（3）中盾
中盾又称支撑环，是盾构承受推力作用的主要受力结构。中盾内 沿周边布置有推进千斤顶、铰接油缸、管片拼装机和部分液压设备 等。
（4）盾尾
盾尾主要用于掩护隧道管片拼装工作及盾体尾部的密封，通过螺 栓或铰接油缸与中盾相连，并装有铰接密封、注浆管路及油脂管道等。
（5）人舱
人舱是工作面与切削面之间的唯一通道，主要用于在需要检查、 更换刀具或维修刀盘及排除工作面异物等工作。分带压和常压两种工 作模式。
（6）螺旋机
螺旋输送机由筒体、伸缩油缸、液压马达、螺旋轴、出碴闸门等 组成。主要有以下功能：
1）连续向外排碴，通过速度调整实现连续的动态土压平衡； 2）排碴过程中形成土塞效应，维持土压稳定。
（7）管片拼装机
管片安装机主要完成管片的安装，由油缸、行走梁、支承架、旋
转架及抓举头等组成。
（二）后配套
（2）推力还应考虑盾构姿态和管片受力的影响。 （3）推力过小，且推进速度快，可能是遇到了地质疏松区域或 地层中存在空洞，应立即停工对地层进行探测。 （4）推力过大，且无推进速度，可能是遇到障碍物，应立即停 工对前方地层环境进行探测。
（2）前盾
前盾又称切口环，是开挖土仓和挡土的主要部分，位于盾构机的 前端，结构为圆筒形，里面主要装有刀盘驱动、人员舱、各种传感 器及部件等。
（2）砂层和卵石地层中刀盘扭矩较大，应采用优质土体改良 剂对土体进行改良，确保渣土的流塑性，降低刀盘扭矩，切不可 降低土舱压力，进行欠压推进。
（3）刀盘扭矩持续增大，可能是刀具磨损严重，应及时检查 并更换刀具。
（4）刀盘扭矩大且推进速度低，可能是刀盘结泥饼，应及时 进行处理。
推力
（1）在保证合理土压力和刀盘扭矩的前提下，可以通过增大或 者降低盾构推力来加快或者减慢推进速度。当推力增大到一定程度 能够保证切削刀具全部贯入土体中，此时再增大推力不但不能加快 推进速度，反而会增大刀盘扭矩，导致刀盘的过量磨损。
后配套主要包括设备桥和拖车，每个拖车上都装有支持盾构前 进和施工的装置，拖车通过设备桥与管片拼装机的行走梁相接，跟 随盾构机前进。
（1）控制系统
主要作用： ☆实现各系统间通讯及连锁 ☆实现各系统数据采集与处理 ☆实现各系统参数调整与控制
（2）驱动系统
驱动类型：变频电机、一般电机、液压驱动。 主要作用：刀盘旋转转向调整、转速调整。
主要作用： ☆实现主机的向前推进 ☆实现掘进速度的调整 ☆实现盾构方向的调整
上 部
左部
右部
下部
（5）碴土改良系统
主要作用： ☆改善碴土流塑性，有利于碴土顺畅排出 ☆降低碴土密实度并减小摩擦 ☆拓宽盾构的适应范围
（6）注浆系统
主要作用： ☆管片壁后空隙填充，控制地表沉降 ☆形成壁后屏障，形成防水层 ☆稳定管片与周围岩体一体化
（二）类型及模式
为适应各种不同类型地层及盾构工作方式的不同，盾构主要有以 下四种类型、四种模式：
四种类型： ☆硬岩盾构机（TBM）；
☆软岩盾构机； ☆软土盾构机； ☆混合型盾构机。
四种模式： ☆敞开式； ☆半敞开式； ☆土压平衡式； ☆气压式。
（三）土压平衡盾构特点
施工中基本不使用土体加固等辅助施工措施,节省技术 措施费,并对环境无污染；根据土压变化调整出土和盾构推 进速度,易达到工作面的稳定,减少了地表变形；对掘进土量 能形成自动控制管理,机械自动化程度高、施工速度快。
驱动部外形尺寸 后续设备 效率 转速微调控制 噪声 盾构温度 维护保养
变频电机 中 少
0.95 好 小 低 易
一般电机 大 少 0.9 差 小 较低 易
液压驱动 小 较多
0.65 好 大 较高
较复杂
（3）主轴承润滑及密封系统
刀盘室 刀盘支座
盾构主体
主密封及油脂 小齿轮
轴承箱
电机 主轴承
（4）推进系统
（二）土压平衡原理
盾构千斤顶的推力通过承压 隔板传递到土舱内的泥土浆上， 由泥土浆的压力作用于开挖面， 以抵消开挖面处的地下水压和 土压，形成平衡从而保持开挖 面的稳定。
土仓压力=地下水压+土压
（三）土仓压力控制因素
增大/减小推进速度
地下水压/土压
增大/减少碴土排量
（四）土仓压力对地表的影响
压力过小地表沉降
（一）工作原理
土压平衡盾构掘进机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘， 将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封仓内，并使舱内具有适当 压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而 控制地表沉降，刀盘旋转切削泥土通过刀盘开口被压进土舱，通过螺旋 机转到皮带机上，然后输送到碴车里。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 土层的土压和水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作 业在盾壳的掩护下进行。
土压平衡盾构工作原理及结构
目录
一、土压平衡盾构简介 二、土压平衡盾构工作原理 三、土压平衡盾构结构 四、与泥水盾构/TBM的区别
（一）发展概况 土压平衡盾构的发展基于挤压式盾构和泥水盾构，始于日本， 20世纪70年代初，第一台土压平衡盾构由日本设计制造，直径 3.72m。1985年国内第一次引进土压平衡盾构，直径4.33m， 1987年国内首台土压平衡盾构研制成功，直径4.35m。
（一）盾构主机
主机由刀盘、前体、中体、盾尾、螺旋输送机、管片安装机等几 大部分组成。
（1）刀盘
主要作用： ☆切削和支撑
辐条式
面板式 辐条面板式
切削刀具
破岩刀具
硬
岩
刀
具
切削刀具
分
类
辅助刀具
球齿滚刀 楔齿滚刀 盘形滚刀
切刀 齿刀
刮刀 超挖刀
刀盘扭矩
（1）盾构施工应将刀盘扭矩降低至一定范围内。刀盘扭矩过 大或过小均不正常，刀盘扭矩过大会导致刀具、刀盘磨损严重并 对周围土体带来较大的扰动，影响盾构正常掘进，而过小的刀盘 扭矩会增加渣土改良费用，降低推进速度。
压力过大地表隆起
房屋开裂
防洪堤坍塌 地表下沉
土压平衡盾构组成
按结构分：主机和后配套。 按功能分：控制系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、管片运输及 拼装系统、注浆系统、注脂系统、碴土改良系统、供电系统等。
1.刀盘；2.主轴承；3.推进油缸；4.人舱；5.螺旋机；6.管片安装机； 7.排土闸门；8.管片小车；9.管片吊机；10.皮带机