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  精选文档精选文档薃蒃芁艿芅薄PAGEPAGE6精选文档PAGE;.盾构机的工作原理1．盾构机的掘进液压马达驱动刀回旋转，同时开启盾构机推动油缸，将盾构机向前推动，跟着推动油缸的向前推动，刀盘连续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再经过竖井运至地面。2．掘进中控制排土量与排土速度当泥土仓和螺旋输送机中的碴土累积到必定数目时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相均衡时，开挖面就能保持稳固，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相均衡时，开挖工作就能顺顺利利地进行。3.管片拼装盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使地道—次成型。盾构机的构成及各构成部分在施工中的作用盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，此中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推动力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分构成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。1.盾体盾体主要包含前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后边的工作空间相隔离，推力油缸的压力可经过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳固开挖面的作用。承压隔板上在不一样高度处安装有五个土压传感器，可拿来探测泥土仓中不一样高度的土压力。前盾的后边是中盾，中盾和前盾经过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边地址装有30个推动油缸，推动油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后边已安装好的管片上，经过控制油缸杆向后伸出可以供应给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就能轻松实现左转、右转、仰头、低头或直行，从而能够使掘进中盾构机的轴线尽量拟合地道设计轴线。中盾的后边是尾盾，尾盾经过14个被动随从的铰接油缸和中盾相连。这类铰接连接可以使盾构机易于转向。2.刀盘刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘的张口率约为28％，刀盘直径6．28m，也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，刀盘上可依据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具，刀盘的外侧还装有一把超挖刀，盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的全部种类的刀具都由螺栓连接，都可以从刀盘后面的泥土仓中来更换。法兰板的后部安装有一个辗转接头，其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。3.刀盘驱动;..;.刀盘驱动由螺栓坚固地连接在前盾承压隔板上的法兰上，它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6．1rpm的无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱构成，每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱构成，此中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置，用于制动刀盘。安装在前盾右边承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油，用来润滑主齿轮箱，该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。4.双室气闸双室气闸装在前盾上，包含前室和主室两部分，当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换刀具时，要使用双室气闸。在进入泥土仓时，为了防范开挖面的坍坍，要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压，这样工作人员要进出泥土仓时，就存在一个适应泥土仓中压力的问

  ，经过调整气闸前室和主室的压力，就可以使工作人能适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意，只有经过高压空气检查和遇到相应培训有资质的人员，才可经过气闸进出有压力的泥土仓。现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例，来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室，关闭前室和主室之间的隔断门，依据规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土仓的压力相同时，打开主室和泥土仓之间的闸阀，使二者之间压力均衡，这时打开主室和泥土仓之间的隔断门，工作人员甲进入泥土仓。假如这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作，乙就可以先进入前室，而后关闭前室和常压操作环境之间的隔断门，给前室加压至和主室及泥土仓中的压力相同，扣开前室和主室之间的闸阀，使二者之间的压力均衡，打开主室和前室之间的隔断门，工作人员乙进入主室和泥土仓中。5.管片拼装机管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和拼装头构成。拼装机大梁用法兰连接在中盾的后支撑架上，拼装机的支撑架经过左右各两个滚轮安置在拼装机大梁上的行走槽中，一个内圈为齿圈形式外径3．2m的滚珠轴承外圈经过法兰与拼装机支撑架相连，内圈经过法兰与旋转架相连，拼装头与旋转支架之间用两个伸缩油缸和一个横粱相连接。现以拼装头在正下方地址的状况为例，来说明拼装机的运动状况。两个拼装机行走液压油缸可以使支撑架、旋转架、拼装头在拼装机大梁上沿地道轴线方向挪动；安装在支撑架上的两个斜盘式轴向柱塞旋转马达，经过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和拼装头沿地道圆周方向左右旋转各200度；经过伸缩油缸可以使拼装头上升或降落；拼装头在油缸的作用下又可以实此刻水平方向上的摇动，和在竖直方向上的摇动以及抓紧和放松管片的功能。这样在拼装管片刻，就可以有六个方向的自由度，从而能够使管片正确就位。拼装手可以使用有线的或遥控的控制器操作管片拼装机，用来拼装管片。我们采纳的是1．2m长的通用管片，一环管片由六块管片构成，它们是三个

  十种不一样种类的管环，经过选择不一样种类的管环就可以使成型后的地道轴线与设计的地道轴线相拟合。地道成型后，管环之间及管环的管片之间都装有密封，用以防水。管片之间及管环之间都由高强度的螺栓连接。6.排土机构盾构机的排土机构主要包含螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将士箱吊至地面，并倒人碴土坑中。螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机间隔，后者可以在停止掘进或;..;.维修时关闭，在整个盾构机断电紧急状况下，此闸门也可由蓄能器储存的能量自动关闭，以防范开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。7.后配套设备后配套设备主要由以下几部分构成：管片运输设备、四节后配套台车及其上边安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。A.管片运输设备管片运输设备包含管片运送小车、运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。管片由龙门吊从地面下至竖井的管片车上，由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦—方，由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上，由管制、车再向前运送，供应管片拼装机使用。B.一号台车及其上的设备一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。盾构机操作室中有盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT地道掘进激光导向系统电脑及螺旋输送机后部出土口监察器。二号台车及其上的设备二号台车上有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。液压油箱及液压泵站为刀盘驱动、推动油缸、铰接油缸、管片拼装机、管片运输小车、螺旋输送机、注浆泵等液压设备供应压力油。泵站上装有液压油过滤及冷却回路，液压油冷却器是水冷式。盾尾密封油脂泵在盾构机掘进时将盾尾密封油脂由12条管路压送到三排盾尾密封刷与管片之间形成的两个腔室中，以防范注射到管片背后的浆液进入盾体内。润滑油脂泵将油脂泵送到盾体中的小油脂桶中，盾构机掘进时，4kw电机驱动的小油脂泵将油脂泵送到主驱动齿轮箱、螺旋输送机齿轮箱及刀盘辗转接头中。这些油脂起到两个作用，一个作用是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作地域及帮助阻挡赃物进入被密封地域内部的作用，关于螺旋输送机齿轮箱还有别的一个作用，就是润滑齿轮箱的球面轴承。三号台车及其上的设备三号台车上装有两台打气泵、一个1立方米贮气罐、一组配电柜及一台二次风机。打气泵可供应8Bar的压缩空气并将压缩空气储存在贮气罐中，压缩空气可拿来驱动盾尾油脂泵、密封油脂泵平和动污水泵，用宋给人闸、开挖室加压，用来操作膨润土、盾尾油脂的气动开关，用来与泡沫剂、水混杂形成改良土壤的泡沫，用来8嘞气动工具等。二次风机由11kW的电机驱动，将由中间井输送至第四节台车地址处的新鲜空气，连续向前泵送至盾体周边，以给盾构机供应优异的通风。四号台车及其上的设备四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷筒、风管盒。铺设在地道中的两条内径为100mm的水管作为盾构机的进、回水管，将竖井地面的蓄水池与水管卷筒上的水管连接起来，与蓄水池连接的一台高压水泵驱动盾构机用水在蓄水池和盾构机之间循环。平时情况下，进人盾构机水管卷筒水管的水压控制在5Bar左右。正常掘进时，进人盾构机水循环系统的水有以下的用途：对掖压油、主驱动齿轮油、空压机、配电柜中的电器部件及刀盘驱动副变速箱拥有冷却功能，为泡沫剂的合成供应用水，供应给盾构机及地道洁净用水。蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。风管盒中装有折叠式的风管，风管与竖井地面上的风肌连接，向地道中的盾构机里供应新鲜空气。新鲜空气经过风管被送至第四节台车的地址。8.电气设备;..;.盾构机电气设备包含电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制管理系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监察器、电机、插座、照明、接地等。电器系统最小保护等级为IP5．5。主供电电缆安装在电缆卷筒上，10kV的高压电由地面经过高压电缆沿地道输送到与之连接的主供电电缆上，接着经过变压器转变为400v，50Hz的低压电进人配电柜，再经过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。西门子S7-PLC是控制管理系统的要点部件，控制管理系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各基本功能。比方盾构机要掘进时，盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮，一个电信号就被传到PLC控制管理系统，控制管理系统第一解析推动的条件能否具备(如推动油缸液压油泵能否打开，润滑脂系统能否工作正常等，．假如推动的条件不具备，就不可以推动，假如条件具备，控制管理系统就会使推动按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推动油缸控制阀的电磁阀供电，电磁阀通电打开推动油缸控制阀，盾构机开始向前推动。PLC安装于控制室，在配电柜里装有远程接口，PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T地道激光导向系统电脑相连。盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可挪动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机，实现各种功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。螺旋输送机后部出土口监察器用来监察螺旋输送机的出土状况。电机为全部液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等供应动力。当电机的功率在30kW以下时，采纳直接起动的方式，当电机的功率大于30kW时，为了降低起动电流，采纳星形—三角形起动的方式。9.辅助设备辅助设备包含数据收集系统、S1S-T地道激光导向系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。数据收集系统数据收集系统的硬件是一台有必定配置

  的计算机和能使该计算机与地道中掘进的盾构机保持联系的调制解调器、变换器及电话线等原件。该计算机可以搁置在地面的监控室中，并一直与地道中掘进的盾构机自动控制系统的PLC保持联系，这样数据收集系统即可以和盾构机自动控制系统的PLC拥有相同的各种关于盾构机当前状态的信息。数据收集系统按掘进、管片拼装、停止掘进三个不一样运转状态段来

  、办理、储存、显示和评判盾构机运转中的全部要点监控参数。经过数据收集系统，地面工作人员就可以在地面监控室中及时监控盾构机各系统的运转状况。数据收集系统还能够实现以下任务：用来查找盾构机从前掘进的档案信息，经过与打印机相连打印各环的掘进报告，更正地道中盾构机的PLC的程序等等。地道掘进激光导向系统德国VMT公司的SLS-T地道掘进激光导向系统最大的作用有以下几点：①可以在地道激光导向系统用电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相关于地道设计轴线的正确地址，这样在盾构机掘进时，操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态，使盾构机的轴线凑近地道的设计轴线，这样盾构机轴线和地道设计轴线之间的误差就可以从始至终保持在一个很小的数值范围内。②推动一环结束后，地道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获取推动油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值，并依此计算出上一环管片的管环平面，再考虑被手工输入地道掘进激光导向系统电脑的盾尾缝隙等要素，计算并选择这—环合适拼装的管片种类。③可以供应完好的各环掘进姿态及其余有关的资料的档案;..;.资料。④可经过标准的地道设计几何元素计算出地道的理论轴线。⑤可以经过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连，这样在地面就能及时监控盾构机的掘进姿态。地道掘进激光导向系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黄盒子、控制盒和地道掘进激光导向系统用电脑。激光经纬仪暂时固定在安装好的管片上，跟着盾构机的不停向前掘进，激光经纬仪也要不停地向前挪动，这被称为移站。激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。激光经纬仪发射出激光束照耀在激光靶上，激光靶能判断激光的入射角及折射角，别的激光靶内还有测倾仪，用来丈量盾构机的转动和倾斜角度，再依据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据，地道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的正确地址。控制盒用来组织地道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联系，并向黄盒子和激光靶供电。黄盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。地道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获取的全部数据来进行综合、计算和评估。所得结果能被以图形或数字的形式显示在显示屏上。注浆装置注浆装置主要包含两个注浆泵、浆液箱及管线。在竖井，浆液被放入浆液车中，电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁，浆液车将浆液泵入浆液箱中。两个注浆泵各有两个出口，这样总合有四个出口，四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上，盾构机掘进时，山注浆泵泵出的浆液被同步注入地道管片与土层之间的环隙中，浆液凝固后就能够更好的起到稳固管片和地层的作用。为了适应开挖速度的快慢，注浆装置可依据压力来控制注浆量的大小，可早先选择最小至最大的注浆压力，这样做才能够达到两个目的，一是盾尾密封不会被损坏，管片不会受过大的压力，二是对四周土层的扰动最小。注浆方式有两种：人工方式和自动方式。人工方式能任选四根注浆管中的一根，由操作人员在现场操作台上操作按钮启动注浆系统；自动方式则是在注浆现场操作台上早先设定好的，盾构机掘进即启动注浆系统。泡沫装置泡沫系统主要包含泡沫剂罐、泡沫剂泵、水泵、四个溶液计量调理阀、四个空气剂量调节阀个液体流量计、四个气体流量计、泡沫发生器及连接收路。泡沫装置产生泡沫，并向盾构机开挖室中注入泡沫，用于开挖土层的改良，作为支撑介质的土在加入泡沫后，其塑型、流动性、防渗性和弹性都得至U改良，盾构机掘进驱动功率即可减少，同时也可减少刀具的磨损。泡沫剂泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出，并与水泵泵出的水按盾构司机操作指令的比率混杂形成溶液，控制管理系统是经过安装在水泵出水口处的液体流量计丈量水泵泵出水的流量，并依据这一流量控制泡沫剂泵的输出量来完成这一混杂比率指令的。混杂溶液向前输送至盾体中，被分配输送到四条管路中，经过溶液剂量调理阀和液体流量计后，又被分别输送到四个泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混杂产生泡沫，压缩空气进入泡沫发生器前也要先经过气体流量计和空气剂量调理阀。泡沫剂溶液和压缩空气也是按盾构机司机操作指令的比率混杂的，这一指令需经过盾构机控制管理系统接收液体流量计平和体流量计的信息并控制空气剂量调理阀和溶液剂量调理阀来完成。最后，泡沫沿四条管路经过刀回旋转接头，再经过刀盘上的张口，注入到开挖室中。在控制室，操作人员也可以依据需要从四条管路中随意选择，向开挖室加入泡沫。膨润土装置膨润土装置也是用来改良土质，以利于盾构机的掘进。膨润土装置主要包含膨润土箱、膨润土泵、九个气动膨润土管路控制阀及连接收路。和浆液相同，在竖井，膨润土被放人膨润土车中，电瓶车牵引膨润土车至膨润土箱旁，膨润土车将膨润土泵入膨润土箱中。;..;.需要注入膨润土时，膨润土被膨润土泵沿管路向前泵至盾体内，操作人员可依据需要，在控制室的操作控制台上，经过控制气动膨润土管路控制阀的开关，将膨润土加入到开挖室、泥土仓或螺旋输送机中。;..

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