La structure de base d'un tunnelier (TBM) comprend : Une section d'excavation (tête de coupe, son arbre principal et son unité d'entraînement) ; une section de support de réaction d'excavation (sabots de support) ; et une section avancée (vérins avancés).
Pendant le fonctionnement, les actions suivantes sont répétées : déployer les sabots de support pour fixer le corps de la machine à la paroi du tunnel ; faites pivoter la tête de coupe et activez les vérins pour avancer ; après un coup, rétractez les patins de support, déplacez-les vers l'avant et revenez à la position de départ.
Structure de la tête de coupe : Têtes de coupe sphériques et têtes de coupe planes : Les couteaux de coupe sont disposés à intervalles à l'avant de la tête de coupe. Généralement, il existe des fraises à coupe centrale, des fraises à coupe frontale (fraises à coupe frontale) et des fraises à coupe latérale. L'espacement des fraises dépend de la capacité de charge des fraises, de la résistance de la roche et de la progression quotidienne du creusement du tunnel. Sur le périmètre extérieur, pour empêcher les corps de coupe de s'envoler des têtes de coupe, ils sont disposés selon un certain angle et la section transversale de coupe-de la tête de coupe est en forme d'arc-. C'est le sens de « sphérique ». Dans ce cas, les couteaux latéraux sont utilisés de la même manière que les couteaux frontaux.
Pour éviter d'installer des coupe-bordures spéciaux, des coupe-bordures plats peuvent être utilisés. Les tendances récentes mettent l’accent sur l’interchangeabilité des fraises, conduisant à une utilisation accrue des fraises sphériques.
Têtes de coupe à support périphérique et à broche centrale : Les têtes de coupe à support périphérique se composent d'un corps cylindrique et d'un châssis principal. Ils utilisent des roulements de grand-diamètre et disposent d'une structure de support périphérique à grande ouverture-à l'arrière. La roche excavée est soulevée des interstices sur la circonférence extérieure de la tête de coupe, en utilisant le châssis principal comme trémie, et transportée vers le dispositif d'excavation. Cette conception de tête de coupe est similaire à celle utilisée dans les tunneliers (TBM) pour la roche tendre. Il est très efficace dans des conditions géologiques pliables. La saillie des couteaux peut être relativement petite et les couteaux peuvent être remplacés en interne. Les têtes de coupe à broche centrale sont des structures à plaques circulaires avec une broche centrale soutenue par des roulements de petit -diamètre. La tête de coupe est montée sur une plaque circulaire. Les déblais sont collectés par des grattoirs situés sur la périphérie extérieure de la tête de coupe, puis acheminés vers le dispositif d'élimination des déchets par le haut via des trémies situées sur la périphérie extérieure.
La tête de coupe est montée sur une selle à l'avant de la plaque. Parce qu'il n'est pas limité par un arbre principal, sa configuration est relativement flexible. Cette structure est couramment utilisée dans les tunneliers de type ouvert-. Cependant, l'ouverture d'évacuation des déblais est limitée et, selon les conditions géologiques, elle peut ne pas être efficace pour l'élimination des déchets. La tête de coupe est entraînée par un moteur d'entraînement situé à l'arrière du tunnelier, utilisant l'arbre principal de la tête de coupe comme arbre d'entraînement.
La configuration du sabot de support sert de force de réaction pendant la propulsion ; cette force de réaction est la force de propulsion et le couple de la tête de coupe. Pour résister pleinement à cette force de réaction et éviter d’endommager les parois du tunnel, celle-ci doit être aussi grande que possible afin de réduire la pression à la terre. En règle générale, la pression de mise à la terre est de 3 à 5 MPa. Les chaussures de soutien à cet effet sont appelées chaussures de soutien principales ; il existe également diverses chaussures de support destinées à des fins telles que le contrôle des vibrations et le contrôle de la direction.
Chaussures de support de tunnelier de type bouclier- : dans les tunneliers de type bouclier-, il y a des chaussures de support principales (queue) et des chaussures de support faciales (avant) utilisées pour la réaction de propulsion. Les sabots de support principaux sont généralement disposés par paires horizontalement à gauche et à droite, mais dans les cas de grand-diamètre, parfois 4 à 5 sont disposés autour du périmètre.
Patins de support de tunnelier de type ouvert- : il existe deux types : le sabot de support simple et le sabot de support double. Le type de patin de support unique comporte une paire de patins de support sur les côtés gauche et droit de la poutre principale. Cela peut s'adapter aux changements d'orientation du faisceau principal pendant la propulsion.
Le type de chaussure à double support comporte une paire de chaussures de support à l'avant et une paire à l'arrière. Les chaussures de support avant peuvent en avoir 4 (en forme de X-), 2 ou 3 (en forme de T-).
La correction directionnelle est effectuée avant l'installation des sabots de support, quel que soit le type, mais dans le type à sabot de support unique, la direction peut être modifiée pendant l'excavation.
Le type de sabot à double support ne peut pas changer de direction pendant l'excavation, mais il est moins affecté par les changements géologiques et offre de bonnes performances en ligne droite-.