盾构的分类

按截面的形状分类

半圆形

(Source: UGITEC: History)

圆形
椭圆形

(Source: Hitech Tunnel-Digging Machines, Tunnels of Many Shapes)

马蹄形
矩形式 7.29m X 4.69m

(Source: Specialized shield tunneling machines)

双圆搭接式 (Φ7.42m x W 12.19m, 1987)

(Source: UGITEC: History)

三圆搭接式 (Φ7.8m x W 17.3m, 1994)

(Source: Specialized shield tunneling machines

按支护地层分类

按隔板构造分类

按隔板构造的盾构分类

敞开式

手掘式
反铲式
旋挖式

机械式如下图:

  1. cutter 刀盘

  2. muck raking-up plate 耙土板

  3. chute 斜槽

  4. conveyor belt 皮带输送机

机械式

挤压式

挤压式

闭式

压缩空气式

使用压缩空气抑制地下水侵入已经有很长的历史了。 早在 1828 年,在泰晤士河隧道的建造中,当 Brunel 遇到了大量水侵入时, Calladon 就已经提出了使用压缩空气的建议,而 1886 年 Greathead 首次在盾构施工中引入了这种工法。

压缩空气盾构的原理是空气压力与地下水的静水压力保持平衡, 因此也称为“气压平衡(air pressure balance)盾构”,简称 APB 盾构。 但空气压力不能直接抵抗土压,土压由自然或机械的支撑承受。

压缩空气的压力应高于或等于隧道工作面底部的水压, 由于水压是有明显的梯度的,因此,在顶部过剩的压力会使空气进入地层, 当土壤颗粒由于气流失去平衡时,覆土层较浅的隧道工作面就有泄露而引起“喷发”, 并可能引起灾难性的后果。由于压缩空气盾构有“喷发”的危险,且工作条件极差, 现已被泥水盾构取代。

压缩空气式盾构

泥水加压式

一种通过控制泥水仓压力来平衡掌子面水土压力的盾构机。 泥水盾构是在机械式盾构的前部设置隔板,装备刀盘及输送泥浆的送排泥管和推进油缸, 在地面上还配备有泥水处理设备。

泥水加压式盾构

泥水加压式有两种,一种是直接控制型,

泥水加压式盾构

一种是间接控制型。

泥水加压式盾构

请观看 Herrenknecht (海瑞克) 制作的视频:

土压平衡盾构

土压平衡盾构 (Eearth Pressure Balanced Shield Machine)

包括以下系统:

  1. 刀盘

  2. 刀盘驱动

  3. 刀盘支承

  4. 膨润土添加系统及泡沫系统

  5. 螺旋输送机

  6. 皮带输送机

  7. 同步注浆系统

  8. 盾尾密封系统

  9. 管片安装系统

  10. 数据采集系统

  11. 导向系统

复合盾构

不同的盾构适应不同的地层结构。当某一盾构穿越不同地层结构时, 上述任何一种类型都不能单独完成该段隧道的掘进,而根据土层结构布置多台盾构会造成经济性差, 或者布置多台盾构比较困难,则可以将不同形式的盾构进行组合。在掘进的过程中, 根据地层的地质情况进行功能或工作方式的切换和调整;或在不同种类的盾构进行组合时, 适时根据土层情况进行部件更换或调整。这种由不同形式的盾构进行组合的, 以不同的工作原理和方式运行,就称为复合盾构,也叫混合盾构, 英文称为 Mixshield, polyshield 或 combined shield。

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