什么是护盾式掘进机?护盾式掘进机(Shield Tunneling Machine)是一种在岩石或土壤中进行隧道开挖的先进工程机械,它的核心特点是它配备了一个坚固的护盾结构,这个护盾可以在掘进过程中保护机器和操作人员免受坍塌岩石或土壤的伤害。这种机器通常用于地铁、公路隧道、铁路隧道、水利工程以及矿山开采等地下工程项目。
护盾式掘进机主要分为单护盾掘进机和双护盾掘进机。
单护盾掘进机与盾构机较为相似,其主要特点是不需要压力仓来平衡开挖面,通过千斤顶顶推已经安装成环的管片衬砌来提供推力。在掘进一个管片环距离之后,需要停止掘进进行管片安装,不能连续施工。
双护盾掘进机有两组盾壳。它的主要特征是位于设备前面部分的前盾可以伸长,使得刀盘也能随之伸长。在掘进过程中,其反作用力(扭矩和轴向、纵向的力)通过位于掘进机中盾区域伸出来的撑靴分散施加到围岩上。由于这些反作用力已被分散,管片安装机可以在掘进过程中同时安装衬砌管片,从而保障高效的隧道开挖作业,这是传统开挖模式无法实现的。掘完一个行程后,撑靴缩回,掘进机的后面部分通过辅助推进油缸的作用向前推进。该转换过程仅持续几分钟时间,之后下一个掘进循环又开始进行。
双护盾掘进机可在双护盾模式下进行推进和拼装管片作业,提升施工效率。例如,2023年4月26日下线的“铁兵广花6号”就是一台大直径双护盾土压组合式掘进机,它解决了以往双护盾掘进机只具备敞开式掘进、仅适用单一稳定地质条件掘进的问题,实现了双护盾和土压掘进模式的有效组合,填补了大直径隧道掘进机在软土和极硬岩交互地质下的全球设计空白。这台设备直径8.9米,总长131米,总重约1500吨,下线后将参与广州东至花都天贵城际项目京溪路站至白云东平站区间工程建设。
护盾式掘进机适用于多种地质条件,在隧道施工中具有重要作用。其具有掘进施工安全、可靠、快速,对周边地面建筑物干扰小等优点。相比传统的隧道施工方法,护盾式掘进机的机械化程度更高,能够提高施工效率,并在一定程度上降低施工风险。不过,护盾式掘进机的设备成本较高,且在一些复杂地质条件下可能需要结合其他施工方法进行作业。在实际应用中,需要根据具体的工程地质情况和施工要求,选择合适类型的护盾式掘进机或其他隧道掘进设备。