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随着盾构法的成熟，盾构机大量应用于各个行业的隧道施工。有些行业的隧道所需转弯半径很小，这就给盾构机的设计提出了新的要求。笔者最近也研究了盾构的极限转弯半径。 盾构设备由主机和后配套台车组成，盾构后配套台车可以根据隧道内径和转弯半径来进行相应设计，盾构主机转弯主要取决于主机各部件外径与线路转弯半径。因此，盾构主机极限转弯半径也就是盾构的极限转弯半径。 以海瑞克S266盾构主机研究其极限水平转弯半径（见下图）：滚刀最大开挖直径6280mm,距离前盾426mm；前盾长度1700mm，外径6250mm，前盾最前端焊接耐磨层厚度5mm，外径6260mm；中盾长度2580mm，外径6240mm；盾尾长度3355mm，外径6230mm；中盾与盾尾铰接油缸最大行程150mm,油缸全部伸出后盾尾与中盾中心线呈1.5度夹角。 盾构主机呈前大后小的锥形体，盾构主机最终要处于滚刀最大开挖直径形成的隧道内。当盾构主机处于极限转弯半径状态下时（见下图），最外侧滚刀（2点、5点）任何时间都是处于隧道内壁上（需要此滚刀进行破岩）。当研究前中盾处于极限状态时，可近似认为中盾上后点（1点）处于隧道内壁上，前盾下后点（3点）处于隧道内壁上，此时有四个点（1点、1点、3点、5点）处于隧道内壁上。如果将前盾后下点（3点）反向延长30mm（4点），此时可近似认为1点、4点、2点处于滚刀最大开挖直径内壁上。根据CAD绘图3点可绘出一个圆，然后平移此圆4点至3点，同时检查其他点要处于两圆之间，此圆半径就可近似认为是盾构主机前中盾的极限转弯半径。此时，极限转弯半径为114米，但发现盾尾6点处于此两圆之外。说明中盾与盾尾之间的铰接油缸行程不足，不能将中前盾的极限转弯半径认为是盾机主机的极限转弯半径。 最终将6点、4点、2点三个点绘图成圆，其他点都在两圆之间，可近似认为是盾构主机的极限转弯半径（146米）。因此，海瑞克S266盾构主机在滚刀刀刃未磨损前提下极限转弯半径为146米。当然，此极限转弯半径的前提是开挖直径就是成型隧道的直径，成型隧道不会因挤压或失压等其他原因而发生变形，隧道内也无其他阻碍物（如同步浆液、松散土等阻碍盾体与隧道壁接触）。 如果最外侧滚刀发生磨损，开挖直径变小，盾构主机的极限转弯半径也相应地增加。以滚刀刀刃磨损2mm为梯度研究滚刀刀刃磨损情况下盾构主机的极限转弯半径，当滚刀刀刃磨损2mm时，盾构主机极限转弯半径为155米；当滚刀刀刃磨损4mm时，盾构主机极限转弯半径为165米；当滚刀刀刃磨损6mm，以6点、4点、2点绘图成圆时，1点已经处于两圆之外了（见下图），此时应以1点、4点、2点绘图，盾构主机极限转弯半径为179米。 当滚刀刀刃磨损8mm，以1点、4点、2点绘图，前盾最前端下部耐磨层7点处于两圆之外了（见下图），此时应以1点、7点的延长线8点、2点绘图，盾构主机极限转弯半径为293米。 当滚刀刀刃磨损9mm，以1点、8点、2点绘图，盾构主机极限转弯半径为455米（见下图）；当滚刀刀刃磨损10mm，滚刀最大开挖直径与前盾最前端耐磨层直径相同，为6260mm，此时盾构主机无法转弯，呈直线掘进。 综上所述，盾构主机极限转弯半径取决于盾尾、前盾、中盾、耐磨层与开挖直径的尺寸，随着滚刀刀刃的磨损，最大开挖直径的减小，盾构主机极限转弯半径增大，当滚刀最大开挖直径与前盾最前端耐磨层直径相等时，盾构主机无法转弯，呈直线掘进。 此绘图计算盾构主机极限转弯半径方法笔者一直叙述为近似，主要是因为下方与开挖隧道内壁接触点3点的反向延长4点并不真正是隧道内壁点，只能认为是近似点，绘出的圆也只能认为是盾构开挖出来的近似圆，所以笔者就没有再在绘出圆半径的基础上再减去滚刀最大开挖直径的一半值定义为盾构主机的极限转弯半径。
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