盾構(gòu)的詳細(xì)分類、生產(chǎn)廠家介紹及基本原理詳解(2)

1、國(guó)外主要盾構(gòu)機(jī)制造企業(yè)盾構(gòu)機(jī)問(wèn)世至今已有近 180 年的歷史，其始于英國(guó)，發(fā)展于日本、德國(guó)。在日本，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及實(shí)際工程的需要，盾構(gòu)機(jī)尤其是土壓平衡式和泥水式盾構(gòu)機(jī)發(fā)展很快。德國(guó)的盾構(gòu)機(jī)技術(shù)也有獨(dú)到之處，尤其是在地下施工過(guò)程中，在保證密封的前提下，可以在高達(dá) 0.3MPa 氣壓的情況下更換刀盤上的刀具，從而提高盾構(gòu)機(jī)的一次掘進(jìn)長(zhǎng)度。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)外盾構(gòu)機(jī)的主要制造企業(yè)有 18 家，集中在日本和歐美，如日本的川崎重工、三菱重工、石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社、小松制作所，德國(guó)的海瑞克公司、維爾特公司，美國(guó)的羅賓斯公司，加拿大的羅浮特公司等。它們可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件和不同的工程對(duì)象，以及

2、使用單位的不同要求，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出不同直徑、不同類型、以及有特殊要求的盾構(gòu)機(jī)，以滿足用戶的需要，其生產(chǎn)設(shè)備和工藝水平居世界前列。這些企業(yè)在從實(shí)踐到理論、再?gòu)睦碚摰綄?shí)踐的長(zhǎng)期反復(fù)探索過(guò)程中，逐漸形成了一套針對(duì)本國(guó)地質(zhì)條件的設(shè)備設(shè)計(jì)理論、模擬試驗(yàn)方法和系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也形成了安裝和調(diào)試的系統(tǒng)技術(shù)。德國(guó)海瑞克公司成立于 1977 年，是一家能夠開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售全系列掘進(jìn)機(jī)的企業(yè)，在大直徑隧道掘進(jìn)、長(zhǎng)距離隧道和高工作壓力施工方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。海瑞克公司生產(chǎn)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)主要包括泥漿加壓式盾構(gòu)機(jī)、帶盾部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)、組合式盾構(gòu)機(jī)、土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)、帶護(hù)盾的隧道掘進(jìn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱 TBM）、雙護(hù)盾 TBM

3、 等。l隔膜解決方案：在 1999 年的柏林鐵路系統(tǒng)中，海瑞克公司與客戶共同開(kāi)發(fā)了這種隔膜解決方案，用以加速工程進(jìn)度并降低成本。這種方案為盾構(gòu)掘進(jìn)提供了必要的安全保障。地下水壓在經(jīng)過(guò)隔膜的調(diào)整之后作用于護(hù)盾。l可變式 TBM：海瑞克引入的新式機(jī)械概念，使其能夠在隧道掘進(jìn)過(guò)程中針對(duì)不同干濕程度的地質(zhì)條件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 北北 京京廣州廣州上海上海成都成都l仰拱區(qū)隔離（isolated invert）”構(gòu)造：“仰拱區(qū)隔離”是對(duì)混合式盾構(gòu)機(jī)的創(chuàng)新性改進(jìn)，這種結(jié)構(gòu)被用于減少土料在刀盤處的聚集進(jìn)而影響掘進(jìn)過(guò)程，尤其是在粘性土層。l土料栓（muck plug）構(gòu)造：為避免地面沉降，有時(shí)必須在掘進(jìn)艙內(nèi)充入約 3

4、個(gè)大氣壓的壓縮氣體，在如此高壓下，螺旋輸送帶無(wú)法很好的密封，于是海瑞克的工程人員就在傳送帶的末端加上了土料栓，用以壓住挖掘下來(lái)的土料并保持系統(tǒng)的密封。德國(guó)維爾特公司成立于 1895 年，從 1965 年起開(kāi)始生產(chǎn)全斷面 TBM。其產(chǎn)品大約90%出口，產(chǎn)品行銷超過(guò)60個(gè)國(guó)家和地區(qū)。維爾特公司生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)適用于硬巖、混合巖與軟土層等各種地質(zhì)條件，其優(yōu)勢(shì)在于硬巖TBM 的生產(chǎn)。維爾特公司開(kāi)發(fā)了自己的暗挖技術(shù)。這種技術(shù)具有刀具少、可開(kāi)鑿任意橫截面、挖掘土料可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。以瑞士 Uetliberg 隧道工程為例，維爾特公司為該工程設(shè)計(jì)的滾刀與巖石面有 10u30340X夾角，將巖石切成手掌大小的片狀

5、。滾刀的工作方式類似于鑿子以一定的角度切入木頭，這樣滾刀需要的抗拉強(qiáng)度很低，粉碎巖石消耗的能量也得以減少。這種方法不僅降低了工程的工具成本、節(jié)省了耗能，還可以開(kāi)挖出任意斷面形狀的隧道。美國(guó)羅賓斯公司是一家擁有 50 多年發(fā)展歷史的公司，主要從事地下挖掘設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、銷售和租賃等業(yè)務(wù)以及其他能使TBM 得到高效率的運(yùn)用的設(shè)備和服務(wù)。1952年，羅賓斯公司生產(chǎn)了第一臺(tái)刀盤直徑為8m實(shí)用的全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，目前TBM是羅賓斯公司的主要產(chǎn)品。羅賓斯公司的 TBM 產(chǎn)品包括單護(hù)盾 TBM、雙護(hù)盾 TBM、土壓平衡式 TBM、主梁式掘進(jìn)機(jī)以及小型掘進(jìn)機(jī)。羅賓斯公司可以生產(chǎn)隧道挖掘直徑從 1.6m 到

6、15m 的全斷面 TBM。加拿大羅浮特公司成立于 1972 年，集盾構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、裝配、測(cè)試于一體，專門為客戶定做地鐵、隧道、供排水管道、電纜管線及礦山巷道的開(kāi)挖設(shè)備，是唯一一家能提供從盾構(gòu)機(jī)的全面設(shè)計(jì)、制造到檢測(cè)和試驗(yàn)服務(wù)的公司。羅浮特公司可以生產(chǎn)直徑從 1.5m 到 14m 的各種型號(hào)的盾構(gòu)機(jī)，種類包括敞開(kāi)式盾構(gòu)機(jī)、半敞開(kāi)式盾構(gòu)機(jī)、土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)、泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)等。羅浮特盾構(gòu)機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：p集多種掘進(jìn)模式于一體且可實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換；p連鎖控制設(shè)計(jì)確保施工質(zhì)量和安全性；p模塊化設(shè)計(jì)，裝配、轉(zhuǎn)場(chǎng)迅速，維修方便；p設(shè)有獨(dú)特的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，高度自動(dòng)化，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)掘進(jìn)操作；p獨(dú)特的“后裝式

7、”刀具安裝方式，提高了刀具更換速度，充分保證了維修人員的安全；p采用激光導(dǎo)向，確保隧道的準(zhǔn)確開(kāi)挖方向。日本三菱是一家具有 100 多年歷史的企業(yè)集團(tuán)，三菱重工是其下屬的 29 家直系企業(yè)中的一家，為世界各地提供軟、硬土盾構(gòu)掘進(jìn)設(shè)備的建設(shè)機(jī)械部是三菱重工旗下神戶造船所的一個(gè)分支。2007 年 4 月起，盾構(gòu)機(jī)業(yè)務(wù)劃歸新成立的三菱重工隧道機(jī)械與巖土技術(shù)有限公司（Mitsubishi Heavy Industries Tunneling Machinery & Geotechnology, Co., Ltd）。l1939 年，三菱重工制造出日本第一臺(tái)手掘盾構(gòu)機(jī)，目前擁有土壓平衡、泥水平衡、雙圓、三圓

8、、MST 等各種類型的盾構(gòu)機(jī)，擁有14-15m級(jí)直徑的泥水式盾構(gòu)機(jī)和土壓式盾構(gòu)機(jī)，并且成功開(kāi)發(fā)了具有特殊性能的盾構(gòu)機(jī)，如異形截面盾構(gòu)機(jī)、機(jī)械式地下對(duì)結(jié)盾構(gòu)機(jī)、機(jī)械式切削刀更換裝置等，數(shù)量和種類可謂世界第一，技術(shù)居國(guó)際之首，生產(chǎn)業(yè)績(jī)也以 1670 臺(tái)居世界首位。l1970年制造了日本最早的泥水盾構(gòu)機(jī)；l1986年制造了馬蹄形機(jī)械挖掘盾構(gòu)機(jī)；l1992 年為法國(guó)里昂高速公路制造了直徑為10.96m的土壓盾構(gòu)機(jī)；l1993年制造了迄今最大的雙圓盾構(gòu)機(jī)；l1994年為日本東京灣隧道制造了 3 臺(tái)當(dāng)時(shí)最大的泥水盾構(gòu)機(jī)（直徑為 14.14m）；1995 年制造了三圓盾構(gòu)機(jī)；l1996 年，為滿足共同溝施工

9、需要，制造了 7950mm5420mm的矩形盾構(gòu)機(jī)，同年又完成了球形刀盤盾構(gòu)機(jī)；l1997 年為川崎高速提供了 MMST 盾構(gòu)機(jī)，同年又將泥土加壓盾構(gòu)機(jī)的直徑刷新為 11.52m；l1999 年制造了第一臺(tái)母子盾構(gòu)機(jī)；l2001 年為大阪共同溝工程項(xiàng)目制造了最大的 MSD 盾構(gòu)，直徑為 8.07m，解決了盾構(gòu)對(duì)接技術(shù)。川崎重工創(chuàng)立于1896年，是從修船、造船發(fā)展起來(lái)的著名公司，目前已生產(chǎn)出1200多臺(tái)用于地下施工的軟巖和硬巖挖掘機(jī)，如東京市神田川地下調(diào)蓄工程用的直徑為 13.94m的盾構(gòu)機(jī)、貫通英法海峽海底鐵路隧道開(kāi)挖用的盾構(gòu)機(jī)、對(duì)東京灣隧道工程做出貢獻(xiàn)的 14.14m超大口徑盾構(gòu)挖掘機(jī)、上海

10、地鐵隧道用的盾構(gòu)機(jī)以及為了降低挖掘成本和提高施工效率而完成的三聯(lián)型車站盾構(gòu)機(jī)、再次利用型盾構(gòu)機(jī)等。川崎重工從1975年起開(kāi)始生產(chǎn)“圓周支撐型”泥水加壓盾構(gòu)機(jī)，隨后又開(kāi)發(fā)出“中間支撐型”盾構(gòu)機(jī)，目前可生產(chǎn)出超大直徑的盾構(gòu)機(jī)，滿足各種超大半徑和高液壓需求。川崎重工生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)裝備了用于地下計(jì)時(shí)和扇形片高精度自動(dòng)裝配的設(shè)備，并匯聚了該行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)和知識(shí)。例如，用于東京灣隧道工程的3臺(tái)直徑為 14.14m、長(zhǎng)為 13.5m 的盾構(gòu)機(jī)可以在 0.5 MPa 的強(qiáng)水壓下完成超大直徑和長(zhǎng)距離的掘進(jìn)任務(wù)。IHI 于 1853 年作為石川島造船所創(chuàng)業(yè)起家，1876 年設(shè)立石川島平野造船所，成為日本首家民間造

11、船廠。1960 年，石川島重工業(yè)株式會(huì)社與株式會(huì)社播磨造船所合并，成立石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社，業(yè)務(wù)范圍覆蓋造船、社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、航空宇宙等多個(gè)領(lǐng)域。于 2007 年 7 月 1 日啟用新的公司名稱：株式會(huì)社 IHI（英文名稱：IHI Corporation）。IHI開(kāi)發(fā)出了世界最大級(jí)別的大口徑盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)和球體盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)等（包括曾用于東京灣隧道工程的大口徑盾構(gòu)機(jī)），實(shí)現(xiàn)隧道工程的大幅度合理化的各種盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)并將其實(shí)用化，在隧道管片自動(dòng)組裝系統(tǒng)方面也有最好的業(yè)績(jī)。IHI 開(kāi)發(fā)的水平多軸型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)主要用于道路隧道等箱形大截面隧道的構(gòu)筑，可以靈活應(yīng)對(duì)任意截面形狀，比較經(jīng)濟(jì)；IHI 開(kāi)發(fā)

12、的球體盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，使用一臺(tái)機(jī)器可以從立坑到橫坑，從直進(jìn)方向到直角方向進(jìn)行連續(xù)挖掘，是和用戶共同研究而誕生的 IHI 新技術(shù)。株式會(huì)社小松制作所是成立于 1921 年的世界知名的工程機(jī)械制造商，其主要產(chǎn)品除了始終處于世界領(lǐng)先地位的建筑工程機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械以外，同時(shí)還涉足電子工程、環(huán)境保護(hù)等高科技領(lǐng)域。小松制作所生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)類型包括土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)、泥水式盾構(gòu)機(jī)、母子盾構(gòu)機(jī)、超長(zhǎng)掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)、頂管式盾構(gòu)機(jī)（Pipe Jacking）等。近年來(lái)，小松制作所生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)在中國(guó)市場(chǎng)占有率穩(wěn)步提高，中國(guó)正成為其全球最大的市場(chǎng)。上海隧道工程股份有限公司是由上海城建集團(tuán)控股的專門從事軟土隧道施工的企業(yè)。隧道股份自

13、1958年開(kāi)始研制生產(chǎn)隧道施工裝備以來(lái)，具有40余年的地下施工裝備制造和大型成套設(shè)備安裝的輝煌業(yè)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)。與國(guó)際幾大著名隧道裝備企業(yè)有著廣泛的合作和相互技術(shù)支持。2004年隧道股份研制成功中國(guó)第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)際先進(jìn)水平的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，并與國(guó)外聯(lián)合制造出刀盤直徑達(dá)15.43米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)。迄今為止，該公司通過(guò)合作制造和自主研制已累計(jì)生產(chǎn)了170多臺(tái)隧道掘進(jìn)機(jī)，承建了盾構(gòu)法隧道550公里以上。中鐵隧道裝備制造有限公司原屬于從事工程施工的中鐵隧道集團(tuán)有限公司，在使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道施工中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，后獨(dú)立成專業(yè)的以掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)為主的裝備制造公司。2009年底，中國(guó)中鐵股份公司對(duì)內(nèi)部

14、盾構(gòu)加工制造資源進(jìn)行整合重組，以中鐵隧道集團(tuán)有限公司為依托，在鄭州國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)注冊(cè)成立了由中國(guó)中鐵控股，中鐵隧道集團(tuán)、中鐵科工集團(tuán)參股的中鐵隧道裝備制造有限公司，成為中國(guó)中鐵旗下集研發(fā)制造、組裝調(diào)試、營(yíng)銷租賃、售后服務(wù)為一體的隧道裝備專業(yè)化制造公司。以盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化為主線，產(chǎn)品涉及盾構(gòu)機(jī)及硬巖掘進(jìn)機(jī)隧道模具及后配套產(chǎn)品、長(zhǎng)大隧道施工運(yùn)輸設(shè)備等一系列隧道施工專用設(shè)備。中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司公司前身是中鐵軌道系統(tǒng)集團(tuán)有限公司，是中國(guó)鐵建股份公司于2007年在長(zhǎng)沙組建的集鐵路軌道系統(tǒng)、城市軌道交通系列產(chǎn)品和重型施工裝備研發(fā)、制造、施工、檢測(cè)為一體的大型企業(yè)集團(tuán)，集團(tuán)下屬的隧道裝備公司具有年產(chǎn)刀

15、盤直徑12m以下土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、泥水平衡盾構(gòu)及硬巖掘進(jìn)機(jī)等全端面隧道掘進(jìn)裝備。北方重工集團(tuán)有限公司是由沈陽(yáng)重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司和沈陽(yáng)礦山機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司合并重組的裝備制造業(yè)大型骨干企業(yè)。2008年進(jìn)入“中國(guó)機(jī)械500強(qiáng)”和“世界機(jī)械500強(qiáng)”行列。2007年7月，北方重工以絕對(duì)控股方式成功并購(gòu)并購(gòu)維爾特控股集團(tuán)-法國(guó)NFM公司，實(shí)現(xiàn)了世界領(lǐng)先的全系列隧道掘進(jìn)機(jī)核心技術(shù)與強(qiáng)大制造能力核心技術(shù)與強(qiáng)大制造能力的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，使企業(yè)在盾構(gòu)機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造方面迅速躋身于世界前列。北方重工盾構(gòu)機(jī)公司主要承擔(dān)隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造；隧道掘進(jìn)機(jī)裝配、調(diào)試、維修和售后服務(wù)、技術(shù)支持等。沈重盾構(gòu)機(jī)公司可以

16、根據(jù)不同的隧道工程項(xiàng)目以及每個(gè)施工地段的水文地質(zhì)條件，為客戶提供量身定做的隧道掘進(jìn)設(shè)備，包括硬巖（敞開(kāi)式、護(hù)盾式）掘進(jìn)機(jī)、土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、泥水平衡盾構(gòu)機(jī)和復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)等。北方重工盾構(gòu)機(jī)公司具有年產(chǎn)50臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的能力。目前盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)品在引水工程、海底隧道、城市地鐵等大型工程中得以廣泛應(yīng)用，從2005年至今共為國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)提供不同規(guī)格的盾構(gòu)機(jī)58臺(tái)。面向未來(lái)，沈重盾構(gòu)機(jī)公司依托強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將繼續(xù)以改革、創(chuàng)新、突破為主旋律，加速向全斷面掘進(jìn)機(jī)核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域進(jìn)軍，全力打造世界上最大的盾構(gòu)機(jī)研發(fā)制造基地。CompanyLOGO重大裝備重大裝備 高端成套高端成套北京華隧通掘進(jìn)裝備有限公司由秦皇島天業(yè)

17、通聯(lián)重工股份有限公司于2008年出資設(shè)立，與日本日立造船株式會(huì)社、北京交通大學(xué)隧道中心和石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院合作，以日立造船的掘進(jìn)機(jī)制造技術(shù)為依托，從事隧道掘進(jìn)裝備及相關(guān)配套的科研、設(shè)計(jì)、產(chǎn)銷、服務(wù)于一體的專業(yè)公司。該公司制造的目前國(guó)內(nèi)地鐵最大的直徑10.22m土壓平衡盾構(gòu)機(jī)已交付使用，用于北京14號(hào)線地鐵試驗(yàn)段隧道施工。中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司系國(guó)資委下屬中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司成員公司，由中交天津航道局有限公司和中和物產(chǎn)株式會(huì)社合資于2010年4月2日注冊(cè)成立，注冊(cè)資金3億元人民幣。公司位于江蘇省常熟經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園，工廠占地面積31萬(wàn)平方米（465畝），項(xiàng)目總投資6.7億元人民幣。該公司專業(yè)從事盾構(gòu)機(jī)、全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造，以及相關(guān)產(chǎn)品的維修、租賃、咨詢和技術(shù)服務(wù)，可制造直徑達(dá)16米的盾構(gòu)機(jī)。成都南車隧道裝備有限公司由中國(guó)南車