1、EPB,（以德國海瑞克6250EPB為例）,一、EPB的組成及工作原理,1.總述 EPB從前至后由刀盤（cutter head）、前盾（front shield）、中盾(middle shield )、尾盾(tail skin)、螺旋輸送機(jī)(screw conveyor)、管片拼裝機(jī)(segment erector)、管片喂料機(jī)(segment feeder)、連接橋架（bradge frame）、號臺車組成?？傎|(zhì)量約275盾，總長度約70米。 1.1刀盤 1.1.1 刀盤位于盾構(gòu)體的最前端，主要作用是切削土壤和巖石，是盾構(gòu)機(jī)上直徑最大的部分。刀盤上安裝的刀具，可以依據(jù)被切削的土壤和巖石的軟硬

2、來選擇。刀具一般分為滾刀、刮刀，刀盤的外側(cè)還裝有超挖刀，盾構(gòu)機(jī)在轉(zhuǎn)向掘進(jìn)時，可以操縱超挖刀油缸使其沿刀盤徑向向外伸出，從而擴(kuò)大開挖直徑，便于盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)向。刀盤上安裝的所有類型的刀具，都是通過螺栓連接在刀盤上的，而且都可以從刀盤后面的土壓倉中進(jìn)行更換。法蘭板上安裝有一個旋轉(zhuǎn)接頭，其作用是向刀盤的板面上輸入泡沫劑或者硼潤土以及向超挖刀液壓油缸輸入液壓油。,1.1.2、刀盤的掘削方式 刀盤的掘削方式可以分為旋轉(zhuǎn)掘削式、搖動掘削式、游星掘削式，一般土壓平衡盾構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)掘削方式，如下圖：,1.1.2刀盤的縱斷面 可以分為垂直平面形、突芯形、穹頂形、傾斜形和收縮形，EPB多數(shù)采用垂直平面形，如下圖：,1.

3、1.3刀盤的正面形狀 刀盤的正面形狀有輪輻式、面板式兩種。多數(shù)EPB采用面板式。面板形刀盤由輻條、刀具、槽口以及面板組成，屬于封閉式盾構(gòu)，面板式如下圖所示：,1.1.5刀盤開口率 土壓平衡盾構(gòu)施工情況下，腔室及螺旋輸送機(jī)內(nèi)充滿著開挖下來的泥土和泥土壓力。盾構(gòu)以此來與掌子面的土壓及水壓平衡從而保持掌子面的穩(wěn)定。根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)的速度及作業(yè)地質(zhì)情況來設(shè)計開口率的大小，如果開口率過小，則掌子面受刀盤壓力過大，致使地面隆起；如果開口率過大，則易使進(jìn)入土壓倉的土石量增大，掌子面壓力降低，致使地面塌陷。,一般情況，開口率取20%30%，但是刀盤的開口率究竟應(yīng)該取多少，則依據(jù)所涉及的地質(zhì)條件（如土質(zhì)的軟硬和礫石

4、粒徑等）、盾構(gòu)推進(jìn)額定速度、螺旋機(jī)輸送能力、刀盤的掘削能力等一系列因素來決定。如廣州地層土質(zhì)較軟，一般無大塊巖礫石，故其開口率可適當(dāng)取小些。德國海瑞克公司盾構(gòu)刀盤開口率取為26%就可以滿足；如成都地層主要是鵝卵石夾沙，具有較大的礫石粒徑，因此有的盾構(gòu)的刀盤開口率高達(dá)33%。 1.1.5刀盤的支承方式 支承方式有中心支承方式、中間支承方式和周邊支承方式。一般EPB采用中心支撐方式，此種方式螺旋輸送機(jī)安裝在土艙下部，葉輪小轉(zhuǎn)矩小，使用的螺旋輸送機(jī)直徑也比較小，對機(jī)械轉(zhuǎn)矩?fù)p耗也不大，螺旋輸送機(jī)的的攪拌葉片也被置于刀盤內(nèi)側(cè)，刀盤切削下來的土壤粘附狀況小，便與出土。盾構(gòu)機(jī)采用中心支承方式，制作難度大大降

5、低，土砂密封效果好，密封材長度短，耐久性很好，所以適用于長距離掘進(jìn)的能力很強(qiáng)。中心支撐如下圖:,1.2前盾,前盾的組成如圖：,前盾主要由土壓倉切口 、土壓倉壁、攪拌樁、土壓傳感器、主軸承、齒輪箱（減速器）、驅(qū)動液壓馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)接頭、人閘出口門、螺旋機(jī)接口和螺旋機(jī)封閉閘門等部分組成。 1.2.1土壓倉切口 和土壓倉壁 地層切削面、土壓倉切口、土壓倉壁三者聯(lián)合組成土壓倉。 1.2.2攪拌樁 土壓倉壁的攪拌樁（4個）和刀盤內(nèi)側(cè)攪拌樁（4個）相互作用，起到攪拌切削下來存積在土倉中的泥土的作用，讓他們充分與泡沫劑一起攪拌，增加土壤的發(fā)泡和改良效果，使螺旋機(jī)出土變得更加容易。 分布在土壓倉壁上面的四個攪拌樁

6、，攪拌樁內(nèi)層中空，與膨潤土罐相連接。 除了參與攪拌，還有一個很重要的作用就是可以往土倉加水和加膨潤土等添加材。 1.2.3土壓傳感器,土壓傳感器安裝在土壓倉壁上，一共六個，從上至下分布在艙壁圓周上，其作用是實時反映倉內(nèi)土壓的變化，并將信息反饋回主控操作室，操作手可以通過壓力的變化來調(diào)整操作，如推力，推進(jìn)速度，出土速度，泡沫流量，添加材添加量等。 1.2.4主軸承 主軸承通過與多個馬達(dá)減速器相嚙合，從而將動力傳給刀盤。其作用在這里不加詳細(xì)說明。 1.2.5齒輪箱（減速器） 減速增扭，采用三級行星式減速。 1.2.6液壓驅(qū)動馬達(dá) 廣州地層一般采用8個驅(qū)動馬達(dá)，成都地層多數(shù)采用9個馬達(dá)，以提高驅(qū)動力

7、和驅(qū)動的安全系數(shù)。 1.2.7螺旋接口 螺旋接口位于倉壁底部，其作用是安裝螺旋機(jī)。在土壓倉壁上，還安裝了緊急封閉閘門，當(dāng)遇到危險情況時，可以關(guān)閉閘門，從而與外界隔絕，防止外界壓力從螺旋機(jī)涌入盾構(gòu)內(nèi)。,1.2.8旋轉(zhuǎn)接頭 刀盤密封油脂、泡沫劑、主軸承潤滑油脂等物質(zhì)從后配套系統(tǒng)壓出后，通過旋轉(zhuǎn)接頭將他們輸送到相應(yīng)的地方。所以選轉(zhuǎn)接頭上面具有密封油脂管，泡沫劑管和潤滑油脂管的接頭。 1.2.9水管和呼吸氣管接口。 土壓倉壁內(nèi)側(cè)上具有水管和氣管接頭。水管分為冷卻水管和土倉用水管。作用約。,1.3中盾,中盾組成如下圖：,中盾主要由中盾支撐、雙室人閘、推進(jìn)油缸、鉸接油缸、液壓與氣壓閥組等組成。 1.3.1

8、雙室人閘 在進(jìn)入泥土倉前，為了避免開挖面的坍塌，要在泥土倉中建立并保持與該地層深度土壓力和水壓力相等的氣壓。這樣工作人員進(jìn)出泥土倉時，就存在一個適應(yīng)泥土倉中壓力的問題。現(xiàn)以工作人員從常壓環(huán)境進(jìn)入有壓力的泥土倉為例，來說明人閘的作用。甲先從前室進(jìn)入主室，關(guān)閉前室和主室之間的的隔離門，按照規(guī)定程序給主室加壓，知道主室的壓力和泥土倉的壓力相等后，打開主室和泥土倉之間的閘閥，使兩者之間的壓力平衡，然后再打開主室和泥土倉的隔離門，工作人員就可以進(jìn)入泥土倉了。,1.3.2中盾支撐 主要起支撐盾殼的作用，為安裝拼裝機(jī)提供付著體，螺旋機(jī)吊耳也固定連接在上面。 1.3.3推進(jìn)油缸 推進(jìn)油缸分布在中提圓周上，安裝

9、在推進(jìn)油缸座上面。推進(jìn)油缸可以分為單缸等間隔布置，雙缸等間隔布置和單雙缸等間隔布置。海瑞克盾構(gòu)采用后者，這種方式更有利于管片的安裝。 1.3.4鉸接油缸,鉸接油缸將中盾和尾盾相連接，一來可以拖動尾盾，二來使盾構(gòu)轉(zhuǎn)向的靈敏度大為提高。,1.4尾盾,尾盾主要具有注漿管和注漿通道、盾尾油脂注入通道、盾尾刷等。以海瑞克盾構(gòu)為例，盾尾注漿通道一共4條，盾尾油脂通道一共12條，盾尾刷為三層密封式。,盾構(gòu)上的五個密封,1.刀盤密封 2.螺旋機(jī)密封 3.前盾與中盾之間的密封 4.中盾與尾盾之間的密封 5.盾尾刷密封,管片的拼裝與選型,1.管片的選型 2.管片的拼裝,1.5管片拼裝機(jī),1.5.1 管片拼裝機(jī)的驅(qū)動方式也是采用液壓驅(qū)動，管片拼裝機(jī)由拼裝機(jī)大梁、支撐架、旋轉(zhuǎn)架和拼裝頭組成。 拼裝機(jī)大梁用法蘭連接在中盾的后支撐架上，拼裝