盾構(gòu)機(jī)主要結(jié)構(gòu)功能及分類課件

1、盾構(gòu)機(jī)主要結(jié)構(gòu)功能及分類 目 錄第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類 土倉(cāng)刀盤切口環(huán)支撐環(huán)尾盾尾刷密封管片密封螺旋機(jī)主驅(qū)動(dòng)推進(jìn)缸人員倉(cāng)管片拼裝機(jī)盾構(gòu)機(jī)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(kāi)挖艙內(nèi)渣土的壓力平衡開(kāi)挖面水土壓力 刀盤切削下來(lái)的渣土通過(guò)刀盤上的開(kāi)口進(jìn)入土倉(cāng)，渣土在土倉(cāng)內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌和渣土改良成為流塑狀，盾構(gòu)推進(jìn)油缸的推力通過(guò)承壓隔板傳遞給土倉(cāng)內(nèi)的渣土，繼而傳遞給開(kāi)挖面，以平衡開(kāi)挖面處的地下水壓和土壓，從而保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定。螺旋輸送機(jī)從承壓隔板的開(kāi)孔伸入土倉(cāng)進(jìn)行排土.盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理土倉(cāng)壓力

2、控制因素圖增大/減小推進(jìn)速度增大 / 減小螺旋輸送機(jī)排放速度地下水 壓 土壓盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理泥水平衡盾構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 泥水倉(cāng)氣墊倉(cāng)刀盤主驅(qū)動(dòng)沖刷管排漿管吸口破碎機(jī)位置管片拼裝機(jī)主機(jī)排漿泵盾構(gòu)機(jī)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(cāng)氣墊倉(cāng)壓縮空氣盾構(gòu)機(jī)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面上的壓力平衡開(kāi)挖面水土壓力 泥膜氣墊倉(cāng)泥水倉(cāng)沖刷管排漿管泥水盾構(gòu)采用膨潤(rùn)土懸浮液（俗稱泥漿）作為支護(hù)材料。將泥漿送入泥水室，在開(kāi)挖面上形成不透水的泥膜，通過(guò)該泥膜平衡作用于開(kāi)挖面的水土壓力。開(kāi)挖的土砂以泥漿形式輸送到地面，通過(guò)泥漿處理設(shè)備進(jìn)行分離，分離后的泥水進(jìn)行重新調(diào)漿

3、，再輸送到開(kāi)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(jī)的基本工作原理泥水盾構(gòu)泥漿環(huán)流輸送系統(tǒng) 地面泥水分離站進(jìn)漿泵進(jìn)漿管路隧道中繼泵主機(jī)排漿泵排漿管路泥漿管延伸裝置盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理刀盤支撐及主驅(qū)動(dòng) 主驅(qū)動(dòng)有2種：液壓驅(qū)動(dòng)及變頻或雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，特性曲線相當(dāng)。液壓驅(qū)動(dòng)裝置體積小，適于中小盾構(gòu)。電驅(qū)動(dòng)體積較大，適于中大特大盾構(gòu)。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(gòu)）2）中間支承式（適用于中大型直徑盾構(gòu)）3）周邊支承式（適用于小型直徑盾構(gòu)）中心支承方式 中間支承方式 周邊支承方式 盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類電驅(qū)、液驅(qū)對(duì)比情況變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)定速電機(jī)驅(qū)

4、動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)部外形尺寸 中 大 小后續(xù)設(shè)備 少 少 較多效率 0.95 0.9 0.65起動(dòng)力矩 大 較小 較大起動(dòng)沖擊 小 大 較小轉(zhuǎn)速微調(diào)控制 好不能無(wú)級(jí)調(diào)速 好噪聲 小 小 大盾構(gòu)溫度 低 較低 較高維護(hù)保養(yǎng) 易 易 較復(fù)雜盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)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(jī)堵轉(zhuǎn)），此時(shí)受到變頻器及電機(jī)特性限制，實(shí)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(dòng)扭矩一直保持脫困扭矩下脫困。在頻繁正反轉(zhuǎn)脫困時(shí)，電驅(qū)不及液驅(qū)響應(yīng)快，脫困效果差。 在砂卵石及上軟下硬地層掘進(jìn)，載荷變化頻繁，電機(jī)不及液壓馬達(dá)適應(yīng)性優(yōu)越，因此電驅(qū)相對(duì)液驅(qū)抗沖擊能力差

5、。 盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)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(shí)。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(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類 主軸承盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類主軸承驅(qū)動(dòng)箱盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類目 錄第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介前盾主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介按照結(jié)構(gòu)方式分為4種：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(kāi)挖直徑大。2）鉸接結(jié)構(gòu)，前中

6、尾盾直徑相同，防卡性能差但開(kāi)挖直徑?。ㄜ浲粒?）無(wú)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(kāi)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(jiǎn)單，也不存在鉸接密封泄漏之憂。4）無(wú)鉸接結(jié)構(gòu)，直筒式，前中尾盾直徑相同，防卡性能差但開(kāi)挖直徑小。其余優(yōu)缺點(diǎn)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(kāi)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(kāi)挖直徑較大。 具體選擇何種結(jié)構(gòu)形式還需根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件確定。主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介尾盾第一道密封刷更換 中盾和盾尾之間設(shè)計(jì)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，

7、橡膠密封起作用，在涌水或橡膠密封損壞需要更換時(shí)，使用緊急氣囊密封，在更嚴(yán)重的情況下從C孔注入聚氨酯，起到臨時(shí)密封作用。主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)（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(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介 盾尾密封： 設(shè)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(hào)線已得到廣泛應(yīng)用，在深圳也已有應(yīng)用，提高了盾尾密封性能。主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介23按照艙室數(shù)量分為2種：1）雙倉(cāng)：主倉(cāng)和副倉(cāng)，副倉(cāng)也稱為材料倉(cāng)

8、。主倉(cāng)和土倉(cāng)在不減壓狀態(tài)下，通過(guò)副倉(cāng)的獨(dú)立降壓升壓，分別與主倉(cāng)隔斷和連接，完成進(jìn)倉(cāng)作業(yè)過(guò)程中外部刀具材料的運(yùn)進(jìn)，提高作業(yè)有效時(shí)間和效率。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2）單倉(cāng)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但帶壓進(jìn)倉(cāng)作業(yè)的有效時(shí)間短，效率低。主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介（人倉(cāng)）中鐵號(hào)設(shè)備通常配置雙艙并聯(lián)人倉(cāng)及成熟的德國(guó)SAMSON公司的全氣動(dòng)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(shí)系統(tǒng)仍能正常工作，確保帶壓換刀時(shí)艙內(nèi)人員安全。主艙準(zhǔn)備艙主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介（人倉(cāng)）推進(jìn)油缸作用：推進(jìn)油缸尾部裝有撐靴，依靠推進(jìn)油缸伸出后頂推管片的反作用力使盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)。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。

9、如貴局蘇州所用的113、114號(hào)盾構(gòu)布置有6組雙缸和10組單缸，管片分度為22.5主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介（推進(jìn)油缸）鉸接油缸按照鉸接方式分為2種：1）主動(dòng)鉸接：鉸接油缸和推進(jìn)油缸均有調(diào)向功能，鉸接缸在推進(jìn)缸前面，可直接迫使刀盤轉(zhuǎn)向。調(diào)向時(shí)可采用主動(dòng)轉(zhuǎn)向方式也可采用被動(dòng)轉(zhuǎn)向方式。調(diào)向性能好；硬巖層換刀方便；鉸接與推進(jìn)依次動(dòng)作，利于脫困；不利于人倉(cāng)在頂部布置。2）被動(dòng)鉸接：鉸接油缸隨動(dòng)，拉力相對(duì)較小，脫困能力弱。利于人倉(cāng)布置。主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介（鉸接油缸）目 錄第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類 螺旋輸送機(jī)

10、由筒體、驅(qū)動(dòng)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(gè)功能： 1）碴土在螺旋機(jī)內(nèi)向外排出的過(guò)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(cāng)土壓的同時(shí)，將盾構(gòu)土倉(cāng)內(nèi)的土體向外連續(xù)排出。 3）將土倉(cāng)內(nèi)的土壓值自動(dòng)與螺機(jī)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行比較，隨時(shí)調(diào)整向外排土的速度，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的動(dòng)態(tài)土壓平衡過(guò)程，確保盾構(gòu)連續(xù)正常向前掘進(jìn)。螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類帶式螺旋機(jī)軸式螺旋機(jī)螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類 當(dāng)?shù)叵滤容^豐富、土層透水系數(shù)較高，且螺旋機(jī)內(nèi)的碴土難以形成“土塞”時(shí)，發(fā)生螺旋機(jī)噴涌現(xiàn)象的可能性較大。為此，針對(duì)性設(shè)計(jì)如下：（1）盾構(gòu)機(jī)出土口設(shè)置2個(gè)閘門，交替開(kāi)啟以降低噴涌壓力；

11、（2）預(yù)留了膨潤(rùn)土和高分子聚合物注入接口，必要時(shí)，可向土倉(cāng)壁和螺旋機(jī)內(nèi)注入膨潤(rùn)土或高分子聚合物，以緩解螺旋機(jī)的噴碴壓力。（3）設(shè)置有保壓泵接口，必要時(shí)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(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類螺旋輸送機(jī)按驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)分，一般有周邊驅(qū)動(dòng)和中心驅(qū)動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)形式。中心驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于相鄰部件的布置。周邊驅(qū)動(dòng)，出渣口在后部，提高出渣位置，渣土通過(guò)無(wú)軸區(qū)時(shí)利用自身重力堆積、密實(shí)，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(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類目 錄第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)

12、構(gòu)功能及分類中鐵裝備中心軸式 管片拼裝機(jī)具有6個(gè)自由度，回轉(zhuǎn)速度02rpm，并可實(shí)現(xiàn)微調(diào)。所有動(dòng)作可遙控，便于與拼裝機(jī)配合操作。 管片拼裝機(jī)各動(dòng)作采用比例閥控制，對(duì)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(kāi)關(guān)雙層保護(hù)設(shè)計(jì)。管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類 管片安裝機(jī)在盾尾內(nèi)部拼裝管片。有46個(gè)自由度動(dòng)作，包括旋轉(zhuǎn)、提升、縱向移動(dòng)、XYZ三個(gè)軸向的擺動(dòng)。管片抓取有2種方式。地鐵盾構(gòu)一般采用機(jī)械抓取式機(jī)械抓取式真空吸盤式管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類舉升機(jī)構(gòu)由兩個(gè)獨(dú)立的油缸通過(guò)法蘭與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，油缸的升縮桿和舉重鉗鉸接，能實(shí)現(xiàn)升降功能。兩個(gè)獨(dú)立的油缸能實(shí)現(xiàn)橫搖動(dòng)作。抓舉頭通過(guò)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(jī)械式抓舉，通過(guò)位移和壓力雙重檢測(cè)，確保抓持可靠，同時(shí)還具有連鎖功能。抓舉頭上的兩個(gè)小油缸能實(shí)現(xiàn)以下動(dòng)作：抓舉頭的俯仰和偏轉(zhuǎn)。舉升機(jī)構(gòu)管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類圖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軛架抓舉頭管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類管路支架為拼裝機(jī)的管路布置提供平臺(tái)，所有管線布置能滿足拼裝機(jī)的回轉(zhuǎn)，平移等動(dòng)作。工作平臺(tái)通過(guò)法蘭固定在平移機(jī)構(gòu)上，隨平移機(jī)構(gòu)一起動(dòng)作