大型挖掘工具?來源：瘋狂機械控随意在地下挖幾十公裡隧道的大型設備是盾構機，它是一種隧道掘進的專用工程機械，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造，可靠性要求極高盾構掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程，接下來我們就來聊聊關于大型挖掘工具?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!

大型挖掘工具

來源：瘋狂機械控

随意在地下挖幾十公裡隧道的大型設備是盾構機，它是一種隧道掘進的專用工程機械，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造，可靠性要求極高。盾構掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

盾構發明于19世紀初期，首先應用于開挖英國倫敦泰晤士河水底隧道。1818年，法國的布魯諾爾從蛀蟲鑽孔得到啟示，最早提出了用盾構法建設隧道的設想，并在英國取得專利。下圖為布魯諾爾注冊專利的盾構。

布魯諾爾在英國取得的盾構專利（網絡圖）

1818年，布魯諾爾完善了盾構結構的機械系統，設計采用了全斷面螺旋式開挖的封閉式盾殼。布魯諾爾的盾構機為一種金屬圓柱體，内有複雜的機械和輔助設備。由千斤頂推動金屬筒框向前水平前進，并有金屬筒框支撐土（岩）體防止塌方，同時還在金屬筒框後進行襯砌結構的施工。

布魯諾爾發明的盾構機首次應用于隧道施工（網絡圖）

1823年，布魯諾爾拟定了倫敦泰晤士河兩岸的另一條道路隧道的計劃，并制成了世界上第一台盾構機。他發明的矩形盾構機首次應用于倫敦泰晤士河隧道施工。該矩形盾構斷面高6.8米，寬11.4米。然而，在修建過程中卻遇到很大的困難，曾發生過河水進入隧道，以及沼氣進入隧道被照明燈點燃，從而造成了人員傷亡等事故。

1835年，經過多年改良的盾構施工法再次投入使用，又是數年的精心施工，終于在1843年建成泰晤士河水底隧道。布魯諾爾發明的盾構機，其構架分成36個小單元，每個單元内有一名礦工把他面前的粘土挖開。當許多名礦工挖去同一數量的粘土時，構架就可以向前移動了，挖空的地方被鋪上磚塊。

世界上第一個機械化盾構機（英國專利，1876年）

機械化盾構機研發是盾構機演化史上一個重要的裡程碑。第一個機械化盾構的專利是英國的布倫敦等人于1876年申請的，其進步的标志是采用了壓縮空氣，從而用機械開挖代替了人工開挖。通常把機械式和氣壓式盾構機稱為第二代盾構機。

第三代盾構機以閉胸式盾構機為代表，主要包括泥水式盾構機和土壓式盾構機。泥水平衡式盾構機是通過調節出泥艙的泥水壓力穩定開挖面，棄土以泥水方式排出的盾構機。土壓平衡式盾構機是通過調節出泥艙的土壓力穩定開挖面，棄土可以從出泥艙排出的盾構機。

第四代盾構機以大直徑、大推力、大扭矩以及高智能化和多樣化為主要特色，正在隧道建設中發揮着重要作用。研制具有深度感知、智慧決策、自動執行功能的盾構機及其控制系統，是未來盾構機的發展方向。

現代盾構機的基本工作原理

它是将一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起着臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及将地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業在護盾的掩護下進行。

▲盾構機結構圖

對于盾構機來說，掘削系統即是掘削刀盤及其驅動系統。掘削系統直接影響到盾構機的施工效果，盾構刀具對盾構機的造價有着很大的影響，直接影響盾構機總造價的4%以上。

盾構機刀具根據工作方式和位置、形狀等方式分類，常見的分類方式是采用工作原理分類，主要為切削刀和滾刀兩種，其中切削刀又分為齒刀、刮刀、先行刀等多種，根據不同的盾構設計以及土層情況，客戶需要選配不同的刀具進行投入工作。例如，地質為硬岩時，一般配合采用滾刀，地質為軟質岩石時，一般采用齒刀，處于兩者中間的可以選擇切刀進行工作。

盾構機的工作原理視頻

2008年4月25日，我國第一台具有自主知識産權的複合式盾構機在河南新鄉下線，并成功應用于天津地鐵建設，從此拉開了中國盾構機産業化發展的序幕。

短短65年的時間，我國盾構機不僅實現了從無到有的突破，而且在引進推廣的同時堅持自主創新，從而掌握了各種不同規格和類型盾構機的生産技術。如今，盾構機已成為我國地鐵等隧道工程建設的常規裝備，在許多領域都發揮了重要作用。

2018年3月13日，由我國自主研發的超大直徑盾構機成功下線，并将出口孟加拉國用于卡納普裡河底隧道工程建設。這台直徑12.12米的超大直徑盾構機的出口，将終結歐美國家對海外市場的壟斷。

轉自公衆号：三維設計師

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