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土压平衡盾构机(EPB)是目前城市地铁、隧道工程中应用广泛的盾构机型之一,其核心原理是通过控制刀盘切削土体的压力与掌子面(隧道开挖面)的水土压力平衡,实现安全、高效的地下掘进。
1、主要结构组成
切削系统:核心为刀盘,刀盘上配备滚刀、刮刀、切刀等刀具(根据土层类型选配),负责切削掌子面土体;刀盘驱动装置为刀盘提供扭矩,确保不同土层下的掘进能力。
密封舱与土压控制系统:密封舱位于刀盘后方,是形成土压平衡的核心空间;舱内配备土压传感器、螺旋输送机,传感器实时监测土压数据,螺旋输送机则通过调节转速控制渣土排出量,进而调控土仓压力。
推进系统:由多组液压千斤顶组成,沿盾构机壳体圆周分布,为整机提供向前的掘进推力,同时可通过调节不同区域千斤顶的推力,实现盾构机的转弯、纠偏。
管片拼装系统:包含拼装机、管片运输车等,掘进一段距离后,拼装机将预制的钢筋混凝土管片(通常为 6 块 / 环)拼装成隧道衬砌,形成永久支护。
同步成都注浆系统:在管片拼装完成后,向管片与土体的间隙注入水泥砂浆或双液浆,填充空隙、固定管片,同时防止地下水渗入,控制地表沉降。
辅助系统:包括液压系统(为各部件提供动力)、电气控制系统(整机的 “大脑”,实现自动化监测与操作)、通风系统(保障舱内作业环境)、渣土运输系统(将螺旋输送机排出的渣土转运至地面)。
2、适用工程场景
主要适用于富水软土地层,如城市地铁工程中的粉质黏土、淤泥质土、粉砂层等;
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