盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片),它区别于 敞开式施工法。
国际上,广义盾构机也可以用于岩石地层,只是区别于 敞开式(非盾构法) 隧道掘进机。而在我国,习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机,将用于岩石地层的称为(狭义)TBM。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构,挤压式盾构,半机械式盾构(局部气压、全局气压),机械式盾构(开胸式切削盾构,气压式盾构,泥水加压盾构,土压平衡盾构,混合型盾构,异型盾构)。
小型盾构顶管机非开挖工程示意图
基本工作原理是在开挖土体的同时,圆柱形钢构件沿隧道轴线向前推进。筒体组件的壳体为盾构,临时支撑开挖的无衬砌隧道段,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压力,将地下水挡在外面。开挖、倾倒、衬砌等作业均在盾构掩护下进行。
1.盾构机掘进:液压马达带动刀盘旋转,同时开启盾构机驱动油缸,推动盾构机前进。随着驱动气缸的向前驱动,刀盘继续转动,将切好的渣土装入土仓。此时,螺旋输送机开始将切割好的渣土卸到带式输送机上,然后由带式输送机输送到渣土车的土箱中,再通过竖井输送到地面。
2.开挖时控制排土量和排土速度:当土仓和螺旋输送机内的碴土堆积到一定量时,开挖面上的截污渣土通过刀槽进入土仓的阻力增大。当土仓的土压力与开挖面上的土压力和地下水的水压平衡时,开挖面可以保持稳定,开挖面相应的地面部分不会坍塌或膨胀。此时,只要从螺旋输送机和土仓输送的渣土量和截止的渣土保持在土仓中。
3.管片拼装:盾构机掘进一圈距离后,拼装机操作人员手动操作拼装机拼装单层衬砌管片,即可一次成型隧道。https://copyright.bdstatic.com/vcg/edit/37aee3e780ce707df9bbac33deadf67e.jpg
盾构机的名称来源于建设隧道的施工方法,即盾构法。
建设隧道的工法除了盾构法,还有矿山法。