盾体系统是盾构机的核心组成部分,主要承担隧道掘进中的支护、推进和操作控制功能。其结构复杂,由多个子系统协同工作,具体可分为以下几类:
一、结构组成
前盾(切口环) 装备主驱动装置和螺旋输送机,负责破碎土层和输送渣土。前盾内部设有人舱,用于操作和设备维护,隔板上配备土压传感器实时监测土舱压力。
中盾(支承环)
承担主要承压功能,通过推进油缸实现盾构机推进。中盾内布置管片拼装机,用于安装加固隧道衬砌的管片,同时预留超前钻孔接口,便于注浆或土方改良。
盾尾
与中盾铰接,通过油缸调整角度实现转向。盾尾部分通常配备密封装置,防止地层渗漏。
其他关键部件
包括刀盘(破碎装置)、出渣系统(渣土输送)、液压流体系统(动力传输)、电气系统(控制与监测)及导向系统(保持掘进方向)。
二、核心功能
土层支护
通过前盾和中盾的协同作用,实时平衡土压,防止坍塌。中盾的管片拼装机可快速安装密封管片,形成稳定的隧道结构。
渣土运输
出渣系统将挖掘出的渣土高效输送至地面,通常采用螺旋输送机或刮板输送机,保障掘进效率。
设备操作与维护
前盾提供操作空间,隔板通道可接入碴土改良材料或检修设备。中盾的模块化设计便于快速拆卸和维修。
三、技术特点
模块化设计: 前盾、中盾和盾尾可快速拆装,缩短施工周期。 智能化控制
适应性强:通过调整盾尾角度和注浆技术,可适应不同地质条件。
四、成本与维护
盾体作为盾构机成本最高的部件,占比通常超过50%。日常维护需定期检查液压系统、传感器及密封装置,确保设备安全运行。
综上,盾体系统通过集成化设计与智能化控制,成为现代隧道施工的核心技术支撑。