盾構(gòu)機(jī)全名叫盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種隧道掘進(jìn)的專(zhuān)用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量等多門(mén)學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

2020年9月27日，“京華號(hào)”在湖南長(zhǎng)沙下線，將用于北京東六環(huán)改造工程。“京華號(hào)”是由中國(guó)鐵建重工集團(tuán)、中鐵十四局集團(tuán)聯(lián)合研制的16米級(jí)超大直徑盾構(gòu)機(jī)，整機(jī)長(zhǎng)150米，總重量4300噸，是中國(guó)迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)。 “京華號(hào)”刀頭涂裝紅色京劇臉譜，代表著忠勇義烈。應(yīng)用了常壓換刀、伸縮主驅(qū)動(dòng)、高效大功率泥水環(huán)流系統(tǒng)、高精度開(kāi)挖面氣液獨(dú)立平衡控制等多項(xiàng)核心技術(shù);搭載了管環(huán)收斂測(cè)量、管環(huán)平整度檢測(cè)、同步雙液注漿等系統(tǒng)裝置。

截圖來(lái)自人民網(wǎng)新浪微博賬號(hào)

盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理就是一個(gè)圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進(jìn)邊對(duì)土壤進(jìn)行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護(hù)盾，它對(duì)挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時(shí)支撐的作用，承受周?chē)翆拥膲毫?，有時(shí)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(hù)盾的掩護(hù)下進(jìn)行。

根據(jù)盾構(gòu)機(jī)不同的分類(lèi)，盾構(gòu)開(kāi)挖方法可分為：敞開(kāi)式、機(jī)械切削式、網(wǎng)格式和擠壓式等。為了減少盾構(gòu)施工對(duì)地層的擾動(dòng)，可先借助千斤頂驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進(jìn)行土體開(kāi)挖與運(yùn)輸。用盾構(gòu)法的機(jī)械進(jìn)行隧洞施工具有自動(dòng)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(kāi)挖時(shí)可控制地面沉降、減少對(duì)地面建筑物的影響和在水下開(kāi)挖時(shí)不影響地面交通等特點(diǎn)，在隧洞洞線較長(zhǎng)、埋深較大的情況下，用盾構(gòu)機(jī)施工更為經(jīng)濟(jì)合理。

1、半敞開(kāi)式

手掘式及半機(jī)械式盾構(gòu)均為半敞開(kāi)式開(kāi)挖，這種方法適于地地質(zhì)條件較好，開(kāi)挖面在掘進(jìn)中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施是能維持穩(wěn)定的情況，其開(kāi)挖一般是從頂部開(kāi)始逐層向下挖掘。若土層較差，還可借用千斤頂加撐板對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行臨時(shí)支撐。采用敞開(kāi)式開(kāi)挖，處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對(duì)地層的擾動(dòng)，要適當(dāng)控制超挖量與暴露時(shí)間。

2、機(jī)械切削式

指與盾構(gòu)直徑相仿的全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤(pán)開(kāi)挖方式。根據(jù)地質(zhì)條件的好壞，大刀盤(pán)可分為刀架間無(wú)封板及有封板兩種。刀架間無(wú)封板適用于土質(zhì)較好的條件。大刀盤(pán)開(kāi)挖方式，在彎道施工或糾偏是不如敞開(kāi)式開(kāi)挖便于超挖。此外，清除障礙物也不如敞開(kāi)式開(kāi)挖。使用大刀盤(pán)的盾構(gòu)，機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，消耗動(dòng)力較大。

3、網(wǎng)格式

采用網(wǎng)格式開(kāi)挖，開(kāi)挖面由網(wǎng)格梁與格板分成許多格子。開(kāi)挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力而產(chǎn)生的。當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，土體就從格子里擠出來(lái)。根據(jù)土的性質(zhì)，調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開(kāi)孔面積。采用網(wǎng)格式開(kāi)挖時(shí)，在所有千斤頂縮回后，會(huì)產(chǎn)生較大的盾構(gòu)后退現(xiàn)象，導(dǎo)致地表沉降，因此，在施工務(wù)必采取有效措施，防止盾構(gòu)后退。

4、擠壓式

全擠壓式和局部擠壓式開(kāi)挖，由于不出土或只部分出土，對(duì)地層有較大的擾動(dòng)，在施工軸線時(shí)，應(yīng)盡量避開(kāi)地面建筑物。局部擠壓式施工時(shí)，要精心控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時(shí)，盾構(gòu)把四周一定范圍內(nèi)的土體擠密實(shí)。

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