盾構(gòu)機主要結(jié)構(gòu)功能及分類匯總

1、盾構(gòu)機主要結(jié)構(gòu)盾構(gòu)機主要結(jié)構(gòu)功能及分類功能及分類 目 錄 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(qū)動推進缸人員倉管片拼裝機盾構(gòu)機的基本組成土壓平衡盾構(gòu)的基本原理利用盾構(gòu)施加于開挖艙內(nèi)渣土的壓力平衡開挖面水土壓力利用盾構(gòu)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刀盤切削下來的渣土通過刀盤上的開口進通過刀盤上的開口進入土倉，渣土在土倉入土倉，渣土在土倉內(nèi)經(jīng)過攪拌和渣土改內(nèi)經(jīng)過攪拌和渣土改良成為流塑狀，盾構(gòu)良成為流塑狀，盾構(gòu)推進油缸的推力通過推進油缸的推力通過承壓隔板傳遞給土倉承壓隔板傳遞給土倉內(nèi)的渣土，繼而傳遞內(nèi)的渣土，繼而傳遞給開挖面，以平衡開給開挖面，以平衡開挖面

2、處的地下水壓和挖面處的地下水壓和土壓，從而保持開挖土壓，從而保持開挖面的穩(wěn)定。螺旋輸送面的穩(wěn)定。螺旋輸送機從承壓隔板的開孔機從承壓隔板的開孔伸入土倉進行排土伸入土倉進行排土.盾構(gòu)機的基本工作原理土倉壓力控制因素圖土倉壓力控制因素圖增大增大/減小推進速度減小推進速度增大增大 / 減小螺旋輸送機排放速度減小螺旋輸送機排放速度地下水地下水 壓壓 土壓土壓盾構(gòu)機的基本工作原理泥水平衡盾構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 泥水倉氣墊倉刀盤主驅(qū)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(gòu)機的基本工作原理泥水平衡盾構(gòu)的基本原理和結(jié)構(gòu) 泥水倉氣墊倉壓縮空氣盾構(gòu)機的基本工作原理泥水平衡盾構(gòu)的基本原理利用泥漿在由泥漿形成的泥膜

3、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(gòu)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(diào)漿，再輸送到開挖面。泥水盾構(gòu)適用的地質(zhì)范圍較大，從軟弱砂質(zhì)土層到砂礫層都可以使用。盾構(gòu)機的基本工作原理泥水盾構(gòu)泥漿環(huán)流輸送系統(tǒng) SEPARATION DRYING PREPARATION BENTONITIC MUD TANK PUMP P1 PUMP P3 PUMP P2 BACK UP 地面泥水分離站進漿泵進漿管路隧道中繼

4、泵主機排漿泵排漿管路泥漿管延伸裝置盾構(gòu)機的基本工作原理刀盤支撐及主驅(qū)動刀盤支撐及主驅(qū)動 主驅(qū)動有主驅(qū)動有2 2種：液壓驅(qū)動及變頻或雙速電機驅(qū)動，特性曲線相當。液壓驅(qū)動裝種：液壓驅(qū)動及變頻或雙速電機驅(qū)動，特性曲線相當。液壓驅(qū)動裝置體積小，適于中小盾構(gòu)。電驅(qū)動體積較大，適于中大特大盾構(gòu)。置體積小，適于中小盾構(gòu)。電驅(qū)動體積較大，適于中大特大盾構(gòu)。刀盤支承方式有刀盤支承方式有3 3種：種：1 1）中心支承式（適用于中小型直徑盾構(gòu)）中心支承式（適用于中小型直徑盾構(gòu)）2 2）中間支承式（適用于中大型直徑盾）中間支承式（適用于中大型直徑盾構(gòu)）構(gòu)）3 3）周邊支承式（適用于小型直徑盾構(gòu)）周邊支承式（適用于小型

5、直徑盾構(gòu)） 盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)功能及分類電驅(qū)、液驅(qū)對比情況電驅(qū)、液驅(qū)對比情況盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)功能及分類11 電驅(qū)在脫困情況下，若刀盤卡死（電機堵轉(zhuǎn)），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(qū)在脫困情況下，溢流閥處于溢流狀態(tài)，刀盤驅(qū)動扭矩一直保持脫困扭矩下脫困。在頻繁正反轉(zhuǎn)脫困時，電驅(qū)不及液驅(qū)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(qū)相對液驅(qū)抗沖擊能力差。 盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)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

6、封3道。 外密封示意圖內(nèi)密封示意圖盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)功能及分類 主軸承盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)功能及分類主軸承驅(qū)動箱盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)功能及分類盾構(gòu)機主驅(qū)動結(jié)構(gòu)功能及分類目 錄前盾按照結(jié)構(gòu)方式分為按照結(jié)構(gòu)方式分為4 4種：種：1 1）鉸接結(jié)構(gòu)，盾體從前至后，直徑依次減小，防卡性能好但開挖直徑大。）鉸接結(jié)構(gòu)，盾體從前至后，直徑依次減小，防卡性能好但開挖直徑大。2 2）鉸接結(jié)構(gòu)，前中尾盾直徑相同，防卡性能差但開挖直徑?。ㄜ浲粒?。）鉸接結(jié)構(gòu)，前中尾盾直徑相同，防卡性能差但開挖直徑?。ㄜ浲粒? 3）無鉸接結(jié)構(gòu)，盾體從前至后，直徑依次減小，防卡性能好但開挖直徑大。轉(zhuǎn)向性）無鉸接結(jié)構(gòu)，盾體從前至后，直徑依次減小，防

7、卡性能好但開挖直徑大。轉(zhuǎn)向性能差于鉸接結(jié)構(gòu)。取消鉸接后盾體結(jié)構(gòu)簡單，也不存在鉸接密封泄漏之憂。能差于鉸接結(jié)構(gòu)。取消鉸接后盾體結(jié)構(gòu)簡單，也不存在鉸接密封泄漏之憂。4 4）無鉸接結(jié)構(gòu)，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）無鉸接結(jié)構(gòu)，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)缺點與點與3 3）相同。）相同。 按照注漿管布置方式盾尾分為按照注漿管布置方式盾尾分為2 2種：種：1 1）盾尾注漿管外置，僅適于軟土地層，開挖直徑較?。ㄈ障稻佣啵?。）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 2）盾尾注漿管內(nèi)置，適于所有地層，開挖直徑較大。）盾尾注漿管內(nèi)

8、置，適于所有地層，開挖直徑較大。 具體選擇何種結(jié)構(gòu)形式還需根據(jù)實際地質(zhì)條件確定。具體選擇何種結(jié)構(gòu)形式還需根據(jù)實際地質(zhì)條件確定。尾盾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。 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(jié)構(gòu)（也有采用鋼板刷）。盾尾油脂泵向每道及不銹鋼金屬網(wǎng)于一體的結(jié)構(gòu)（也有采用鋼板刷）。盾尾油脂泵向每

9、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。土壓力可選擇不同排數(shù)的尾刷布置方式。 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(jié)構(gòu)復雜。2）單倉：結(jié)構(gòu)簡單，但帶壓進倉作業(yè)的有效時間短，效率低。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(diào)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

10、保帶壓換刀時艙內(nèi)人員安全。主艙準備艙推進油缸作用：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(gòu)機前進。分類：分為單缸布置和雙缸布置，布置數(shù)量和結(jié)構(gòu)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(gòu)布置有6組雙缸和10組單缸，管片分度為22.5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(diào)向功能，鉸接缸在推進缸前面，可直接迫使刀盤轉(zhuǎn)向。調(diào)向時可采用主動轉(zhuǎn)向方式也可采用被動轉(zhuǎn)向方式。調(diào)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。目

11、錄 螺旋輸送機由筒體、驅(qū)動裝置、螺旋軸、出碴閘門組成。是土壓平衡盾螺旋輸送機由筒體、驅(qū)動裝置、螺旋軸、出碴閘門組成。是土壓平衡盾構(gòu)的排土裝置，主要有以下三個功能：構(gòu)的排土裝置，主要有以下三個功能： 1 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）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。后依次遞減。 2 2）在保持土倉土壓的同時，將盾構(gòu)土倉內(nèi)的土體向外連續(xù)排出。）在保持土倉土壓的同時，將盾構(gòu)土倉內(nèi)的土體向外連續(xù)排出。 3 3）將土倉內(nèi)的土壓值自動與螺機轉(zhuǎn)速值進行比較，隨時調(diào)整向外排土）將土倉內(nèi)的土壓值自動與螺機轉(zhuǎn)速值進行比較，隨時調(diào)整向外排土的速

12、度，實現(xiàn)連續(xù)的動態(tài)土壓平衡過程，確保盾構(gòu)連續(xù)正常向前掘進。的速度，實現(xiàn)連續(xù)的動態(tài)土壓平衡過程，確保盾構(gòu)連續(xù)正常向前掘進。 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(gòu)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按驅(qū)動結(jié)構(gòu)分，一般有周邊驅(qū)動和中心驅(qū)動兩種結(jié)構(gòu)形式。中心驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，便于相鄰部件

13、的布置。周邊驅(qū)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。目 錄中鐵裝備中心軸式 管片拼裝機具有6個自由度，回轉(zhuǎn)速度02rpm，并可實現(xiàn)微調(diào)。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(zhì)量好。 回轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)限位包括旋轉(zhuǎn)編碼器限位及接近開關(guān)雙層保護設計。 管片安裝機在盾尾內(nèi)部拼裝管片。有管片安裝機在盾尾內(nèi)部拼裝管片。有4646個自由度動作，包個自由度動作，包括旋轉(zhuǎn)、提升、縱向移動、括旋轉(zhuǎn)、提升、縱向移動、XYZXYZ三個軸向的擺動。管片抓取有三

14、個軸向的擺動。管片抓取有2 2種方式。種方式。地鐵盾構(gòu)一般采用機械抓取式地鐵盾構(gòu)一般采用機械抓取式機械抓取式機械抓取式真空吸盤式真空吸盤式舉升機構(gòu)由兩個獨立的油缸通過法蘭與回轉(zhuǎn)機構(gòu)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(guān)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(zhuǎn)。舉升機構(gòu)圖5.1 舉重鉗1仰俯油缸 2偏轉(zhuǎn)油缸 3扣頭持重座 4扣頭 5扣頭螺栓6扣頭螺釘 7關(guān)節(jié)軸承 8扣頭油缸 9軛架抓舉頭管路支架為拼裝機的管路布置提供平臺，所有