2021年一级建造师市政实务精华考点：盾构机选型要点

一、盾构类型与适用条件

(一)盾构类型

(1)按支护地层的形式分类，主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式5种类型(见图1K413031-1)。

(2)按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构又可分为土压式(常用泥土压式)和泥水式两种。敞开式盾构按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种

(3)按盾构的断面形状划分，有圆形和异型盾构两类，其中异型盾构主要有多圆形、马蹄形、类矩形和矩形，目前在国内轨道交通建设中，已有双圆马蹄形、矩形和类矩形盾构应用。

(二)盾构机的刀盘配置

盾构的刀盘主要由刀盘体、刀具、磨损检测器、搅拌棒、泡沫及膨润土管路等零部件组成。刀盘体由钢结构焊接而成，刀具可分为：滚刀、切刀、边缘刮刀、仿形刀、保径刀、先行刀、中心刀等。

刀盘是机械化盾构的掘削部件，刀盘结构应根据地质适应性的要求进行设计，以适合围岩条件，并保证开挖面稳定的前提下，提高掘进速度。刀盘设计时，应充分考虑刀盘的结构形式、支承方式、开口率、开口大小和分布、刀具的布置等因素。

(三)各种盾构对地质条件的适用性

当前，土压平衡盾构与泥水加压盾构已经成为盾构法隧道施工使用最多的盾构。

1. 土压平衡盾构

(1)土压平衡盾构(Earth Pressure Balance Shield)，简称EPB盾构。土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土，依靠推进千斤顶的推力给土仓内的开挖土渣加压，使土压作用于开挖面以使其稳定。土压平衡盾构的支护材料是土壤本身。土压平衡盾构由盾壳、刀盘、刀盘驱动、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、人仓、液压系统等组成。

(2)土压平衡盾构的工作原理如下：刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的渣车上。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进。盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，承受周围地层的土压、承受地下水的水压，并将地下水阻隔在盾壳外面。掘进、排土、预制管片拼装等作业在盾壳的掩护下进行。

(3)地质适应范围：

土压平衡盾构主要应用在黏稠土壤中，该类型土壤富含黏土、粉质黏土或淤土，具有低渗透性。这种土质在螺旋输送机内压缩形成防水土塞，使土仓和螺旋输送机内部产生土压力，来平衡掌子面的土压力和水压力。

土压平衡盾构用开挖出的土料作为支撑开挖面稳定的介质，对作为支撑介质的土料，要求其具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。除软黏土外，一般土壤不完全具有这种特性，需进行改良。改良的方法通常为，加水、膨润土、黏土、 CMC(羧甲基纤维素钠)、聚合物或泡沫等，根据土质情况选用。

2. 泥水加压盾构

(1)泥水加压盾构也称泥水加压平衡盾构(Slurry Pressure Balance Shield)，简称SPB盾构。 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盾构的推进油缸，在地面上还配有泥水处理设备。

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