盾構(gòu)主要部件組成及功能描述

1、地鐵盾構(gòu)主要部件功能描述盾構(gòu)是一個(gè)具備多種功能于一體的綜合性設(shè)備，它集合了隧道施工過(guò)程 中的開(kāi)挖、出土、支護(hù)、注漿、導(dǎo)向等全部的功能。盾構(gòu)施工的過(guò)程也就是 這些功能合理運(yùn)用的過(guò)程。盾構(gòu)在結(jié)構(gòu)上包括刀盤(pán)、盾體、人艙、螺旋輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、管片 小車(chē)、皮帶機(jī)和后配套拖車(chē)等；在功能上包括開(kāi)挖系統(tǒng)、主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn) 系統(tǒng)、出碴系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo) 向系統(tǒng)及通風(fēng)、供水、供電系統(tǒng)、有害氣體檢測(cè)裝置等。1、刀盤(pán)和刀具刀盤(pán)：根據(jù)北京地鐵特殊地質(zhì)條件設(shè)計(jì)。輻條式刀盤(pán)，開(kāi)口率約為50%。6 個(gè)刀梁。刀梁及隔板上有 5 路碴土改良的注入孔（泡沫、膨潤(rùn)土、水注入管 路）。刀盤(pán)表面

2、采用耐磨材料或堆焊耐磨材料，確保刀盤(pán)的耐磨性。 刀盤(pán)具 有正反轉(zhuǎn)功能，切削性能相同。刀具：中心魚(yú)尾刀 1把，先行刀 36把、主切刀 82把（高 64 把、低 18 把），保徑刀 24 把；合計(jì)： 143把。另配超挖刀 2 把。2、盾體盾體鋼結(jié)構(gòu)承受土壓、水壓和工作荷載（土壓3bar）。盾體包括：前盾、中盾、盾尾。前盾前盾又稱(chēng)切口環(huán)，它里面裝有支撐主驅(qū)動(dòng)和螺旋輸送機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)。隔板 上面設(shè)人艙、球閥通道、四個(gè)攪拌器。前盾上有液壓閉合裝置，可以關(guān)閉螺 旋輸送機(jī)的前閘門(mén)。前盾的隔板上裝有土壓傳感器。中盾和盾尾中盾又稱(chēng)支承環(huán)，前盾和中盾用螺栓聯(lián)接，并加焊接聯(lián)接。中盾內(nèi)布置有推進(jìn)油缸、鉸接油缸和管片安裝機(jī)

3、架。中盾的盾殼園周布 置有超前鉆孔的預(yù)留孔中盾和盾尾之間通過(guò)鉸接油 缸連接，兩者之間可以有一定的 夾角，從而使盾構(gòu)在掘進(jìn)時(shí)可以 方便的轉(zhuǎn)向。盾尾安裝了三道密封鋼絲刷 及8個(gè)油脂注入管道、8根內(nèi)置的同步注漿管道（4根正常使用4詹曲唄 根注漿管為備用）3、主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主軸承、八個(gè)液壓馬達(dá)、八個(gè)減速器和安裝在后配套拖 車(chē)上的主驅(qū)動(dòng)液壓泵站。刀盤(pán)通過(guò)螺栓與主軸承的內(nèi)齒圈聯(lián)接在一起，刀盤(pán) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主軸承的內(nèi)齒圈來(lái)帶動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)。主軸承采用大直徑三滾柱軸承，外徑2820mm。4、推進(jìn)系統(tǒng)盾構(gòu)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)提供盾構(gòu)向前推進(jìn)的動(dòng)力。推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括32個(gè)推進(jìn)油缸和推進(jìn)液壓泵站。推進(jìn)油缸按照在

4、圓周上的區(qū)域分為四組，頂部3對(duì)油缸一組、左側(cè)4對(duì)油缸一組、右側(cè) 4對(duì)油缸一組、底部 5對(duì)油缸一組。油缸的后 端頂在管片上以提供盾構(gòu)前進(jìn)的反力。推進(jìn)系統(tǒng)油缸分組控制如圖所示，其中4個(gè)位置的油缸裝有位移傳感器5、螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)采用帶軸式后出碴門(mén)，安裝于前盾的底部，伸入土艙的一段 焊接有耐磨片。螺旋輸送機(jī)通過(guò)二個(gè)液壓馬達(dá)帶二個(gè)減速機(jī)周邊驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速范圍可以在021rpm內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，可以很好的控制出土量和控制土艙的土壓力。為了提高碴土的流動(dòng)性，可以向螺旋輸送機(jī)周邊的孔注入膨潤(rùn)土或泡沫。螺旋輸送機(jī)最大輸送粒徑為 250mm。6、皮帶輸送機(jī)皮帶機(jī)用于將螺旋輸送機(jī)輸出的碴土傳送到盾構(gòu)后配套的碴車(chē)上。皮

5、帶機(jī)布置在后配套拖車(chē)的上面。7、管片安裝機(jī)構(gòu)管片安裝機(jī)安裝在盾尾，有6個(gè)自由度，有遙控和線控兩種方式。管片吊機(jī)及管片轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)：管片（共 6塊）由2個(gè)管片運(yùn)輸車(chē)由洞外運(yùn)送到 洞內(nèi)后，首先由管片吊機(jī)吊起放置到管片轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)上， 然后由管片轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)送到 管片安裝機(jī)能夠抓到的位置。管片轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)一次可以存放 3塊管片。8、人艙人員艙是人員出入土艙進(jìn)行維修和檢查的轉(zhuǎn)換通道，出入土艙的工具和 材料也由此通過(guò)。人員艙有兩種狀態(tài)：無(wú)壓模式（非工作狀態(tài)）；加壓模式（工 作狀態(tài)）。人員艙包括主艙和材料艙（3+2）,它們由壓力門(mén)隔開(kāi)。進(jìn)入土艙具有一定的危險(xiǎn)性。進(jìn)入人員艙的工作人員必須經(jīng)過(guò)身體檢查，并接受相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)培

6、訓(xùn)。9、拖車(chē)后配套拖車(chē)用以安裝液壓泵站、注漿泵、砂漿罐及電氣設(shè)備等。拖車(chē)行走在專(zhuān)用軌道上，拖車(chē)之間用拉桿相連。每節(jié)拖車(chē)上的安裝設(shè)備如下表:拖車(chē)號(hào)主要安裝設(shè)備設(shè)備橋皮帶機(jī)、管片吊機(jī)、管路、泡沫發(fā)生器1 #控制室、注漿泵、砂漿罐、小配電柜、泡沫發(fā)生裝置2#主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)泵站、膨潤(rùn)土罐及膨潤(rùn)土泵3#主配電柜、泡沫箱及泡沫泵、油脂站4#P 兩臺(tái)空壓機(jī)、風(fēng)包、主變壓器、電纜存放區(qū)5#水官卷筒、儲(chǔ)風(fēng)筒、皮帶機(jī)卸碴點(diǎn)1 0、液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)是盾構(gòu)為各主要執(zhí)行元件提供動(dòng)力并執(zhí)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，主要包 括主驅(qū)動(dòng)、推進(jìn)（鉸接）、螺旋輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、輔助系統(tǒng)、循環(huán)過(guò)濾冷 卻系統(tǒng)等，液壓系統(tǒng)的元器件全部采用國(guó)際知名品牌的

7、產(chǎn)品，元器件質(zhì)量可 靠性能穩(wěn)定，保證了液壓系統(tǒng)的可靠性。11、注脂系統(tǒng)注脂系統(tǒng)包括三大部分：主軸承密封系統(tǒng)，盾尾密封系統(tǒng)和主機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。三部分都以壓縮空氣為動(dòng)力源。12、碴土改良系統(tǒng)盾構(gòu)配有兩套碴土改良系統(tǒng)：膨潤(rùn)土系統(tǒng)和泡沫系統(tǒng)。兩者在注入口共 用一套輸送管路。泡沫系統(tǒng)：用于對(duì)碴土進(jìn)行改良。泡沫系統(tǒng)主要由泡沫泵、高壓水泵、電 磁流量閥、泡沫發(fā)生器、壓力傳感器、管路組成，膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)：在確定不使用泡沫劑的情況下，關(guān)閉泡沫輸送管道，同 時(shí)將膨潤(rùn)土輸送管道打開(kāi)，通過(guò)輸送泵將膨潤(rùn)土壓入刀盤(pán)、碴艙和螺旋輸 送機(jī)內(nèi)，達(dá)到改良碴土地目的。泡沫及膨潤(rùn)土系統(tǒng)示意圖13、同步注漿系統(tǒng)盾構(gòu)采用同步注漿系統(tǒng)，可以使

8、管片外面的間隙及時(shí)得到充填，有效的 保證隧道的施工質(zhì)量及防止地面下沉。注漿系統(tǒng)示意圖如下：注漿系統(tǒng)示意圖14、自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)盾構(gòu)安裝了一套自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)Χ軜?gòu)在掘進(jìn)中的各種姿態(tài)、以及盾構(gòu)的線路和位置關(guān)系進(jìn)行精確的測(cè)量和顯示。操作人員可以及時(shí)的根 據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)提供的信息，快速、實(shí)時(shí)地對(duì)盾構(gòu)的掘進(jìn)方向及姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證盾構(gòu)掘進(jìn)方向的正確型自動(dòng)全站儀2個(gè)棱鏡地面監(jiān)控 系統(tǒng)J 傾角傳感器R型和B型 控制箱7觸摸電腦盾 卩：恤勾姿態(tài)自動(dòng) 測(cè)量軟件DS2000自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)示意圖Leica?TCA1202-S型自動(dòng)全站儀、工業(yè)觸摸式壁掛電腦、R型和B型無(wú)線通訊控制箱、盾構(gòu)姿態(tài)自動(dòng)測(cè)量軟件、2個(gè)電子棱

9、鏡；傾角傳感器；后視棱鏡組。監(jiān)控模塊：通過(guò)工地上的光纜或電話線可對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解和管理， 實(shí)現(xiàn)地面對(duì)地下的管理和控制。1、全面姿態(tài)顯示：多達(dá)十幾個(gè)姿態(tài)參數(shù)的數(shù)字和圖像顯示，使信息更直 觀。2、不同的權(quán)限管理，防止人為誤差；3、基于現(xiàn)場(chǎng)的軟件界面設(shè)計(jì)和操作流程；4、強(qiáng)大的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算功能；5、智能化的糾錯(cuò)能力和系統(tǒng)管理能力；6、全面的數(shù)據(jù)管理和歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)分析功能；7、人工測(cè)量計(jì)算功能的備選。自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)特點(diǎn)： 真正的無(wú)線纜作業(yè)模式：先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念：先進(jìn)的硬件基 礎(chǔ)：全面的信息顯示：15、電氣控制系統(tǒng)供電：10KV 3P 50HZ電源：400V控制電源：230VAC/24VDC照明：

10、230VAC箱式變壓器：干式2臺(tái)，IP55,溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警和保護(hù)；主配電：無(wú)功補(bǔ)償COS >=，短路、接地及二級(jí)漏保；電機(jī)啟動(dòng)方式：30kW及以上配置電機(jī)軟啟動(dòng)器，程序防止大功率電機(jī)同時(shí)啟動(dòng);主要技術(shù)參數(shù)表名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)備注管片結(jié)構(gòu)外徑6,000mm內(nèi)徑5,400mm管片寬度1,200mm分布3+2+1縱向連接螺栓數(shù)量16盾體后部被動(dòng)鉸接式前盾直徑6,250mm板厚50mm防涌門(mén)1個(gè)剪式中盾直徑6,240mm板厚40mm長(zhǎng)度（前盾和中盾）4,280mm盾構(gòu)最小水平轉(zhuǎn)彎半徑300m最大工作壓力3bar土壓傳感計(jì)5個(gè)人艙人閘門(mén)DN600盾尾直徑6,230mm板厚40mm盾尾長(zhǎng)度3,700mm油脂

11、管數(shù)量8 個(gè)(2 x 4)密封3排鋼絲刷注漿口4個(gè)+4個(gè)備用通徑50mm單液推進(jìn)油缸缸徑/桿徑-行程260/180 - 2,100mm數(shù)量2X 16分組4組上、下、左、右推力36,493kN30Mpa最大推力42,575kN35Mpa最大推進(jìn)速度80mm/min最大伸出速度160mm/mi n所有油缸空載縮回速度3,400mm/min鉸接油缸缸徑/桿徑-行程180/80-150數(shù)量14個(gè)超前注漿管6 個(gè) DN100名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)備注刀盤(pán)輻條式刀盤(pán)開(kāi)挖直徑6,280mm旋轉(zhuǎn)方向左/右刀具中心魚(yú)尾刀1把，先行刀36 把、保徑刀 24把、主切刀 82把，；合計(jì)：143把。另配超挖刀2把。泡沫噴嘴數(shù)量4

12、個(gè)中心回轉(zhuǎn)接頭1個(gè)5泡沫通道+4液壓通道主驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)數(shù)量8 個(gè) A6VM250額定扭矩4,761kNm最大脫困扭矩5,718kNm轉(zhuǎn)速0功率630kW2X 315kW主軸承型式二排滾柱內(nèi)齒圈式主軸承外徑2,820mm主軸承計(jì)算壽命15000h根據(jù) ISO281L10管片拼裝機(jī)中間回轉(zhuǎn)式抓緊系統(tǒng)機(jī)械式液壓抓緊自由度6回轉(zhuǎn)速度0比例控制旋轉(zhuǎn)角度+/-200 °比例控制舉升油缸行程1,000mm比例控制縱向移動(dòng)行程2,000mm比例控制控制裝置無(wú)線控制備有線控操作的電纜連 接接頭遙控器HBC、線式包含推進(jìn)油缸、喂片機(jī) 操作按鈕人員艙雙艙式直徑1,600mm工作壓力3bar人數(shù)（容

13、納）3+2主艙/副艙螺旋輸送機(jī)有軸螺旋式直徑800mm功率160kW名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)備注最大脫困扭矩230kNm30Mpa轉(zhuǎn)速0 到 21rpm無(wú)級(jí)調(diào)速螺旋伸縮行程 1,000mm驅(qū)動(dòng)周邊驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)A6VM160 二個(gè)配有減速機(jī)輸送量380m3/h理論出料口門(mén)1個(gè)后出料土壓傳感計(jì)2個(gè)前后各一個(gè)最大粒徑250mm后配套設(shè)施單側(cè)限寬 2100 （主控室和 注漿罐除外）后配套結(jié)構(gòu)連接橋+5節(jié)拖車(chē)軌距2080mm碴車(chē)軌距900mm喂片機(jī)存放3塊管片冗余設(shè)計(jì)管片吊機(jī)雙梁2個(gè)皮帶機(jī)帶寬800mm最大輸送量450m3/h咼壓電纜托盤(pán)1個(gè)液壓系統(tǒng)液壓泵站4.5m3包括過(guò)濾器和油箱主驅(qū)動(dòng)泵500ml/r 兩臺(tái)功率

14、控制工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)1套內(nèi)循環(huán)，液壓油外循環(huán) 冷卻外循環(huán)泵用戶(hù)提供管道增壓泵:1臺(tái)管片沖洗泵1臺(tái)污水隔膜泵1臺(tái)污水輸送泵1臺(tái)污水罐3 m31個(gè)配有液位傳感器同步注漿系統(tǒng)單液注漿同步注漿泵2臺(tái)KSP1流量注漿能力2X 12m3/h壓力傳感器4個(gè)砂漿罐容量6m3f攪拌配自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)膨潤(rùn)土系統(tǒng)名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)備注膨潤(rùn)土罐4m茄氣動(dòng)攪拌膨潤(rùn)土泵10m3/h變頻可調(diào)式配有流量傳 感器泡沫系統(tǒng)1套泡沫發(fā)生器4路水泵1臺(tái)7m3/h泡沫泵1臺(tái)300l/h工業(yè)空氣空壓機(jī)2臺(tái)37kW高壓空氣儲(chǔ)存罐1m3保壓系統(tǒng)2套氣動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)DN65,在盾體內(nèi)油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)氣動(dòng)型號(hào)統(tǒng)一電動(dòng)多頭泵1臺(tái)林肯遞進(jìn)分配閥1套林肯液壓油沖洗檢

15、測(cè)主驅(qū)動(dòng)密封1套盾尾油脂密封系統(tǒng)氣動(dòng)型號(hào)統(tǒng)一控制模式壓力、行程和手動(dòng)壓力傳感器8個(gè)HBV油脂密封系統(tǒng)氣動(dòng)型號(hào)統(tǒng)一齒輪分配閥1個(gè)齒輪油循環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)制潤(rùn)滑配有循環(huán)過(guò)濾、冷卻、 溫控裝置螺桿泵1套最高壓力160bar磁性過(guò)濾器1套換熱器片式水冷二次通風(fēng)系統(tǒng)DN60風(fēng)管通風(fēng)管儲(chǔ)存裝置2個(gè)DN100風(fēng)管,100m儲(chǔ)量水管延伸3路水管掛架有效延伸長(zhǎng)度12m導(dǎo)向系統(tǒng)兩棱鏡式力信自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)自動(dòng)全站儀Leica?TCA1202-S 型精度2”管片排序系統(tǒng)有導(dǎo)向系統(tǒng)集成電控系統(tǒng)控制室1個(gè)帶空調(diào)名稱(chēng)技術(shù)參數(shù)備注主副配電柜1個(gè)功率因數(shù)補(bǔ)償器集成咼壓開(kāi)關(guān)集成初級(jí)電壓/次級(jí)電壓10kV/400V變壓器1,600kVA (

16、800+800kva)箱式變壓器控制電壓24V/230V照明電壓230V閥工作電壓24V工作頻率50Hz系統(tǒng)絕緣保護(hù)IP55PLCS7-400西門(mén)子閉路電視系統(tǒng)4個(gè)攝像頭和1個(gè)顯示屏顯示屏為彩色有害氣體檢測(cè)便攜式和固定式各一套便攜式進(jìn)艙使用數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)1套主要功率配置功率大于30kw采用軟啟動(dòng)器刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)630kW2X 315kW盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)90kW管片拼裝機(jī)55kW輔助系統(tǒng)0kW和推進(jìn)系統(tǒng)串聯(lián)注漿系統(tǒng)0kW和管片拼裝系統(tǒng)串聯(lián)液壓油過(guò)濾系統(tǒng)15kW齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)4kW螺旋輸送機(jī)160kW工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)40kw清水泵、污水泵、高壓沖洗泵泡沫系統(tǒng)18kW同步注漿攪拌系統(tǒng)8kW皮帶機(jī)30kW二次通風(fēng)0kW空壓機(jī)74kW管片吊機(jī)10kw電源插座及工地用電75kW其他60kW合計(jì)1,269kW主要關(guān)鍵部件廠家序號(hào)部件廠家1主軸承德國(guó)羅特艾德2液壓油缸力士達(dá)3液壓油管alfagma4液壓泵Rexroth5液壓馬達(dá)Rexroth6液壓閥Rexroth、hawe bucher7液壓站電機(jī)ABB8變頻器ABB9注脂泵德國(guó)林肯10主軸承密封JM