1概述
　　一般说来，土压平衡技术（EPB盾构）适合在含有足够的细颗粒软土地层里开挖隧道。开挖室和螺旋输送机里的混合土应呈现塑性。比较理想的颗粒尺寸的地层包括粘土、淤泥、砂以及砾石等，并且含有25-30%的水分。然而，根据实际的地质状况，采用土压平衡盾构，并配备必要的渣土改良系统，充分改良渣土特性，以满足土压平衡盾构施工的需要。
　　盾构所穿越的地层中有各种不同类型的密集桩基础和不同直径及材质的管线（包括污水管、自来水管、煤气管、电力电缆管、光缆等），所以控制地表隆、陷值及隧道方向不超标尤为重要。土压平衡盾构机的工作原理是通过控制土仓内已开挖渣土的压力（土仓压力），使之与刀盘前方的水土压力相平衡（水压+土压），达到控制地表沉降的目的（控制地表隆、陷值不超过+10/-30mm），通过控制，隧道轴线可以控制在上、下、左、右30mm的范围内。同时通过渣土改良使得渣土具有所要求的止水性、流动性与塑性，以便于土仓压力的控制以及排土的目的。尤其是在富含水的砂卵石地层中掘进时，土仓压力的控制以及渣土改良效果尤为重要。

2各系统描述
　　2.1盾体
　　盾体由三部分构成：前护盾、中护盾及尾护盾，材料采用Q345B加工而成。
　　前护盾遮罩刀盘、刀盘驱动装置以及人闸。
　　中护盾遮罩推进油缸并支承管片拼装机。
　　尾护盾提供混凝土管片周边的密封性。
　　2.2护盾结构
　　护盾结构按承受7.5bar的静水压力进行设计。护盾结构由平钢板或焊接的钢板制成，确保盾壳圆周范围内有一个一致的、连续的厚度，以便确保在较高的压力条件下盾构断面形状的完整一致。
　　护盾结构所使用的材料和护盾的尺寸以及护盾装备与本工程地质（土的含水量及磨损介质等等）和遇到的工作条件是匹配的。前护盾和中护盾的各个部分（环向分块及前护盾与中护盾的连接）均为螺栓连接。必须特别关注尾护盾的结构，它是采用整体焊接的。为了适应曲线掘进，护盾的设计为倒锥形，即尾护盾的直径要比中护盾和前护盾的直径小一些。
　　前护盾结构的特点在于有一个固定在中心部不随刀盘一起转动的隔板。这种设计使得前护盾结构的刚度较好，同时使开挖室内的物料得到更好的搅拌，因为：可以减少刀盘的一些额外结构，刀盘仅设计成为一个回转部件，使主轴承能在该空间所提供的最佳条件下工作。开挖室的隔板能安装一些固定式的搅拌棒以改善开挖室内的搅拌作用，有利于渣土的流动，防止在粘性土地层中掘进时，中心区域形成泥饼。一些膨润土浆压注的固定喷嘴设置在固定仓室隔板的中心部，因此能在刀盘的中心喷射膨润土浆。在盾构前盾仓室隔板后、中盾位置以及尾盾的前方沿盾壳周圈间隔预留注入孔，以便万一需要进仓作业时预前先加固地层。钻机（备选）可以安装在管片拼装机上，可以进行超前钻孔和注浆作业。
　　2.3尾护盾设计
　　尾护盾盾壳设计成能确保盾构在7.5bar设计压力下具有高的抗弯曲和抗断裂强度。为此，尾护盾盾构是用平钢板制造的，在盾构壳四周钢板都是均匀连续而且厚度一致，其结果是，所有用于回填灌浆和尾密封注脂的管道都完全安装在尾护盾盾壳内壁上。相对于其他将注浆管和油脂管内埋于盾尾壳中的设计，SHMG/NFM的设计在盾壳周圈没有盾壳厚度变小的薄弱区域。这些薄弱区域使得尾护盾形同多个环向铰接的结构，从而降低了盾壳的承载能力。相对于其他将注浆管外置于盾壳的设计，SHMG/NFM的设计在砂性地层中掘进时能对注浆管路提供可靠的保护。

3推进系统
　　3.1推进油缸
　　主机的向前推进由推进系统来实现的，推进系统主要由推进油缸、液压泵站及控制装置组成。油缸作用在前一环的混凝土管片上，借助铰接的撑靴将力均匀地分散在接触表面，以防止对混凝土管片的任何一点损坏。安装在球窝节上的撑靴上并覆盖有聚氨酯板以确保与混凝土管片均匀平滑地接触。
　　推进油缸分为5组。每组油缸均能单独控制压力的调整，为使盾构机沿着正确的方向开挖，司机可以调整5组油缸的压力。为了方便主机的方向操纵，油缸直接顶推在靠近机器重心的前盾上。为了测量机器的开挖进尺，每组推进油缸装有行程传感器，推进速度通过控制面板可以连续地调整。管片安装模式时，可通过管片安装机的遥控器或固定操作面板单独控制任何一对油缸，以满足封顶块的安装在不同的点位上。管片安装模式时，正在安装的混凝土管片所对应的油缸缩回，其它油缸的撑靴保持压力以足够的推力与管片接触，以确保安装期间管片的安全、混凝土管片之间密封的压力以及维持开挖室里的限定压力。管片安装模式时，当每一片管片安装完毕，重新伸出推进油缸与管片接触并施加压力时，推进油缸的撑紧压力将减小（此压力可以很容易地进行预先设定），以避免盾构机向前移动、损坏拼装机的安装臂及已安装好的管片或造成管片开裂。
　　3.2铰接密封及铰接油缸
　　前和中盾之间设计有两道铰接密封，即一道四唇密封和一道止浆板密封（钢板束），密封之间用油脂进行充填，这种弹性钢板制成的止浆板密封可以防止在掘进过程中泥沙的进入，从而使得铰接动作自如。铰接是主动型的，用油缸与后部盾体连接。铰接以及盾尾间隙的设计满足盾构机在本项目最小曲线半径下掘进和安装管片的要求。

4管片输送器
　　4.1管片吊机。盾构掘进过程中，管片由服务车（由买方提供）运到隧道内，再由安装在后配套拖车上的管片吊机从服务列车中的管片车上吊下管片并存放在管片输送器上。管片吊机的起吊高度（真空吸盘至服务列车轨道的距离）满足承载了三块重叠管片的管片车自由进入管片吊机下方的要求。
　　4.2管片输送器。管片输送器位于连接桥和管片安装机行走梁的下部，将管片一片一片地输送至管片安装机的抓取区域，管片输送器的存储能力为一环管片（6+1片），所有动作可以通过有线/无线控制器来控制。

5通风系统
　　盾构机需配置一个通风系统。从盾构机前方靠近护盾的地方将空气抽出并在后配套尾部排出。初次通风的风管储存器及其更换起吊设备安装在后配套拖车的尾部，初次通风的相应设备和管道由用户提供。

6安全设施
　　在TBM设计、制造过程中尽可能选择阻燃材料，以减少引发火灾的可能性；在TBM施工过程中所选择使用的材料尽可能为阻燃材料，以减少引发火灾的可能性。
　　在TBM上安装了符合欧洲标准的灯光报警器、声音报警器、火灾报警器以及灭火装置；在人闸内配备了水管和高压灭火器；在管片安装机上安装了灯光报警器和声音报警器。当管片安装机旋转时，报警器会自动发出声音报警和灯光（闪烁）报警；在TBM各危险区域还安装有手动火灾报警器。按下按钮后会发出双声火灾报警；在TBM各危险区域安装有不同类型的灭火器。CO2灭火器安装在电气控制面板、电机及相似部件附近；干粉灭火器安装在控制室旁和后配套系统上液压设备附近；在主控室、人闸、管片安装机等重要部位都设置有紧急停机按钮；在TBM上设有紧急情况下使用的紧急安全通道。

参考文献
　　[1]董建刚，王云.土压平衡盾构施工中盾构机的操作与管片选型[J].山西建筑，2010（8）.
　　[2]陈叔.如何选用土压平衡盾构机施工复合地层[J].四川建筑，2003（2）.