【機械科普】被稱為大國重器的盾構(gòu)機是什么？

盾構(gòu)機（Tunnel Boring Machine，簡稱TBM）是一種用于隧道掘進的大型機械設(shè)備，，它采用盾構(gòu)法進行隧道的挖掘和建設(shè)，主要用于地下隧道的開挖和施工。它的外形像一個巨大的圓筒，由前部的切削頭和后部的推進系統(tǒng)組成。盾構(gòu)機的切削頭上裝有刀具和掘進盾，可以在地下土層中切削和挖掘，同時推進系統(tǒng)可以將切削頭向前推進，完成隧道的開挖工作。

盾構(gòu)機主要由盾構(gòu)殼體、推進裝置、掘進頭、刀盤、刀片、刀臂、轉(zhuǎn)向裝置、螺旋輸送機、支架系統(tǒng)等組成。盾構(gòu)機的工作原理是通過掘進頭的旋轉(zhuǎn)和刀盤上的刀片切削土層，然后將切削下來的土層通過螺旋輸送機輸送到后方的輸土裝置，最終將土層運出隧道。同時，盾構(gòu)機通過支架系統(tǒng)來支撐和穩(wěn)定隧道的結(jié)構(gòu)，確保施工安全。

盾構(gòu)機的切削頭通常由刀具和掘進盾組成。刀具負責切削地下巖石和土壤，掘進盾則起到支撐和保護切削頭的作用。切削頭上的刀具通常是由硬質(zhì)合金制成，可以有效地切削巖石和土壤。掘進盾則由環(huán)形鋼板組成，可以支撐起周圍的土層，防止坍塌和泥水涌入。

盾構(gòu)機的推進系統(tǒng)主要由液壓系統(tǒng)和推進機構(gòu)組成。液壓系統(tǒng)負責提供動力和控制盾構(gòu)機的各項動作，推進機構(gòu)則將切削頭向前推進。推進機構(gòu)通常由液壓缸、推進盤和液壓馬達組成，通過液壓力將切削頭向前推進一定的距離。推進系統(tǒng)還可以控制盾構(gòu)機的方向和位置，確保隧道開挖的準確性和穩(wěn)定性。

控制系統(tǒng)是盾構(gòu)機的智能化管理系統(tǒng)，用于監(jiān)控和控制盾構(gòu)機的工作狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)通常由儀表、傳感器、電氣控制柜和人機界面等組成。儀表和傳感器用于實時監(jiān)測盾構(gòu)機的各項參數(shù)，如推進力、速度、姿態(tài)等。電氣控制柜負責控制盾構(gòu)機的運行和各個部件的協(xié)調(diào)工作。人機界面可以實現(xiàn)人機交互，操作人員可以通過界面進行盾構(gòu)機的控制和調(diào)整。

盾構(gòu)機的施工過程通常分為三個步驟：注漿、推進和封頂。首先，需要進行注漿作業(yè)，將注漿材料注入地下土層中，加固地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高地層的穩(wěn)定性。然后，盾構(gòu)機開始推進，切削頭不斷向前推進，同時將切削出的土層通過輸送帶或管道運送到地面。最后，當盾構(gòu)機推進到預(yù)定位置時，需要封頂，即在切削頭后部進行隧道壁面的加固和封閉。

盾構(gòu)機的優(yōu)點在于它可以實現(xiàn)快速、高效的地下隧道開挖。相比傳統(tǒng)的爆破開挖方法，盾構(gòu)機能夠減少噪音、震動和對周圍環(huán)境的破壞。同時，盾構(gòu)機還可以保證隧道的準確度和穩(wěn)定性，確保隧道的安全運營。盾構(gòu)機廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵路、公路和水利工程等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要設(shè)備。

盾構(gòu)機具有高效、自動化、安全等優(yōu)點，能夠在各種地質(zhì)條件下進行隧道掘進。它可以減少對地表的影響，降低施工噪音和振動，保護周圍環(huán)境。盾構(gòu)機還可以應(yīng)用于各種類型的隧道工程，如地鐵、鐵路、公路、水利、礦山等領(lǐng)域。

盾構(gòu)機的類型有很多，根據(jù)不同的工程需求和地質(zhì)條件，可以選擇不同類型的盾構(gòu)機。常見的盾構(gòu)機類型包括硬巖盾構(gòu)機、軟巖盾構(gòu)機、混凝土盾構(gòu)機、壓平盾構(gòu)機等。

盾構(gòu)機的科普介紹到此結(jié)束，通過對盾構(gòu)機的工作原理和使用方法的介紹，相信讀者對盾構(gòu)機有了更深入的了解。盾構(gòu)機作為一種重要的地下隧道開挖設(shè)備，將繼續(xù)在城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

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作者簡介：

封崇崇，男，漢族，江蘇省沛縣人，高級工程師?，F(xiàn)任中華人民共和國財政部政府采購評審專家、山東省科技專家（山東省科技廳）、山東省工業(yè)和信息化廳專家、山東數(shù)字強省建設(shè)領(lǐng)導小組辦公室“無證明之省”特聘觀察員、山東省政府采購評標專家、山東陽光采購服務(wù)平臺評標專家、“科普中國”特聘專家、中國科學技術(shù)出版社有限公司（暨科學普及出版社）科技/科普專家、“科學辟謠”特聘專家、國家機械工業(yè)人才評價工作專家委員會委員、山東省品牌建設(shè)促進會專家智庫成員、山東省認證認可協(xié)會認證認可領(lǐng)域技術(shù)專家、山東科技咨詢協(xié)會科技創(chuàng)新智庫入庫專家、山東省裝備制造業(yè)協(xié)會專家、山東省輕工集體企業(yè)聯(lián)社專家、山東省民營經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)賦能智庫專家、泰安市大數(shù)據(jù)局社會觀察員、泰安市科技專家?guī)鞂＜摇⑻┌彩刑┥絽^(qū)工程技術(shù)職務(wù)初級評審委員會評委、泰安市泰山區(qū)工程技術(shù)職務(wù)中級評審委員會評委等。