力容易控制和稳定。
10.1.6. 盾构机的主要组成与功能描述
（1）概述
盾构是一个由不同功能的组件有机结合的综合性施工设备，它集合了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。不同形式的盾构其主机结构特点及配套设施也是不同的，对盾构来说，盾构法施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。
土压平衡型盾构在结构上包括刀盘、盾体、人仓、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系统等。下面根据这些部件或系统在盾构施工中的不同功能特点来分别进行说明。
盾构机主机结构图机后配套总图见图10-1-3，图10-1-4（1、2）。 （2）盾构主机 1）刀盘和刀具
刀盘结构是根据本合同段的地质适应性要求设计的。刀盘结构如图10-1-5所示，整个刀盘为焊接结构，在刀盘上焊接了安装各种刀具的刀座。刀盘和主驱动通过一个很厚的法兰盘连接，刀盘背面和法兰盘通过四根Ф600mm，壁厚100mm的钢管焊接在一起，以传递足够的扭矩和推力。刀盘可以双向旋转。
刀盘标称直径6280mm，刀盘总重约57t。
为了保证刀盘的整体结构强度和刚度，刀盘的中心部位采用整体铸钢铸造，周边和中心部件在制造时采用先栓接后焊接的方式连接。
刀盘是安装在盾构机前面的旋转部分，在支撑掌子面土压的同时进行开挖。通过在不同形式的刀盘上安装不同的刀具或刀具组合，可以适应不同的地质情况下的施工需要。
刀盘采用典型面板式结构，刀盘开口度34%。装有中心刀4把，切刀124把，刮刀16把，刀盘还配备有一把超挖刀，行程20～50mm，由液压操纵伸缩。大多数刀具采用螺栓连接在刀盘面肋板上，可在土仓室内检查或更换刀具。刀盘的后部开口向内倾斜，便于土碴的流动。焊接的搅拌臂可以使碴土改良添加剂和挖出的碴土在刀盘后面进行充分的搅拌。刀盘安装在主轴承的内齿圈上，通过8个液压马达驱动。刀盘设计为双向旋转，其转速可无级调节。
刀盘面板上共有8个泡沫注入口，其中包括在刀盘的中心设置的四个泡沫注入口。背面有3个泡沫注入口备用。泡沫注入口也可以用来加注膨润土和泥浆。通过刀盘的旋转接头，土质改良用的泡沫、膨润土或水被送到土仓内。另外，仿形刀的液压供应也是通过旋转接头来连接的。回转中心通过刀盘中心的法兰和刀盘连接。刀盘结构与刀具示意见图10-1-5。
刮刀搅拌臂刀盘驱动组件刀注盘入口回转中心中心刀切刀注入口螺旋输送机超挖刀刮刀 图10-1-5 切刀 刀盘结构与刀具示意图
图10-1-3，图10-1-4
2）盾壳
盾壳包括三个主要组件：前体、中体和盾尾。
前体里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。压力隔板将前体的土仓和主仓分离开来。隔板上面的门可以让人进入土仓进行保养和检查工作。此外，隔板有几个开口，可以作为碴土改良材料的入口以及作为修理时输电线的接线盒接头。水、膨润土或泡沫被输送至土仓，通过安装的隔板上的四个搅拌器使土仓内的碴土充分搅拌。在保养和修理时，螺旋输送机的套筒回收后，通过前体上液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的进碴口。
在前体的隔板上安装有土压传感器用以监测土仓内的土压，以便在土压平衡模式下及时对土仓内的土压进行反馈和调节。
前体和中体是用螺栓上紧并焊接在一起的。
在中体内布置了推进缸支座和管片安装机架。管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中体。在中体的盾壳上焊接了带球阀的可在需要时实施超前钻孔的预留孔，当需要时还可以通过这些预留孔注入膨润土等用以减小盾壳与土层的磨擦，或实施临时止水。
中体和盾尾之间通过铰接油缸连接，两者之间可以有一定的夹角，从而使盾构在掘进时可以方便的转向。正常情况下铰接处使用的是预紧密封，并安装有一道气囊密封用于对铰接密封维修时使用。
盾尾安装了三道密封钢丝刷及二个油脂注入管道，在密封刷中注入密封油脂以防止盾构外面的水或砂浆进入盾构。另外还安装了8根内置的同步注浆管道。如图10-1-6所示。
3）人员仓
人员仓是在土仓保压期间，人员出入土仓进行维修和检查的转换通道，出入土仓的工具和材料也由此通过。其主要目的也是为了在人员和材料进入土仓时能够保持土仓中的土压。
人员仓包括主仓和准备仓，它们由压力门隔开。主仓和中间仓之间有法兰连接，而中间仓直接焊接在压力隔板上。通过隔板上的门就可以进入土仓。准备仓和主仓横向连接，这样
图10-1-6 同步注浆及盾尾密封示意图
从准备仓出来必须要经过主仓。准备仓的作用是在压缩空气工作时和出现紧急情况时的出入。
（3）主驱动系统
主驱动机构包括主轴承、八个液压马达、八个减速器和安装在后配套拖车上的主驱动液压泵站。刀盘通过螺栓和主轴承的内齿圈联接在一起，主驱动系统通过液压马达驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转。主驱动的配备功率为945KW，标称扭矩为4500KN·m，脱困扭矩为5300KN·m。
主轴承有两套密封系统密：外密封系统负责土仓内的密封，而内密封系统则负责盾构后部的大气密封。外密封系统是通过带有永久性失脂润滑油脂润滑和渗漏控制三重唇形密封系统进行来实现的。密封支撑直接和轴承通过螺纹连接固定在一起，并且作为主轴承结构的一部分从而充分保证同心度；内密封系统将小齿轮区和空气之间进行密封。主驱动系统机构如图10-1-7所示。
（4）推进系统 主轴承外密封刀盘联接件主轴承内密封主轴承减速器液压马达图10-1-7 刀盘驱动示意图 盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推进机构包括30个推进油缸和推进液压泵站。能够提供34210KN的推力。推进油缸在圆周方向上划分为五组区域，每组区域可单独进行控制。通过调整每组油缸的不同推进速度来对盾构进行纠偏和调向。油缸的后端顶在管片上以提供盾构前进的反力。
推进系统油缸的分组如图10-1-8所示，其中红色位置的油缸安装有位移传感器，通过油缸的位移传感器我们可以知道油缸的伸出长度和盾构的掘进状态。
（5）出碴系统 1）螺旋输送机
螺旋输送机安装于前体的底部，螺旋输送机从隔板到拖车沿中心线的上仰角为23°。在
图10-1-8 推进油缸分区示意图