盾構(gòu)機(jī)選型資料

1、第1章.第2章.第3章.第4章.第5章.第6章.第7章.第8章.第9章.第10章.盾構(gòu)、配套設(shè)備與管模盾構(gòu)機(jī)選型選型原則盾構(gòu)機(jī)的性能及其對地質(zhì)條件的適應(yīng)性是盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵。本合同段盾構(gòu)區(qū)間工程的盾構(gòu)機(jī)選型按照性能可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用相統(tǒng)一的原則，依據(jù)招標(biāo)文件、頤和園站一圓明園站和圓明園站一成府路站區(qū)間巖土工程勘察報(bào)告等資料， 并參考國內(nèi)外已有盾構(gòu)工程實(shí)例及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。選型依據(jù)盾構(gòu)機(jī)選型具體依據(jù)如下：(1)本合同段盾構(gòu)工程施工條件隧道長度：3032+2044.286單線延米；線路間距：819m；隧道覆土厚度最?。?m,最大：15.4m；平面最小曲線半徑：350m；最大坡度：2

2、0.801%;隧道襯砌管片內(nèi)徑：5400mm 外徑：6000mm(2)工程施工環(huán)境特點(diǎn)本工程施工環(huán)境具有如下特點(diǎn)對盾構(gòu)機(jī)施工有一定的影響：本合同段區(qū)間隧道沿線地下管線、建(構(gòu))筑物密集。頤和園一圓明園區(qū)間線路下穿頤 和園、圓明園，與萬泉河高架橋相交；圓明園成府路站區(qū)間線路通過成府小學(xué)、化工研究 院，下穿萬泉河。區(qū)間線路與萬泉河高架橋相交時(shí)，隧道外輪廓與樁基距離最小為5m,下穿圓明園一座池塘?xí)r覆土厚度僅 6m,萬泉河底部區(qū)域隧道覆土厚度為 9m。本合同段區(qū)間線路主要沿頤和園路、清華西路布置，與中關(guān)村北大街相交，所經(jīng)道路尤 其是中關(guān)村北大街交通繁忙、車流量大。(3)區(qū)間地質(zhì)特點(diǎn)本合同段區(qū)間隧道穿越

3、地層主要有粉質(zhì)粘土、粉土層，局部夾有砂層、卵石圓礫等。具 體的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)表見表10-1-1和圖10-1-1?？诳?口2表10-1-1盾構(gòu)區(qū)間洞身地質(zhì)統(tǒng)計(jì)表區(qū) 間地層編號巖土名稱比例(%)頤和園一圓明園站粉土9.3粉質(zhì)粘土46.02粉土35.2卵石圓礫3.22粉細(xì)砂6.3圓明園一成府路站粉土0.8粉質(zhì)粘土47.21粘土7.02粉土45.0頤和園一圓明園站區(qū)間圓明園一成府路站區(qū)間圖10-1-1盾構(gòu)區(qū)間隧道洞身主要地質(zhì)比例圖本工程地質(zhì)特點(diǎn)對盾構(gòu)機(jī)功能的要求針對以上工程地質(zhì)條件及特點(diǎn)，盾構(gòu)應(yīng)具備以下功能：(1)盾構(gòu)機(jī)對地層條件的適應(yīng)性要求本合同段隧道地層主要由粉質(zhì)粘土、粉土層、卵石圓礫層組成，局部夾有砂

4、層，所以盾構(gòu)對軟土地層的適應(yīng)性應(yīng)是重點(diǎn)考慮的問題。 盾構(gòu)在軟土地段的施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下功能:具備土壓平衡掘進(jìn)功能；足夠的推力和刀盤驅(qū)動(dòng)扭矩；良好的加泥、加泡沫等磴土改良能力；合理的刀盤及刀具設(shè)計(jì)；具有完善的防噴涌功能；能夠有效防止中心泥餅的生成；較好的人員倉條件；超前地質(zhì)鉆探及管片壁后同步注漿功能。由于本合同段承壓水分布較為普遍，含水層主要為卵石圓礫地層和砂層，所以盾構(gòu)應(yīng)具 有平衡水土壓力，防止噴砂、涌水，最大限度的減少地表沉降，并有效保護(hù)刀盤刀具的能力。(2)特殊地段的通過能力本合同段的特殊地段，主要有以下幾種：部分隧道區(qū)段較近距離穿越建(構(gòu))筑物，且局部隧道覆土厚度僅6米，這樣的地段對盾

5、構(gòu)的施工提出了很高的要求。盾構(gòu)在通過該類地段時(shí)必須能很好的調(diào)整與保持土倉壓力， 控制地面沉降；區(qū)間隧道局部地段含有少量的砂層和卵石圓礫，這就要求盾構(gòu)機(jī)刀盤具有較強(qiáng)的耐磨能 力和有效保護(hù)刀具的能力。區(qū)間線路曲線段長度占區(qū)間總長的 66%,且最小曲線半徑僅為350米。要求盾構(gòu)機(jī)具有 小半徑曲線施工的能力。且對運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及測量導(dǎo)向系統(tǒng)均有較高的要求。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)處于含砂地層施工時(shí)應(yīng)具有相應(yīng)的施工輔助措施及設(shè)備，如對土倉壓力的控制 與硝土改良等。(3)方向調(diào)整與控制能力本合同段盾構(gòu)隧道線路較長，且曲線段施工及工程接口較多，要求盾構(gòu)的導(dǎo)向系統(tǒng)具有 很高的精度，以保證線路方向準(zhǔn)確。盾構(gòu)方向的控制包括兩

6、個(gè)方面：一是盾構(gòu)本身能夠進(jìn)行 糾偏、轉(zhuǎn)向，二是采用先進(jìn)的激光導(dǎo)向技術(shù)保證盾構(gòu)掘進(jìn)方向的正確。(4)環(huán)境保護(hù)與控制能力盾構(gòu)法施工的環(huán)境保護(hù)包括兩個(gè)方面：首先是盾構(gòu)施工時(shí)對周圍自然環(huán)境的保護(hù)，即地 面沉降滿足設(shè)計(jì)要求，噪聲、震動(dòng)等滿足相關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)定的要求；再者要求盾構(gòu)施工時(shí)使 用的輔助材料如油脂、泡沫等不能對環(huán)境造成污染。(5)掘進(jìn)速度滿足計(jì)劃工期需求根據(jù)計(jì)劃工期安排，盾構(gòu)的掘進(jìn)速度必須滿足本合同段的計(jì)劃工期要求。盾構(gòu)機(jī)型式的確定不同類型的盾構(gòu)機(jī)適用的地質(zhì)類型也是不同的。 盾構(gòu)機(jī)的選型必須做到針對不同的工程， 不同的地質(zhì)條件進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，才能使盾構(gòu)更好的適應(yīng)工程。盾構(gòu)機(jī)的主要類型有泥水式、 插

7、刀式(敞開式)盾構(gòu)、土壓平衡式、復(fù)合型盾構(gòu)等。其中土壓平衡盾構(gòu)能夠適應(yīng)較大的地 質(zhì)范圍與地質(zhì)條件，能用于粘結(jié)性、非粘結(jié)性、有水或無水、軟土和卵石圓礫等多種復(fù)雜的 地層，施工速度較高，能有效的控制地表沉降。所以根據(jù)本合同段的工程條件、地質(zhì)特點(diǎn)、 工期及施工要求，結(jié)合類似工程盾構(gòu)的選型經(jīng)驗(yàn)和北京地鐵既有盾構(gòu)工程的盾構(gòu)類型，在本 工程宜采用加泥式土壓平衡盾構(gòu)。土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理土壓平衡工作原理：土壓平衡盾構(gòu)的開挖土倉由刀盤、切口環(huán)、隔板及添加劑注入系統(tǒng) 組成。將刀盤切削下來的磴土填滿土倉，在切削刀盤后面裝有使土倉內(nèi)土砂強(qiáng)制混合的攪拌 臂。借助盾構(gòu)推進(jìn)油缸的推力通過隔板進(jìn)行加壓，產(chǎn)生泥土壓

8、，這一壓力通過磴土及刀盤作 用于整個(gè)作業(yè)面，使作業(yè)面穩(wěn)定，同時(shí)用螺旋輸送機(jī)排土，螺旋輸送機(jī)排土量與盾構(gòu)推進(jìn)量 相適應(yīng)，掘進(jìn)過程中始終維持開挖土量與排土量平衡，維持土倉內(nèi)土壓力穩(wěn)定在預(yù)定范圍內(nèi)土倉內(nèi)的土壓力通過土壓傳感器進(jìn)行測量，為保證預(yù)定的土壓力可通過控制推進(jìn)力、推進(jìn)速 度、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速來控制，控制原理見土倉土壓力控制示意圖10-1-2。土艙土壓力與地層水土壓力平衡狀態(tài)地表面地下水位Pw水壓力 PE 土壓力Pepb盾構(gòu)土倉壓力PW +P E =P EPB圖10-1-2 土壓平衡工作原理示意圖當(dāng)土倉內(nèi)的土壓力大于地層土壓力和水壓力時(shí)，地表將會(huì)隆起；當(dāng)土倉內(nèi)的土壓力小于 地層土壓力和水壓力時(shí)，地

9、表將會(huì)下沉；因此土倉內(nèi)的土壓力應(yīng)與地層土壓力和水壓力平衡盾構(gòu)尾部的空隙通過注漿系統(tǒng)進(jìn)行同步回填漿液，注漿壓力及數(shù)量應(yīng)與地層水土壓力及 空隙量相適應(yīng)，有效控制地表的沉降。磴土改良工作原理：土壓平衡盾構(gòu)維持工作面穩(wěn)定的介質(zhì)為磴土，為維持土倉內(nèi)土壓力 的穩(wěn)定和磴土的排出，土倉內(nèi)的磴土必須具有：良好的塑性和流動(dòng)性、良好的粘一軟稠度、 低的內(nèi)摩擦力、低的透水性。一般情況下磴土不一定具有這些特性，刀盤扭矩較大，磴土流 動(dòng)困難，在土壓力作用下易壓實(shí)固結(jié)，容易產(chǎn)生泥餅或泥團(tuán)，在透水性土層中，在水的作用 下磴土在螺旋輸送機(jī)內(nèi)排出無法形成有效的壓力遞減，土倉內(nèi)的土壓力難以穩(wěn)定，因此需要 對開挖后的磴土進(jìn)行改良，使

10、其具有上述特性。根據(jù)地層情況，向開挖土倉內(nèi)注入泡沫、粘 土或添加劑，進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使磴土具有可塑性和不透水性，螺旋機(jī)排土順暢，土倉內(nèi)的壓 力容易控制和穩(wěn)定。盾構(gòu)機(jī)的主要組成與功能描述(1)概述盾構(gòu)是一個(gè)由不同功能的組件有機(jī)結(jié)合的綜合性施工設(shè)備，它集合了盾構(gòu)施工過程中的 開挖、出土、支護(hù)、注漿、導(dǎo)向等全部的功能。不同形式的盾構(gòu)其主機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及配套設(shè)施 也是不同的，對盾構(gòu)來說，盾構(gòu)法施工的過程也就是這些功能合理運(yùn)用的過程。土壓平衡型盾構(gòu)在結(jié)構(gòu)上包括刀盤、盾體、人倉、螺旋輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、管片小車、 皮帶機(jī)和后配套拖車等；在功能上包括開挖系統(tǒng)、主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、出磴系統(tǒng)、注漿 系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、

11、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、激光導(dǎo)向系統(tǒng)及通風(fēng)、供水、供電系統(tǒng)等。下 面根據(jù)這些部件或系統(tǒng)在盾構(gòu)施工中的不同功能特點(diǎn)來分別進(jìn)行說明。盾構(gòu)機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)圖機(jī)后配套總圖見圖 10-1-3,圖10-1-4 (1、2)。(2)盾構(gòu)主機(jī)1)刀盤和刀具刀盤結(jié)構(gòu)是根據(jù)本合同段的地質(zhì)適應(yīng)性要求設(shè)計(jì)的。刀盤結(jié)構(gòu)如圖10-1-5所示，整個(gè)刀盤為焊接結(jié)構(gòu)，在刀盤上焊接了安裝各種刀具的刀座。刀盤和主驅(qū)動(dòng)通過一個(gè)很厚的法蘭盤 連接，刀盤背面和法蘭盤通過四根600mm,壁厚100mm的鋼管焊接在一起，以傳遞足夠的 扭矩和推力。刀盤可以雙向旋轉(zhuǎn)。刀盤標(biāo)稱直徑6280mm,刀盤總重約57t。為了保證刀盤的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，刀盤的中

12、心部位采用整體鑄鋼鑄造，周邊和中心 部件在制造時(shí)采用先栓接后焊接的方式連接。刀盤是安裝在盾構(gòu)機(jī)前面的旋轉(zhuǎn)部分，在支撐學(xué)子面土壓的同時(shí)進(jìn)行開挖。通過在不同 形式的刀盤上安裝不同的刀具或刀具組合，可以適應(yīng)不同的地質(zhì)情況下的施工需要。刀盤采用典型面板式結(jié)構(gòu)，刀盤開口度34%。裝有中心刀4把，切刀124把，刮刀16把，刀盤還配備有一把超挖刀，行程 2050mm,由液壓操縱伸縮。大多數(shù)刀具采用螺栓連 接在刀盤面肋板上，可在土倉室內(nèi)檢查或更換刀具。刀盤的后部開口向內(nèi)傾斜，便于土磴的 流動(dòng)。焊接的攪拌臂可以使磴土改良添加劑和挖出的磴土在刀盤后面進(jìn)行充分的攪拌。刀盤 安裝在主軸承的內(nèi)齒圈上，通過 8個(gè)液壓馬達(dá)

13、驅(qū)動(dòng)。刀盤設(shè)計(jì)為雙向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速可無級調(diào) 節(jié)。刀盤面板上共有8個(gè)泡沫注入口，其中包括在刀盤的中心設(shè)置的四個(gè)泡沫注入口。背面 有3個(gè)泡沫注入口備用。泡沫注入口也可以用來加注膨潤土和泥漿。通過刀盤的旋轉(zhuǎn)接頭， 土質(zhì)改良用的泡沫、膨潤土或水被送到土倉內(nèi)。另外，仿形刀的液壓供應(yīng)也是通過旋轉(zhuǎn)接頭 來連接的?；剞D(zhuǎn)中心通過刀盤中心的法蘭和刀盤連接。刀盤結(jié)構(gòu)與刀具示意見圖10-1-5。刮刀攪拌臂刀盤驅(qū)動(dòng)組件回轉(zhuǎn)中心中心刀切刀注入口螺旋輸送機(jī)刮刀切刀圖10-1-5刀盤結(jié)構(gòu)與刀具示意圖超挖刀圖 10-1-3,圖 10-1-42）盾殼盾殼包括三個(gè)主要組件：前體、中體和盾尾。前體里面裝有支撐主驅(qū)動(dòng)和螺旋輸送機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)

14、。壓力隔板將前體的土倉和主倉分離開來。隔板上面的門可以讓人進(jìn)入土倉進(jìn)行保養(yǎng)和檢查工作。止匕外，隔板有幾個(gè)開口，可以作 為磴土改良材料的入口以及作為修理時(shí)輸電線的接線盒接頭。水、膨潤土或泡沫被輸送至土 倉，通過安裝的隔板上的四個(gè)攪拌器使土倉內(nèi)的磴土充分?jǐn)嚢?。在保養(yǎng)和修理時(shí)，螺旋輸送 機(jī)的套筒回收后，通過前體上液壓閉合裝置，可以關(guān)閉螺旋輸送機(jī)的進(jìn)磴口。在前體的隔板上安裝有土壓傳感器用以監(jiān)測土倉內(nèi)的土壓，以便在土壓平衡模式下及時(shí)對土倉內(nèi)的土壓進(jìn)行反饋和調(diào)節(jié)。前體和中體是用螺栓上緊并焊接在一起的。在中體內(nèi)布置了推進(jìn)缸支座和管片安裝機(jī)架。管片安裝機(jī)支架通過相應(yīng)的法蘭面和管片 安裝機(jī)梁連接起來。推進(jìn)缸和連

15、接盾尾的銀接油缸布置在中體。在中體的盾殼上焊接了帶球 閥的可在需要時(shí)實(shí)施超前鉆孔的預(yù)留孔，當(dāng)需要時(shí)還可以通過這些預(yù)留孔注入膨潤土等用以 減小盾殼與土層的磨擦，或?qū)嵤┡R時(shí)止水。中體和盾尾之間通過錢接油缸連接，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。正常情況下較接處使用的是預(yù)緊密封，并安裝有一道氣囊密封用于對錢接 密封維修時(shí)使用。盾尾安裝了三道密封鋼絲刷及二個(gè)油脂注入管道，在密封刷中注入密封油脂以防止盾構(gòu)密封刷 密封刷 密封刷盾尾前腔油脂IIII外面的水或砂漿進(jìn)入盾構(gòu)。另外還安裝了 8根內(nèi)置的同步注漿管道。如圖10-1-6所示。圖10-1-6同步注漿及盾尾密封示意圖3）人員倉

16、人員倉是在土倉保壓期間，人員出入土倉進(jìn)行維修和檢查的轉(zhuǎn)換通道，出入土倉的工具 和材料也由此通過。其主要目的也是為了在人員和材料進(jìn)入土倉時(shí)能夠保持土倉中的土壓。人員倉包括主倉和準(zhǔn)備倉，它們由壓力門隔開。主倉和中間倉之間有法蘭連接，而中間 倉直接焊接在壓力隔板上。通過隔板上的門就可以進(jìn)入土倉。準(zhǔn)備倉和主倉橫向連接，這樣從準(zhǔn)備倉出來必須要經(jīng)過主倉。準(zhǔn)備倉的作用是在壓縮空氣工作時(shí)和出現(xiàn)緊急情況時(shí)的出入。(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上的主驅(qū)動(dòng)液 壓泵站。刀盤通過螺栓和主軸承的內(nèi)齒圈聯(lián)接在一起，主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主軸承 的內(nèi)齒圈來帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)。主

17、驅(qū)動(dòng)的配備功率為945KW,標(biāo)稱扭矩為4500KN - m,脫困扭矩為 5300KN - m。主軸承有兩套密封系統(tǒng)密：外密封系統(tǒng)負(fù)責(zé)土倉內(nèi)的密封，而內(nèi)密封系統(tǒng)則負(fù)責(zé)盾構(gòu)后 部的大氣密封。外密封系統(tǒng)是通過帶有永久性失脂潤滑油脂潤滑和滲漏控制三重唇形密封系 統(tǒng)進(jìn)行來實(shí)現(xiàn)的。密封支撐直接和軸承通過螺紋連接固定在一起，并且作為主軸承結(jié)構(gòu)的一 部分從而充分保證同心度；內(nèi)密封系統(tǒng)將小齒輪區(qū)和空氣之間進(jìn)行密封。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)如圖10-1-7所示。主軸承外密封刀盤聯(lián)接件 ,主軸承內(nèi)密封主軸承 減速器液壓馬達(dá)圖10-1-7刀盤驅(qū)動(dòng)示意圖圖10-1-8推進(jìn)油缸分區(qū)示意圖(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)

18、的動(dòng)力。推進(jìn)機(jī) 構(gòu)包括30個(gè)推進(jìn)油缸和推進(jìn)液壓泵站。能夠提供 34210KN的推力。推進(jìn)油缸在圓周方向上劃分為五組區(qū) 域，每組區(qū)域可單獨(dú)進(jìn)行控制。通過調(diào)整每組油缸的不 同推進(jìn)速度來對盾構(gòu)進(jìn)行糾偏和調(diào)向。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)油缸的分組如圖10-1-8所示，其中紅色位 置的油缸安裝有位移傳感器，通過油缸的位移傳感器我 們可以知道油缸的伸出長度和盾構(gòu)的掘進(jìn)狀態(tài)。(5)出磴系統(tǒng)1)螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)安裝于前體的底部，螺旋輸送機(jī)從隔板到拖車沿中心線的上仰角為 23布掘 進(jìn)時(shí)，開挖的石查土在底部，螺旋輸送機(jī)伸往石查倉的一段為可更換的耐磨片。螺旋輸送機(jī)內(nèi)部 為一個(gè)帶軸的螺桿

19、，螺旋輸送機(jī)的螺旋片能夠在磴土中伸縮。螺旋輸送機(jī)的螺旋片分為兩段， 中間部分有一段沒有螺旋片，這樣可以在軟土中形成土塞，以有效防止噴涌現(xiàn)象。螺旋輸送機(jī)通過一個(gè)液壓馬達(dá)帶一個(gè)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，具轉(zhuǎn)速范圍可以在022rpm內(nèi)無級調(diào)速，從而也可以很好的控制出土量。調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)的出土速度是控制土倉壓力的重要方法 之一。螺旋輸送機(jī)的后料門可以關(guān)閉，這樣在需要時(shí)可以關(guān)閉后門以處理噴涌等緊急情況。為了提高磴土的流動(dòng)性，可以向螺旋輸送機(jī)圓周的孔注入膨潤土或泡沫。螺旋輸送機(jī)機(jī) 構(gòu)示意如圖10-1-9。4565186520201817.510200圖10-1-9螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2)皮帶輸送機(jī)在圓礫卵石層遇到大粒徑

20、卵石情況下，位硒四送大粒徑卵石的要求，螺旋輸送機(jī)的最大輸送粒173為300mm。皮帶機(jī)用于將螺旋輸送機(jī)輸出的磴土傳送到盾構(gòu)后配套的磴車上。皮帶機(jī)布置在后配套 拖車的上面。(6)管片安裝機(jī)構(gòu)管片安裝機(jī)安裝在盾尾，由一對舉重油缸、大回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)等組成。 管片安裝機(jī)的控制方式有遙控和線控兩種方式，均可對每個(gè)動(dòng)作進(jìn)行單獨(dú)靈活的操作控制。 管片安裝機(jī)通過這些機(jī)構(gòu)的協(xié)同動(dòng)作把管片安裝到準(zhǔn)確的位置。管片安裝機(jī)由單獨(dú)的液壓系統(tǒng)供應(yīng)動(dòng)力，管片安裝機(jī)的泵站安裝在盾殼內(nèi)，和推進(jìn)系統(tǒng) 共用一個(gè)油箱。管片安裝機(jī)機(jī)構(gòu)如圖10-1-100圖10-1-10管片安裝機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(7)較接系統(tǒng)為了減少盾構(gòu)的長徑比

21、，使盾構(gòu)在掘進(jìn)時(shí)能夠靈活的進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，特別是為了能夠順 利通過較小的線路彎道，盾尾通過較接系統(tǒng)和中體相連接。較接系統(tǒng)包括十四個(gè)較接油缸和 校接密封。在直線段掘進(jìn)時(shí)較接油缸一般處于鎖定位置，盾尾在主機(jī)的拖動(dòng)下被動(dòng)前進(jìn)。當(dāng) 盾構(gòu)需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，將油缸處于浮動(dòng)位置，盾尾可以根據(jù)調(diào)向的需要自動(dòng)調(diào)整位置。(8)拖車盾構(gòu)的拖車用以安放液壓泵站、注漿泵、砂漿罐及電氣設(shè)備等。拖車行走在鋼軌上，拖 車之間用拉桿相連。每節(jié)拖車上的安裝設(shè)備如下表10-1-2。表10-1-2拖車設(shè)備表拖車號主要安裝設(shè)備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、膨潤土罐及膨潤土泵3主配電柜、泡沫箱及泡沫泵、油脂站

22、4兩臺(tái)空壓機(jī)、風(fēng)包、主變壓器、電纜卷筒5內(nèi)燃空壓機(jī)、水管卷筒、通風(fēng)機(jī)皮帶機(jī)從五節(jié)拖車的上面通過，在 5號拖車的位置出卸磴。絕大部分的液壓管、水管、 泡沫管及油脂管從拖車內(nèi)通過到過盾構(gòu)主機(jī)。在拖車的一側(cè)鋪設(shè)有人員通過的通道。拖車和主機(jī)之間通過一個(gè)連接橋連接，拖車在主 機(jī)的拖動(dòng)下前進(jìn)。(9)液壓系統(tǒng)盾構(gòu)的液壓系統(tǒng)包括主驅(qū)動(dòng)、推進(jìn)系統(tǒng)(包括較接系統(tǒng))、螺旋輸送機(jī)、管片安裝機(jī)及輔 助液壓系統(tǒng)。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和螺旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)共用一個(gè)泵站，安裝在二號拖車上。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和螺 旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)各自為一個(gè)獨(dú)立的閉式循環(huán)系統(tǒng)，這樣可以保證液壓系統(tǒng)的高效率及系統(tǒng) 的清潔。推進(jìn)系統(tǒng)和管片安裝機(jī)泵站安裝在盾殼內(nèi)。盾構(gòu)的

23、液壓系統(tǒng)元器件全部采用國際知名品牌的產(chǎn)品，泵和馬達(dá)絕大部分采用力士樂的 產(chǎn)品，閥主要采用力士樂、哈威等國際知名公司的產(chǎn)品。合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及可靠的元器件質(zhì) 量，充分保證了液壓系統(tǒng)的可靠性。(10)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)潤滑系統(tǒng)。三部分都以 壓縮空氣為動(dòng)力源，靠油脂泵油缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將油脂輸送到各個(gè)部位。主軸承密封可以通過控制系統(tǒng)設(shè)定油脂的注入量，并可以從外面檢查密封系統(tǒng)是否正常。 盾尾密封可以通過PLC系統(tǒng)按照壓力模式或行程模式進(jìn)行自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，對盾尾密封的注脂次數(shù)及注脂壓力均可以在控制面板上進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)油脂泵站的油脂用完后油脂控制系統(tǒng)可以向操作室發(fā)

24、出指示信號，并鎖定操作系統(tǒng)， 直到重新?lián)Q上油脂。這樣可以充分保證油脂系統(tǒng)的正常工作。(11)磴土改良系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)配有兩套磴土改良系統(tǒng)：泡沫系統(tǒng)和膨潤土系統(tǒng)。兩者共用一套輸送管路，在 1 號拖車處相接。1)泡沫系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)配有一套泡沫發(fā)生系統(tǒng)，用于對磴土進(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，2)膨潤土系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)還配有一套膨潤土注入系統(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)將膨潤土輸送管道打開，通過輸送泵將膨潤土壓入刀盤、磴倉和螺旋輸送機(jī)內(nèi)，達(dá)到改 良磴土地目的。根據(jù)實(shí)際需要，可以把膨潤土箱內(nèi)裝入泥漿注入土倉內(nèi)。(12)注漿系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)

25、采用同步注漿系統(tǒng)，這樣可以使管片后面的間隙及時(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。盾構(gòu)機(jī)配有兩臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)的注漿泵，它將砂漿泵入相應(yīng)的注漿點(diǎn)，通過盾尾的注漿管道 將砂漿注入到開挖直徑和管片外徑之間的環(huán)形間隙。注漿壓力可以通調(diào)節(jié)注漿泵工作頻率而在可調(diào)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，并通過注漿同步監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測其壓力變化。單個(gè)注漿點(diǎn)的注入 量和注漿壓力信息可以在主控室看到。在數(shù)據(jù)采集和顯示程序的幫助下，隨時(shí)可以儲(chǔ)存和檢圖10-1-11超前注漿系統(tǒng)示意圖索砂漿注入的操作數(shù)據(jù)。(13)超前鉆探系統(tǒng)在盾構(gòu)中體上半園處有六 個(gè)鉆孔供超前鉆機(jī)鉆孔及注漿 用，如圖10-1-11所示。根據(jù)地 質(zhì)情況和需要，可在

26、管片安裝機(jī) 頭部安裝超前鉆機(jī)，對盾構(gòu)前方SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)系統(tǒng)提供的信息調(diào)制解調(diào)器激光定位儀激光全站儀ELS靶黃盒子控制盒顯示屏盾構(gòu)機(jī)工業(yè)計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器盾構(gòu)主控室推進(jìn)油缸盾構(gòu)機(jī)PLC技術(shù)部門業(yè)主監(jiān)理設(shè)定值如極限值、設(shè)定參數(shù)、修正系數(shù)種姿態(tài)、以及盾構(gòu)的線路和位置關(guān)系進(jìn)行精確的測量和顯示。操作人員可以及時(shí)的根據(jù)導(dǎo)向?qū)崟r(shí)地對盾構(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)方向的正進(jìn)行鉆孔和注漿作業(yè)，加固地層PDV數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集、處理、儲(chǔ)存Internet或電話拔號網(wǎng)SLS-T導(dǎo)向系統(tǒng)見圖10-1-12SLS-T APD導(dǎo)向系統(tǒng)和隧道掘進(jìn)軟件全天侯提供盾構(gòu)機(jī)的三維坐標(biāo)和定向的連續(xù)的動(dòng)隧道掘進(jìn)軟件是

27、SLS-T APD的核心。通過其附帶的通信裝置接收數(shù)據(jù)，由隧道掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)安裝了一套VMT公司的SLS-T APD導(dǎo)向系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)Χ軜?gòu)在掘進(jìn)中的各當(dāng)前盾構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù)如轉(zhuǎn)速、扭矩、壓力地面京集、處理顯示、打印圖10-1-12 SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)示意圖PDV數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)打印機(jī)一 地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過PDV數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集到的信息，可以實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息化管理。通過 互聯(lián)網(wǎng)、電話拔號網(wǎng)以及PDV的計(jì)算機(jī)可以將當(dāng)前的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至業(yè)主、監(jiān)理、 設(shè)計(jì)及施工等相關(guān)部門，為整個(gè)工程的信息化管理提供重要信息來源。盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算（1）推力計(jì)算1）盾構(gòu)外荷載的確定由于盾構(gòu)工程沿線的隧道埋

28、深差別很大，盾構(gòu)從洞中通過時(shí)的時(shí)間相對較短，根據(jù)常用 算法，盾構(gòu)的外部荷載將按照最大埋深處的松動(dòng)土壓和兩倍盾構(gòu)直徑的全土柱高產(chǎn)生的土壓 計(jì)算，并取其中的最大值作為盾構(gòu)計(jì)算的外部荷載。在K24+360處隧道的最大埋深為15.4米，但此處圍巖為6號地層，主要由粉土及粉質(zhì)粘 土組成。所以對盾構(gòu)計(jì)算取此斷面埋深為最大埋深值。軟土計(jì)算中地質(zhì)參數(shù)均按照此斷面的地層選取如下：巖土容重：巖土的內(nèi)摩擦角：土的粘結(jié)力：覆蓋層厚度：地面荷載：水平側(cè)壓力系數(shù)：盾構(gòu)外徑：盾構(gòu)主機(jī)長度：盾構(gòu)主機(jī)重量：經(jīng)驗(yàn)土壓力系數(shù)：松動(dòng)土壓（泰沙基公式）IB一41Ko tg- -20.9KN/m3= 29.5c =39KN /m2Hma

29、x = 15.4m2P0 = 20 KN /m2 =0.5D = 6.25mL = 7.5mW =370tK。=1計(jì)算：e*0tg H/B1% *0tg *出154b圖10-1-14區(qū)間最大埋深示其中B = D/2 ctg 1-45/2 /2】B1 = 5.44 m代入上式得P5.44 父(20.9 39/5.44 )黑 二泗29.5黑5.4/5.44？。乂 Eg29.5曜5.4/5.44s -tg29.5一R =132.025 0.798 20 0.798 = 121.32 KN / m2計(jì)算兩倍掘進(jìn)機(jī)直徑的全土柱土壓：Pq =2 D =261.25 KN/m2丁 R 兄二尺作為計(jì)算的數(shù)據(jù)。

30、再加上地面荷載得盾構(gòu)上部的土壓為：Pv =261.25 20 =281.25 KN /m2盾構(gòu)底部的土壓為：R =R W/ D L140.625KPa281.25KPaLIIJJIjLI.140.625KPaP =360.2 KN /m2則盾構(gòu)上部和下部的側(cè)壓力應(yīng)分別為:Ph = Rx f； -140.625 KN /m2Ph1 =P1x180.1 KN /m2180.1KPaE 二 L二二Hnnnm360.2KPa一 180.1KPa2)盾構(gòu)的推力盾構(gòu)的推力應(yīng)包含以下幾個(gè)部分:在土壓平衡模式下：=Fm FbTB Fs Fnl - Fsp圖10-1-15盾構(gòu)主體外荷載示意圖3)盾殼和土層的摩擦

31、力Fm，SD L P；PViPh Ph1 /41Fm =0.25 * 6.25 7.5 281.25 360.2 140.625 181.1 /41Fm =8865 KN其中以為盾殼和土體間的摩擦系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取0.25。4）刀盤推進(jìn)力Fba刀盤上共安裝了 124把切刀和16把刮刀（按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，16把刮刀的推力相當(dāng)于96把 切刀的推力），根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值每把切刀在軟土中的推進(jìn)力約為5.6 KN ;fBT = 128 96 5.6 =1254.4 KN5）盾尾密封的摩擦力Fs1 =10KN/m（經(jīng)驗(yàn)值，周向每米密封的摩擦力）鼻=6.0父尸10=1893 （管片外徑6m）6）拖拉后配套的力 Fnl

32、（經(jīng)驗(yàn)值）Fnl =750KN7）磴倉土壓引起的前隔板反力= _ 2 6.25Fsp =300KN /m2 M= 9204KN （土倉壓力按 3bar計(jì)算）48）總推力計(jì)算EPBF =Fm Fba Fs Fnl Fsp-F =8865 1254.4 189 750 9204 = 20262.4KN在盾構(gòu)上坡和轉(zhuǎn)彎時(shí)盾構(gòu)的推力按直線水平段的1.5倍考慮，盾構(gòu)的實(shí)際推力應(yīng)為:% F =20262.4 1.5 = 30393.6KN盾構(gòu)機(jī)實(shí)際配備推力為34210KN,能夠滿足盾構(gòu)的實(shí)際需要。（2）扭矩計(jì)算盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在軟土中推進(jìn)時(shí)的扭矩包含切削扭矩、刀盤的旋轉(zhuǎn)阻力矩、刀盤所受推力荷 載產(chǎn)生的反力矩、密

33、封裝置所產(chǎn)生的摩擦力矩、刀盤的前端面的摩擦力矩、刀盤后面的摩擦 力矩、刀盤開口的剪切力矩、土壓腔內(nèi)的攪動(dòng)力矩。隨著土倉及掌子面磴土改良技術(shù)的發(fā)展, 在軟土開挖中刀盤的扭矩可以得到大幅度的降低。這里計(jì)算的只是在沒有改良的情況下一種 近似的理論扭矩，實(shí)際情況下一般要小于計(jì)算值。1）刀具切削扭矩推進(jìn)速度：Vmax =4.8m/h刀盤轉(zhuǎn)速：n = 1.2r p m （根據(jù)類似工程選取經(jīng)驗(yàn)值）刀盤每轉(zhuǎn)切深：hmax =V/n= 6.67cm巖土的抗壓強(qiáng)度：qu =157KPa ;選用粉質(zhì)粘土的抗壓強(qiáng)度為計(jì)算依據(jù)刀盤直徑：Dd = 6.28mTi = 0.5 qu hmaxDd 0.5 2 1Ti =0.

34、5M 157x0.0667x（6.28x0.5 2 1=51.7KN /m2）刀盤自重產(chǎn)生的主軸承旋轉(zhuǎn)反力矩：T2 =GmR父與其中：刀盤自重：G=5700kn主軸承滾動(dòng)半徑：R =3m滾動(dòng)摩擦系數(shù)：口g =.004T2 =5700 1.3 0.004 =29.6KN.m3）刀盤推力荷載產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)阻力矩T3 = Pt MR父/其中：推力載荷Pt =aX7T XR2 xPd 刀盤不開口率：a =66% =0.66；刀盤半徑 R2 =3.14m；Pd = P1Phi /2 =160.36KN /mP =0.66 二 3.14 160.36-1044KNT3 =1044 1.3 0.004 =5.4

35、3KN.m4）密封裝置摩擦力矩T4 =2二m Fm n K式中：密封與鋼之間的摩擦系數(shù)：m =0.2；密封的推力：Fm =1.5KPa；密封數(shù)：n = 3密封的安裝半徑：Rm1 = 1.25m_2T4 =2二 0.2 1.5 3 1.25ml -8.8KN.m5）刀盤前表面的摩擦力距丁5二2 二二R23 Pd0153；其中土層和刀盤間的摩擦系數(shù)：p 0.15 ；T5 =| 0.66 二 0.15 3.143 160.36 =1029.4KN.m6）刀盤圓周的摩擦反力矩T6 =2n D3計(jì)算盾構(gòu)的扭矩，其中a為土壓平衡盾構(gòu)系數(shù)，根據(jù)盾構(gòu)直徑的大小不同一般取值 14-23, 這里取口 = 20計(jì)算

36、扭矩得 3T =20 6.28 =4953KN.m此扭矩值應(yīng)為盾構(gòu)機(jī)的脫困扭矩值盾構(gòu)實(shí)際的刀盤驅(qū)動(dòng)扭矩為4500KN m,脫因扭矩為5300KN m,大于前面的計(jì)算值， 所以既有盾構(gòu)配備的扭矩足夠。（2）功率計(jì)算1）主驅(qū)動(dòng)功率根據(jù)實(shí)際工況，取刀盤的驅(qū)動(dòng)扭矩為3878KNm,刀盤最大扭矩時(shí)的刀盤轉(zhuǎn)速取 1.2rpm, 計(jì)算刀盤驅(qū)動(dòng)的實(shí)際需要功率為：W0 =T =3878 1.2 2二/60 =487.3Kw主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率為：d = mc pm pv l m mv n其中：mc -聯(lián)軸器機(jī)械效率；pm -液壓泵的機(jī)械效率；pv -液壓泵的容積效率，-系統(tǒng)回路效率；mm -液壓馬達(dá)機(jī)械效率；mv

37、-液壓馬達(dá)容積效率“mr -減速器機(jī)械效率d =0.95 0.98 0.95 0.90 0.95 0.98 0.983 =70%所以盾構(gòu)的實(shí)際主驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)為：W =W（）/ d =696Kw盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際配備功率為945kw。2）推進(jìn)系統(tǒng)功率由前面計(jì)算知，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)的最大推力取32693KN ,推進(jìn)速度取80mm/min ,計(jì)算推進(jìn)功率為：W0 = F vW0 = 32693 0.08/ 60m/ s = 44Kw推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)配備的功率應(yīng)為：W = W0 / = W0 / pm pv c其中：pm -液壓泵的機(jī)械效率；pv -液壓泵的容積效率；nc -聯(lián)軸器機(jī)械效率W =44/0.95 0.97

38、0.95 = 50Kw推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)際配備功率為75kw。0.1.8.盾構(gòu)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)盾構(gòu)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)詳見表10-1-3。表10-1-3盾構(gòu)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)盾構(gòu)機(jī)最大工作壓力 最大設(shè)計(jì)壓力 盾構(gòu)機(jī)的標(biāo)稱直徑 總長度（包括拖車） 總重量最大掘進(jìn)速度 最大掘進(jìn)力3bar 4.5bar 6,250mm 75m 5,200kN 80mm/min 34,210kN盾殼除刀盤外的盾殼總長度 鋼結(jié)構(gòu)的鋼材型號 盾殼總重量（鋼結(jié)構(gòu)） 預(yù)注漿注入口7,565mm S355J2G3 2,050kN 6St.前體除耐磨層以外的外徑 耐磨層前體長度盾殼厚度 隔板厚度 土壓傳感器 隔板門數(shù)量 隔板門尺寸 攪拌臂數(shù)量 6,

39、250mm 200mm 2St. 160/90mm 1,000mm 160bar2St. 80/45mm800mm300bar 2St. 130/70mm 400mm齒輪油供應(yīng)齒輪油流量主驅(qū)動(dòng)齒輪油注入（注入一半）行星齒輪驅(qū)動(dòng)齒輪油注入12ltr./min220ltr.8X12ltr.液壓油供應(yīng)油箱容量刀盤驅(qū)動(dòng)流量補(bǔ)油泵流量推進(jìn)缸流量螺旋輸送機(jī)馬達(dá)流量管片安裝機(jī)流量輔助設(shè)施流量砂漿注入泵流量盾殼內(nèi)油箱過濾/冷卻回路流量主驅(qū)動(dòng)油箱過濾/冷卻回路流量3.000ltr. 3X1,088ltr./min 1,213ltr./min 180ltr./min 1,088ltr./min 200ltr./m

40、in 63ltr./min 145ltr./min 190ltr./min 900ltr./min管片輸送小車 負(fù)裁管片能力 管片運(yùn)輸小車拖動(dòng)缸 油缸行程縱向移動(dòng)缸 油缸行程 抬升油缸 油缸沖程 總長度 總寬度高度 滑動(dòng)行程3St. 100/56mm 150mm 100/70mm 1.860mm 65/57mm 50mm5,220mm 1.660mm481mm 1,860mm管片吊機(jī)（軌道安裝吊機(jī)）上升功率下降功率負(fù)載靠力4kw 0.5kw 45kN驅(qū)動(dòng)速度V1驅(qū)動(dòng)速度V2 起吊速度 定位速度10m/min 40m/min 6.3m/min 1.5m/min皮帶機(jī)功率運(yùn)輸速度 運(yùn)輸能力 皮帶寬

41、度 皮帶長度30kw 2.5m/s 750t/h 800mm 45m油脂供應(yīng)密封油脂驅(qū)動(dòng)油脂供應(yīng)/HBW Condat受寸油月用驅(qū)動(dòng)刀盤和螺旋輸送機(jī)的油脂消耗量驅(qū)動(dòng)油月旨量盾尾油脂消耗量盾尾油月旨量ltr./h 60ltr. 1.6ltr./h 200ltr. 36kg/Ring200ltr.注漿和砂漿運(yùn)輸注漿泵數(shù)量功率注漿口數(shù)量 輸送泵數(shù)量功率砂漿罐容量 攪拌器功率2St. 30kw 4St. 1St.11kw 6m3 11kw膨潤土供應(yīng)功率運(yùn)輸能力工作壓力膨潤土管路數(shù)量 膨潤土罐容量30kw 30m3/h8bar 9St. 4m3工業(yè)空氣壓縮機(jī)功率空氣壓力 壓縮機(jī)能力 壓縮空氣罐2 X55

42、kw 7.5bar 2X10m3/min 1m3土質(zhì)改良用的泡沫、水或膨潤土注漿點(diǎn)數(shù)量/刀盤注漿點(diǎn)數(shù)量/土倉注漿點(diǎn)數(shù)量/螺旋輸送機(jī)8St.4St.6St.泡沫生產(chǎn)泡沫噴槍數(shù)量泡沫儲(chǔ)存罐泡沫劑注入泵運(yùn)輸量/tenside泡沫劑注入泵功率水泵運(yùn)輸量水泵功率4St. 1m3 5-300l/h 0.5kw 133l/min 11kw工業(yè)供水系統(tǒng)工地工業(yè)水供應(yīng)管路斷面最圖允許水溫盾殼區(qū)域抽水氣動(dòng)泵50m3h DN80 25C通風(fēng)風(fēng)管儲(chǔ)存箱數(shù)量12st.每箱儲(chǔ)存能力100m風(fēng)管標(biāo)稱直徑1 DN1000二次通風(fēng):功率p1kW量 數(shù) 口占 音 肖2St.管路斷面 600mm供電初級電壓p0,000V二級電壓3

43、80V驅(qū)動(dòng)電壓24/230V照明230V應(yīng)急燈24V閥電壓24V保護(hù)設(shè)施（電機(jī)）IP55補(bǔ)償裝置cos 0.9變壓器能力2,000kVA頻率50Hz高壓電纜長度200m高壓電纜斷面3X50mmZ10.2,盾構(gòu)施工主要配套設(shè)備配置說明盾構(gòu)法施工除了正確選擇合適類型的盾構(gòu)外，還需合理的配置工作能力與盾構(gòu)匹配的輔 助施工設(shè)備，發(fā)揮整體效能，主要包括：軌道運(yùn)輸設(shè)備、垂直提升設(shè)備、砂漿攪拌設(shè)備、通 風(fēng)設(shè)備、供電設(shè)備、供水系統(tǒng)等。10.2.1,軌道運(yùn)輸設(shè)備盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)所需要的運(yùn)輸主要為磴土、管片、砂漿料及其它輔助材料，每循環(huán)掘進(jìn)出磴 材料運(yùn)輸由1列車完成，每列車由1節(jié)交流變頻機(jī)車、4節(jié)做車、1節(jié)砂漿車、2節(jié)

44、管片車組 成。 TOC o 1-5 h z 22，二& L ： 6 28 12 153盾構(gòu)掘進(jìn)每環(huán)出磴量：Q =一 =6285 = 56m344其中：&一刀盤開挖直徑，6.28m；L管片寬度，1.2m；刈一松散系數(shù)，1.5。 TOC o 1-5 h z Q 5631,每下礦車谷重為： V礦車=一=一=14m ,取18m 。441223每俯環(huán)注漿重為：Q注漿= n(di d2 K1.2父1.6 = 5.18m4取砂漿罐車容量為：Q罐2注漿=6m3一環(huán)管片為六塊拼裝，計(jì)劃用兩臺(tái)管片車運(yùn)送，每臺(tái)管片車運(yùn)輸能力為：3塊由此得出列車最大運(yùn)輸重量包括：兩臺(tái)管片車自重8t, 一臺(tái)砂漿車自重5t,四臺(tái)礦車自重

45、40t,每環(huán)硝士重量 90t,合計(jì)143t。隧道最大坡度為：2.1%,列車受到最大阻力為坡度2.1%時(shí)，重載上坡，坡度阻力系數(shù)為：坡道阻力系數(shù)：0.21 kN/t,滾動(dòng)阻力系數(shù)0.08 kN/t,總阻力系數(shù)0.29 kN/t。列車總阻力：F= 143t X0.29 kN/t= 41.47kN。 _41 47米用一臺(tái)變頻機(jī)車牽引，機(jī)車的粘重為：G = = 28.33t9.8 0.18-0.3機(jī)車最大粘著系數(shù)為0.2,交直流變頻機(jī)車牽引力的粘著系數(shù)按0.18考慮，機(jī)車實(shí)際重量應(yīng)大于粘著重量，機(jī)車粘著重量取為 35to列車制動(dòng)距離已考慮機(jī)車和磴車都有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠保證制動(dòng)性能的可靠性。35t電瓶車主

46、要技術(shù)參數(shù)見表10-2-1。表10-2-135t電瓶車主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)機(jī)車型號JXK-35持續(xù)牽引力72 kN粘著重量35t持續(xù)速度10.5 km/h變頻器額定容量300 kVA最高速度30 km/h傳動(dòng)方式交流傳動(dòng)軌距900 mm電池容量600 AH最小曲線半徑25 m額定功率220 kw外型尺寸6.6X1.6X2.4 m起動(dòng)牽引力98 kN電瓶連續(xù)工作時(shí)間10h充電機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)車電瓶容量確定，每臺(tái)機(jī)車有3箱電瓶及3箱備用電瓶，4臺(tái)機(jī)車共有12箱電瓶，電瓶充電時(shí)間為8小時(shí)，充電電流最大150A,因此需要充電機(jī)的數(shù)量為9臺(tái)，充電機(jī)規(guī)格為 KCA100A/300V。根據(jù)

47、盾構(gòu)供應(yīng)商提供的盾構(gòu)技術(shù)參數(shù)，平均掘進(jìn)速度為40mm/min,那么一環(huán)的掘進(jìn)時(shí)間 為30min,加上一環(huán)管片的安裝時(shí)間45min,盾構(gòu)正常掘進(jìn)一環(huán)的時(shí)間為 75min,取正常日掘進(jìn)時(shí)間為20h,則日掘進(jìn)進(jìn)度為L=2060H5=16環(huán)=19.2m,可滿足工程施工總體進(jìn)度要求。列車循環(huán)工作時(shí)間：裝石查時(shí)間為掘進(jìn)時(shí)間 30min,重載列車出洞15min,輕載列車進(jìn)洞 10min,裝卸材料時(shí)間為30min,合計(jì)列車循環(huán)工作時(shí)間為70min,列車循環(huán)時(shí)間與盾構(gòu)掘進(jìn) 循環(huán)時(shí)間匹配。垂直提升設(shè)備隧道盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，掘進(jìn)的磴土、管片及材料供應(yīng)從地面與隧道之間需要通過提升設(shè) 備進(jìn)行垂直運(yùn)輸及裝卸，考慮磴斗除提升

48、要求外還需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)作業(yè)，因此垂直提升設(shè)備采 用專用門吊，同時(shí)具有磴斗翻轉(zhuǎn)功能和小型材料起吊功能。材料提升運(yùn)輸時(shí)最大提升重量為 礦車做斗自重5t加平均每車做土重量：二 d：L4 42-20t二 6.28 1.2 2.134 4總重量為25t,考慮門吊應(yīng)具備安裝盾構(gòu)后配套拖車，后配套拖車重量最大為35t,所以門吊的最大提升能力選擇為40%盾構(gòu)循環(huán)掘進(jìn)工作時(shí)間為75min,門吊每循環(huán)需要提升次數(shù)為：出磴 4次。初略取垂直提升高度H = 25 m平均提升和下降速度V提升=6.5 m/min、V下降=13 m/min提升時(shí)間 T1=25m6.5 m/min = 3.8 min下降時(shí)間 T2=25m+1

49、3 m/min=1.9min門吊移動(dòng)定位時(shí)間 T3=1 min2=2 min石查斗翻石S時(shí)間T4=0.5 min列車定位及掛鉤時(shí)間T5=2 min合計(jì)提升循環(huán)工作時(shí)間 T總=Ti+ T2+ T3+ T4+ T5= 10.2 min每循環(huán)提升次數(shù)N= 75 T0.2 =7.3次40t門吊每循環(huán)75 min時(shí)間內(nèi)提升能力為7.3次，完全能夠滿足盾構(gòu)正常掘進(jìn)循環(huán)對提升設(shè)備的要求，40t門吊技術(shù)參數(shù)見表10-2-2。表10-2-240t門吊主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)型號40t/9.42副鉤起升速度10.8 m/min項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)起重量40t小車運(yùn)行速度1.25-12.5m/mi

50、n工作級別A5大車運(yùn)行速度23.485 m/min跨度9.42 m軸距-主鉤起升速度6.5m/min （才兩我）13m/min （空載）總功率80 kW主鉤起升高度32.2 m長X寬X高17.32 X7.776 X15.966 m卸料高度4.8m總重量144T砂漿攪拌設(shè)備砂漿攪拌設(shè)備由一臺(tái)JS-1000攪拌機(jī)和一臺(tái)PLD-1500配料機(jī)。配料機(jī)有兩個(gè)料斗能自動(dòng) 稱量砂及粉煤灰，然后通過梭槽進(jìn)入攪拌機(jī)攪拌倉內(nèi)，控制方式為自動(dòng)計(jì)量控制，袋裝水泥 和膨潤土直接加進(jìn)攪拌倉內(nèi)，生產(chǎn)能力為30m3/h;考慮到工地的生產(chǎn)環(huán)境，攪拌機(jī)每天工作20小時(shí)，每月工作25天，則月生產(chǎn)能力為： Q=302025=150

51、00m3o每循環(huán)需要砂漿量為56m3,計(jì)劃最高月進(jìn)度為510單線延米，配備的砂漿攪拌機(jī)的月 生產(chǎn)能夠達(dá)到完全能夠滿足施工的需求。在磴車卸磴的同時(shí)進(jìn)行砂漿的攪拌，保證盾構(gòu)掘進(jìn) 所需的砂漿生產(chǎn)。通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)方式根據(jù)地鐵隧道盾構(gòu)施工情況選用機(jī)械壓入式通風(fēng)方式，風(fēng)管采用小 1m的拉鏈?zhǔn)?軟風(fēng)管。施工通風(fēng)設(shè)備見圖10-2-1。工作面需要的風(fēng)量： Q 需 Hmin XS= 0.25M0.830= 462.45 m3/min。其中：Vmin最小斷面風(fēng)速取0.25 m/s, S為開挖端面面積約30.83m2。通風(fēng)機(jī)風(fēng)量考慮通風(fēng)管的漏風(fēng)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為：3 .Q機(jī)=(Q 需 +Q 漏)X =(462.45+462.

52、45X2.5% X1516/100) X1.5= 956.58mi/h其中：L為掘進(jìn)長度，L100為百米漏風(fēng)率，1000mL2kwo圖10-2-1隧道通風(fēng)系統(tǒng)示意圖供電設(shè)備供電系統(tǒng)由高壓供電及低壓供電系統(tǒng)組成，配置預(yù)裝式戶外箱式變電站。變電站應(yīng)具有高壓進(jìn)線、計(jì)量、出線綜合開關(guān)柜和過流、速斷等保護(hù)功能。10KV高壓出線進(jìn)洞供盾構(gòu)機(jī)使用，高壓電通過電纜送入洞內(nèi)，XBW-1000kVA、630KVA10/0.4kV箱式變壓器為洞外各設(shè)備供電，備1臺(tái)250kw發(fā)電機(jī)組以備應(yīng)急使用，詳見第 7章第3節(jié)“施工用水、用電供應(yīng) 計(jì)劃磴土二次運(yùn)輸設(shè)備磴土二次運(yùn)輸采用挖掘機(jī)及自卸汽車，在盾構(gòu)始發(fā)井設(shè)存磴池，磴土為夜間運(yùn)輸，挖掘 機(jī)斗容量選用0.8m3,規(guī)格為PC200 ,自卸汽車為15t,設(shè)防護(hù)措施防止磴土沿線外漏。 10.