土壓平衡隧道掘進機（Earth Pressure Balance Tunnel Boring Machine，簡稱 EPB TBM）是一種用于隧道挖掘的先進工程機械。下面來給大家介紹一下土壓平衡隧道掘進機的結構組成、工作原理和工作過程。

　　一、工作原理

　　土壓平衡隧道掘進機通過旋轉的刀盤切削前方土體，切削下來的土體進入土倉。在土倉內，土體被螺旋輸送機排出的同時，通過控制螺旋輸送機的轉速以及調整盾構推進速度等方式，使土倉內的土壓力與開挖面的水土壓力保持平衡，從而維持開挖面的穩定，防止坍塌和地表沉降。

　　二、結構組成

　　1. 刀盤：安裝在盾構最前端，由刀具和面板組成，用于切削土體。刀盤的形狀和刀具的布置根據不同的地質條件進行設計。

　　2. 土倉：用于儲存切削下來的土體。土倉內設有攪拌裝置，以防止土體固結和改善土體的流動性。

　　3. 螺旋輸送機：將土倉內的土體輸送到后方的皮帶輸送機或渣土車中。螺旋輸送機的轉速可以調節，以控制土倉內的土壓力。

　　4. 盾體：包括前盾、中盾和后盾，為隧道掘進機的主體結構，提供支撐和保護。盾體上安裝有推進系統、密封系統等。

　　5. 推進系統：由千斤頂組成，用于推動盾構前進。推進系統的推力和速度可以根據需要進行調整。

　　6. 管片安裝機：用于安裝隧道襯砌管片。管片安裝機可以在盾體內旋轉和移動，將管片準確地安裝在隧道壁上。

　　7. 后配套系統：包括皮帶輸送機、通風系統、供電系統、給排水系統等，為隧道掘進機提供后勤保障。

　　三、特點

　　1. 適用范圍廣：適用于各種地質條件，包括軟土、硬土、砂卵石等。

　　2. 施工速度快：由于采用機械化施工，掘進速度比傳統的礦山法等施工方法快得多。

　　3. 對周圍環境影響小：通過控制土壓力，可以有效地減少地表沉降和對周圍建筑物的影響。

　　4. 安全性高：在盾體內施工，人員相對安全。

　　5. 自動化程度高：可以實現自動化控制，減少人工操作，提高施工效率和質量。

　　四、土壓平衡隧道掘進機的工作過程

　　首先，啟動刀盤開始旋轉，刀盤上的刀具對前方土體進行切削，切削下來的土體順勢進入土倉。在土倉中，需要通過精確控制螺旋輸送機的轉速以及合理調整盾構的推進速度，使得土倉內的土壓力始終與開挖面的水土壓力保持平衡狀態。這樣做的目的在于維持開挖面的穩定，防止出現坍塌等危險情況。

　　接著，土倉內的土體經由螺旋輸送機排出，排出的土體可通過皮帶輸送機或渣土車運輸至隧道外。與此同時，借助盾構千斤頂的強大推力，推動整個掘進機向前不斷移動。

　　在掘進過程中，為了形成隧道的襯砌結構，需要一邊掘進一邊進行管片拼裝工作。管片的拼裝必須保證精度和良好的密封性，從而確保隧道的質量以及防水性能。

　　此外，根據土體的具體性質以及掘進的實際條件，還可以向土倉內注入改良材料，比如泡沫、膨潤土泥漿等，以此來改善土體的流動性和穩定性，提高掘進效率的同時減少土體對盾構的磨損。

　　在整個施工過程中，還需要運行通風系統、供電系統、給排水系統等輔助系統，為施工的安全和順利進行提供有力保障。

　　五、應用領域

　　土壓平衡隧道掘進機廣泛應用于城市地鐵、鐵路隧道、公路隧道、水利隧道等工程建設中。隨著技術的不斷進步，土壓平衡隧道掘進機的性能和適用范圍也在不斷擴大。