油压千斤顶等组成；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。
5.1.4 盾构的原理
1．盾构机的掘进
液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。
2．掘进中控制排土量与排土速度
当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。
3．管片拼装
盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。
5.1.5 盾构的技术特点
1．对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除盾构竖井处需要一定的施工场地以外，隧道沿线不需要施工场地，无需进行拆迁而对城市的商业、交通、住居影响很小。可以在深部穿越地上建筑物、河流；在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。施工一般不需要采取地下水降水等措施，也无噪声、振动等施工污染。
2．盾构机是根据施工隧道的特点和地基情况进行设计、制造或改造的。盾构机必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造，所以是适合于某一区间的专用设备。当将盾构机转用于其它区段或其它隧道时，必须考虑断面大小、开挖面稳定机理、围岩粒径大小等基本条件是否相同，有差异时要进行改造。
3．对施工精度的要求高。区别于一般的土木工程，盾构施工对精度的要求非常之高。管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。由于断面不能随意调整，对隧道轴线的偏离、管片拼装精度也有很高的要求。
4．盾构施工是不可后退的。盾构施工一旦开始，盾构机就无法后退。由于管片外径小于盾构外径，如要后退必须拆除已拼装的管片，这是非常危险的。另外盾构后退也会引起的开挖面失稳、盾尾止水带损坏等一系列的问题。所以，盾构施工的前期工作是非常重要的，一旦遇到障碍物或刀头磨损等问题只能通过实施辅助施工措施后，打开隔板上设置的出入孔进入压力舱进行处理。
5.1.6 盾构的适用范围
1．大直径盾构的适用范围
直径10m左右的大型盾构多用于修建水底公路隧道和铁路隧道。
大型盾构还可以用于建造暗埋地铁车站。在苏联莫斯科用9～10m直径的盾构建成三条平行的车站隧道，在中间隧道与两侧隧道间修建通道形成三拱塔柱式车站，也可用盾构修建三拱立柱式车站。
在日本，用盾构建成的两条平行车站隧道，在两隧道之间修建通道，便形成眼镜形地下车站。
2．中直径盾构的运用范围
直往为6m左右的中型盾构，适用于修建地下铁道的区间隧道。 3．小直径盾构的适用范围
3m直径左右的小型盾构，较多地用于引水、排水、电缆、通讯及其它市政公用设施综合管道的建设。
5.2 盾构技术发展分析
5.2.1 日本盾构技术的发展
1917年， 日本引进盾构施工技术，日本国铁羽越线折渡隧道的一曾采用盾构施工，但由于地质条：差而被迫中途停工。
从20世纪60年代起，盾构法在日本得到迅速发展，除了大量在东京、大阪、名古屋等城市的地下铁道建设中外，更多地是用在下水道等市政公用设施管道建
设中。
l963年，土压平衡盾构首先由日本公司开发出， 以后相继研制出了双圆泥水式盾构。东京湾海底公路隧道用的是I时世界最大直径的泥水式盾构。l992年，又研制成世界上第l台三圆泥水式盾构，并成功地运用于大阪地铁车站工程施工。l997年6月，日本营团地铁7号线采用直径l4.1 8 m 的超大型断面泥水盾构机掘进。
目前，日本的盾构施工技术在世界上处于领先地位。具有代表性的生产厂家为：三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川岛播磨重工。其中三菱重工制造的盾构机包括土压平衡、泥水平衡、双圆、三圆、MMST等各种类型，其数量和种类可谓世界第一，技术居国际之首。
5.2.2 欧洲盾构技术的发展
欧洲是盾构技术的发源地，自1823年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来，已有180余年的历史。但因为地层条件相对较好，虽然没有日本的盾构技术那样花样翻新， 但近年在盾构技术方面也有许多令世人瞩目的举措。英、法两国集英、法、日、德等国的先进盾构施工技术于一体，联合建造了世界上最长的第1条英吉利海峡隧道。该隧道全长48.5 km，海底段37.5 km，最大深度为100 m，管片承受的最大水压力为1 MPa。1999年，英、法两国又提出了建造第2条英吉利海峡隧道( 15 m土压式)，在2008年建成。荷兰格累恩哈特隧道使用的是目前世界上直径最大的泥水盾构，系法国迈通公司设计制造， 足见法国在此领域技术之先进。德国在盾构机械制造方面是很突出的，我国进口的盾构机很多是德国海瑞克公司生产的。德国盾构机与日本盾构机相比造价相对高些，但是耐久性、重复使用性要好些。德国汉堡的易北河第四隧道就是用海瑞克公司生产的直径14.2 m 的盾构掘进机施工的，它是当时所制造的直径最大的泥水加压平衡盾构。此盾构被命名为“Trude”，它的一项主要技术革新是在常压下能够更换刀具。
5.2.3 中国盾构技术的发展
我国盾构的开发与应用始于1953年，东北阜新煤矿用手掘式盾构修建了直径2．6m 的疏水巷道。1962年2月，上海城建局隧道工程公司结合上海软土地
层对盾构进行了系统的试验研究，研制了1台直径4．16m的手掘式普通敞胸盾构，隧道掘进长度68m，试验获得了成功，并采集了大量的盾构施工法隧道数据资料。
2001年，国家科技部将盾构国产化列入国家“863”计划。在科技部的引导下，中国第一台具有自主知识产权和国际先进水平的地铁盾构掘进机“先行号”，于2004年9月28日在上海隧道工程股份有限公司机械厂总装、调试成功。这台直径6.3米的土压平衡式盾构曾在上海2号线（西延伸段）古北路站至中山公园站中得到施工应用，这标志着中国地铁建设的关键设备突破了洋产品的包围圈，在中国地铁工程施工装备上打上了“中国制造”的标牌。
2004年7月28日，上海隧道工程股份有限公司、中铁隧道集团有限公司、上海科技投资公司、浙江大学、同济大学、华中科技大学等共投资2000万元，在上海组建了股份制的盾构设计试验研究中心。研制出了我国第一台拥有自主知识产权的先进的大型多功能盾构试验平台，模拟盾构的直径为1．8m，是世界最大的实物模拟盾构试验平台，具有土压平衡和泥水平衡互换及刀盘开口率可调功能。
2005年12月，中铁隧道集团研制出了适用于北京地铁砂砾复杂地层的土压平衡盾构刀盘，并成功应用于北京地铁4号线19标颐和园～圆明园区间。
尽管在中国盾构机已经实现了自主研制生产，但是从生产批量和高端技术上仍然无法满足国内隧道工程建设的需要和施工要求，尤其对大直径盾构机的制造能力尚不具备，于是在政府倡导地铁建设技术装备国产化的政策鼓舞下，中国颇具重机制造实力的几家企业展开了同世界著名盾构机生产商合作生产计划。
5.2.4 盾构技术在我国地下空间的利用
当代城市建筑、公用设施和各种交通日益繁杂，市区明挖隧道施工，对城市生活的干扰问题日趋严重，特别在市区中心遇到隧道埋深较大，地质复杂的情况，若用明挖法建造隧道则很难实现。在这种条件下采用盾构法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。此外，在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往因它在特定条件下的经济合理性及技术方面的优势在我国得到了采用。如广州地铁1号( 6．14 m)、2号线( 6．28 m)，深圳地铁1号线( 6．14 m)均采用复合盾构；
南水北调工程中线用泥水式盾构建造了穿越黄河河底的引水隧道( 8．8m)；南京地铁1号线( 6．34 m)采用土压平衡盾构；天津地铁1号线( 6．34 m)采用土压平衡盾构；北京地铁5号线以及4号线大部分区间隧道用土压平衡盾构。
21世纪是地下空间的世纪，随着国民经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，今后相当长的时期内，国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程将需要大量的隧道掘进机。
5.2.5 盾构技术发展趋势
随着高新技术的发展和应用，盾构控制技术的科技含量越来越高， 自动化程度不断提高，测量定位也越来越准确，遥控控制技术、激光制导技术以及陀螺仪定位系统己普遍应用于盾构技术中。盾构施工法施工过程中施工区域地表沉降控制技术日臻成熟，隧道施工的质量也越来越好，应用盾构进行隧道施工可安全地在地下穿越高大建筑物。
随着地下空间的开发利用和城市市政综合管线的建设，盾构的断面尺寸具有向超大、微小两个方向发展的趋势。直径18m的盾构正在研制，而小到200ram 的微型盾构已在工程中得到应用。近10年来，日本先后开发了双圆盾构、多圆盾构和球体盾构，使盾构隧道的截面形式日趋多样化。由于圆形隧道具有结构受力好的优点，故95％ 以上的盾构隧道均采用圆形截面，但圆形截面存在空间利用率低的缺点，因此开发应用隧道截面更为合理的异形盾构隧道掘进技术成为一种新的发展趋势。
盾构技术的发展趋势主要反应在以下3个方面：
1．施工断面的多元化，从常规的单圆形向双圆形、三圆形、方形、矩形及复合断面发展；
2．施工新技术，包括进出洞技术、地中对接技术、长距离施工、急曲线施工、扩径盾构施工法、球体盾构施工法等；
3．隧道衬砌新技术，包括压注混凝土衬砌、管片自动化组装、管片接头等技术。