地铁隧道盾构施工安全管理？

摘要：盾构机是隧道工程建设常用的施工机械设备，我们经常乘坐的地铁就是利用盾构机建设的。盾构机的原理是在挖掘隧道的同时，在隧道内建设盾片，以达到支撑的作用，既提高了隧道挖掘的效率，又增加了其安全性。根据盾构机的原理，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。下面来了解下盾构机的种类及盾构机的基本构造。一、盾构机的种类有哪些

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），网格式盾构、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）。

1、半敞开式

手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。

2、机械切削式

指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。

3、网格式

采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进时，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。

4、挤压式

全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压式施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。

二、盾构机的基本构造

盾构机结构复杂，主要由刀盘、盾体、螺旋输送机、管片拼装机等多部分组成。下面小编为大家说明每部分的内容情况。

1、盾体

盾体是一个钢结构圆柱体部件，分为三部分，即前盾、中盾和尾盾。应用于隧道、地铁等工程的盾构机一般尺寸较大，盾体壳体直径大小根据实际工程需求确定。盾体壳体不仅对作业空间起保护作用，还承受周围土层以及地下水的压力，并将地下水挡在外面，因此，具有较高的刚度和强度。

前盾安装在刀盘后面，前盾焊接的隔板将前与刀盘分隔开，同时将泥仓与后面工作仓分隔开，推理油缸的压力通过隔板作用在开挖面上，起到稳定和支撑开挖面的作用。前盾搅拌棒与刀盘搅拌棒结合对切削下的土体进行搅拌，前盾的各管道向切削下的土体注入水、泡沫、膨润土及其他添加剂，改善土质，搅拌过的泥土通过螺旋机及皮带、渣土车等被输送到地面。

中盾通过法兰与前盾连接，中盾内侧均布推力油缸，油缸推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸向后伸出提供盾构机前行的掘进力。中盾后面连接尾盾，尾盾通过被动跟随的铰接油缸与中盾连接，这种铰接连接的方式使盾构机易于转向。

2、切削刀盘

切削刀盘具有开挖功能、稳定功能、搅拌功能。刀盘按结构形式可分为面板式和辐条式，具体应用根据施工条件和土质条件等因素来选择。刀盘常用的刀具有两类，分别是切削类刀具和滚动类刀具。

切削类刀具是指随着刀盘转动而没有自转的破岩刀具，分为切刀、边刮刀、先行刀和仿行刀等；滚动类刀具是指不仅随着刀盘转动，同时还作自转运动的破岩刀具，分为齿形滚刀、盘形滚刀等。

3、螺旋输送机

螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组成部分，其主要构造由驱动装置、圆筒状壳体和中心螺旋轴组成，工作时螺旋轴旋转，渣土沿螺旋轴平移输送。通常螺旋机安装角度在21°~23°。

根据螺旋输送机螺旋轴构造的不同，分为带式螺旋输送机和轴式螺旋输送机。轴式螺旋输送机适用于一般性土砂运输；带式输送机可用于较大颗粒砂砾和块石运输，将渣土从螺旋机出料口传送到运渣车中，它的排放能力要大于螺旋机的出土能力，当土质透水性好时不宜采用。

4、后配套系统

后配套系统通过各种管道将各系统的动力部分和执行部分连接起来。它是由管片运输设备、测量系统、同步系统、液压系统、控制系统、压缩空气系统、泡沫系统、膨润土系统、循环水系统、强弱电控制输配系统以及洞内通风系统组成。

管片拼装系统是后配套系统的重要组成部分，用来拼装衬砌管片，是将管片拼装成环的机械。具有锁紧、升降、平移、回转、仰俯、横摇和偏转七种动作，各种动作进行专门的调节以使管片能合理就位，完成隧道管片的安装工作。

盾尾主要用于掩护隧道管片拼装工作及盾体尾部的密封，通过铰接油缸与中盾相连，并装有预紧式铰接密封。

铰接密封和盾尾密封装置都是为防止水、土及压注材料从盾尾进入盾构内。为减小土层与管片之间的空隙，从而减少注浆量及对地层的扰动，盾尾做成一圆筒形薄壳体，但又要能同时承受土压和纠偏、转弯时所产生的外力。盾位的长度必须根据管片的宽度和形状及盾尾密封的结构和数来决定。

外在盾尾壳体上合理的布置了8根盾尾油脂注入管和4根同步注浆管。 由于施工中纠偏的频率较高，盾尾密封要求弹性好，耐磨、防撕裂，能充分适应盾尾与管

片间的空隙，盾尾刷一般采用效果较好钢丝刷加钢片压板结构。钢丝刷中充满油脂，既有弹性又有塑性。盾尾密封的道数要根据隧道埋深、水位高低来定，一般为2-3道。

扩展资料：

应用原理

盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。

参考资料：

盾构机 盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。 编辑本段应用 用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。 编辑本段原理 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 编辑本段相关 据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。 盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，的使用寿命以及在密封条件下的更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达03MPa气压的情况下更换刀盘上的，从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的。 盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。 参与沈阳地铁工作的盾构机名为开拓者号，总长为647米，盾构部分908米，重量为420吨，其工作误差不超过几毫米。 价格：德国进口的盾构机大概需要5000万元，日本进口的盾构机大概需要3000万元以上，国产的盾构机价格一般在2500万左右。 目前国内具有自主知识产权的国产盾构机是上海隧道工程股份有限公司研制的国产“863”系列盾构机。 2007年7月，北方重工集团董事长耿洪臣与法国NFM公司原股东正式签署了股权转让协议，以绝对控股方式成功结束了历时两年的并购谈判，使北方重工拥有了世界上最先进的全系列隧道盾构机的核心技术和知名品牌。 编辑本段分类 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）。 泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。 根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。 敞开式 手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。 机械切削式 指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。 网格式 采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。 挤压式 全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。 编辑本段盾构机的市场需求及特点 当前，中国已经成为世界最大的盾构机市场，我国盾构机市场需求旺盛。据有关专家预计，随着我国城市轨道交通的发展，各类盾构掘进机未来潜在市场将有200亿元以上的产值。 我国盾构机的市场有以下几个特点： 1地铁建设高潮将至。在国内，目前地铁已经开工的共23个城市，国务院批准的有33个城市，国内地铁盾构机由中心城市向四周辐射，到2015年将进入地铁发展的高潮。 2范围不断扩大。盾构机使用范围从城市轨道交通向市政地下管道发展，包括污水管道、电力管道、上下水、煤气燃气管道、城市共同沟。 3盾构机品种多样化。从单一的地铁盾构发展到多品种，包括土压平衡盾构、泥水盾构、开敞式盾构、以及其他异形（双圆、三圆、矩形、马蹄形等）盾构。 4已经从国内市场向国际市场发展。 应用 用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。 编辑本段原理 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 编辑本段相关 据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。 盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，的使用寿命以及在密封条件下的更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达03MPa气压的情况下更换刀盘上的，从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的。 盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。 参与沈阳地铁工作的盾构机名为开拓者号，总长为647米，盾构部分908米，重量为420吨，其工作误差不超过几毫米。 价格：德国进口的盾构机大概需要5000万元，日本进口的盾构机大概需要3000万元以上，国产的盾构机价格一般在2500万左右。 目前国内具有自主知识产权的国产盾构机是上海隧道工程股份有限公司研制的国产“863”系列盾构机。 2007年7月，北方重工集团董事长耿洪臣与法国NFM公司原股东正式签署了股权转让协议，以绝对控股方式成功结束了历时两年的并购谈判，使北方重工拥有了世界上最先进的全系列隧道盾构机的核心技术和知名品牌。 编辑本段分类 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）。 泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。 根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。 敞开式 手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。 机械切削式 指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。 网格式 采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。 挤压式 全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。 编辑本段盾构机的市场需求及特点 当前，中国已经成为世界最大的盾构机市场，我国盾构机市场需求旺盛。据有关专家预计，随着我国城市轨道交通的发展，各类盾构掘进机未来潜在市场将有200亿元以上的产值。 我国盾构机的市场有以下几个特点： 1地铁建设高潮将至。在国内，目前地铁已经开工的共23个城市，国务院批准的有33个城市，国内地铁盾构机由中心城市向四周辐射，到2015年将进入地铁发展的高潮。 2范围不断扩大。盾构机使用范围从城市轨道交通向市政地下管道发展，包括污水管道、电力管道、上下水、煤气燃气管道、城市共同沟。 3盾构机品种多样化。从单一的地铁盾构发展到多品种，包括土压平衡盾构、泥水盾构、开敞式盾构、以及其他异形（双圆、三圆、矩形、马蹄形等）盾构。 4已经从国内市场向国际市场发展。 盾构机工作原理具体是什么？ 盾构机的工作原理 1．盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。 2．掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。 3管片拼装 盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为628m，总长65m，其中盾体长85m，后配套设备长565m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kNm，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 1盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。 前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可多带带控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。 中盾的后边是尾盾，尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。 2刀盘 刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘的开口率约为28％，刀盘直径6．28m，也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩或软土，刀盘的外侧还装有一把超挖刀，盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的所有类型的都由螺栓连接，都可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。 法兰板的后部安装有一个回转接头，其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。 3刀盘驱动 刀盘驱动由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上，它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6．1rpm的无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱组成，每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱组成，其中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置，用于制动刀盘。 安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油，用来润滑主齿轮箱，该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。 4双室气闸 双室气闸装在前盾上，包括前室和主室两部分，当掘进过程中磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换时，要使用双室气闸。 在进入泥土仓时，为了避免开挖面的坍坍，要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压，这样工作人员要进出泥土仓时，就存在一个适应泥土仓中压力的问题，通过调整气闸前室和主室的压力，就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意，只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员，才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。 现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例，来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室，关闭前室和主室之间的隔离门，按照规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土仓的压力相同时，打开主室和泥土仓之间的闸阀，使两者之间压力平衡，这时打开主室和泥土仓之间的隔离

处在海平面以下40m的竖井处，贴耳于井壁上时，可听到逐渐临近传来的盾构机声音，然后恢复到寂静。

从地平面下70m深的竖井内，φ91m的泥水盾构始发推出。日本最大级别深度的东京煤气扇岛工厂受配管用的海底隧道，在海底下地层中掘进了530m长度后到达了海底竖井，转瞬间便停止了盾构机。

此盾构机掘进工程是在1995年3月6日～同年9月8日的6个月时间内，包括竖井筑造、下沉，盾构始发乃至到达的防护等准备工程，以21个月、在700KPa的高水压力下，完成了一条完全不渗漏水的盾构隧道，成为日本盾构工法技术处在世界第一流水准的又一个佐证。

盾构掘进的发源，是在1818年英国人M·I布鲁湟尔，在伦敦市泰晤士河岸所设置的深度为21m的工作坑处，采用“盾构”推出挡土结构，是以工作坑后壁为支承墙，通过所使用的螺旋千斤顶作为推进动力，把这个“挡土式盾构”作了推进。途中，由于河床土体坍塌、浸水事故而中断。后来到隧道贯通时实际上是花了 20多年的时间，此时，作为盾构机的创始人布鲁湟尔已成了72岁的古稀老人了。发展到今天的盾构工法，乃是这位布鲁湟尔的热情散发到顶端所至。

此后，在1887年的南伦敦铁路隧道工程中，兼用了气压施工法的盾构推进，构筑了盾构工法的基础。

到了1890年时代，尽管美国、德国、法国等国多半也使用了盾构工法应用于隧道建设中。还使用了半盾构（顶板盾构）、椭圆形、马蹄形、矩形等盾构。

在日本，通过学习欧美的技术，大约在1940年开始，采用盾构工法在地下铁道、下水道等建设中，1970年后又开发了密闭型工法，并有了飞跃的发展。在1989年时横贯英法海峡隧道工程中，是采用了日本制造的土压式盾构机，领先于世界直到如今。

以下，就盾构工法在日本的引进、发展，并对今后的展望作一试叙。

日本的盾构工法

1 盾构工法的引进和发展

在日本最初成功的盾构工法，是国铁关门海底隧道工程（1939～1944），在门司方的不良地基中上行线405m，下行线725m之中，是使用φ72m 的人工挖掘式盾构机，兼用了气压施工法和化学药液注浆法进行了施工。通过这项工程，可以认为是确立了日本的盾构工法的技术。

是在1953年的关门公路隧道和1957年的帝都高速交通营团4号线永田町2工区中，使用的是顶板盾构，再有，是名古屋市的地下铁道觉王山隧道中，是兼用气压施工法的人工开挖盾构施工的。

在此以后，由于要面向1964年的东京奥林匹克的工程，随着经济的高度成长，要求城市设施建设工程急剧增加，建设工程有时也带来的公害明显化了。人工开挖式盾构工法的使用就此替代了以往的城市隧道中的明挖工法。在此时期内，伴随着盾构掘进，作为对付地下水的对策便是降水工法和气压工法，而作为对付地基沉降等的措施，则是兼用了化学药液注浆法等的辅助工法。

在普及盾构工法的同时，希望能开发在缩短工期、省力化、对付复杂地基等问题上的盾构工法，而机械式掘进盾构工法是在1963年大阪市上水道大淀输水管道 （φ26m，长度227m）中，是首先使用的新的盾构。第二年在大阪市地下铁道工程中，使用了φ697m，掘进长度达6684m大断面机械掘进式看构工法，各制造厂方、公司致力于机械掘进式盾构机的开发并推向实用化阶段。

2 密闭型盾构工法的开发

作为辅助工法的气压工法或者是化学注浆工法使用的结果，是可能发生缺氧事故，化学浆液为害事故或隧道内火灾事故。在摸索这些事故的对策之中，成为泥水式盾构和土压式盾构工法的先后诞生过程。

泥水式盾构的原理，是在1961年由法国卡姆诺培罗纳笃公司设想出来的，而在日本是用于1967年帝都高速交通营团地下铁道的9号线神田川工区主线工程的引水隧道（φ31m、长度312m）中使用过泥水盾构工法。泥水盾构工法是对原封不作改变的机械化盾构的切削刀盘部分，用隔墙密闭化、用压送泥水至开挖面上，而用排泥阀按流体方式输送掘削土碴的。作为大型隧道断面的使用，是在1969年，日本铁道建设公团京叶线的羽田隧道，在贯穿森崎运河工区中，采用了 φ729m、长度为856m×2线路工程，曾引起国外有关人士的较大关注。

此外，在1974年由日本独自开发了土压式盾构。这种盾构工法，也还是在机械化盾构机的切削刀盘后面设置了隔墙，采用螺旋输送机进行排出土碴，将密闭舱内掘削土经混合搅拌机构搅拌成泥土化，是通过给予所规定的压力来求得开挖面的稳定。作为土压式盾构工法的改良型，是在切削器的密闭舱内注入添加材料（加泥材料、泥浆材料），开发了藉助搅拌叶轮的混合泥土加压式盾构工法，土压式盾构工法可能应用的范围逐渐地在扩展。泥土加压式盾构工法首先采用的是在1976年东京都水道局本地区的水管建设工程中。作为使所用的添加材料，是使用气泡、使得掘削土的流动性能和止水性能得以提高的气泡（泡沫）盾构工法。

泥水式和土压式等的密闭型盾构工法改善了施工坑道内的大气压力作业的环境，不再有漏气、缺氧等问题产生，也为谋求工程区域周围的环境保护得到保证，已成为今后盾构工法的主流了。

3盾构工法的多样化

由于密闭型盾构工法的实用化，对于开挖面的稳定和地基沉降等对周边环境的影响变小了，盾构工法成为对付地下铁道、上下水道、电力通信、道路、地下河渠等大规模的隧道工程施工条件不利情况下施工的主力军。

此外，当进入到廿世纪八十年代的后半时期，成为对于这些隧道中对应的规模、形状、线形、自动化、省力化、降低成本等多种需要，开展了工程总承包商和制造商相互之间技术竞争的动力。

（1） 大断面化

在克服开挖面的稳定和物资、机械、材料组合的功效化课题，以φ1414m的横贯东京湾道路为起点，所进行了大断面铁路、公路、地下河流等大直径隧道施工。

（2） 大深度化

由于城市中比较浅的地下空间皆为已设置的构筑物云集占据，要新建隧道必须变深，便成为要施工深度在下60～70m的隧道，要提高盾构机和管片的承压性，耐久性，乃是往大深度、高水压施工的必要具备的条件。

（3） 长距离化

在过分密集的市中心部分，对于难以保证竖井用地的情况下，通过对盾构机等功效的有效使用，把降低造价为目标，要求使用1台盾构机作长距离的掘进。在此情况下，成为盾构机的耐久性，切削刀头的更换技术，掘削土碴的处理设备，物资器材高速度输向开挖面的设备等课题。正在出现施工长度为65km的工程实绩。

（4） 断面的最佳化

通常，工程费用是与掘削断面呈正比例的，此外，受到用地的制约，求得兼能符合使用目的形状，尽量减少断面面积的隧道。根据这样的需要，就此不断地开发了 MF、DOT、H

（5） 隧道衬砌、地下对接技术

作为缩短工期、降低造价的技术开发之一，乃是开发了不使用预制管片衬砌块，而是在盾构中直接设置模板，在现场就地浇筑隧道衬砌的ECL工法。此种场合下，从两侧方向掘进而至的盾构机，作会在地层中进行盾构的接合技术，而开发发地层土冻结工法，MSD工法等项目。

4在海外的评价

在1994年5月开业的英法海峡隧道（长度49km）工程的几个主要区段中，在设计、制作、维修保养等方面，全面地使用了日本的盾构机。

留传下来的均为优秀的施工实绩，日本的盾构技术和长期从事这方面的有关人员的努力，成为海外评价的对象。

今后的技术课题和展望

根据以英法海峡隧道，或者是横贯东京湾海底隧道为代表的大深度、大断面隧道掘削技术的发展和大城市圈内基础设施用地难以保障的背景，于2000年5月成立了“关于大深度地下公共使用特别措置法”，地下开发技术再一次引起人们的注意。

特别是对铁路、公路等的地下长大构筑物的盾构工法上的期待是很大的，对今后，不用说在确保质量的前提下，期望以安全、高速度、低价格的施工为目标的技术开发。具体地可举出如下的几个方面的技术课题。

大深度（盾构机等的密封、始发、到达方法、排土机构……）

大断面化（盾构机的方向控制、管片接头、拼装方法……）

长距离化（掘削土碴的搬运、管片的搬运、切削刀头的修补、更换、作业人员的安全卫生……）

地层障碍物处置（原设构筑物的基础桩、流放木段等排除……）

在市中心部分的施工（地面上临时设施的紧凑化、降低噪声、振动……）

最近，作为新型的盾构工法之一，发表了关于几只盾构必须成为整体方式的掘进，做到可任意地分岔地下道路坡道等合理施工的构想，已可看到盾构工法技术高度化的先兆。对于社会的需求，期待着技术人员作出更进一步的钻研成果。

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