盾构机及其发展概况
字号：T|T 时间：2009/12/22 0:00:00 来源：无 点击率：5033
盾构机是盾构施工中的主要施工机械。盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它是使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或能保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。盾构施工法具有自动化程度高，节省人力，施工速度快，一次成洞，不受气候影响，开挖时可控制地面沉降，减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点。在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起临时支承的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘包括排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。开挖面的稳定根据土质以及地下水等情况的不同而有不同的方法，主要有开挖面的自然稳定即敞口放坡，机械式支撑稳定，压缩空气支撑稳定，泥水式支撑稳定以及土压平衡式支撑稳定等。
盾构机的构造主要由护盾、挖掘机构、推进机构、排土机构、衬砌机构及辅助机构等部分组成。护盾一般由切口环、支撑环和盾尾三部分组成；挖掘机构主要由刀头或刀盘及其支承装置组成；推进机构主要由液压设备如油泵、油马达、油压千斤顶等组成；排土机械，泥水式主要有泥浆泵及管道，土压平衡式主要是螺旋输料器和皮带运输机；衬砌机构主要是管片自动拼装机械手；辅助机构包括壁后灌浆装置、导向测量及控制装置等。
盾构机问世至今已近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定及控制隧洞壁的降起及地表塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，一些恶劣地质如对有高水压条件的处理技术等方面的探索和研究，盾构机有较大的发展。可根据不同的地质条件和工程要求，设计制造不同类型的盾构机以满足工程需要。盾构法施工也是一门成熟的地下工程施工技术，已成为大多数地下隧道工程施工首选的常规技术。
盾构机在日本发展很快，尤其是土压平衡式和泥水式盾构机的发展。日本使用盾构机施工的城市隧道占90%以上。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，能在保证密封的前提下在高达0.3MPa气压的情况下更换刀盘上的刀具，提高了盾构机的一次掘进长度。特别是还能在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。
我国从50年代中期开始研制盾构机，以土压平衡式为主，泥水式盾构机尚缺乏经验。土压平衡式盾构机机构设计与国外差异不大，但一些国产部件、元器件的质量、寿命、可靠性较差，有些还需从国外进口。
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