中交路桥建设有限公司 北京地铁17号线工程土建施工03合同段项目部
图3-2泥水式盾构机示意图
由于泥水式盾构机使用范围为含水量较大的地层，多见于南方淤泥质地区，北方地区采用土压平衡式盾构机。本文主要介绍土压平衡式盾构机。
四、土压平衡盾构机工作原理
土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态(即稳定状态)。靠螺旋输送机将碴土(即掘削弃土)排送至土箱，运至地表。由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。
盾构机的掘进，刀盘驱动方式两类型：液压马达或者变频电机驱动刀盘旋转，同时启动盾构机推进油缸，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，再通过盾构井口垂直运至地面。
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塌或隆起。
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图4-1土压平衡示意图
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。
管片拼装，盾构机掘进一环的距离后，通过管片拼装机通缝或错缝拼装单层衬砌管片，使隧道一次成型。
五、土压平衡盾构机结构介绍
土压平衡盾构机的组成：刀盘、盾体、推进系统、驱动系统、螺旋输送机系统、皮带输送机系统、管片拼装系统、集中润滑系统、盾尾密封油脂系统、同步注浆系统、管片吊运系统、人行闸、数据采集系统、自动测量系统、后配套台车、排污系统、冷却系统、电气系统和辅助设备等
5.1刀盘
盾构刀盘系统为盾构机最为重要的系统之一。其主要功能是将盾构机前方的土体进行切削、搅拌，便于排土，同时也起到减小盾构推进阻力、保持开挖面土体稳定等重要作用。
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图5.1-1辐条式刀盘示意图
结构一般采用辐条式、面板式两种大的类型，驱动采用电驱动或液压驱动。 5.2盾体
隧道的形状因其使用要求不同而形成不同的盾构外形。盾构的外形就是指盾构的断面形状，绝大多数盾构采用的是圆形。
盾构在推进过程中，不但要承受各种压力，同时还要克服各种阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度和刚度。
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图5.2-1盾构机盾体示意图
5.3推进系统
主要功能为以已拼管片作为支撑点，切削土层所需要的每把刀具上的推力、克服盾构机前方土体压力及其他阻力与摩擦力，是盾构机向前进的动力。
推进系统以液压为动力、通过液压油缸产生向前的推进力。
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图5.3-1推进系统分区示意图
5.4螺旋输送机系统
主要功能：将刀盘切削下来的土从土仓内排出，并且通过自动控制螺旋机转速、开口度来控制出土量，与掘进速度相适应从而达到控制土仓内土压平衡的目的。
螺旋机结构：有轴式和无轴式两种
控制重点：螺旋机转速、开口度、添加剂注入 5.5皮带输送机系统
主要功能是将从螺旋输送机内排出的泥土输送至施工单位配备的运碴土箱内。
皮带输送系统可以说是盾构机的生命线，其关键是不掉或者少掉泥水、日常维护从防止跑偏、过度磨损。
5.6管片拼装机系统
主要功能是通过拼装机上一般具有的4个自由度动作进行管片的拼装。