安國(guó)明

（北京市建筑工程研究院，北京100039）

盾構(gòu)施工法的構(gòu)思，起源于蛆蟲蛆食木材，同時(shí)蛆蟲將自身的分泌物覆蓋被蛆成的空間而研究成功的盾構(gòu)機(jī)和施工方法。最初的盾構(gòu)機(jī)被稱作“cell”或“cylinder”，大約1866年定名為“盾構(gòu)”。

盾構(gòu)施工法快速發(fā)展和普及的主要背景：一是城市建設(shè)的急速發(fā)展對(duì)環(huán)境的破壞，交通的擁堵，占用人類正常生活的土地等問(wèn)題突出，對(duì)此人們對(duì)地下空間的開(kāi)發(fā)、利用的需求越來(lái)越大；二是開(kāi)發(fā)地下空間時(shí)，由于明挖施工法造成對(duì)地上交通的影響以及施工時(shí)的噪聲、振動(dòng)、空氣的污染等對(duì)環(huán)境的影響和帶來(lái)的公害，人們要求更加環(huán)保的施工方法；三是由于盾構(gòu)施工法除豎井以外，幾乎沒(méi)有地面上的作業(yè)，不受地面交通、建筑物、河流等條件的影響，可實(shí)現(xiàn)全天候施工，因此，鉆機(jī)制造廠商開(kāi)發(fā)研制了適用于各種地質(zhì)條件的不同類型的盾構(gòu)機(jī)。

1 盾構(gòu)施工法的特點(diǎn)及其適用范圍

1.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）安全性

盾構(gòu)施工法除豎井以外，幾乎沒(méi)有地面上的作業(yè)，不受地面交通、建筑物、河流等條件的影響，可實(shí)現(xiàn)全天候施工。盾構(gòu)施工是在鋼殼的支護(hù)下進(jìn)行的，因此可安全地進(jìn)行開(kāi)挖和襯砌等作業(yè)。盾構(gòu)的推進(jìn)、管片的拼裝、襯背的灌漿等作業(yè)都是重復(fù)循環(huán)進(jìn)行，因此施工管理簡(jiǎn)單。

（2）環(huán)保、公害小

施工中對(duì)地面的交通無(wú)影響，噪聲、振動(dòng)等危害小，對(duì)周圍環(huán)境干擾少。橫穿河底或在掘進(jìn)中與地下設(shè)施、障礙物及地上建筑物的地下基礎(chǔ)等交叉時(shí)，并不妨礙盾構(gòu)的機(jī)能，同時(shí)也完全不影響航道的通行和地面建筑物的正常使用。

（3）經(jīng)濟(jì)性

隧道工程費(fèi)用與覆蓋土層的深淺無(wú)關(guān)，適合埋深、長(zhǎng)大隧道施工。在確保掘進(jìn)面安定的情況下，即使地質(zhì)條件惡劣以及遇到地下設(shè)施等障礙，也比明挖工法經(jīng)濟(jì)。

（4）效率高

盾構(gòu)的推進(jìn)出土，拼裝管片，襯背注漿以及推進(jìn)中的監(jiān)控等全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，自動(dòng)化控制，勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工精度高，掘進(jìn)速度快。

1.2 缺點(diǎn)

初期投資大，組裝、解體、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用高，刀具磨損、維修費(fèi)用昂貴。盾構(gòu)重復(fù)利用率較低。盾構(gòu)型式的選擇是根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸等因素確定的。因此，一般不能任意將在其他隧道施工用的盾構(gòu)重復(fù)使用。當(dāng)覆蓋層較淺時(shí)，在盾構(gòu)的推進(jìn)過(guò)程中很難防止地表沉陷。豎井附近由于盾構(gòu)的作業(yè)會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，特別是泥水處理設(shè)備的振動(dòng)篩的低頻振動(dòng)，應(yīng)加強(qiáng)管理。在曲線地段施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)因?yàn)槭乔弁七M(jìn)，所以造成超挖、急轉(zhuǎn)彎處的施工困難。采用壓氣工法時(shí)，根據(jù)地層不同可能會(huì)造成缺氧和枯井現(xiàn)象。

1.3 適用范圍

盾構(gòu)用于城市地下空間的地下鐵路、上下水道、電力通訊、燃?xì)鉄崃Φ人淼澜ㄔO(shè)。盾構(gòu)機(jī)能適用于各種復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，既可以用來(lái)修建小斷面的區(qū)間隧道，也可以用來(lái)修建大斷面的地下鐵路隧道。盾構(gòu)隧道的外徑尺寸取決于隧道內(nèi)收容設(shè)備的種類、規(guī)格以及一次襯砌、二次襯砌的厚度。

鐵道、公路盾構(gòu)隧道的內(nèi)空斷面是由線路的建筑臨界以及軌道、路基、維修用通道、信號(hào)通訊設(shè)備、照明、換氣及排水等空間確定的。同時(shí)還要考慮到盾構(gòu)施工所產(chǎn)生的誤差（產(chǎn)生誤差的主要原因是盾構(gòu)在推進(jìn)的過(guò)程中，上下、左右偏擺、晃動(dòng)等所致）。施工誤差的控制應(yīng)考慮到施工條件（掘進(jìn)斷面、地質(zhì)條件、盾構(gòu)的操作等）而確定。

在建造上下水道的隧道內(nèi)，要考慮在隧道內(nèi)設(shè)置如鋼管、球墨鑄鐵管等承壓設(shè)備。

盾構(gòu)施工法同樣適用于建筑電力隧道。電力隧道內(nèi)空斷面要考慮收納電纜的根數(shù)、檢修通道、照明、換氣和排水等設(shè)備所需要的空間等因素確定。

由于盾構(gòu)工法對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的依賴性較高，因此為了保證盾構(gòu)施工的安全、快速和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)在施工前對(duì)隧道線路的規(guī)劃、地質(zhì)地形、周圍環(huán)境等作好充分勘查。在地面交通擁堵，建筑物及地下管線密布地區(qū)不宜采用明挖法施工；地下水發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差，不能采用鉆爆法施工時(shí)，采用盾構(gòu)施工是較為經(jīng)濟(jì)合理的施工方法。

2 盾構(gòu)機(jī)的分類

盾構(gòu)機(jī)能夠適用于各種復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，盾構(gòu)機(jī)既可以用來(lái)修建小斷面的區(qū)間醴道，也可以用來(lái)修建大斷面的地下鐵路隧道。

盾構(gòu)可按斷面形狀、開(kāi)挖方式和有無(wú)隔墻進(jìn)行分類。按盾構(gòu)斷面形狀可分為圓形、矩形、馬蹄形、半圓形、多圓形、橢圓形和球體形等。按開(kāi)挖方式可分為人工挖掘式、半機(jī)械式和機(jī)械式。按隔墻有無(wú)可分為全敞開(kāi)式、部分敞開(kāi)式和密封式。

全敞開(kāi)式、部分敞開(kāi)式和密封式，主要區(qū)別是在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部是否設(shè)置隔墻。隔墻是指在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)，將切削刀盤和盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部的設(shè)備分離開(kāi)的鋼制隔板結(jié)構(gòu)。全敞開(kāi)式是指盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部無(wú)隔墻，開(kāi)挖面的全部或大部分呈裸露狀態(tài)形成的盾構(gòu)機(jī)。這種形式的盾構(gòu)機(jī)適用前提條件是開(kāi)挖面具有自穩(wěn)性的土層。如果開(kāi)挖面沒(méi)有自穩(wěn)土層時(shí)，則需要使用輔助工法，以達(dá)到開(kāi)挖面的自穩(wěn)。這種形式的盾構(gòu)機(jī)有人工挖掘式盾構(gòu)、半機(jī)械式盾構(gòu)和機(jī)械式盾構(gòu)。

部分敞開(kāi)式盾構(gòu)機(jī)是在開(kāi)挖面的稍后方設(shè)置隔墻，在隔墻上設(shè)有能夠調(diào)節(jié)排土量的孔口。盾構(gòu)機(jī)前部貫入土中向前推進(jìn)，同時(shí)將貫入的土砂變成塑性流動(dòng)狀態(tài)，然后將土砂由排出口排出。開(kāi)挖面的穩(wěn)定是依靠調(diào)節(jié)口的大小和排出阻力而實(shí)現(xiàn)的。這種形式的盾構(gòu)機(jī)有擠壓式盾構(gòu)機(jī)。

密封式盾構(gòu)機(jī)是在切削刀盤的后部設(shè)置有隔墻，在開(kāi)挖面與隔墻之間形成泥土室。在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過(guò)程中泥土室內(nèi)充滿土砂和泥水，給泥土或泥水加以有效的約束力，以使開(kāi)挖面保持自穩(wěn)。密封式盾構(gòu)機(jī)是機(jī)械挖掘式盾構(gòu)，這類盾構(gòu)機(jī)包括土壓盾構(gòu)機(jī)、泥土壓盾構(gòu)機(jī)及泥水式盾構(gòu)機(jī)。

2.1 人工挖掘式盾構(gòu)機(jī)

人工挖掘式盾構(gòu)機(jī)是使用人工挖掘隧道的機(jī)械，它的正面是全敞開(kāi)式，由盾構(gòu)機(jī)內(nèi)可以直接看到開(kāi)挖面。盾構(gòu)機(jī)由前端的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)和后部的盾尾組成。挖掘時(shí)為了防止頂面的坍塌，在切口環(huán)部設(shè)置有活動(dòng)前檐及活動(dòng)前檐用千斤項(xiàng)。為了防止開(kāi)挖面的坍塌，在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)設(shè)置有檔土機(jī)構(gòu)及擋土液壓缸，以抵抗開(kāi)挖面的土壓力。當(dāng)擋土液壓缸不能抵擋土壓和水壓時(shí)，往往采用壓氣工法保持開(kāi)挖面的自穩(wěn)。當(dāng)出現(xiàn)地下水時(shí)，則采用降水法或注入藥物法等進(jìn)行施工。這種型式的盾構(gòu)機(jī)適用于開(kāi)挖面自穩(wěn)性強(qiáng)的土層。這種型式的盾構(gòu)機(jī)價(jià)格便宜。對(duì)于掘進(jìn)中出現(xiàn)的障礙物，如基礎(chǔ)樁等處理容易。

2.2 半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)

半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)是在人工挖掘式盾構(gòu)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它保留了人工挖掘式盾構(gòu)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，克服了勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低的缺點(diǎn)。

盾構(gòu)機(jī)裝有不同形式的開(kāi)挖設(shè)備，如反鏟工作裝置、懸臂式旋轉(zhuǎn)切削裝置等，并配置有皮帶輸送機(jī)等出渣裝置。為了防止開(kāi)挖面頂面坍塌，盾構(gòu)機(jī)裝備有活動(dòng)前檐及千斤頂。反鏟挖掘裝置的形式多用于砂礫層，而旋轉(zhuǎn)切削裝置多用于硬粘土層。半機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)主要用于開(kāi)挖面基本上能自穩(wěn)的土層中。盾構(gòu)機(jī)的直徑一般在4m之內(nèi)不設(shè)置作業(yè)平臺(tái)。直徑在5m以上的盾構(gòu)機(jī)由于設(shè)置了作業(yè)平臺(tái)而將動(dòng)力裝置布置在下部。使用開(kāi)挖設(shè)備進(jìn)行開(kāi)挖面的控掘，而開(kāi)挖面的左右未挖掘部分仍由人工挖掘。

2.3 機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)

機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)的前面裝備有旋轉(zhuǎn)式的切削刀盤，在切削土壤的過(guò)程中由于切削刀盤始終與開(kāi)挖面緊密地接觸，因此與人工式挖掘及半機(jī)械式盾構(gòu)相比，開(kāi)挖面具有一定的安定性。

機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)的切削刀盤的形式有輪輻式和面板式，使用哪種形式應(yīng)根據(jù)土質(zhì)及地下水的狀況考慮確定。機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是提高了挖掘能力。敞開(kāi)式可能看到開(kāi)挖面的狀態(tài)，便于開(kāi)挖管理，便于更換切削刀盤的切削刀頭。

2.4 擠壓式盾構(gòu)機(jī)

擠壓式盾構(gòu)機(jī)是在人工挖掘式盾構(gòu)機(jī)的前部即開(kāi)挖面稍后方設(shè)置隔墻，盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)的過(guò)程中由隔墻的開(kāi)口處向外排出膏狀的土砂。根據(jù)土質(zhì)的變化，開(kāi)口部設(shè)有可以作幾個(gè)階段的開(kāi)啟調(diào)節(jié)板，有的使用液壓缸進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)以保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定。排土機(jī)構(gòu)采用螺旋輸送機(jī)方式。

施工前，如勘測(cè)到施工地段會(huì)發(fā)生土質(zhì)變化以及地上建筑物的基礎(chǔ)等障礙物的影響時(shí)，可事前卸下隔墻進(jìn)行施工。

這種盾構(gòu)機(jī)適用于自穩(wěn)性差、流動(dòng)性大的軟粘土和粉砂質(zhì)土層，但不適用于含砂率高的圍巖和硬質(zhì)地層。

2.5 土壓式盾構(gòu)機(jī)

土壓式盾構(gòu)機(jī)包括使開(kāi)挖面穩(wěn)定的切削機(jī)構(gòu)、攪拌切削土的混合攪拌機(jī)構(gòu)、排出切削土的排土機(jī)構(gòu)和給切削土一定壓力的控制機(jī)構(gòu)。

土壓式盾構(gòu)機(jī)切削機(jī)構(gòu)與機(jī)械式相同，具有切削刀盤和在切削刀盤前面安裝的切削刀頭。

混合攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)置的目的是使切削的土砂產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，防止切削土的附著和沉淀。混合攪拌機(jī)構(gòu)包括切削刀盤（刀頭、輪輻、中間橫梁）、銑刀背面攪拌葉片、設(shè)置在螺旋攪拌機(jī)軸上的攪拌葉片、在隔墻上或在泥土室的隔墻上設(shè)置的攪拌葉片和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的攪拌葉片等。

排土機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)設(shè)置的目的是為了使切削土的排土量與盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度相平衡。排土機(jī)構(gòu)主要是螺旋輸送器，而控制排土量的機(jī)構(gòu)有閘門方式、排土口加壓裝置方式、旋轉(zhuǎn)送料方式、壓送方式和泥漿泵方式等。在選擇以上機(jī)構(gòu)形式時(shí)，除考慮土質(zhì)、粒徑以及地下水壓力等山體條件以外，還需考慮隧道的斷面及坑道內(nèi)的各種因素，以選擇最合適的設(shè)備。

在盾構(gòu)機(jī)的隔墻上安裝有土壓計(jì)，用以測(cè)量土室內(nèi)的土壓力，控制和保持泥土室內(nèi)土壓。

這種土壓式盾構(gòu)機(jī)由于切削土的泥土化方法不同分為土壓式盾構(gòu)機(jī)和泥土加壓式盾構(gòu)機(jī)。

（1）土壓式盾構(gòu)機(jī)

土壓式盾構(gòu)機(jī)的切削刀盤在回轉(zhuǎn)的過(guò)程中切削土砂，被切削的土砂充滿開(kāi)挖面與盾構(gòu)隔墻間的泥土室內(nèi)，盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)的過(guò)程中用其推進(jìn)力給予加壓，使土壓力作用于全部開(kāi)挖面上，以使開(kāi)挖面得到穩(wěn)定，同時(shí)在切削的過(guò)程中用螺旋輸送機(jī)排土。

土壓式盾構(gòu)機(jī)的攪拌機(jī)構(gòu)將切削的土砂攪拌成流動(dòng)狀態(tài)以便排土。這種盾構(gòu)機(jī)適用于開(kāi)挖含砂量小的塑性流動(dòng)性軟粘土。

（2）泥土加壓式盾構(gòu)機(jī)

泥土加壓式盾構(gòu)機(jī)是在加入添加劑，膨潤(rùn)土、沾土以及發(fā)泡劑等使切削土塑性液化的同時(shí)，將用切削刀盤切削下來(lái)的土砂用攪拌機(jī)構(gòu)攪拌成泥土狀，使其充滿開(kāi)挖面與盾構(gòu)隔墻之間的泥土室內(nèi)，用盾構(gòu)的推進(jìn)力加壓，將其泥土全部壓于開(kāi)挖面，使其開(kāi)挖面穩(wěn)定。采用螺旋輸送機(jī)排土。

添加劑注入裝置是由添加劑注入泵以及設(shè)置在切削刀盤或泥土室內(nèi)的添加劑注入口等組成。注入裝置、注入口徑個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、盾構(gòu)直徑和機(jī)械構(gòu)造等考慮選擇。添加劑的注入量、注入壓力應(yīng)根據(jù)切削刀盤扭矩的變化、向山體內(nèi)浸透量、排土出渣狀態(tài)以及泥土室內(nèi)的泥土壓等狀況進(jìn)行控制。

切削刀盤的正面形狀有兩種。一是面板形式，這種形式的盾構(gòu)機(jī)是以泥土壓+面板以維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定；二是不設(shè)面板的輪輻形，這種形式的盾構(gòu)機(jī)是以泥土壓和輪輻結(jié)合以保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定。面板形的盾構(gòu)機(jī)，在面板上設(shè)有切口開(kāi)閉裝置，盾構(gòu)在停止作業(yè)時(shí)關(guān)閉切口，以防止開(kāi)挖面的坍塌，同時(shí)切口可以用來(lái)調(diào)節(jié)土砂的排出量。輪輻形可以減輕銑刀的實(shí)際負(fù)荷扭矩，增大排出開(kāi)挖土砂的效果。選擇哪一種形式要考慮開(kāi)挖面的安定性、泥土室內(nèi)的維修保養(yǎng)、切削刀頭的更換難易程度以及排除障礙物作業(yè)的安定性等因素決定。

這種型式的盾構(gòu)機(jī)適用范圍較廣，適用于地下水壓力高，細(xì)粒，流動(dòng)性差的砂層、砂礫層等。

2.6 泥水式盾構(gòu)機(jī)

泥水式盾構(gòu)機(jī)是在機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)的前部設(shè)置隔板，其形式是在刀盤切削山體時(shí)給泥水施加一定的壓力，在使開(kāi)挖面保持穩(wěn)定的同時(shí)，將切削土以流體的方式輸送出去。這種形式的盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造包括開(kāi)挖山體的切削機(jī)構(gòu)、對(duì)切削土攪拌的攪拌機(jī)構(gòu)、循環(huán)泥水用的排送泥水機(jī)構(gòu)、給泥水施加一定壓力的控制機(jī)構(gòu)、將切削輸送的泥水分離的泥水處理機(jī)構(gòu)以及將一定性質(zhì)的泥水輸送到開(kāi)挖面上的配泥機(jī)構(gòu)等。切削機(jī)構(gòu)與機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)相同，由切削刀盤和安裝在前端的切削刀頭構(gòu)成。

攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)置在泥土室內(nèi)，以防止泥土室吸入口的堵塞及穩(wěn)定開(kāi)挖面。攪拌機(jī)構(gòu)包括切削刀盤（刀頭、輪輻、中間橫梁）、在泥土室下方的排泥口及入口附近設(shè)置的攪拌裝置和銑刀背面攪拌葉片。

排送泥水機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)由以下幾部分組成：①將配制的泥水由設(shè)置在泥土室上方的送泥管輸送到開(kāi)挖面，控制開(kāi)挖面水壓的送泥管路。②將切削的土砂由設(shè)置在泥土室下部的排泥管向處理設(shè)備輸送的排泥管路。③作業(yè)停止時(shí)，或管路接長(zhǎng)時(shí)等用的旁通管路。④停止時(shí)，控制開(kāi)挖面水壓的開(kāi)挖面水壓保持管路。根據(jù)施工條件還設(shè)有循環(huán)管路。在送泥、排泥的各管路中設(shè)置幾個(gè)泵和閥門，在管道中為了控制開(kāi)挖面水壓和土壓的穩(wěn)定而設(shè)有壓力計(jì)、流量計(jì)以及密度計(jì)等儀器設(shè)備。為了不使泥土在管內(nèi)沉淀而設(shè)置了控制流速機(jī)構(gòu)。

在切削礫石層時(shí)，被切削下來(lái)的石渣中會(huì)夾雜有大塊礫石，因此應(yīng)根據(jù)排泥設(shè)備（泥漿泵、排泥管）的能力，設(shè)置礫石處理裝置。礫石處理裝置分設(shè)置在泥土室內(nèi)和設(shè)置在排泥管中兩種方式。根據(jù)機(jī)能的不同有破碎方式和篩分分級(jí)方式。因此，在選擇礫石處理裝置時(shí)，應(yīng)根據(jù)礫石的粒徑大小、礫石的數(shù)量、盾構(gòu)的直徑和礫石處理能力等因素考慮確定。

泥水處理裝置的功能是將排送到地面上的泥水經(jīng)一次分離裝置分離后，把礫石、砂等分離出去，再將凝集劑加入剩余下的淤泥、粘土等土砂中使之形成團(tuán)塊，然后經(jīng)機(jī)械或其他強(qiáng)制方法進(jìn)行脫水分離出去。配泥機(jī)構(gòu)的功能是在分離土砂后遺留下來(lái)的泥水里加入泥土、添加劑等，并調(diào)整為適當(dāng)?shù)谋戎?、濃度、粘性等，然后再將配置好的泥水輸送到開(kāi)挖面，形成再循環(huán)使用。

切削刀盤的長(zhǎng)條切口處設(shè)有開(kāi)啟裝置，根據(jù)土質(zhì)的不同調(diào)節(jié)其開(kāi)口的幅度（即開(kāi)口的大小），當(dāng)作業(yè)停止時(shí)將長(zhǎng)條切口全部關(guān)閉。

泥水式盾構(gòu)機(jī)主要適用于砂層、砂卵層、淤泥、粘土層以及粘土交錯(cuò)層。

3 盾構(gòu)機(jī)的組成

盾構(gòu)機(jī)主要由鋼殼、切削機(jī)構(gòu)（切削刀盤）、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、排土機(jī)構(gòu)（或送排泥漿機(jī)構(gòu)）、管片組裝機(jī)構(gòu)、液壓裝置、電氣系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及附屬裝置等組成。鋼殼承受外部（地層）土壓和水壓，在鋼殼保護(hù)下，保護(hù)內(nèi)部設(shè)備及操作人員的安全，在開(kāi)挖面處進(jìn)行連續(xù)切削、襯砌、推進(jìn)等作業(yè)。

3.1 盾構(gòu)機(jī)的鋼殼

盾構(gòu)機(jī)的鋼殼由最前部的切口環(huán)、中間的支撐環(huán)和后部的盾尾三部分組成，是一個(gè)堅(jiān)固的構(gòu)造體。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)型不同，有的在切口環(huán)和支撐環(huán)之間設(shè)置有隔板。

切口環(huán)位于盾構(gòu)機(jī)的前端，具有保持開(kāi)挖面的自穩(wěn)、切削土砂的移動(dòng)通路和形成挖掘作業(yè)用的空間的功能。切口環(huán)的前部帶有切削刃口，在外殼鋼板上焊有加強(qiáng)筋以增加其強(qiáng)度。加強(qiáng)筋作成楔形，以便土砂流動(dòng)。切口環(huán)的形狀多采用直線形、斜坡形及階梯形，但這些形狀均向盾構(gòu)內(nèi)部方向傾斜。切口環(huán)外殼鋼板的斷面形狀加工成直線形、內(nèi)錐形、外錐形和復(fù)合形。在切口環(huán)前端的外圓上設(shè)置有固定的刮板，其目的是保持推進(jìn)的穩(wěn)定性，并設(shè)有減摩板，以減少外殼鋼板與山體的摩擦阻力。切口部長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，一般在300～1000mm之間，根據(jù)地質(zhì)條件和盾構(gòu)機(jī)外徑確定其長(zhǎng)度。當(dāng)切口環(huán)過(guò)長(zhǎng)時(shí)可以根據(jù)地質(zhì)條件的不同設(shè)置為活動(dòng)式前檐。切口環(huán)過(guò)長(zhǎng)增加了盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)阻力，同時(shí)也容易造成盾構(gòu)機(jī)的失穩(wěn)，如盾構(gòu)機(jī)的偏擺、傾俯等異?，F(xiàn)象。

支撐環(huán)是盾構(gòu)機(jī)的刀盤驅(qū)動(dòng)裝置、排土裝置、盾構(gòu)千斤頂?shù)雀鞣N掘進(jìn)裝置，以及承受作用在盾構(gòu)機(jī)上的全部載荷的主體結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于切口環(huán)和盾尾要求有足夠的強(qiáng)度，重要的是支撐環(huán)應(yīng)具有一定的剛度。對(duì)此在外殼內(nèi)側(cè)設(shè)置了環(huán)狀加強(qiáng)筋和縱向加強(qiáng)筋。在密封式盾構(gòu)的支撐環(huán)內(nèi)設(shè)有隔墻，承受泥土室內(nèi)所產(chǎn)生的土壓、泥水壓的作用。

支撐環(huán)的長(zhǎng)度主要根據(jù)盾構(gòu)千斤頂?shù)某叽缂把a(bǔ)強(qiáng)空間而確定。根據(jù)切削機(jī)構(gòu)、擋土裝置、切削驅(qū)動(dòng)裝置的布置不同，支撐環(huán)的長(zhǎng)度也不同。

盾尾主要是在其內(nèi)部進(jìn)行拼裝管片的空間，其長(zhǎng)度由管片的長(zhǎng)度及拼裝空間所確定。盾尾部的內(nèi)壁與襯砌之間設(shè)有密封裝置，以防止外部的泥水、土砂及水泥砂漿侵入到盾構(gòu)機(jī)的內(nèi)部。尾部的密封一般設(shè)置2～3段。盾尾的長(zhǎng)度包括盾構(gòu)液壓缸（千斤頂）安裝長(zhǎng)度、管片寬度、密封安裝長(zhǎng)度和安裝余量。

盾構(gòu)機(jī)的長(zhǎng)度有2種表示方式，即盾構(gòu)機(jī)機(jī)體長(zhǎng)和盾構(gòu)機(jī)全長(zhǎng)。所謂盾構(gòu)機(jī)機(jī)體長(zhǎng)即支撐環(huán)長(zhǎng)加盾尾長(zhǎng)。而盾構(gòu)機(jī)全長(zhǎng)即盾構(gòu)機(jī)體長(zhǎng)加上切口環(huán)前端到銑刀頭長(zhǎng)再加上盾尾的最尾端到內(nèi)部裝置的距離。盾構(gòu)機(jī)全長(zhǎng)的確定在考慮與盾構(gòu)外徑相匹配的同時(shí)，還應(yīng)考慮操縱性能的影響，盡量越短越好，最好使盾構(gòu)機(jī)的全長(zhǎng)與盾構(gòu)外徑的比值在1或小于1的范圍之內(nèi)。然而其比值過(guò)小，則盾構(gòu)的接地比壓較大，操縱性能差。