地下挖掘神器，随意在地下挖几十公里隧道，它的工作原理是这样的！
随意在地下挖几十公里隧道的大型设备，它是盾构机，盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
盾构机的基本工作原理
它是将一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
▲盾构机结构图
对于盾构机来说，掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统直接影响到盾构机的施工效果，盾构刀具对盾构机的造价有着很大的影响，直接影响盾构机总造价的百分之四以上。
盾构机刀具根据工作方式和位置、形状等方式分类，常见的分类方式是采用工作原理分类，主要为切削刀和滚刀两种，其中切削刀又分为齿刀、刮刀、先行刀等多种，根据不同的盾构设计以及土层情况，客户需要选配不同的刀具进行投入工作。
例如，地质为硬岩时，一般配合采用滚刀，地质为软质岩石时，一般采用齿刀，处于两者中间的可以选择切刀进行工作。
盾构机的工作原理视频
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几种典型的盾构机
▲敞开式TBM
手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。
▲敞开式TBM的结构图
采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。
双护盾通常用于较长距离的山体隧道掘进中。双护盾为办敞开式，其前盾与后盾中间有两个弧形伸缩板，可通过千斤顶伸缩，其作用是伸出后顶在开挖后的岩石层上，这样前部护盾支撑岩层继续推进，后部护盾不动，护盾内同步完成预制管片的环形拼装。
其主要设计理念在于推进与拼装的同步进行。推力的反作用力就是由中间的径向油缸支撑产生的摩擦力所提供。不过由于其设备长，且不完全密封，不适合在多为粘土或沙层的城市地铁施工使用。
斜坑TBM主要用于大坡度、大断面的斜坑施工，一个区间内可以全断面掘进；
TBM（Tunnel Boring Machine）隧道掘进机，别名：全断面隧道掘进机。笼统的来说，盾构机与TBM都是一样的，都是隧道全断面掘进。但在造词之初，它们是不一样的，严格来说，它们之间存在以下不同点：
适用的工程不一样，TBM适用于硬岩掘进的隧道掘进机，盾构机指的是适于在软岩、土中的隧道掘进机；
两者的掘进，平衡，支护系统都不一样；
TBM比盾构技术更先进，更复杂；
工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城市地铁，及小型管道；
但是以上说法有些言不符实，因为现在随着技术的不断进步，许多硬岩TBM也采用盾构技术，而TBM本来就是隧道掘进机的意思。这就是学术的发展造成了现实中称法的混乱。
由此，学术界又提出了采用“硬岩TBM”和“软岩TBM”两种称呼来规范的办法。硬岩TBM适用于山岭隧道硬岩掘进，代替传统的钻爆法，在相同的条件下，其掘进速度约为常规钻爆法的4～10倍，最佳日进尺可达150m；
具有快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护等优点。特别是高效快速可使工程提前完工，提前创造价值，对我国的现代化建设有很重要的意义。
软岩TBM适用于软弱性围岩施工的隧道掘进机，是目前城市地铁建设中速度快、质量好、安全性能高的先进技术。采用盾构机施工的区间隧道，可以做到对土体弱扰动，不影响地面建筑物和交通，减少地上、地下的大量拆迁。
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[责任编辑：张楠 PT012]
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