地鐵盾構(gòu)

地鐵盾構(gòu)機，全名叫盾構(gòu)隧道掘進機，是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進行"量體裁衣"式的設(shè)計制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

地鐵盾構(gòu)機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時文撐的作用，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。挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護盾的掩護下進行。

地鐵盾構(gòu)機根據(jù)其適用的土質(zhì)及工作方式的不同主要分為壓縮空氣式、泥水式，土壓平衡式地鐵盾構(gòu)機等不同類型。泥水式盾構(gòu)機是通過加壓泥水或泥漿(通常為膨潤土懸浮液)來穩(wěn)定開挖面，其刀盤后面有一個密封隔板，與開挖面之間形成泥水室，里面充滿了泥漿，開挖土料與泥漿混合由泥漿泵輸送到洞外分離廠，經(jīng)分離后泥漿重復(fù)使用。土壓平衡式盾構(gòu)機是把土料(必要時添加泡沫等對土壤進行改良)作為穩(wěn)定開挖面的介質(zhì)，刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室，刀盤旋轉(zhuǎn)開挖使泥土料增加，再由螺旋輸料器旋轉(zhuǎn)將土料運出，泥土室內(nèi)土壓可由刀盤旋轉(zhuǎn)開挖速度和螺旋輸出料器出土量(旋轉(zhuǎn)速度)進行調(diào)節(jié)。

盾構(gòu)機問世至今已有近180年的歷史，其始于英國，發(fā)展于日本、德國。近30年來，通過對土壓平衡式、泥水式盾構(gòu)機中的關(guān)鍵技術(shù)，如盾構(gòu)機的有效密封，確保開挖面的穩(wěn)定、控制地表隆起及塌陷在規(guī)定范圍之內(nèi)，刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換，對一些惡劣地質(zhì)如高水壓條件的處理技術(shù)等方面的探索和研究解決，使盾構(gòu)機有了很快的發(fā)展。國外主要生產(chǎn)廠家有日本三菱重工人川崎重工、日立造船、德國海倫克內(nèi)希特(HerrenknechtAG)公司等。盾構(gòu)機尤其是土壓平衡式和泥水式盾構(gòu)機在日本由于經(jīng)濟的快速發(fā)展及實際工程的需要發(fā)展很快。德國的盾構(gòu)機技術(shù)也有獨到之處，尤其是在地下施工過程中，保證密封的前提以及高達0.3MPa氣壓的情況下更換刀盤上的刀具，從而提高盾構(gòu)機的一次掘進長度。德國還開發(fā)了在密封條件下，從大直徑刀盤內(nèi)側(cè)常壓空間內(nèi)更換被磨損的刀具。

其實全斷面掘進機(TBM)和盾構(gòu)機籠統(tǒng)的說，都是一樣，都是隧道全斷面掘進。只是不同的工作環(huán)境應(yīng)用不用的機械罷了。他們的主要區(qū)別如下:

1.適用的工程不一樣，TBM用于硬巖，盾構(gòu)機用于土層的挖掘。 2.兩者的掘進，平衡，支護系統(tǒng)都不一樣。 3.TBM比盾構(gòu)技術(shù)更先進，更復(fù)雜。 4.工作的環(huán)境也不一樣，TBM是硬巖掘進機，一般用在山嶺隧道或大型引水工程，盾構(gòu)是軟土類掘進機，主要是城市地鐵，及小型管道。

地鐵盾構(gòu)施工法主要由穩(wěn)定開挖面、挖掘及排土、襯砌包括壁后灌漿三大要素組成。其中開挖面的穩(wěn)定方法是其工作原理的主要方面，也是區(qū)別于硬巖掘進法或比硬巖掘進法復(fù)雜的主要方面。大多數(shù)硬巖巖體穩(wěn)定性較好，不存在開挖面穩(wěn)定問題。 用地鐵盾構(gòu)法進行隧洞施工具有自動化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時可控制地面沉降、減少對地面建筑物的影響和在水下開挖時不影響水面交通等特點，在隧洞洞線較長、埋深較大的情況下，用地鐵盾構(gòu)法施工更為經(jīng)濟合理。

地鐵盾構(gòu)機根據(jù)其適用的土質(zhì)及工作方式的不同主要分為壓縮空氣式、泥水式，土壓平衡式地鐵盾構(gòu)機等不同類型。泥水式盾構(gòu)機是通過加壓泥水或泥漿(通常為膨潤土懸浮液)來穩(wěn)定開挖面，其刀盤后面有一個密封隔板，與開挖面之間形成泥水室，里面充滿了泥漿，開挖土料與泥漿混合由泥漿泵輸送到洞外分離廠，經(jīng)分離后泥漿重復(fù)使用。土壓平衡式盾構(gòu)機是把土料(必要時添加泡沫等對土壤進行改良)作為穩(wěn)定開挖面的介質(zhì)，刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室，刀盤旋轉(zhuǎn)開挖使泥土料增加，再由螺旋輸料器旋轉(zhuǎn)將土料運出，泥土室內(nèi)土壓可由刀盤旋轉(zhuǎn)開挖速度和螺旋輸出料器出土量(旋轉(zhuǎn)速度)進行調(diào)節(jié)。

地鐵盾構(gòu)是城市地鐵施工中一種重要的施工技術(shù)，是在地面下暗挖隧洞的一種施工方法。它使用地鐵盾構(gòu)機在地下掘進，在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩(wěn)定的同時，在機內(nèi)安全地進行隧洞的開挖和襯砌作業(yè)。其施工過程需先在隧洞某段的一端開挖豎井或基坑，將地鐵盾構(gòu)機吊入安裝，地鐵盾構(gòu)機從豎井或基坑的墻壁開孔處開始掘進并沿設(shè)計洞線推進直至到達洞線中的另一豎井或隧洞的端點。

地鐵盾構(gòu)機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時文撐的作用，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。挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護盾的掩護下進行。