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土壓平衡盾構機(EPB)是目前城市地鐵、隧道工程中應用廣泛的盾構機型之一,其核心原理是通過控制刀盤切削土體的壓力與掌子面(隧道開挖面)的水土壓力平衡,實現安全、高效的地下掘進。
1、主要結構組成
切削系統:核心為刀盤,刀盤上配備滾刀、刮刀、切刀等刀具(根據土層類型選配),負責切削掌子面土體;刀盤驅動裝置為刀盤提供扭矩,確保不同土層下的掘進能力。
密封艙與土壓控制系統:密封艙位于刀盤后方,是形成土壓平衡的核心空間;艙內配備土壓傳感器、螺旋輸送機,傳感器實時監測土壓數據,螺旋輸送機則通過調節轉速控制渣土排出量,進而調控土倉壓力。
推進系統:由多組液壓千斤頂組成,沿盾構機殼體圓周分布,為整機提供向前的掘進推力,同時可通過調節不同區域千斤頂的推力,實現盾構機的轉彎、糾偏。
管片拼裝系統:包含拼裝機、管片運輸車等,掘進一段距離后,拼裝機將預制的鋼筋混凝土管片(通常為 6 塊 / 環)拼裝成隧道襯砌,形成永久支護。
同步注漿系統:在管片拼裝完成后,向管片與土體的間隙注入水泥砂漿或雙液漿,填充空隙、固定管片,同時防止地下水滲入,控制地表沉降。
輔助系統:包括液壓系統(為各部件提供動力)、電氣控制系統(整機的 “大腦”,實現自動化監測與操作)、通風系統(保障艙內作業環境)、渣土運輸系統(將螺旋輸送機排出的渣土轉運至地面)。
2、適用工程場景
主要適用于富水軟土地層,如城市地鐵工程中的粉質黏土、淤泥質土、粉砂層等;