保證刀盤在硬巖掘進時的耐磨性，刀盤的周邊焊有耐磨條，面板上焊有柵格狀的Hardox耐磨材料。刀盤上裝有4路泡沫管并分8個出口，各口都裝有單向閥。裝有塔形滾刀超挖刀一套，配油管2根,其行程為：50mm。刀盤上可裝雙刃滾刀4把，單刃滾刀31把，正面齒刀64把。邊緣齒刀16把。（1）下面是海瑞克公司的刀盤結(jié)構(gòu)和參數(shù)：結(jié)構(gòu)形

（2）刀具的配置：

刀具的結(jié)構(gòu)、材料及其在刀盤上的數(shù)量和位置關(guān)系直接影響到掘

進速度和使用壽命。不同的地層條件對刀具的結(jié)構(gòu)和配置是不相同的。①刀具種類

圖2-4單刃滾刀結(jié)構(gòu)圖

圖2-5雙刃滾刀結(jié)構(gòu)圖（2）刀具的配置：①刀具

雙刃中心刀單刃滾刀中心齒刀窄齒刀切刀弧形刮刀仿形刀雙刃中心刀單刃滾刀中心齒刀窄齒刀切刀弧形刮刀仿形②刀具的破巖機理：

分軟巖切削機理和硬巖破巖機理。軟巖切削機理是刀具對土層的擠壓所產(chǎn)生的剪切力來破壞土層而達到切削效果。

圖2-6軟土刀具切削機理示意圖②刀具的破巖機理：分軟巖切削機理和硬巖破巖機理。軟巖

滾刀破巖要想達到滿意效果，必須滿足兩個條件：a.工作面的巖層要有一定強度；b.滾刀的啟動扭矩要小。因為以下因素很難滿足以上條件：a.地質(zhì)因素；b.滾刀的制造質(zhì)量及工藝；c.滾刀質(zhì)量一致性；d.開挖模式問題。滾刀破巖要想達到滿意效果，必須滿足兩個條件：③刀具配置的差異性

刀具配置的差異性表現(xiàn)在滾刀和刮刀的配置數(shù)量和高等級組合高度差等方面。

刀具的高度差及組合高度差對開挖的影響：

a.刀具高對防結(jié)泥餅有利。b.刀具的高度差大有利于破巖。表2-2配置差異表③刀具配置的差異性刀具配置的差異性表現(xiàn)在滾刀和刮刀④滾刀與滾刀之間的刀間距圖2-8刀間距示意圖

滾刀的刀間距也是影響破巖能力的關(guān)鍵因素。刀間距過大會在兩刀之間出現(xiàn)破巖的盲區(qū)而形成“巖脊”。刀間距過小會將巖體碾成小碎塊，降低破巖功效。刀盤邊緣部分的刀間距一般都小于90mm,正面刀具的刀間距一般在100mm,有的在115-120mm。④滾刀與滾刀之間的刀間距圖2-8刀間距示意圖滾刀（二）前體

前體又叫切口環(huán)，是開挖土倉和擋土部分，位于盾構(gòu)的最前端，結(jié)構(gòu)為圓筒形，前端設(shè)有刃口，以減少對底層的擾動圖2-9前體結(jié)構(gòu)示意圖在圓筒垂直于軸線、約在其中段處焊有壓力隔板，隔板上焊有安裝主驅(qū)動、螺旋輸送機及人員艙的法蘭支座和四個攪拌棒，還設(shè)有螺旋機閘門機構(gòu)及氣壓艙（根據(jù)需要），此外，隔板上還開有安裝5個土壓傳感器、通氣通水等的孔口。不同開挖形式的盾構(gòu)機前體結(jié)構(gòu)也不相同。舉例參數(shù)：F6250mm（直徑）X1700mm（長度）X60mm（板厚）X57t（質(zhì)量）（二）前體前體又叫切口環(huán)，是開挖土倉和擋土部分，位于盾（1）主驅(qū)動裝置

主驅(qū)動裝置由主軸承、八個液壓驅(qū)動馬達、八個減速器及主軸承密封組成，軸承外圈通過連接法蘭用螺絲與前體固定，內(nèi)（齒）圈用螺絲和刀盤連接，借助液壓動力帶動液壓馬達、減速器、軸承內(nèi)齒圈直接驅(qū)動刀盤旋轉(zhuǎn)。舉例參數(shù)：最大扭矩：I-4500KN.mII-1970KN.m脫困扭矩：5300KN.m輸出轉(zhuǎn)速：0-6.1r/min主軸承外徑：F2600mm質(zhì)量：6.64t壽命：10000h圖2-10主驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖（1）主驅(qū)動裝置主驅(qū)動裝置由主軸承、八（三）中體圖2-11中體結(jié)構(gòu)示意圖

中體又叫支承環(huán)是盾構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)，承受作用于盾構(gòu)上的全部載荷。是一個強度和剛性都很好的圓形結(jié)構(gòu)，地層力、所有千斤頂?shù)姆醋饔昧Α⒌侗P正面阻力、盾尾鉸接拉力及管片拼裝時的施工載荷均由中體來承受。中體內(nèi)圈周邊布置有盾構(gòu)千斤頂和鉸接油缸，中間有管片拼裝機和部分液壓設(shè)備、動力設(shè)備、螺旋輸送機支承及操作控制臺。????舉例參數(shù)：F6240mm（直徑）X2580mm（長度）X40mm（板厚）X31.4t（質(zhì)量）（三）中體圖2-11中體又叫支承環(huán)是盾構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)，承（1）人員艙

人員艙是在需要壓縮空氣以平衡盾構(gòu)圍巖的水土壓力，以保持作業(yè)面的穩(wěn)定作業(yè)時使用。圖2-12人員艙結(jié)構(gòu)示意舉例參數(shù)：結(jié)構(gòu)雙艙型、1800mm（長）X2550mm（寬）X1600mm（高）；

工作壓力：0.3Mpa

實驗壓力：0.45Mpa

容納人數(shù)：普通艙3人、緊急艙2人。（1）人員艙人員艙是在需要壓縮空氣以平衡盾構(gòu)圍巖的水土

圖2-13推進油缸分區(qū)圖2-14推進系統(tǒng)油缸分組圖（2）推進油缸盾構(gòu)的推進機構(gòu)提供盾構(gòu)向前推進的動力。推進機構(gòu)包括30個推進油缸和推進液壓泵站。推進油缸按照在圓周上的區(qū)域分為四組，每組7~8個油缸。圖2-13圖2-14推進系統(tǒng)油缸分組圖（2）推進油缸（3）鉸接油缸為了使盾構(gòu)在掘進時能夠靈活的進行姿態(tài)調(diào)整及小曲線半徑掘進時能夠順利通過，必須減少盾構(gòu)的長徑比。它是通過鉸接油缸把盾構(gòu)的中體和盾尾相連接來實現(xiàn)的。鉸接系統(tǒng)包括十四個鉸接油缸和預(yù)緊式鉸接密封。鉸接油缸一般處于保持位置，盾尾在主機的拖動下被動前進。當(dāng)盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎時，油缸也應(yīng)處于保持位置，盾尾可以根據(jù)調(diào)向的需要自動調(diào)整位置。舉例參數(shù)油缸數(shù)量：14

]油缸尺寸：F180mmXF80mmX150mm

工作壓力：30Mpa牽引力：7340KN（3）鉸接油缸為了使盾構(gòu)在掘進時能夠靈活的進行姿態(tài)調(diào)整及小曲（四）盾尾及盾尾密封圖2-16盾尾密封示意圖圖2-15盾尾結(jié)構(gòu)示意圖

盾尾主要用于掩護隧道管片拼裝工作及盾體尾部的密封，通過交接油缸與中體相連，并裝有預(yù)緊式鉸接密封。鉸接密封和盾尾密封裝置都是為防止水、土及壓注材料從盾尾進入盾構(gòu)內(nèi)。為減小土層與管片之間的空隙，從而減少注漿量及對地層的擾動，盾尾做成一圓筒形薄殼體，但又要能同時承受土壓和糾偏、轉(zhuǎn)彎時所產(chǎn)生的外力。盾位的長度必須根據(jù)管片的寬度和形狀及盾尾密封的結(jié)構(gòu)和道數(shù)來決定。

由于施工中糾偏的頻率較高，盾尾密封要求彈性好，耐磨、防撕裂，能充分適應(yīng)盾尾與管片間的空隙，盾尾結(jié)構(gòu)示意圖一般采用效果較好鋼絲刷加鋼片壓板結(jié)構(gòu)。鋼絲刷中充滿油脂，既有彈性又有塑性。（四）盾尾及盾尾密封圖2-16盾尾密封示意圖圖2-15（五）螺旋輸送機圖2-18螺旋輸送機葉片圖2-17螺旋輸送機結(jié)構(gòu)示意圖

螺旋輸送機是土壓平衡盾構(gòu)機的重要部件。其作用是：①掘進渣土排出的唯一通道；②掘進時通過螺旋機內(nèi)形成的土塞建立密封前方土倉內(nèi)的壓力，有效地抵御地下水。（五）螺旋輸送機圖2-18螺旋輸送機葉片圖2-17螺

螺旋輸送機由液壓馬達減速裝置驅(qū)動，驅(qū)動裝置與螺旋輸送機采用球形鉸接，以適應(yīng)螺旋軸的自由擺動。為防止渣土的侵入，其輸出端采用了與主軸承外密封相同的結(jié)構(gòu)，并自動注脂。螺旋機轉(zhuǎn)速范圍可以在0~22rpm內(nèi)無級調(diào)速，控制出土量很方便。調(diào)節(jié)螺旋輸送機的出土速度是控制土倉壓力的重要方法之一。圖2-19螺旋輸送機驅(qū)動舉例參數(shù)：形式：一端懸浮中心軸式、外徑：F900mm、導(dǎo)程：600mm、驅(qū)動功率：315KW、最大扭矩：215kN.m、轉(zhuǎn)速：0-22.4r/min（無級調(diào)速）、最大出土能力：300m3/h、最大通過塊度：300mm、閘門耐壓：0.3MPa（液壓式）。螺旋輸送機由液壓馬達減速裝置驅(qū)動，驅(qū)動裝置與螺（六）管片安裝機構(gòu)

管片安裝機由：大梁、支承架、旋轉(zhuǎn)架及拼裝頭組成。大梁以懸臂梁的形式安裝在盾構(gòu)中體的支承架上，支承架通過行走輪可縱向移動，旋轉(zhuǎn)架通過大齒圈繞支承架回轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)架上裝有兩個提升油缸用以實現(xiàn)對拼裝頭的提升和橫向擺動，拼裝頭與鉸接的方式安裝在旋轉(zhuǎn)架的提升架上，安裝頭上裝有兩個油缸，用以控制安裝頭的水平和縱向兩個方向上的擺動。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖2-20管片安裝機結(jié)構(gòu)示意圖（六）管片安裝機構(gòu)管片安裝機由：大梁、支承架、旋轉(zhuǎn)架及拼（七）皮帶輸送機

皮帶機用于將螺旋輸送機輸出的碴土傳送到盾構(gòu)后配套的碴車里。皮帶機由皮帶機支架、前隨動輪、后主動輪、上下托輪、皮帶、皮帶張緊裝置、皮帶刮泥裝置、和帶減速器的