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日益完善的城市轨道交通，为人们的出行带来了方便。人们在享受便捷、高效的轨道交通服务的同时，盾构机也逐渐走进大众视野，成为家喻户晓的“国之重器”。今天，小编化身科普达人，带您一起探秘“国之重器”全断面隧道掘进机。 隧道掘进机基本信息 英文原文: Tunnel Boring Machine 中文名字：隧道掘进机 隧道掘进机分类 国外与国内的称呼区别 国际分类：欧美将隧道掘进机统称为TBM，其他国家和地区一般会根据设备原理或应用地质细分。 中国分类：国内一般习惯将用于硬岩隧道掘进机称为TBM，将用于复合地层隧道掘进机称为盾构机。
盾构机类型 01 按断面形状分类 单圆盾构机：常规圆形盾构机 多圆盾构机：可分为双圆盾构机和三圆盾构机 非圆盾构机：椭圆形盾构机、矩形盾构机、类矩形盾构机、马蹄形盾构机、U形盾构机 （多圆形盾构机和非圆盾构机统称为“异形盾构机”）
▲马蹄形盾构机
▲矩形盾构机
▲多圆盾构机
▲U形盾构 02 按直径分类 盾构机直径0.2~2米称为微型盾构机 盾构机直径2~4.2米称为小型盾构机 盾构机直径4.2~7米称为中型盾构机 盾构机直径7~12米称为大型盾构机 盾构机直径12米以上称为超大型盾构机 （分类来源于《盾构施工关键技术》）
03 按开挖面与作业室之间隔板的构造分类
按开挖面与作业室之间隔板的构造分类示意图 全敞开式盾构机： 敞开式盾构机是指盾构机内施工人员可以直接和开挖面土层接触，对开挖面工况进行观察，直接排除开挖面发生的故障。这种盾构机适用于能自立和较稳定的土层施工，对不稳定的土层一般要辅以气压或降水，使土层保持稳定，以防止开挖面坍塌 。有人工开挖盾构机、半机械开挖盾构机、机械开挖盾构机。 部分敞开式盾构机： 主要代表为挤压式盾构机，在日本称为“盲口盾构（Blind Type shild）”。挤压式盾构机，在挤压推进时，对地层土体的干扰较大，地面易产生较大的隆陷变化，在地面有建筑物的地区不易使用。 密闭式盾构机： 1、气压式盾构机 原理是空气压力与地下水的静水压力保持平衡，因此也成为了“气压平衡盾构机”。但空气压力不能直接抵抗土压，土压由自然或机械支撑承受。由于压缩空气盾构机有“喷发”的危险，且工作条件极差，现已被泥水盾构机取代。
压缩空气盾构机
2、土压平衡盾构机 土压平衡盾构机简称EPB，土压平衡盾构机带全断面切削刀盘，并以土仓隔板、螺旋输送机把开挖面和已开挖的隧道分隔开来，从而保证隧道内部有安全可靠的作业环境。这种盾构机的特点是在进行开挖作业时，切削刀盘背面与土仓隔板前面的土舱内充满开挖出来的渣土(在土舱内形成一定土压)，并依据土压产生的大小情况，通过调节排渣土的螺旋输送机的排渣能力，来实现对地层压力的平衡调节，以此来保持开挖面稳定防止坍塌，达到控制地表沉降或隆起的目的。
土压平衡式盾构机原理图
2008年，中铁装备成功研制出国内首台具有知识产权的土压平衡盾构样机“中国中铁1号”，其开挖直径6.39米，2009年2月在天津地铁三号线始发，开启了国产盾构机的地下追光之旅。 2009年7月18日，“863计划”复合式盾构样机通过河南科技厅科技成果鉴定，整机成果达到国际先进水平，两项关键技术达到了国际领先水平，依托该项目的“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”获得国家科技进步一等奖。
3、泥水平衡盾构机 泥水平衡盾构机，简称SPB，在全断面切削刀盘后面装设水密性良好的土仓隔板，把开挖面和已开挖的隧道完全分隔开来，把泥浆送到切削刀盘背面与土仓隔板前面的土舱，从而使开挖面保持稳定并防止坍塌。这种盾构机配置的高效率泥浆搅拌系统将开挖下来的渣土和泥浆混合后，把混合泥浆输送到地面上的处理设备，以进行渣土和泥浆分离处理。这种盾构机即使在含水率高的疏松冲积土层或洪积地层等不稳定的地层中开挖隧道，亦可保证作业安全，同时具有较高的掘进效率，一般应用于水土压力较大，地表沉降要求高的隧道。
泥水平衡盾构机原理图 03 按工作模式分类
可分为单一型式的单模盾构机和可变换型式的多模盾构机。其中多模式盾构机还分为双模式盾构机（土压泥水双模盾构机、土压TBM双模盾构机、泥水TBM双模盾构机）和三模盾构机（土压泥水TBM三模盾构机）。
多模式盾构机动画图 TBM分类
按TBM机型分类 01 敞开式TBM
敞开式TBM采用锚网喷支护，主要用于全断面硬岩隧道施工。在围岩完整性较好时，具备快速的掘进速度；当围岩较破碎时，可由配置的辅助设备完成打锚杆、立拱架、喷混凝土等支护措施，将围岩加固后顺利掘进。
02 单护盾TBM
单护盾TBM采用预制混凝土管片支护，同样用于全断面硬岩隧道施工，由于采用连续的管片支护，其在软弱及破碎围岩中支护速度快，施工效率高，在短距离软岩浅埋隧道中具有明显优势。
03 双护盾TBM
双护盾TBM采用预制混凝土管片支护，同样用于全断面硬岩隧道施工，其具有两套推进系统，能够在拼装管片的同时进行掘进作业，因此其工序耽搁时间少，掘进效率高，配合连续皮带机出渣系统，在良好的硬岩或软岩地层均能发挥较高的掘进速度。
供稿：中铁装备 |
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