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盾構機主要結構功能及分類 目錄 第一章主驅動結構功能及分類 第二章主機盾體結構及功能簡介 第三章螺旋輸送機結構功能及分類 第四章管片拼裝機結構功能及分類 土倉 刀盤 切口環(huán) 支撐環(huán) 尾盾 尾刷密封 管片密封 螺旋機 主驅動 推進缸 人員倉 管片拼裝機 盾構機的基本組成 土壓平衡盾構的基本原理利用盾構施加于開挖艙內(nèi)渣土的壓力平衡開挖面水土壓力 刀盤切削下來的渣土通過刀盤上的開口進入土倉 渣土在土倉內(nèi)經(jīng)過攪拌和渣土改良成為流塑狀 盾構推進油缸的推力通過承壓隔板傳遞給土倉內(nèi)的渣土 繼而傳遞給開挖面 以平衡開挖面處的地下水壓和土壓 從而保持開挖面的穩(wěn)定 螺旋輸送機從承壓隔板的開孔伸入土倉進行排土 盾構機的基本工作原理 土倉壓力控制因素圖 增大 減小推進速度 增大 減小螺旋輸送機排放速度 地下水壓土壓 盾構機的基本工作原理 泥水平衡盾構的基本結構 泥水倉 氣墊倉 刀盤 主驅動 沖刷管 排漿管吸口 破碎機位置 管片拼裝機 主機排漿泵 盾構機的基本工作原理 泥水平衡盾構的基本原理和結構 泥水倉 氣墊倉 壓縮空氣 盾構機的基本工作原理 泥水平衡盾構的基本原理利用泥漿在由泥漿形成的泥膜面上的壓力平衡開挖面水土壓力 泥膜 氣墊倉 泥水倉 沖刷管 排漿管 泥水盾構采用膨潤土懸浮液 俗稱泥漿 作為支護材料 將泥漿送入泥水室 在開挖面上形成不透水的泥膜 通過該泥膜平衡作用于開挖面的水土壓力 開挖的土砂以泥漿形式輸送到地面 通過泥漿處理設備進行分離 分離后的泥水進行重新調漿 再輸送到開挖面 泥水盾構適用的地質范圍較大 從軟弱砂質土層到砂礫層都可以使用 盾構機的基本工作原理 泥水盾構泥漿環(huán)流輸送系統(tǒng) 地面泥水分離站 進漿泵 進漿管路 隧道中繼泵 主機排漿泵 排漿管路 泥漿管延伸裝置 盾構機的基本工作原理 刀盤支撐及主驅動 主驅動有2種 液壓驅動及變頻或雙速電機驅動 特性曲線相當 液壓驅動裝置體積小 適于中小盾構 電驅動體積較大 適于中大特大盾構 刀盤支承方式有3種 1 中心支承式 適用于中小型直徑盾構 2 中間支承式 適用于中大型直徑盾構 3 周邊支承式 適用于小型直徑盾構 中心支承方式 中間支承方式 周邊支承方式 盾構機主驅動結構功能及分類 電驅 液驅對比情況 盾構機主驅動結構功能及分類 11 電驅在脫困情況下 若刀盤卡死 電機堵轉 此時受到變頻器及電機特性限制 實際扭矩僅為脫困扭矩的60 左右 而液驅在脫困情況下 溢流閥處于溢流狀態(tài) 刀盤驅動扭矩一直保持脫困扭矩下脫困 在頻繁正反轉脫困時 電驅不及液驅響應快 脫困效果差 在砂卵石及上軟下硬地層掘進 載荷變化頻繁 電機不及液壓馬達適應性優(yōu)越 因此電驅相對液驅抗沖擊能力差 盾構機主驅動結構功能及分類 配置的主軸承共有兩排80mm直徑的主推滾子 可承受較大偏載 主軸承直徑3061mm 有效使用壽命 10000小時 外密封4道 內(nèi)密封3道 外密封示意圖 內(nèi)密封示意圖 盾構機主驅動結構功能及分類 主軸承 盾構機主驅動結構功能及分類 主軸承 驅動箱 盾構機主驅動結構功能及分類 盾構機主驅動結構功能及分類 目錄 第一章主驅動結構功能及分類 第二章主機盾體結構及功能簡介 第三章螺旋輸送機結構功能及分類 第四章管片拼裝機結構功能及分類 主機盾體結構及功能簡介 前盾 主機盾體結構及功能簡介 按照結構方式分為4種 1 鉸接結構 盾體從前至后 直徑依次減小 防卡性能好但開挖直徑大 2 鉸接結構 前中尾盾直徑相同 防卡性能差但開挖直徑小 軟土 3 無鉸接結構 盾體從前至后 直徑依次減小 防卡性能好但開挖直徑大 轉向性能差于鉸接結構 取消鉸接后盾體結構簡單 也不存在鉸接密封泄漏之憂 4 無鉸接結構 直筒式 前中尾盾直徑相同 防卡性能差但開挖直徑小 其余優(yōu)缺點與3 相同 按照注漿管布置方式盾尾分為2種 1 盾尾注漿管外置 僅適于軟土地層 開挖直徑較小 日系居多 2 盾尾注漿管內(nèi)置 適于所有地層 開挖直徑較大 具體選擇何種結構形式還需根據(jù)實際地質條件確定 主機盾體結構及功能簡介 尾盾 第一道密封刷更換 中盾和盾尾之間設計有兩道密封 一道為橡膠密封 一道為緊急氣囊密封 如下圖所示 正常情況下 橡膠密封起作用 在涌水或橡膠密封損壞需要更換時 使用緊急氣囊密封 在更嚴重的情況下從C孔注入聚氨酯 起到臨時密封作用 主機盾體結構及功能簡介 盾尾密封一般采用鋼絲刷密封裝置 鋼絲刷是集彈簧鋼板 鋼絲刷及不銹鋼金屬網(wǎng)于一體的結構 也有采用鋼板刷 盾尾油脂泵向每道鋼絲刷密封之間的腔室提供壓力油脂 以提高止水性能 根據(jù)不同的水土壓力可選擇不同排數(shù)的尾刷布置方式 主機盾體結構及功能簡介 盾尾密封 設置3道密封刷 其中最后一道為特殊密封刷 此密封在成都地鐵2號線已得到廣泛應用 在深圳也已有應用 提高了盾尾密封性能 主機盾體結構及功能簡介 23 按照艙室數(shù)量分為2種 1 雙倉 主倉和副倉 副倉也稱為材料倉 主倉和土倉在不減壓狀態(tài)下 通過副倉的獨立降壓升壓 分別與主倉隔斷和連接 完成進倉作業(yè)過程中外部刀具材料的運進 提高作業(yè)有效時間和效率 結構復雜 2 單倉 結構簡單 但帶壓進倉作業(yè)的有效時間短 效率低 主機盾體結構及功能簡介 人倉 中鐵號設備通常配置雙艙并聯(lián)人倉及成熟的德國SAMSON公司的全氣動壓力調節(jié)裝置 此套系統(tǒng)為全氣控裝置 在網(wǎng)電斷電時系統(tǒng)仍能正常工作 確保帶壓換刀時艙內(nèi)人員安全 主艙 準備艙 主機盾體結構及功能簡介 人倉 推進油缸作用 推進油缸尾部裝有撐靴 依靠推進油缸伸出后頂推管片的反作用力使盾構機前進 分類 分為單缸布置和雙缸布置 布置數(shù)量和結構形式主要由所在城市隧道的管片分度決定 如貴局蘇州所用的113 114號盾構布置有6組雙缸和10組單缸 管片分度為22 5 主機盾體結構及功能簡介 推進油缸 鉸接油缸按照鉸接方式分為2種 1 主動鉸接 鉸接油缸和推進油缸均有調向功能 鉸接缸在推進缸前面 可直接迫使刀盤轉向 調向時可采用主動轉向方式也可采用被動轉向方式 調向性能好 硬巖層換刀方便 鉸接與推進依次動作 利于脫困 不利于人倉在頂部布置 2 被動鉸接 鉸接油缸隨動 拉力相對較小 脫困能力弱 利于人倉布置 主機盾體結構及功能簡介 鉸接油缸 目錄 第一章主驅動結構功能及分類 第二章主機盾體結構及功能簡介 第三章螺旋輸送機結構功能及分類 第四章管片拼裝機結構功能及分類 螺旋輸送機由筒體 驅動裝置 螺旋軸 出碴閘門組成 是土壓平衡盾構的排土裝置 主要有以下三個功能 1 碴土在螺旋機內(nèi)向外排出的過程中形成密封土塞 碴土壓力從前至后依次遞減 2 在保持土倉土壓的同時 將盾構土倉內(nèi)的土體向外連續(xù)排出 3 將土倉內(nèi)的土壓值自動與螺機轉速值進行比較 隨時調整向外排土的速度 實現(xiàn)連續(xù)的動態(tài)土壓平衡過程 確保盾構連續(xù)正常向前掘進 螺旋輸送機結構功能及分類 帶式螺旋機 軸式螺旋機 螺旋輸送機結構功能及分類 當?shù)叵滤容^豐富 土層透水系數(shù)較高 且螺旋機內(nèi)的碴土難以形成 土塞 時 發(fā)生螺旋機噴涌現(xiàn)象的可能性較大 為此 針對性設計如下 1 盾構機出土口設置2個閘門 交替開啟以降低噴涌壓力 2 預留了膨潤土和高分子聚合物注入接口 必要時 可向土倉壁和螺旋機內(nèi)注入膨潤土或高分子聚合物 以緩解螺旋機的噴碴壓力 3 設置有保壓泵接口 必要時可聯(lián)接泥漿泵或泥漿管 緩解噴碴壓力 雙閘門 保壓泵接口 螺旋輸送機結構功能及分類 螺旋輸送機按驅動結構分 一般有周邊驅動和中心驅動兩種結構形式 中心驅動 結構緊湊 便于相鄰部件的布置 周邊驅動 出渣口在后部 提高出渣位置 渣土通過無軸區(qū)時利用自身重力堆積 密實 形成土塞 使渣土具有一定連續(xù)性 并能起到一定止水作用 螺旋輸送機結構功能及分類 目錄 第一章主驅動結構功能及分類 第二章主機盾體結構及功能簡介 第三章螺旋輸送機結構功能及分類 第四章管片拼裝機結構功能及分類 中鐵裝備中心軸式管片拼裝機具有6個自由度 回轉速度0 2rpm 并可實現(xiàn)微調 所有動作可遙控 便于與拼裝機配合操作 管片拼裝機各動作采用比例閥控制 對于管片拼裝的控制精度高 速度快 且拼裝管片質量好 回轉架旋轉限位包括旋轉編碼器限位及接近開關雙層保護設計 管片拼裝機結構功能及分類 管片安裝機在盾尾內(nèi)部拼裝管片 有4 6個自由度動作 包括旋轉 提升 縱向移動 XYZ三個軸向的擺動 管片抓取有2種方式 地鐵盾構一般采用機械抓取式 機械抓取式 真空吸盤式 管片拼裝機結構功能及分類 舉升機構由兩個獨立的油缸通過法蘭與回轉機構連接 油缸的升縮桿和舉重鉗鉸接 能實現(xiàn)升降功能 兩個獨立的油缸能實現(xiàn)橫搖動作 抓舉頭通過關節(jié)軸承安裝在舉重鉗上 抓舉頭上的抓持系統(tǒng)為機械式抓舉 通過位移和壓力雙重檢測 確保抓持可靠 同時還具有連鎖功能 抓舉頭上的兩個小油缸能實現(xiàn)以下動作 抓舉頭的俯仰和偏轉 舉升機構 管片拼裝機結構功能及分類 圖5 1舉重鉗1仰俯油缸2偏轉油缸3扣頭持重座4扣頭5扣頭螺栓6扣頭螺釘7關節(jié)軸承8扣頭油缸9軛架 抓舉頭 管片拼裝機結構功能及分類 管路支架為拼裝機的管路布置提供平臺 所有管線布置能滿足拼裝機的回轉 平移等動作 工作平臺通過法蘭固定在平移機構上 隨平移機構一起動作 為觀察管片拼裝及管片螺栓的連接提供工作平臺 操作與安全 拼裝機的操作有無線遙控器控制和有線控制兩種 拼裝機上設有報警燈和報警喇叭 報警信號自動發(fā)出 當拼裝機在旋轉時 報警燈亮 管片拼裝機結構功能及分類 環(huán)式拼裝機在支承環(huán)后部或在盾構液壓缸壓力墊附近的盾尾設置支承滾軸 在滾軸上安裝中空形的圓環(huán) 其中設有可自由伸縮的臂 采用這種形式時 可得到較大的作業(yè)空間 便于布置出土設備 管片拼裝機結構功能及分類 謝謝