周建軍，盾構及掘進技術國家重點實驗室副主任，教授級高級工程師，1994年7月先後在大型國企（湖北清江水利水電開發有限責任公司，現為上市公司：湖北能源集團）、法國裡爾科技大學留學、三峽大學科研教學等，現任盾構及掘進技術國家重點實驗室副主任。

近五年來主持了863計劃課題、工信部智能制造標準項目、國家研發計劃課題、國家自然科學基金、中國博士後科學基金、河南省自然科學基金等縱向課題，主持了企業委托項目30餘項。作為全國建築施工機械與設備標準化技術委員會副秘書長，主編了盾構法隧道施工及驗收規範（GB50446-2017）、全斷面隧道掘進機盾構機安全要求（GB/T34650-2017）和全斷面隧道掘進機再制造（GB/T37432-2019）等國標、1項行標和4項企標編制。

發表論文等100餘篇；出版科技專著3本，獲得了12項專利和軟件著作權。先後獲得了國家科技進步二等獎、河南省科技進步獎一等獎等省部級科技進步獎項12項。兼任國家自然科學基金函審專家、科技部專家庫專家以及多省科技專家庫專家；天津市地下工程建造與安全工程技術中心學術委員（天津大學）。

項目1 盾構機的基本認知 1

任務1.1 盾構機的原理認知 1

教學目標 1

任務布置 1

知識學習 2

1.1.1 盾構機的概念 2

1.1.2 盾構機的組成 2

1.1.3 盾構機的工作原理 2

任務實施 3

考核評價 4

知識拓展 4

任務1.2 盾構機的類型認知 5

教學目標 5

任務布置 5

知識學習 5

1.2.1 盾構機的分類 5

1.2.2 幾種典型盾構機型 6

任務實施 9

考核評價 9

知識拓展 10

任務1.3 盾構機的構造認知 10

教學目標 10

任務布置 10

知識學習 10

1.3.1 切削繫統 10

1.3.2 排渣繫統 16

1.3.3 推進繫統 19

1.3.4 流體繫統 21

1.3.5 同步注漿繫統 27

1.3.6 密封繫統 28

1.3.7 人艙繫統 30

1.3.8 管片拼裝繫統 31

1.3.9 電氣繫統 33

1.3.10 導向繫統 36

任務實施 37

考核評價 39

任務1.4 盾構機的選型認知 40

教學目標 40

任務布置 40

知識學習 40

1.4.1 盾構機選型概述 40

1.4.2 盾構機選型的原則及依據 41

1.4.3 盾構機選型的方法 41

任務實施 43

考核評價 44

知識拓展 44

任務1.5 盾構機的起源與發展認知 45

教學目標 45

任務布置 45

知識學習 45

1.5.1 盾構機的起源 45

1.5.2 盾構機的國外發展史 46

1.5.3 盾構機的國內發展史 47

任務實施 48

考核評價 48

知識拓展 49



項目2 土壓平衡盾構機操作  50

任務2.1 盾構機啟動前設備狀態檢查 50

教學目標 50

任務布置 50

知識學習 51

任務實施 53

考核評價 54

知識拓展 54

任務2.2 刀盤轉向及轉速設定與調節 55

教學目標 55

任務布置 55

知識學習 56

2.2.1 皮帶輸送機開啟 56

2.2.2 刀盤控制 56

任務實施 58

考核評價 59

知識拓展 59

任務2.3 推進液壓缸壓力及速度設定與調節 59

教學目標 59

任務布置 60

知識學習 60

2.3.1 推進液壓缸參數設置 60

2.3.2 推進液壓缸啟動與調節 61

任務實施 62

考核評價 63

知識拓展 63

任務2.4 螺旋輸送機轉向及轉速控制設定與調節 63

教學目標 63

任務布置 64

知識學習 64

2.4.1 螺旋輸送機參數設置 64

2.4.2 螺旋輸送機啟動與調節 64

任務實施 67

考核評價 67

知識拓展 67

任務2.5 土倉壓力參數設定與調節 68

教學目標 68

任務布置 68

知識學習 68

2.5.1 土倉壓力的概念 68

2.5.2 土倉壓力平衡原理 68

2.5.3 土倉壓力的傳導 69

2.5.4 土倉壓力調整 69

任務實施 70

考核評價 71

知識拓展 71

任務2.6 同步注漿量及壓力設定與調節 71

教學目標 71

任務布置 72

知識學習 72

2.6.1 同步注漿的工作條件 72

2.6.2 注漿繫統的設備組成 73

2.6.3 注漿參數確定 73

2.6.4 注漿操作方式選擇 73

2.6.5 同步注漿繫統清洗 75

任務實施 75

考核評價 76

任務2.7 泡沫繫統參數設定與調節 76

教學目標 76

任務布置 77

知識學習 77

任務實施 79

考核評價 80

知識拓展 80

任務2.8 盾尾密封油脂繫統加注 81

教學目標 81

任務布置 81

知識學習 81

任務實施 82

考核評價 83

知識拓展 84

任務2.9 管片安裝操作 84

教學目標 84

任務布置 85

知識學習 85

2.9.1 管片弔機與喂片機操作 85

2.9.2 管片安裝機操作 87

2.9.3 管片安裝注意事項 88

任務實施 89

考核評價 90

知識拓展 90

任務2.10 人艙保壓繫統調節 92

教學目標 92

任務布置 92

知識學習 92

任務實施 94

考核評價 95

知識拓展 96

任務2.11 盾構機本地控制 96

教學目標 96

任務布置 97

知識學習 97

任務實施 102

考核評價 102



項目3 盾構機姿態控制 103

任務3.1 盾構機導向繫統控制界面及姿態參數識讀 103

教學目標 103

任務布置 103

知識學習 104

3.1.1 盾構機導向控制繫統界面 104

3.1.2 盾構機姿態參數 104

任務實施 107

考核評價 107

任務3.2 盾構機姿態控制 107

教學目標 107

任務布置 108

知識學習 108

3.2.1 盾構機姿態控制的基本原理 108

3.2.2 盾構機姿態調整的方法 108

3.2.3 盾構機姿態控制標準 109

3.2.4 不同工況下盾構機姿態控制要點 111

任務實施 113

考核評價 114

知識拓展 114



項目4 盾構機的維護與保養 118

任務4.1 刀盤刀具維護與保養 118

教學目標 118

任務布置 118

知識學習 118

4.1.1 刀盤 118

4.1.2 刀具 119

任務實施 119

考核評價 120

知識拓展 120

任務4.2 主驅動維護與保養 122

教學目標 122

任務布置 122

知識學習 122

任務實施 123

考核評價 124

知識拓展 124

任務4.3 渣土輸送繫統維護與保養 125

教學目標 125

任務布置 125

知識學習 125

4.3.1 渣土輸送繫統組成與功能 125

4.3.2 渣土輸送繫統維護保養 126

任務實施 128

考核評價 129

知識拓展 129

任務4.4 推進繫統維護與保養 129

教學目標 129

任務布置 130

知識學習 130

任務實施 130

考核評價 131

知識拓展 131

任務4.5 人閘繫統維護與保養 132

教學目標 132

任務布置 132

知識學習 132

4.5.1 人閘繫統的基礎知識 132

4.5.2 人閘繫統維護保養 132

任務實施 133

考核評價 135

知識拓展 136

任務4.6 流體繫統維護與保養 136

教學目標 136

任務布置 137

知識學習 137

4.6.1 流體繫統的組成 137

4.6.2 流體繫統的維護保養 137

任務實施 140

考核評價 145

知識拓展 145

任務4.7 注漿繫統維護與保養 146

教學目標 146

任務布置 146

知識學習 146

4.7.1 同步注漿繫統目的 147

4.7.2 同步注漿繫統組成 147

4.7.3 同步注漿注漿材料 148

4.7.4 同步注漿參數 149

任務實施 151

考核評價 153

知識拓展 153

任務4.8 密封繫統維護與保養 154

教學目標 154

任務布置 154

知識學習 154

任務實施 155

考核評價 156

知識拓展 156

任務4.9 管片拼裝繫統維護與保養 156

教學目標 156

任務布置 156

知識學習 157

4.9.1 管片拼裝繫統的組成 157

4.9.2 管片拼裝繫統的維護保養原則 157

4.9.3 管片拼裝繫統的日常維護保養 158

4.9.4 管片拼裝繫統各點的維保內容 158

4.9.5 管片拼裝繫統維護保養清單 160

任務實施 161

考核評價 163

知識拓展 163

任務4.10 電氣控制繫統維護與保養 163

教學目標 163

任務布置 164

知識學習 164

4.10.1 PLC控制繫統的維護與保養 164

4.10.2 傳感繫統的維護與保養 167

4.10.3 供電繫統的維護與保養 169

任務實施 172

考核評價 173

知識拓展 173

任務4.11 導向繫統維護與保養 174

教學目標 174

任務布置 174

知識學習 175

任務實施 175

考核評價 176

知識拓展 176



項目5 盾構機常見故障分析與排查 178

任務5.1 刀盤驅動繫統常見故障分析與排除 178

教學目標 178

任務布置 178

知識學習 179

任務實施 181

考核評價 183

任務5.2 螺旋輸送繫統常見故障分析與排除 183

教學目標 183

任務布置 183

知識學習 184

任務實施 186

考核評價 188

任務5.3 推進繫統常見故障分析與排除方法 188

教學目標 188

任務布置 189

知識學習 189

任務實施 191

考核評價 193

任務5.4 管片拼裝繫統常見故障分析與排除 194

教學目標 194

任務布置 194

知識學習 194

5.4.1 管片拼裝機動作 194

5.4.2 管片拼裝控制繫統 195

任務實施 197

考核評價 198

任務5.5 冷卻過濾繫統故障分析與處理 198

教學目標 198

任務布置 199

知識學習 199

5.5.1 冷卻過濾繫統液壓繫統 199

5.5.2 冷卻過濾繫統電氣控制繫統 199

5.5.3 冷卻水操作繫統 199

任務實施 203

考核評價 204

任務5.6 同步注漿繫統故障分析與處理 204

教學目標 204

任務布置 205

知識學習 205

5.6.1 同步注漿操作方式 205

5.6.2 同步注漿控制繫統 205

任務實施 206

考核評價 209

任務5.7 主驅動潤滑繫統故障分析與處理 210

教學目標 210

任務布置 210

知識學習 210

任務實施 211

考核評價 213

任務5.8 盾尾油脂繫統故障分析與處理 213

教學目標 213

任務布置 214

任務實施 214

考核評價 216

任務5.9 HBW油脂繫統故障分析與處理 216

教學目標 216

任務布置 216

任務實施 216

考核評價 218

任務5.10 常見低壓電氣故障分析與處理 218

教學目標 218

任務布置 218

知識學習 218

任務實施 220

考核評價 222

任務5.11 PLC故障分析與處理 222

教學目標 222

任務布置 222

知識學習 222

任務實施 223

考核評價 225

任務5.12 渣土改良繫統故障分析與處理 226

教學目標 226

任務布置 226

知識學習 226

任務實施 227

考核評價 228

任務5.13 導向繫統故障分析與處理 229

教學目標 229

任務布置 229

任務實施 229

考核評價 233

任務5.14 掘進參數異常情況分析與處理 233

教學目標 233

任務布置 234

任務實施 234

考核評價 235



參考文獻 236

自1806年布魯諾爾首次提出盾構法隧道施工構想並注冊專利至今，盾構技術歷經了兩百餘年的發展。從初的手掘式盾構到當前的自動化、智能化、多樣化盾構，盾構機已經成為當下城市地鐵、鐵路隧道、公路隧道、輸水管路、城市地下綜合管廊等工程建設的主力機械，在世界隧道工程建設中發揮著重要的作用。

隨著我國地鐵等基礎設施建設的迅速發展，行業對人纔的需求也日益增長，而目前國內開設盾構專業的高校數量很少，每年為盾構行業輸出的人纔有限，加之學校能提供的盾構操作和維保實訓條件也很有限，具備盾構操作技能的人纔數量就更顯捉襟見肘了。

基於當前盾構操作技能人纔緊缺的現狀，盾構及掘進技術國家重點實驗室積極響應國務院發布的《國家職業教育改革實施方案》(國發［2019］4號)中關於“啟動1 X證書制度試點工作”的文件精神，聯合陝西鐵路工程職業技術學院等相關院校，牽頭申報了“全斷面隧道掘進機操作1 X職業技能等級證書”，並就院校教材編寫和證書考點申報展開合作，擬為行業企業培養具備盾構操作及維護核心技能的緊缺人纔。

“全斷面隧道掘進機操作1 X職業技能等級證書”分為初、中、高三級，本書為證書繫列教材之一——中級部分，由盾構及掘進技術國家重點實驗室主持，聯合陝西鐵路工程職業技術學院、中鐵隧道局集團有限公司、中鐵十八局集團有限公司、中鐵科工集團、中鐵工程服務有限公司等20餘家企業及院校聯合編寫完成。

本書以“”模式進行開發，由行業企業專家及經驗豐富的一線技術人員提供手資料，由具有多年教學經驗的院校教師篩選梳理，執筆完成，終以項目任務式教材的形式呈現。本書具有三大特點：一是在內容選取上，以證書標準為依據，選取我國市場主流盾構機型，經過行業企業專家和資深教師梳理編撰，具有較強的針對性和實用性，同時也反映了當前盾構產業的新技術、新工藝、新設備；二是在組織編排上，采用項目任務式的形式進行編排，按照“教學目標-任務布置-知識學習-任務實施-考核評價-知識拓展”等環節組織教學內容，學做一體，可操作可考核，體現了以學習者為中心、教學做一體化的教學理念；三是體例形式上，采用新形態教材的形式，配套有全斷面隧道掘進機操作（中級）實訓手冊，實訓手冊中設有資訊單、任務實施單、評價單，是對教材的補充，教材中嵌入了二維碼動態資源鏈接，符合信息時代學習者的學習習慣，體現了新時代新形態一體化教材建設的理念和方向。

本書共設5個項目：項目1為盾構機的基本認知；項目2為土壓平衡盾構機操作；項目3為盾構機姿態控制；項目4為盾構機的維護與保養；項目5為盾構機常見故障分析與排查。由盾構及掘進技術國家重點實驗室周建軍、陝西鐵路工程職業技術學院毛紅梅擔任主編，其中項目1由陝西鐵路工程職業技術學院毛紅梅、王磊、劉江,鄭州鐵路職業技術學院孫洪碩執筆;項目2由陝西鐵路工程職業技術學院郭軍、盾構及掘進技術國家重點實驗室周建軍執筆;項目3由陝西鐵路工程職業技術學院毛紅梅、曾宇翔執筆;項目4由四川建築職業技術學院馬時強、劉中華、王嗩、馬婷等執筆；項目5由陝西鐵路工程職業技術學院張小力、李昭暉執筆。全書由毛紅梅統稿，盾構及掘進技術國家重點實驗室曾垂剛、中鐵隧道局集團有限公司陳饋擔任主審。

本書在編寫過程中，中鐵隧道局集團有限公司等20餘家企事業單位的40多位專家和技術人員提供了技術資料，中鐵十八局集團有限公司溫法慶等5位專家提出了修改意見，另外還參考了大量書籍、文獻、論文及中鐵裝備、鐵建重工等品牌盾構機使用說明，因受篇幅限制無法一一提及，在此向所有給予本書支持、幫助及指導的人員致以誠摯的謝意！限於編者水平，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。



編者   

2021年6月25日