盾構機刀盤選型及設計理論研究

盾構機刀盤選型及設計理論研究1.本文概述本文旨在深入探討盾構機刀盤的選型及其設計理論，針對當前工程實踐中存在的問題和挑戰(zhàn)，提出創(chuàng)新的研究方法和解決方案。盾構機作為隧道及地下工程中的關鍵設備，其刀盤設計直接影響到工程的效率、成本和安全性。本文首先回顧了盾構機刀盤設計的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，分析了不同地質(zhì)條件下刀盤選型的重要性。隨后，本文系統(tǒng)地介紹了盾構機刀盤的設計原則、材料選擇、結(jié)構優(yōu)化以及性能評估方法。在此基礎上，結(jié)合實際工程案例，詳細闡述了刀盤設計的理論與實踐相結(jié)合的必要性和優(yōu)勢。本文展望了盾構機刀盤設計的未來發(fā)展趨勢，特別是在智能化、數(shù)字化技術應用方面的潛在創(chuàng)新點，以期為相關領域的研究者和工程技術人員提供參考和啟示。2.盾構機刀盤的工作原理與分類盾構機刀盤是盾構機最核心的部件之一，其主要功能是切削和移動地下土體，為隧道施工提供開挖面。在《盾構機刀盤選型及設計理論研究》一文中，對盾構機刀盤的工作原理與分類進行了深入的探討。盾構機刀盤的工作原理基于其獨特的設計和切削機構。刀盤通常由多個切削刀具組成，這些刀具按照一定的布局和角度安裝在刀盤上。在盾構機推進過程中，刀盤旋轉(zhuǎn)并利用刀具對土體進行切削，將土壤切割成小塊，隨后通過輸送裝置送出隧道外。刀盤的設計還需考慮地質(zhì)條件、地下水位、隧道尺寸等因素，以確保切削效率和盾構機的穩(wěn)定推進。刀盤的轉(zhuǎn)速、扭矩和推進速度等參數(shù)需要根據(jù)具體的工程條件進行精確控制，以達到最佳的開挖效果。按刀具類型分類：可分為滾刀式刀盤和切削式刀盤。滾刀式刀盤主要依靠滾刀的滾動來切削土體，適用于軟土地層切削式刀盤則通過固定刀片的切削作用來進行開挖，適用于各種地質(zhì)條件。按刀盤結(jié)構分類：可分為整體式刀盤和分體式刀盤。整體式刀盤是一次性鑄造或加工成型的，結(jié)構緊湊，適用于較小的隧道直徑分體式刀盤則由多個獨立的刀盤組件構成，可根據(jù)地質(zhì)條件進行調(diào)整和更換，適用于較大直徑的隧道施工。按地質(zhì)適應性分類：可分為通用型刀盤、軟土地層專用刀盤和硬巖層專用刀盤。通用型刀盤設計用于適應多種地質(zhì)條件軟土地層專用刀盤則針對軟土地層的特性進行優(yōu)化硬巖層專用刀盤則配備有更強的切削能力和耐磨性，以應對巖石等硬質(zhì)材料。通過對盾構機刀盤工作原理的深入理解和分類的研究，可以為盾構機的選型和設計提供科學依據(jù)，進而提高隧道施工的效率和安全性。3.盾構機刀盤設計的關鍵因素盾構機刀盤的設計是確保隧道施工效率和安全的關鍵環(huán)節(jié)。在進行盾構機刀盤選型及設計理論研究時，有幾個關鍵因素需要考慮：地質(zhì)條件：地質(zhì)條件對刀盤設計有著決定性的影響。不同的地質(zhì)條件要求刀盤具備不同的切削能力和適應性。例如，在軟土地層中，刀盤需要具備良好的泥漿密封性能和較低的切削力而在硬巖或含礫石的地層中，則需要刀盤具有更高的強度和耐磨性。刀盤材料：刀盤的材料選擇直接影響其耐磨性和切削效率。常用的材料有硬質(zhì)合金、鎢鋼、金剛石復合片等。材料的選擇應根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求綜合考慮，以達到最佳的性價比。刀盤結(jié)構：刀盤的結(jié)構設計包括刀盤的尺寸、形狀、刀片布局等。合理的結(jié)構設計可以提高刀盤的切削效率和穩(wěn)定性，減少刀盤的磨損和故障率。刀盤的結(jié)構設計還應考慮到刀盤的更換和維護的便捷性。刀具配置：刀具的類型、數(shù)量和布局對刀盤的切削性能有著重要影響。需要根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，合理配置不同類型的刀具，如刮刀、切刀、滾刀等，以適應不同的切削需求。刀盤與盾體的配合：刀盤與盾體的配合程度直接影響盾構機的推進效率和穩(wěn)定性。刀盤設計應確保與盾體的良好配合，以實現(xiàn)均勻的切削力分布和有效的地面控制?？刂葡到y(tǒng)：現(xiàn)代盾構機通常配備有先進的控制系統(tǒng)，用以監(jiān)控和調(diào)整刀盤的工作狀態(tài)。刀盤設計應與控制系統(tǒng)相兼容，確保能夠根據(jù)地質(zhì)變化實時調(diào)整刀盤的工作參數(shù)。4.刀盤選型的理論與方法在盾構機設計和施工過程中，刀盤的選型是至關重要的一步。刀盤作為盾構機最前端的工作部件，直接影響到掘進效率和施工質(zhì)量。為了確保盾構機能夠在多變的地質(zhì)條件下穩(wěn)定高效地工作，刀盤的選型必須基于科學的理論支持和經(jīng)過驗證的方法論。刀盤選型的理論基礎包括對地質(zhì)條件的深入理解。通過對地層的物理和力學性質(zhì)進行分析，可以確定刀盤需要承受的載荷類型和大小，從而為刀盤的結(jié)構設計和材料選擇提供依據(jù)。還需考慮地下水位、地溫等因素，這些都可能對刀盤的性能產(chǎn)生影響。刀盤選型的方法論涉及到多種設計原則和技術路線。例如，可以根據(jù)地質(zhì)條件將刀盤分為土壓平衡刀盤、泥水平衡刀盤和巖石硬度適應型刀盤等。每種類型的刀盤都有其特定的設計參數(shù)和適用場景。在具體的選型過程中，還需要綜合考慮工程的經(jīng)濟性、施工進度和安全性等因素。現(xiàn)代盾構機刀盤選型還廣泛應用了數(shù)值模擬和優(yōu)化算法。通過建立刀盤與地層相互作用的數(shù)學模型，可以模擬不同刀盤在特定地質(zhì)條件下的工作性能。結(jié)合多目標優(yōu)化算法，可以在滿足各項性能要求的同時，找到最佳的刀盤設計方案。刀盤選型還需要依據(jù)實際工程經(jīng)驗進行調(diào)整和驗證。通過現(xiàn)場試驗和長期監(jiān)測，可以不斷優(yōu)化刀盤設計，提高盾構機的適應性和可靠性。刀盤選型是一個綜合性的工程問題，需要多學科知識的融合和實踐經(jīng)驗的支持。刀盤選型的理論與方法是一個涉及地質(zhì)學、機械工程、數(shù)值模擬和工程實踐等多個領域的復雜問題。只有通過科學合理的選型流程，才能確保盾構機在各種地質(zhì)條件下都能發(fā)揮出最佳性能。5.刀盤設計的模擬與實驗研究在盾構機刀盤設計的過程中，模擬與實驗研究是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。通過這些研究，我們可以對刀盤設計的理論進行驗證，優(yōu)化設計方案，確保刀盤在實際工作環(huán)境中的性能達到最佳。模擬研究在刀盤設計中起到了重要作用。利用先進的計算機模擬軟件，我們可以模擬刀盤在不同地層、不同工作條件下的切削過程，分析刀盤的受力情況、磨損特性以及切削效率。通過模擬，我們可以預測刀盤在實際工作中的性能，及時發(fā)現(xiàn)設計中的問題并進行改進。同時，模擬研究還可以為實驗研究提供有益的參考，指導實驗的進行。實驗研究是驗證刀盤設計理論的重要手段。在實驗研究中，我們需要設計合理的實驗方案，選擇合適的實驗設備，對刀盤進行實際的切削測試。通過收集實驗數(shù)據(jù)，我們可以分析刀盤的切削性能、耐磨性能以及使用壽命等指標，驗證設計理論的正確性。同時，實驗研究還可以為刀盤的進一步優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。在模擬與實驗研究中，我們需要注意一些問題。模擬與實驗應該相互補充，相互促進。模擬可以為實驗提供指導，實驗則可以為模擬提供驗證。我們需要選擇合適的模擬軟件和實驗設備，確保模擬和實驗結(jié)果的準確性和可靠性。我們需要對模擬和實驗結(jié)果進行深入的分析和討論，發(fā)現(xiàn)設計中的問題并提出改進措施。模擬與實驗研究是盾構機刀盤設計中的關鍵環(huán)節(jié)。通過模擬與實驗研究，我們可以對刀盤設計的理論進行驗證和優(yōu)化，確保刀盤在實際工作環(huán)境中的性能達到最佳。在未來的研究中，我們應該進一步加強模擬與實驗的結(jié)合，提高刀盤設計的水平和效率。6.盾構機刀盤的性能評估與優(yōu)化在盾構機的設計和施工過程中，刀盤的性能評估與優(yōu)化是至關重要的環(huán)節(jié)。刀盤作為盾構機最前端的關鍵部件，直接影響到掘進效率和施工質(zhì)量。性能評估與優(yōu)化的目標是確保刀盤能夠在各種地質(zhì)條件下穩(wěn)定、高效地工作。性能評估需要基于地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗，對刀盤的切削能力、耐磨性、扭矩承受能力等關鍵指標進行量化分析。通過建立數(shù)學模型，模擬不同地質(zhì)條件下刀盤的工作效率和磨損情況，為刀盤設計提供理論依據(jù)。在刀盤設計階段，應考慮地質(zhì)條件的多樣性和復雜性，采用模塊化設計理念，使刀盤能夠在不同地質(zhì)環(huán)境中進行快速調(diào)整和更換。例如，針對軟土地層，刀盤設計應注重切削力的分散和減少扭矩需求而在硬巖地層，則需要增強刀盤的耐磨性和切削力。刀盤的優(yōu)化還應考慮施工過程中的實時監(jiān)控和反饋。通過安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時監(jiān)測刀盤的工作狀態(tài)，包括溫度、壓力、扭矩等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)可用于實時調(diào)整刀盤的工作參數(shù)，優(yōu)化掘進策略，提高施工效率和安全性。刀盤性能的持續(xù)改進需要結(jié)合材料科學的進步。研究和開發(fā)新型耐磨材料，如碳化鎢合金、陶瓷材料等，可以有效提高刀盤的耐磨性和使用壽命。同時，采用先進的表面處理技術，如激光熔覆、熱噴涂等，可以增強刀盤表面的硬度和抗磨損能力。盾構機刀盤的性能評估與優(yōu)化是一個系統(tǒng)工程，需要綜合考慮地質(zhì)條件、設計理念、監(jiān)控技術和材料科學等多個方面，以實現(xiàn)盾構機施工的最優(yōu)化。通過不斷的研究和實踐，可以推動盾構機技術的進步，為地下空間開發(fā)提供強有力的技術支持。7.結(jié)論與展望刀盤選型的科學性對于盾構機的施工效率和安全性至關重要。合理的刀盤設計能夠確保盾構機在復雜多變的地下環(huán)境中穩(wěn)定運行，同時降低故障率和維護成本。地質(zhì)條件是影響刀盤選型的主要因素之一。不同類型的地質(zhì)條件對刀盤的結(jié)構設計、材料選擇以及刀具配置提出了不同的要求。在進行刀盤設計時，必須充分考慮地質(zhì)條件的多樣性和復雜性。刀盤設計理論的研究應當結(jié)合實際工程案例，通過實驗和數(shù)值模擬等手段驗證設計的有效性。應當注重新材料、新技術的應用，以提高刀盤的性能和適應性。智能化設計：隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，未來的盾構機刀盤設計將更加智能化，能夠?qū)崟r監(jiān)測和調(diào)整刀盤的工作狀態(tài)，以適應不同的地質(zhì)環(huán)境。綠色環(huán)保材料的應用：為了減少對環(huán)境的影響，未來的刀盤設計將更多地采用可回收、低污染的材料，同時提高材料的使用壽命和效率。個性化定制：針對不同的工程需求和地質(zhì)條件，未來的刀盤設計將更加注重個性化定制，以滿足特定工程的需求。跨學科綜合研究：盾構機刀盤的研究將涉及更多學科的交叉融合，如材料科學、機械工程、地質(zhì)學等，以期在多方面取得突破。通過不斷的技術創(chuàng)新和理論研究，我們相信盾構機刀盤的設計與選型將更加科學、高效，為地下空間開發(fā)和利用提供強有力的支持。參考資料：摘要：本文針對盾構機刀盤驅(qū)動多級行星齒輪傳動系統(tǒng)的多目標優(yōu)化問題，提出了一種基于遺傳算法的多目標優(yōu)化方法。該方法綜合考慮了系統(tǒng)效率、傳動比、齒輪強度等多個目標，通過優(yōu)化算法對齒輪參數(shù)進行優(yōu)化，以提高傳動系統(tǒng)的整體性能。盾構機是一種廣泛應用于隧道施工的設備，其刀盤驅(qū)動多級行星齒輪傳動系統(tǒng)是影響隧道施工效率和質(zhì)量的關鍵部件。傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)設計方法往往只考慮單一目標，如傳動比或齒輪強度，而忽略了其他目標如系統(tǒng)效率等因素。如何對盾構機刀盤驅(qū)動多級行星齒輪傳動系統(tǒng)進行多目標優(yōu)化，以提高整體性能，是當前亟待解決的問題。針對上述問題，本文提出了一種基于遺傳算法的多目標優(yōu)化方法。該方法采用二進制編碼方式對齒輪參數(shù)進行編碼，并利用遺傳算法的搜索機制對齒輪參數(shù)進行優(yōu)化。在優(yōu)化過程中，綜合考慮了系統(tǒng)效率、傳動比、齒輪強度等多個目標，通過調(diào)整齒輪參數(shù)使得各個目標都達到最優(yōu)。為了驗證所提優(yōu)化方法的有效性，本文采用MATLAB軟件進行仿真實驗。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化后的傳動系統(tǒng)在各個目標上均有所提升，且整體性能得到了顯著提高。同時，對比傳統(tǒng)設計方法，所提優(yōu)化方法能夠更加全面地考慮傳動系統(tǒng)性能的多個方面，具有更高的優(yōu)化效率和實用性。本文提出的基于遺傳算法的多目標優(yōu)化方法能夠有效地對盾構機刀盤驅(qū)動多級行星齒輪傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高整體性能。該方法綜合考慮了多個目標，能夠更加全面地評估傳動系統(tǒng)性能，為實際工程應用提供了有益的參考。盾構機是隧道施工中的重要設備，而刀盤是盾構機的核心部件。刀盤的選型和設計直接影響到盾構機的性能和隧道施工的效率、質(zhì)量。本文主要探討盾構機刀盤的選型原則和設計理論。盾構機在隧道施工中應用的條件是多方面的，包括地質(zhì)條件、隧道長度、隧道直徑、埋深、地下水位等。在選擇盾構機的刀盤類型時，應根據(jù)具體的施工條件進行選擇。例如，在軟土地質(zhì)條件下施工，應選擇重型刀盤，以提供足夠的切削力；而在硬巖地質(zhì)條件下，則可以選擇輕型刀盤，以減小刀盤所受的阻力。盾構機的性能參數(shù)包括推進力、推進速度、旋轉(zhuǎn)速度等。這些參數(shù)的選擇與刀盤的類型密切相關。例如，推進力取決于刀盤的切削力和扭矩，推進速度取決于刀盤旋轉(zhuǎn)速度和盾構機前進速度等。在選擇刀盤類型時，必須充分考慮這些因素。刀盤的耐用度與刀具的類型和材料密切相關。在選擇刀盤時，應考慮其使用的耐久性和更換周期。例如，有些刀盤采用耐磨材料制造，可以大大延長使用壽命；有些刀盤則采用可更換的刀具設計，方便更換和維護。在選擇刀盤類型時，應根據(jù)隧道施工的要求和經(jīng)濟效益綜合考慮。盾構機刀盤的結(jié)構設計直接影響到其性能和隧道施工的質(zhì)量。在進行結(jié)構設計時，必須考慮結(jié)構的強度、剛度和穩(wěn)定性等基本要求。還要進行結(jié)構優(yōu)化設計，以進一步提高刀盤的性能。例如，可以采用有限元分析等方法進行優(yōu)化設計，以減小刀盤所受的阻力，提高其推進效率和耐用性。盾構機刀盤的動力特性對其性能和使用壽命有著重要影響。在設計過程中，應對其動力特性進行分析和研究。例如，可以采用模態(tài)分析等方法對刀盤進行振動特性分析，以評估其振動特性和穩(wěn)定性；同時還可以進行動態(tài)響應分析，以評估其在動態(tài)載荷下的響應特性和穩(wěn)定性。盾構機刀盤的耐磨材料和表面處理技術對其使用壽命有著重要影響。在設計過程中，應綜合考慮耐磨材料和表面處理技術的應用。例如，可以采用高強度耐磨材料制造刀具，以提高其使用壽命；同時還可以采用表面涂層技術等表面處理技術對刀具進行表面處理，以提高其耐磨性和耐腐蝕性。盾構機刀盤的選型和設計是隧道施工中的重要環(huán)節(jié)。在進行選型和設計時，必須充分考慮隧道施工條件、盾構機性能參數(shù)、經(jīng)濟效益和耐磨材料等因素。還要進行結(jié)構優(yōu)化設計和動力特性分析等理論研究，以確保刀盤的性能和使用壽命達到最佳狀態(tài)。盾構機是一種使用盾構法的隧道掘進機。盾構的施工法是掘進機在掘進的同時構建（鋪設）隧道之“盾”（指支撐性管片），它區(qū)別于敞開式施工法。國際上，廣義盾構機也可以用于巖石地層，只是區(qū)別于敞開式（非盾構法）隧道掘進機。而在我國，習慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為（狹義）盾構機，將用于巖石地層的稱為（狹義）TBM。盾構機根據(jù)工作原理一般分為手掘式盾構，擠壓式盾構，半機械式盾構（局部氣壓、全局氣壓），機械式盾構（開胸式切削盾構，氣壓式盾構，泥水加壓盾構，土壓平衡盾構，混合型盾構，異型盾構）。盾構機是一種使用盾構法的隧道掘進機。盾構的施工法是掘進機在掘進的同時構建（鋪設）隧道之“盾”（指支撐性管片），它區(qū)別于敞開式施工法。國際上，廣義盾構機也可以用于巖石地層，只是區(qū)別于敞開式（非盾構法）的隧道掘進機。而在我國，習慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為（狹義）盾構機，將用于巖石地層的稱為（狹義）TBM。（全斷面）隧道掘進機里一部分采用盾構法，一部分采用敞開式施工法，例如，由中國鐵建重工自主研制的全斷面雙護盾巖石隧道掘進機(TBM)自帶雙護盾，不需要構建（鋪設）隧道之“盾”即不需要鋪設管片，而是集開挖、支護、出渣于一體，可以實現(xiàn)隧道的一次成型。盾構機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護盾的掩護下進行。據(jù)了解，采用盾構法施工的掘進量占京城地鐵施工總量的45%，共有17臺盾構機為地鐵建設效力。雖然盾構機成本高昂，但可將地鐵暗挖功效提高8到10倍，而且在施工過程中，地面上不用大面積拆遷，不阻斷交通，施工無噪音，地面不沉降，不影響居民的正常生活。大型盾構機技術附加值高、制造工藝復雜，國際上只有歐美和日本的幾家企業(yè)能夠研制生產(chǎn)。盾構機問世至今已有近200年的歷史，其始于英國，發(fā)展于日本、德國。40年多來，通過對土壓平衡式、泥水式盾構機中的關鍵技術，如盾構機的有效密封，確保開挖面的穩(wěn)定、控制地表隆起及塌陷在規(guī)定范圍之內(nèi)，刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換，對一些惡劣地質(zhì)如高水壓條件的處理技術等方面的探索和研究解決，使盾構機有了很快的發(fā)展。盾構機尤其是土壓平衡式和泥水式盾構機在日本由于經(jīng)濟的快速發(fā)展及實際工程的需要發(fā)展很快。德國的盾構機技術也有獨到之處，尤其是在地下施工過程中，保證密封的前提以及高達3MPa氣壓的情況下更換刀盤上的刀具，從而提高盾構機的一次掘進長度。德國還開發(fā)了在密封條件下，從大直徑刀盤內(nèi)側(cè)常壓空間內(nèi)更換被磨損的刀具。盾構機的選型原則是因地制宜，盡量提高機械化程度，減少對環(huán)境的影響。參與沈陽地鐵工作的盾構機名為開拓者號，總長為7米，盾構部分08米，重量為420噸，其工作誤差不超過幾毫米。價格：德國進口的盾構機大概需要人民幣5000萬元，日本進口的盾構機大概需要人民幣3000萬元以上，國產(chǎn)的盾構機價格一般在2500-5000萬左右。國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)盾構機是上海隧道工程股份有限公司研制的國產(chǎn)“863”系列盾構機。2007年7月，北方重工集團董事長耿洪臣與法國NFM公司原股東正式簽署了股權轉(zhuǎn)讓協(xié)議，以絕對控股方式成功結(jié)束了歷時兩年的并購談判，使北方重工擁有了世界上最先進的全系列隧道盾構機的核心技術和知名品牌。2015年11月14日，由中國鐵建重工集團和中鐵十六局集團合作研發(fā)的中國國產(chǎn)首臺鐵路大直徑盾構機在長沙下線，擁有完全自主知識產(chǎn)權，打破了國外近一個世紀的技術壟斷，將加速中國快速城市化和大鐵路網(wǎng)建設的步伐。本次下線的大直徑盾構機開挖直徑8米，總長100米，每臺售價比進口同類產(chǎn)品便宜2000萬元以上，性價比高，可靠性好，能夠適用于多種復雜地層，下線后將服務于廣珠城際軌道交通線。2018年3月13日，由中國自主研發(fā)的出口海外超大直徑盾構機在中交天和機械設備制造有限公司總裝車間下線，這臺直徑達12米的超大直徑泥水氣壓平衡盾構機，將用于中國在海外最大的盾構公路隧道項目——孟加拉國卡納普里河底隧道工程，這也是南亞地區(qū)投入使用的最大直徑盾構機，終結(jié)歐美壟斷。2020年6月18日，寬82米、高446米的世界最大土壓平衡矩形盾構機“南湖號”順正式在嘉興市區(qū)快速路環(huán)線下穿南湖大道隧道工程投入使用。2021年12月22日，由中鐵十五局集團和鐵建重工集團聯(lián)合研制的直徑為01米超大直徑、國內(nèi)首臺適用于超淺覆土、超軟地層施工的盾構機“振興號”順利下線。2021年12月25日，應用于我國最深海底隧道——深江鐵路珠江口隧道的“大灣區(qū)號”盾構機成功在廣州南沙始發(fā)，正式開啟挑戰(zhàn)水下115米穿越珠江入海口的施工?！按鬄硡^(qū)號”盾構機將應用于深江鐵路全線控制性工程珠江口隧道的建設施工，深江鐵路是全國“八縱八橫”高鐵主通道沿海通道的重要組成部分，是支撐粵港澳大灣區(qū)建設的重大交通基礎設施，線路正線長116公里，途經(jīng)深圳、廣州、東莞、中山、江門5個地市。2022年2月，中交集團所屬中交一公局集團隧道局參建的國內(nèi)在建承受水壓最高、直徑最大盾構隧道——江陰靖江長江隧道所用盾構機“聚力一號”刀盤在江蘇靖江成功下井。2022年3月，上海機場聯(lián)絡線建設取得重大突破，“騏躍號”盾構順利完成接收，標志著上海市域鐵路機場聯(lián)絡線3標“梅富路工作井—華涇站”區(qū)間隧道迎來全線貫通。2022年4月，由央企中鐵裝備制造的土壓平衡盾構機順利通過海外客戶驗收，首次出口葡萄牙。2022年5月7日，伴隨大型運輸車的轟鳴聲，一臺直徑6米的再制造盾構機DL5091從中鐵十六局曹妃甸重工機械公司廠區(qū)順利裝車發(fā)運。這是今年以來該公司克服疫情影響，實現(xiàn)再制造下線出廠的第三臺盾構機，未來將用于廣州軌道交通10號線項目建設。2022年6月15日，中國出口葡萄牙首臺盾構機由天津港起運，正式發(fā)往里斯本，為這座古老又現(xiàn)代的城市地下排水系統(tǒng)能力提升，增強防洪防澇水平貢獻中國智慧、中國方案、中國力量。2022年9月，在一臺650噸主吊機及一臺600噸輔吊機的密切配合下，重達308噸的“申通號”盾構機刀盤，緩緩從地面吊起完成“翻身”并順利下井。這意味著“上海軌道穿越長江第一隧”掘進施工正式開啟。2022年11月23日，“2022中國智能制造十大科技進展”發(fā)布，盾構機產(chǎn)業(yè)0基地入選。2022年12月，由中國科學院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭研制的超大直徑盾構機用8米直徑主軸承研制成功。2022年12月15日從中國科學院獲悉，我國首套盾構機用超大直徑主軸承研制成功，該主軸承直徑8米、重達41噸，是目前我國制造的直徑最大、單重最大的盾構機用主軸承，將安裝在直徑16米級的超大型盾構機上，用于隧道工程挖掘。2023年3月27日，由廣東省鐵路建設投資集團有限公司、中鐵隧道局和中鐵裝備集團聯(lián)合打造的國內(nèi)最大直徑土壓/TBM雙模盾構機“永安號”（中鐵1169號），在廣東中山順利下線，標志著珠肇高鐵進入高質(zhì)量建設新階段。2023年5月10日，中國鐵建16米級大盾構亮相“中國品牌日”。中鐵建大盾構穿江越海領跑世界，作為在大盾構隧道市場占有率領先的品牌，中國鐵建所屬中鐵十四局已注冊“中鐵十四局大盾構”和“中鐵建大盾構”商標。該盾構機刀盤直徑07米，正應用于國內(nèi)最長城市盾構高速公路隧道——北京東六環(huán)入地改造工程西線隧道，沉降始終控制在3毫米內(nèi)，創(chuàng)造了16米級超大直徑盾構機單月最高掘進542米的月進尺新紀錄。盾構機，全名叫盾構隧道掘進機，是一種隧道掘進的專用工程機械，現(xiàn)代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質(zhì)進行“量體裁衣”式的設計制造，可靠性要求極高。盾構掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。手掘式及半機械式盾構均為半敞開式開挖，這種方法適于地地質(zhì)條件較好，開挖面在掘進中能維持穩(wěn)定或在有輔助措施是能維持穩(wěn)定的情況，其開挖一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土層較差，還可借用千斤頂加撐板對開挖面進行臨時支撐。采用敞開式開挖，處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對地層的擾動，要適當控制超挖量與暴露時間。指與盾構直徑相仿的全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤開挖方式。根據(jù)地質(zhì)條件的好壞，大刀盤可分為刀架間無封板及有封板兩種。刀架間無封板適用于土質(zhì)較好的條件。大刀盤開挖方式，在彎道施工或糾偏是不如敞開式開挖便于超挖。清除障礙物也不如敞開式開挖。使用大刀盤的盾構，機械構造復雜，消耗動力較大。采用網(wǎng)格式開挖，開挖面由網(wǎng)格梁與格板分成許多格子。開挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網(wǎng)格厚度范圍內(nèi)的阻力而產(chǎn)生的。當盾構推進時，土體就從格子里擠出來。根據(jù)土的性質(zhì)，調(diào)節(jié)網(wǎng)格的開孔面積。采用網(wǎng)格式開挖時，在所有千斤頂縮回后，會產(chǎn)生較大的盾構后退現(xiàn)象，導致地表沉降，在施工務必采取有效措施，防止盾構后退。全擠壓式和局部擠壓式開挖，由于不出土或只部分出土，對地層有較大的擾動，在施工軸線時，應盡量避開地面建筑物。局部擠壓式施工時，要精心控制出土量，以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時，盾構把四周一定范圍內(nèi)的土體擠密實。泥水式盾構機是通過加壓泥水或泥漿(通常為膨潤土懸浮液)來穩(wěn)定開挖面，其刀盤后面有一個密封隔板，與開挖面之間形成泥水室，里面充滿了泥漿，開挖土料與泥漿混合由泥漿泵輸送到洞外分離廠，經(jīng)分離后泥漿重復使用。土壓平衡式盾構機是把土料(必要時添加泡沫等對土壤進行改良)作為穩(wěn)定開挖面的介質(zhì)，刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室，刀盤旋轉(zhuǎn)開挖使泥土料增加，再由螺旋輸料器旋轉(zhuǎn)將土料運出，泥土室內(nèi)土壓可由刀盤旋轉(zhuǎn)開挖速度和螺旋輸出料器出土量(旋轉(zhuǎn)速度)進行調(diào)節(jié)。根據(jù)盾構機