什么是護盾式掘進機?護盾式掘進機(Shield Tunneling Machine)是一種在巖石或土壤中進行隧道開挖的先進工程機械,它的核心特點是它配備了一個堅固的護盾結構,這個護盾可以在掘進過程中保護機器和操作人員免受坍塌巖石或土壤的傷害。這種機器通常用于地鐵、公路隧道、鐵路隧道、水利工程以及礦山開采等地下工程項目。
護盾式掘進機主要分為單護盾掘進機和雙護盾掘進機。
單護盾掘進機與盾構機較為相似,其主要特點是不需要壓力倉來平衡開挖面,通過千斤頂頂推已經安裝成環的管片襯砌來提供推力。在掘進一個管片環距離之后,需要停止掘進進行管片安裝,不能連續施工。
雙護盾掘進機有兩組盾殼。它的主要特征是位于設備前面部分的前盾可以伸長,使得刀盤也能隨之伸長。在掘進過程中,其反作用力(扭矩和軸向、縱向的力)通過位于掘進機中盾區域伸出來的撐靴分散施加到圍巖上。由于這些反作用力已被分散,管片安裝機可以在掘進過程中同時安裝襯砌管片,從而保障高效的隧道開挖作業,這是傳統開挖模式無法實現的。掘完一個行程后,撐靴縮回,掘進機的后面部分通過輔助推進油缸的作用向前推進。該轉換過程僅持續幾分鐘時間,之后下一個掘進循環又開始進行。
雙護盾掘進機可在雙護盾模式下進行推進和拼裝管片作業,提升施工效率。例如,2023年4月26日下線的“鐵兵廣花6號”就是一臺大直徑雙護盾土壓組合式掘進機,它解決了以往雙護盾掘進機只具備敞開式掘進、僅適用單一穩定地質條件掘進的問題,實現了雙護盾和土壓掘進模式的有效組合,填補了大直徑隧道掘進機在軟土和極硬巖交互地質下的全球設計空白。這臺設備直徑8.9米,總長131米,總重約1500噸,下線后將參與廣州東至花都天貴城際項目京溪路站至白云東平站區間工程建設。
護盾式掘進機適用于多種地質條件,在隧道施工中具有重要作用。其具有掘進施工安全、可靠、快速,對周邊地面建筑物干擾小等優點。相比傳統的隧道施工方法,護盾式掘進機的機械化程度更高,能夠提高施工效率,并在一定程度上降低施工風險。不過,護盾式掘進機的設備成本較高,且在一些復雜地質條件下可能需要結合其他施工方法進行作業。在實際應用中,需要根據具體的工程地質情況和施工要求,選擇合適類型的護盾式掘進機或其他隧道掘進設備。