什么是護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)?護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)(Shield Tunneling Machine)是一種在巖石或土壤中進(jìn)行隧道開挖的先進(jìn)工程機(jī)械,它的核心特點是它配備了一個堅固的護(hù)盾結(jié)構(gòu),這個護(hù)盾可以在掘進(jìn)過程中保護(hù)機(jī)器和操作人員免受坍塌巖石或土壤的傷害。這種機(jī)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(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)主要分為單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)和雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)。
單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)與盾構(gòu)機(jī)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(jīng)安裝成環(huán)的管片襯砌來提供推力。在掘進(jìn)一個管片環(huán)距離之后,需要停止掘進(jìn)進(jìn)行管片安裝,不能連續(xù)施工。
雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)有兩組盾殼。它的主要特征是位于設(shè)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(jìn)過程中,其反作用力(扭矩和軸向、縱向的力)通過位于掘進(jìn)機(jī)中盾區(qū)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(jī)可以在掘進(jìn)過程中同時安裝襯砌管片,從而保障高效的隧道開挖作業(yè),這是傳統(tǒng)開挖模式無法實現(xiàn)的。掘完一個行程后,撐靴縮回,掘進(jìn)機(jī)的后面部分通過輔助推進(jìn)油缸的作用向前推進(jìn)。該轉(zhuǎn)換過程僅持續(xù)幾分鐘時間,之后下一個掘進(jìn)循環(huán)又開始進(jìn)行。
雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)可在雙護(hù)盾模式下進(jìn)行推進(jìn)和拼裝管片作業(yè),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(hù)盾土壓組合式掘進(jìn)機(jī),它解決了以往雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)只具備敞開式掘進(jìn)、僅適用單一穩(wěn)定地質(zhì)條件掘進(jìn)的問題,實現(xiàn)了雙護(hù)盾和土壓掘進(jìn)模式的有效組合,填補了大直徑隧道掘進(jìn)機(jī)在軟土和極硬巖交互地質(zhì)下的全球設(shè)計空白。這臺設(shè)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(qū)間工程建設(shè)。
護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)適用于多種地質(zhì)條件,在隧道施工中具有重要作用。其具有掘進(jìn)施工安全、可靠、快速,對周邊地面建筑物干擾小等優(yōu)點。相比傳統(tǒng)的隧道施工方法,護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)的機(jī)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(fēng)險。不過,護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)備成本較高,且在一些復(fù)雜地質(zhì)條件下可能需要結(jié)合其他施工方法進(jìn)行作業(yè)。在實際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體的工程地質(zhì)情況和施工要求,選擇合適類型的護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)或其他隧道掘進(jìn)設(shè)備。