朱 岩 ， 李 驰

北方重工集团有限公司盾构机分公司，辽宁沈阳 110141

盾构机是集机械、电气、液压、测量、控制等多种学科技术于一体，专门用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备[1]。它具有开挖速度快、质量高、人员劳动强度小、安全性高、对地表沉降和环境影响小等优点，被广泛应用于世界各地的城市地铁、穿山隧道、污水管线等众多领域。

1 盾构机的工作原理

盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业[2]。土压平衡式盾构机是盾构隧道法施工最常用的一种盾构机。其细部结构如下图所示。盾壳支撑着围岩并保护着刀盘等掘削系统；在刀盘扭矩力和推进油缸顶力的作用下，盾构在土层中利用布置在刀盘上的切割刀，对土体进行切削。切削下的土体经刀盘进土槽并进入土舱，通过配备的加泥系统对充满土舱的切削土进行改良，使其具有良好的流塑性；通过可控制转速的螺旋出土器，控制土舱的出土量，使土舱内的改良土保持一定的压力，使之与开挖面的土压保持动态平衡，达到控制地表沉降的目的。

刀盘是盾构机的关键部件之一，其功能就是破碎岩石、切削土体，并对切削下的土体有临时支护的作用，同时还有搅拌切削土体，使其具有一定的流塑性。

2 刀盘驱动系统的控制特点

盾构机刀盘驱动系统具有功率大、功率变化范围宽的特点。……