盾構機現狀及發展趨勢

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發表于 2009-8-21 14:40:23 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

盾構掘進機(Shield) 是地面下暗挖施工隧道的專用工程機械，它具有一個可以移動的鋼結構外殼(盾殼)，內裝有開挖、排土、拼裝和推進等機械裝置，可以進行開挖、支護、襯砌等多種作業的一體化施工，被廣泛應用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設。目前，在歐美等發工業發達國家使用盾構機進行施工的城市隧道已占90%以上。
現代盾構機掘進機集液壓、機電控制、測控、計算機、材料等各類技術于一體，屬于技術密集型產品，其生產主要集中在日本、德國、英國、美國、加拿大等少數發達國家，其中又以德國、美國、日本技術最為先進。
盾構機的種類
盾構機的機型種類很多。根據地層條件和具體施工方法的不同，隧道盾構機可分為硬巖隧道掘進機(即TMB)、軟巖隧道盾構機。而按開挖面的閉合程度，可分為開敞式、半開敞式和封閉式。其中，開敞式又可細分為人工開挖盾構、半機械開挖盾構、機械開挖盾構；半開敞式也有擠壓盾構和網格盾構之分，而封閉式則可進一步分為泥水加壓平衡盾構(含直接控制型、間接控制型兩種)、土壓平衡盾構(包括普通型、加泥型、加水型、泥漿型等種類)。還有將兩種類型復合在一起的復合型，也包括泥水型、土壓型、敞開型等多種，此外，還有適用于城市地下工程，如市政供排水、電纜管道建設的微型盾構。而目前作為主流技術的，主要有泥水加壓平衡盾構機、土壓平衡盾構機、復合型盾構機、TMB掘進機和微型盾構機五種。
（1）泥水加壓平衡盾構機5^Ky8f!U&| M
泥水加壓平衡盾構由盾殼、開挖機構、推進機構、送排泥漿機構、拼裝機構及附屬裝置組成。是目前各種盾構中最復雜、價格最貴的一種。它適用范圍較大，多用于含水率高的軟弱土質中，是一種低沉降、較安全的施工機械，對穩定的地層優點尤為明顯，其工作效率要高于土壓平衡盾構機，但隨著土砂百分比的增加，會出現泥水分離難度增大的不足。2by7K{8D
泥水平衡盾構機的主要生產廠商有：日本川崎重工、三菱重工、小松盾構以及德國的海瑞克公司
（2）土壓平衡盾構機RgDPc'k%H)U:E#c
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土壓平衡盾構是在泥水加壓盾構基礎上開發的一種新型盾構。主要由盾殼、開挖機構、推進機構、排土機構、拼裝機構及附屬裝置組成。土壓平衡盾構通過對土壓管理，保持土壓或土碴量的相對平衡與穩定來進行工作。可廣泛適用于對沖積粘土、洪積粘土砂質土、砂、砂礫、卵石等地質的施工，不需分離裝置，占地面積少，施工時的覆土層可相對較淺。日本川崎重工、德國的海瑞克公司、加拿大的lovat公司均有此類產品出售。
（3）組合式盾構機
組合式盾構機開挖面穩定，施工方法可視土質情況的變化而轉換，因此適應范圍較廣，根據需要可以從土壓平衡轉換為泥水加壓方式，土料輸送可由螺旋輸料器轉為泥漿及管道輸送。有一定知名度的產品有川崎重工推出的直徑為10.2m組合式盾構機產品；德國的海瑞克出品的直徑為14.2m的盾構機，則為目前世界上該類機型直徑最大的產品。Y'a0hKhY\5UD"Ja
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（4）全斷面硬巖掘進機（TBM掘進機）
全斷面硬巖掘進機是由盾構技術發展而來。通常適用于硬基地層。其施工特點是穩定性良好、施工速度快、隧道成型好、對周圍環境影響小。施工隧道直徑大體從1.83m到11.93m，但使用最多的是3-6m直徑范圍，直徑6m以上可按工程要求按需供應；開挖巖層的抗壓強度范圍從3MPa到385MPa，但大多數為50-150Mpa之間。日本川崎重工、德國的海瑞克公司、wirth公司、美國的Robbins公司、加拿大的lovat公司等均有該機型產品，其中，日本川崎重工出品的三圓心組合TBM機的外形尺寸可高達10.04×15.84m，為目前世界上直徑最大的TBM掘進機。
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（5）微型盾構機
行業內通常把直徑小于3m的盾構稱為微型盾構。該類機型主要用于市政供排水管道，電纜管道等的建造。
目前德國wirth公司出品了RVS80， RVSl60， RVS250-RVSl200型號的產品；加拿大的lovat公司歐洲分部也有直徑小于1.5m的產品出售，如MS40PJS產品直徑為1m，另外還有2m的產品。美國Robbins公司產品直徑一般為1.8、2.1、2.2、2.4m，其中直徑1.8m的產品，挖掘隧道長度可達125m。德國的海瑞克公司研發了AVN250-1200的產品系列，其直徑從250-700mm不等，規格多達十余種。總體而言，該領域技術當數日本小松公司最為領先，其開發了直徑從0.15到2.95m數十種規格的產品。其中0.15m直徑的微型盾構為迄今為止世界上最小的該類產品。
大的國內做不了,微型的國內也做不了嗎?太讓人失望了

盾構機發展方向　0xR:vm,[G)a a
（1）開發新型盾構
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開發用于海底、江底公路隧道的大口徑圓形斷面隧道掘進機（Φ≥16m），實現單向3車道，達到高速公路車流要求；開發小口徑(Φ<1m)盾構掘進機，對市區密集建筑有自動導向、自動避開硬塊等功能；開發異形斷面隧道掘進機，滿足城市共同溝構筑的要求。　　v;B$L @e
（2）改進刀盤和刀具
刀盤、刀具是隧道掘進機上的重要組成部分之一。研究、開發不僅能自動更換刀盤而且刀頭具有耐熱、耐磨、耐腐蝕高硬度的材料，使得在隧道掘進機上安置的刀具既可切削堅硬的巖石，又可攪削含水軟土層(即混合形盾構)，達到對多種不同性質的土層作穩定掘削。
（3）開發激光、陀螺并用的自動方向控制，新的衛星GPS定位系統，從而迅速準確地判斷隧道掘進機姿態和設計軸線的偏差。　　（4）提高隧道掘進機止水性能，加強土砂入口密封止水性能；開發新型的耐壓性能和彈性止水性能良好的壓力平衡式盾尾密封裝置。　
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（5）進一步提高千斤頂推進速度(0.1m/min)，控制切削速度和進切深度。增設刀盤的制冷裝置；適當擴大刀盤縫隙；增加滾筒式刀頭，提高對較大卵石、石塊破碎能力；采用雙線路排泥系統，提高泥水分離處理能力，使其與雙線路排泥系統適應。這樣，可大幅度地提高推進速度。　　
（6）開發強度高、流動性好的鋼纖維混凝土襯砌系統。　
（7）研制開發在大坡度、小曲率半徑線路上施工的盾構。　　
（8）管片制作、運輸、拼裝的新技術和裝備。　　
（9）開發新的接縫防水材料，更新接縫防水、堵漏的施工工藝，徹底解決隧道襯砌滲漏問題。
（10）研制盾構穿越特殊有害地層的施工藝和技術裝置。