盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)介

1、盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)介第二部分四、盾構(gòu)機(jī)的主控系統(tǒng)及工作原理下圖是天地重工生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)示意圖，通過這臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)來簡(jiǎn)單介紹盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理。盾構(gòu)法隧道的基本原理是用一件有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計(jì)軸線開挖土體而向前推進(jìn)。這個(gè)鋼組件在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護(hù)開挖出的土體、保證作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備安全的作用，同時(shí)還能夠承受來自地層的壓力，防止地下水或流沙的入侵，這個(gè)鋼質(zhì)組件被稱為盾構(gòu)。而盾構(gòu)的主要組成部分即為盾體。前盾中盾后盾盾尾刷和同步注漿系統(tǒng)管片拼裝機(jī)1 .盾體盾體主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，這三部分都是管狀筒體。前盾和與之焊在一起的承壓隔板用來支撐刀盤驅(qū)動(dòng)，同時(shí)使

2、泥土倉(cāng)與后面的工作空間相隔離，推進(jìn)油缸的壓力可通過承壓隔板作用到開挖面上，以起到支撐和穩(wěn)定開挖面的作用。承壓隔板上在不同高度處安裝有五個(gè)土壓傳感器，可以用來探測(cè)泥土倉(cāng)中不同高度的土壓力。前盾的后邊是中盾，中盾和前盾通過法蘭以螺栓連接，中盾內(nèi)側(cè)的周邊位置裝有推進(jìn)油缸。中盾的后邊是尾盾，尾盾末端裝有密封用的盾尾刷。2 .刀盤和刀盤驅(qū)動(dòng)刀盤是一個(gè)帶有多個(gè)進(jìn)料槽的切削盤體，位于盾構(gòu)機(jī)的最前部，用于切削土體，刀盤通過安裝在前盾承壓隔板上的法蘭上的刀盤電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。它可以使刀盤在順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。刀盤電機(jī)的變速齒輪箱內(nèi)需設(shè)置制動(dòng)裝置，用于制動(dòng)刀盤。電機(jī)的防護(hù)等級(jí)需大于IP55。為了適用于

3、不同的土質(zhì)條件，刀盤上安裝了多種類型和功能的刀具，所有刀具都由螺栓連接，可以從刀盤后面的泥土倉(cāng)中進(jìn)行更換。刀盤（中交大和14.93米泥水氣壓平衡復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)）鏟刀：鏟刀可以雙向進(jìn)行開挖，主要用于保證開挖直徑的穩(wěn)定不變鏟刀切削刀：切削刀主要用于切削軟土、泥砂地層。其中刀口與刀盤旋轉(zhuǎn)方向水平的稱為切刀，刀口與刀盤旋轉(zhuǎn)方向垂直的稱為削刀切削刀滾刀與推出式滾刀：滾刀用于砂卵石、硬巖地層，它可以將大塊的巖石打碎,分成小塊。而推出式滾刀可替代外部已磨損的滾刀，從而減少?gòu)?fù)合地層的帶壓換刀，延長(zhǎng)掘進(jìn)距離，加快施工進(jìn)度，縮短工期。同推出式滾刀一樣，切削刀同樣有推出式的。推出式滾刀仿形刀與超挖刀：仿形刀是一種通過

4、油缸進(jìn)行伸縮操作的特殊刀具，其伸縮量在主控室內(nèi)事先加以設(shè)置控制。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)因?yàn)樗淼缆肪€設(shè)計(jì)或由于地質(zhì)狀況需要轉(zhuǎn)向時(shí)，仿行刀的超挖功能可以幫助盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)向。盾構(gòu)具有仿形超挖功能是目前盾構(gòu)中較為先進(jìn)的一種，其仿形超挖方位、超挖量可根據(jù)不同的施工要求而調(diào)整。仿形刀3 .人行閘人行閘裝在前盾上，包括前室和主室兩部分，當(dāng)掘進(jìn)過程中刀具磨損工作人員進(jìn)入到泥土倉(cāng)檢察或更換刀具時(shí)，需要通過人行閘。如果地面具備地層加固條件或事先已經(jīng)進(jìn)行了地層加固處理，開挖面的穩(wěn)定有保障，則可在常壓下進(jìn)行刀具檢查和更換作業(yè)。盾構(gòu)在選定地點(diǎn)停機(jī)后，將土倉(cāng)里的土排出一部分，直至土倉(cāng)內(nèi)土體高度低于土艙隔板上的密封門，此時(shí)作業(yè)人員可以通過氣

5、閘打開通往土倉(cāng)的密封門在不帶壓的情況下進(jìn)入土倉(cāng)，從而進(jìn)行刀具檢查和更換。而如果沒有注漿加固條件，開挖面又不是可以自穩(wěn)的地層，則需要用壓縮空氣來維持開挖面的穩(wěn)定。作業(yè)人員需在土倉(cāng)內(nèi)帶壓作業(yè)。做這項(xiàng)工作必須由經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)人員進(jìn)行?，F(xiàn)以工作人員從常壓的操作環(huán)境下進(jìn)入有壓力的泥土倉(cāng)為例，來說明人行閘的作用。工作人員甲先從前室進(jìn)入主室，關(guān)閉前室和主室之間的隔離門，按照規(guī)定程序給主室加壓，直到主室的壓力和泥土倉(cāng)的壓力相同時(shí)，打開主室和泥土倉(cāng)之間的閘閥，使兩者之間壓力平衡，這時(shí)打開主室和泥土倉(cāng)之間的隔離門，工作人員甲進(jìn)入泥土倉(cāng)。人行閘4 .推進(jìn)油缸推進(jìn)油缸又稱作掘進(jìn)千斤頂，安裝在中盾內(nèi)側(cè)的周邊位置，推進(jìn)油

6、缸桿上安有塑料撐靴，撐靴頂推在后面已安裝好的管片上，通過控制油缸桿向后伸出可以提供給盾構(gòu)機(jī)向前的掘進(jìn)力，這些千斤頂按上下左右被分成四組，掘進(jìn)過程中，在操作室中可單獨(dú)控制每一組油缸的壓力，這樣盾構(gòu)機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、抬頭、低頭或直行，從而可以使掘進(jìn)中盾構(gòu)機(jī)的軸線盡量符合隧道設(shè)計(jì)軸線。推進(jìn)油缸5 .排土系統(tǒng)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的排土機(jī)構(gòu)主要包括螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)。螺旋輸送機(jī)由斜盤式變量軸向柱塞馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，皮帶輸送機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。磴土由螺旋輸送機(jī)從泥土倉(cāng)中運(yùn)輸?shù)狡л斔蜋C(jī)上，皮帶輸送機(jī)再將磴土向后運(yùn)輸至第四節(jié)臺(tái)車的尾部，落入等候的磴土車的土箱中，土箱裝滿后，由電瓶車牽引沿軌道運(yùn)至豎井，龍門吊將土箱吊至

7、地面，并倒人磴土坑中。螺旋輸送機(jī)有前后兩個(gè)閘門，前者關(guān)閉可以使泥土倉(cāng)和螺旋輸送機(jī)隔斷，后者可以在停止掘進(jìn)或維修時(shí)關(guān)閉，在整個(gè)盾構(gòu)機(jī)斷電緊急情況下，此閘門也可由蓄能器貯存的能量自動(dòng)關(guān)閉，以防止開挖倉(cāng)中的水及渣土在壓力作用下進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)。螺旋輸送機(jī)土倉(cāng)內(nèi)較大的巖石會(huì)由螺旋輸送機(jī)入口前的破碎機(jī)將其破碎成小塊，如巖石的尺寸超過可以通過螺旋輸送機(jī)的最大粒徑，且破碎機(jī)無法處理，可以將螺旋輸送機(jī)縮回，并關(guān)閉前閘門。然后可以從開挖艙人工搬除巖石。（破碎機(jī)往往對(duì)質(zhì)地較軟的物體沒有辦法，如木頭等。）泥水平衡盾構(gòu)同樣存在排土系統(tǒng)，具排土設(shè)備是由排泥管路系統(tǒng)構(gòu)成的。6 .管片拼裝機(jī)管片拼裝機(jī)安裝在盾尾區(qū)域，用來安裝襯砌

8、管片。它的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件使其在拼裝管片時(shí)，可以有六個(gè)方向的自由度，從而可以使管片準(zhǔn)確就位。在管片安裝模式下，為達(dá)到最理想的襯砌效果，對(duì)每個(gè)推進(jìn)油缸可以單獨(dú)控制。所有方向運(yùn)動(dòng)可靠，采用比例液壓控制的管片拼裝機(jī)可以快速地達(dá)到毫米級(jí)的安裝精度。管片拼裝機(jī)同時(shí)還用來安裝供盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車行走的羊拱鐵軌道。每當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)完一環(huán)后后，一部分推進(jìn)千斤頂回縮，為第一片管片留出足夠的空間。其余推進(jìn)千斤頂和已經(jīng)裝好的管片仍保持接觸，以防止盾構(gòu)機(jī)由于土壓而后退。管片拼裝機(jī)抓起管片并將其放在應(yīng)放的位置，在此位置它可以和上一管片用螺栓連接起來。在管片拼裝機(jī)夾頭放開管片之前，一定要保證已回縮的推進(jìn)油缸再次頂緊管片，以防止管片意外移動(dòng)。其余管片的安裝方法與此相同，而最后一塊管片稱為封頂塊，一般為楔形，從管片前方插入已拼好的管片中，形成完整的管