Khiên hình cầu là lợi dụng đặc điểm cĩ thể quay tự do của bản thân khối cầu, đem khối cầu đặt vào bên trong của khiên chính đi trước, bên trong khối cầu lại thiết kế một khiên tiếp sau. Khiên đi trước hồn thành phần đào trước xong, lợi dụng khối cầu quay, thay đổi hướng tiến và tiến hành đào tiếp đường hầm. Sau khi thay đổi hướng, việc duy tu và thay mới lưỡi dao máy đào rất dễ dàng.
Khiên hình cầu đào liên tục kiểu dọc – ngang :
Khiên hình cầu đào liên tục kiểu dọc ngang là một loại máy đào của loại khiên đặc biệt vừa đào giếng cơng tác theo hướng thẳng đứng và đào đường hầm theo hướng nằm ngang. Trong khiên chính theo hướng dọc, lắp đặt trước một quả cầu cĩ thể quay được rồi trong quả cầu lại lắp một khiên cĩ chiều dài tương đối nhỏ để chuyên đào đường hầm theo hướng ngang. Trong khiên hướng dọc cĩ động cơ làm cho khối cầu tự quay được, mâm dao chính của khiên hướng ngang kiêm luơn việc đào giếng cơng tác theo hướng dọc. Cĩ nghĩa là chỉ cần lắp một lưỡi dao dạng vành khăn bên mặt ngồi của mâm dao chính là cĩ thể dùng cùng một bộ thiết bị đào theo 2 tính năng và khoảng khơng dưới đất với kích thước khác nhau. Khiên hình cầu dọc ngang cĩ chung nguồn động cơ, dùng kích thủy lực cĩ thể làm cho thanh kéo thị ra thụt vào được. Sau khi kết thúc việc đào giếng cơng tác theo hướng dọc, vành dao phía ngồi rời khỏi mâm dao chính và nằm lại trong đất.
v Đặc điểm :
Vì đường hầm đào bằng khiên nĩi trên là đào liên tục, do đĩ khơng cần phải xem xét các vấn đề về gia cố đất tại cửa ra vào hoặc vấn đề thấm nước, nâng cao được tốc độ và tính an tồn trong thi cơng, cĩ tác dụng tích cực rút ngắn thời gian thi cơng. Thi cơng giếng cơng tác theo hướng dọc ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh, ảnh hưởng đến độ lún của nền mĩng so với các phương pháp khác nhỏ hơn.
Duy tu thay thế lưỡi dao trong quá trình đào đường hầm rất tiện lợi, đặc biệt thích hợp với việc đào đường hầm dài.
Khiên hình cầu đào liên tục kiểu ngang – ngang :
Nguyên lý đào của khiên loại này cơ bản cũng giống nguyên lý của khiên hình cầu đào liên tục kiểu dọc - ngang. Khiên chính đi trước và khiên thứ hai tiếp theo chỉ cĩ thể tiến hành đào vuơng gĩc trên cùng một mặt bằng. Ở các ngã tư giao thơng chật chội và dưới độ sâu nhất định cĩ các đường ống ngầm chạy qua, khơng thể đào giếng cơng tác theo hướng dọc được, cĩ thể sử dụng phương pháp thi cơng này.
Khiên hình cầu đào cự ly dài
Mâm dao đặt trong hình cầu và động cơ của nĩ sau khi cùng hình cầu trong máy đào của khiên cùng quay, sẽ tiến hành cơng việc thay thế và sửa chữa lưỡi dao. Cơng việc phức tạp này khơng bị thời gian và địa điểm hạn chế mà sẽ được tiến hành trong đường hầm đã được đào xong, dưới áp suất khơng khí bình thường.
Hình 5.32Khiên hình cầu đào cự ly dài cĩ đường kính 9.45m
Khiên đào kiểu ngang- ngang cĩ đường kính 3.93m, loại cân bằng dung dịch bùn.
Cơng trình : đường cống thốt nước Shimoji ở Nhật.