海瑞克盾構(gòu)機介紹課件

盾構(gòu)機定義盾構(gòu)機是一種使用盾構(gòu)法的隧道掘進機。盾構(gòu)的施工法是掘進機在掘進的同時構(gòu)建（鋪設(shè)）隧道之“盾”（指支撐性管片），它區(qū)別于敞開式施工法。國際上，廣義盾構(gòu)機也可以用于巖石地層，只是區(qū)別于

敞開式（非盾構(gòu)法）

隧道掘進機。而在我國，習(xí)慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為（狹義）盾構(gòu)機，將用于巖石地層的稱為（狹義）TBM。盾構(gòu)機根據(jù)工作原理一般分為手掘式盾構(gòu)，擠壓式盾構(gòu)，半機械式盾構(gòu)（局部氣壓、全局氣壓），機械式盾構(gòu)（開胸式切削盾構(gòu)，氣壓式盾構(gòu)，泥水加壓盾構(gòu)，土壓平衡盾構(gòu)，混合型盾構(gòu)，異型盾構(gòu)）。盾構(gòu)機定義盾構(gòu)機是一種使用盾構(gòu)法的隧道掘進機。盾構(gòu)的施工法是1海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件2S457/S458盾構(gòu)機介紹海瑞克S457和S458兩臺盾構(gòu)機于2008年10月在廣州海瑞克隧道機械有限公司南沙工廠組裝生產(chǎn)。2008年至今先后在廣州和深圳及南昌等城市參與地鐵施工，兩臺盾構(gòu)機于2015年1月至9月運抵公司廣州盾構(gòu)維修中心由中船重工公司進行全面維護保養(yǎng)，該土壓平衡盾構(gòu)機整機長度約75米,盾體長度8.2米,最小轉(zhuǎn)彎半徑200米，總重量約為429噸,總裝機功率約為1660kw,變壓器容量2000kVA。目前兩臺盾構(gòu)機在江聯(lián)重工維修車間內(nèi)進行維修、改造，承擔南昌地鐵3號線一標區(qū)間掘進任務(wù)S457/S458盾構(gòu)機介紹海瑞克S457和S458兩臺盾構(gòu)3盾構(gòu)機主要組成部分刀盤、刀具盾體拼裝機螺旋機臺車及后配套盾構(gòu)機主要組成部分刀盤、刀具4刀盤作為盾構(gòu)機的關(guān)鍵部件之一，刀盤主要起到開挖土體、穩(wěn)定工作面及攪拌土砂的功能，因此在掘進過程中刀盤工作環(huán)境惡劣，受力復(fù)雜。刀盤型式及結(jié)構(gòu)關(guān)系到盾構(gòu)的開挖效率、使用壽命及刀具費用。刀盤配置及選型主要依賴于工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，不同的地層應(yīng)采用不同的刀盤型式。盾構(gòu)刀盤由鋼結(jié)構(gòu)件焊接而成，目前其主流型式有2種：面板式和輻條式。另外，還有介于2者之間的輻板式刀盤（由輻條和幅板組成）刀盤作為盾構(gòu)機的關(guān)鍵部件之一，刀盤主要起到開挖土體、穩(wěn)定工作5海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件6S457刀盤S457刀盤7海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件8S457/S458盾構(gòu)機刀盤開挖直徑6280mm，刀盤直徑6250mm，開挖直徑大于刀盤直徑，可以避免刀盤面板與開挖面的直接接觸，較少磨損和摩擦力。刀盤面板只是刀具以及渣土改良劑管路的載體，前方土體開挖靠的是刀具，而不是面板。S457/S458盾構(gòu)機刀盤開挖直徑6280mm，刀盤直徑69刀具目前盾構(gòu)機刀具按切削原理劃分，一般公認有滾刀和切削刀兩種類型(根據(jù)隧道圍巖性質(zhì)不同、切削目的不同，這兩類刀具還可進一步細分)。滾刀的切削原理主要是刀具依靠擠壓破巖，一般用于巖石隧道的掘進。當雖然穿越松散地層但有大粒徑的礫石(粒徑大于400mm)、并且含量達到一定比例時，也可采用滾刀型刀具。另在隧道地質(zhì)條件復(fù)雜多變、巖石(強度不算太高)與一般土體(或粘土或砂土)交錯頻繁出現(xiàn)的情況，也有可能采用滾刀型刀具，即在復(fù)合式盾構(gòu)機中采用。切削刀的切削原理則主要是盾構(gòu)機向前推進的同時，刀具隨刀盤旋轉(zhuǎn)對開挖面土體產(chǎn)生軸向(沿隧道前進方向)剪切力和徑向(刀盤旋轉(zhuǎn)切線方向)切削力，不斷將開挖面前方土體切削下來。切削刀一般適用于粒徑小于400mm的砂卵石、砂土、粘土等松散體地層。刀具目前盾構(gòu)機刀具按切削原理劃分，一般公認有滾刀和切削刀兩種10海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件113號線一標區(qū)間需刀具類型、數(shù)量3號線一標區(qū)間需刀具類型、數(shù)量12S457二號線出洞時刀具情況S457二號線出洞時刀具情況13盾體盾體主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，這三部分都是管狀簡體，其外徑是6.25m，6.24m，6.23m遞減，呈倒錐型。前盾和與之焊在一起的承壓隔板用來支撐刀盤驅(qū)動，同時使泥土倉與后面的工作空間相隔離。承壓隔板上在不同高度處安裝有五個土壓傳感器，可以用來探測泥土倉中不同高度的土壓力。

前盾的后邊是中盾，中盾和前盾通過鉸接油缸連接。這兩臺盾構(gòu)機的鉸接模式是主動鉸接，有12個鉸接油缸，分為4組進行控制。盾體盾體主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，這三部分都是管狀簡體14海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件15中盾與尾盾是焊接在一起的，因此，對焊接質(zhì)量和盾殼定位的要求很高，若盾尾的同軸度誤差過大，會增加掘進姿態(tài)和管片拼裝質(zhì)量的控制難度；而焊接質(zhì)量較差則直接影響盾構(gòu)施工的安全。中盾處有20個分為4組的推進千斤頂，為盾構(gòu)機前進提供推力，千斤頂可以分組控制也可以單獨控制，可實現(xiàn)盾構(gòu)機上、下、左、右不同方向的調(diào)節(jié)。中盾與尾盾是焊接在一起的，因此，對焊接質(zhì)量和盾殼定位的要求很16海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件17海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件18人倉中盾上安裝有一個雙艙的人倉結(jié)構(gòu)，人倉的作用是提供一個密閉的與土倉壓力一致的施工環(huán)境，可在施工過程中根據(jù)需要進行刀具的檢查更換和土壓傳感器的檢修等工作，也為進入盾構(gòu)機前方的施工人員提供休息的空間。人倉內(nèi)的作業(yè)可分為常壓和帶壓，開倉作業(yè)是有很高風險的施工，需編制專項施工方案以及做好充足的安全保障準備和人員、技術(shù)準備。人倉19海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件20盾構(gòu)機盾體上還有各類預(yù)留孔，用于水、改良劑、漿液的注入，尾盾還有三道盾尾刷，用于緊貼管片，三道盾尾刷形成的兩個空腔，由盾尾油脂填充，進一步確保盾構(gòu)機內(nèi)部行程密閉空間，保證作業(yè)安全，若盾尾刷破損嚴重，會導(dǎo)致盾體內(nèi)形成流體的通道，隨著地下水、沙的涌入，嚴重影響施工安全，因此盾尾刷的選擇和焊接質(zhì)量也是需要重視的地方。盾構(gòu)機盾體上還有各類預(yù)留孔，用于水、改良劑、漿液的注入，尾盾21海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件22拼裝機管片拼裝機是一種設(shè)置在盾尾部位，并可以迅速把管片拼裝成確定形式的起重機械。一般管片拼裝機的形式有環(huán)式、空心軸式、齒條齒輪式。我們所使用的管片拼裝機采用環(huán)式，由回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、平移系統(tǒng)和管片夾取系統(tǒng)構(gòu)成，其中主要部件有大功率馬達、傳動軸、傳動齒輪、回轉(zhuǎn)盤體、支重輪、輥輪、提升橫梁、水平平移系統(tǒng)、管片夾取裝置。拼裝機管片拼裝機是一種設(shè)置在盾尾部位，并可以迅速把管片拼裝成23管片拼裝機的動作有六個自由度，六個自由度的含義即沿著管片的三維方向進行平移和旋轉(zhuǎn)的六種方式的自由運動。拼裝機的操作由無線遙控器控制，其控制信號經(jīng)無線信號接收盒傳遞至PLC，再通過PLC控制各液壓閥組做相應(yīng)的動作。管片拼裝機的動作有六個自由度，六個自由度的含義即沿著管片的三24海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件25海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件26拼裝機的正常與否直接影響管片拼裝質(zhì)量和施工進度，因此在每日掘進過程中，針對拼裝機的故障問題報告要引起足夠重視，盡快通知維修人員進行處理。拼裝機的正常與否直接影響管片拼裝質(zhì)量和施工進度，因此在每日掘27螺旋機旋輸送機是土壓平衡盾構(gòu)排土和建立土壓平衡的主要設(shè)備，安裝于前體的底部和管片拼裝機之間，其中線從前向后上揚一定角度。螺旋輸送機工作時，伸入土倉內(nèi)的螺桿和螺旋葉片在液壓馬達的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，渣土在螺旋葉片和機殼的共同作用下，沿一定角度的螺旋線進行輸送提升，至出土口處排出。螺旋輸送機從內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式可分為2類:1)中心軸螺旋桿式主要包括圓筒狀機殼、中心螺桿(軸式)和螺旋葉片3個部分，適用于一般性砂土運輸，且有較好的抵抗水壓的能力，是目前土壓平衡盾構(gòu)螺旋輸送機的主要形式。2)無中心軸帶式。僅有機筒和螺旋葉片，通過葉片的旋轉(zhuǎn)將渣土刮出，可用于較大顆粒砂礫和塊石運輸，目前主要用于含有大量卵石的地層，對水壓的抵抗能力較差。S457/S458采用的是第一種，中心軸螺桿式螺旋輸送機。螺旋機旋輸送機是土壓平衡盾構(gòu)排土和建立土壓平衡的主要設(shè)備，安28螺旋輸送機的主要作用

1)從有壓力的密封土倉內(nèi)將刀盤切削下的渣土排出盾構(gòu)。

2)渣土在螺旋輸送機內(nèi)輸送過程中形成土塞，使土倉內(nèi)的壓力沿螺旋輸送機漸進衰減以保持土倉內(nèi)壓力的穩(wěn)定。

3)通過調(diào)整螺旋輸送機轉(zhuǎn)速，改變排土量，調(diào)節(jié)土倉內(nèi)土壓力值，使其與掘進面水壓力和土壓力保持動態(tài)平衡。螺旋輸送機的主要作用

1)從有壓力的密封土倉內(nèi)將刀盤29海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件30海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件31土壓平衡盾構(gòu)施工的關(guān)鍵是土壓平衡的實現(xiàn)，主要包括土倉內(nèi)外的壓力平衡和土倉內(nèi)進土量與出土量的平衡，兩者分別代表了土壓平衡盾構(gòu)掘進過程中的力學(xué)平衡條件和幾何平衡條件。力的平衡依靠量的平衡來實現(xiàn)，而量的平衡則依靠螺旋輸送機轉(zhuǎn)速與盾構(gòu)掘進速度的匹配來實現(xiàn)，即通過排土量的控制來實現(xiàn)上述的平衡狀態(tài)。排土量過大，會導(dǎo)致開挖面地層損失過大而坍塌或引起地表過量沉降;排土量過小，會使土倉壓力迅速增大，進而使掘進面產(chǎn)生過大壓力，使掘進面失穩(wěn)或引起地表隆起破壞。因此，排土量的控制是土壓平衡盾構(gòu)正常掘進施工中極為重要的環(huán)節(jié)之一。土壓平衡盾構(gòu)施工的關(guān)鍵是土壓平衡的實現(xiàn)，主要包括土倉內(nèi)外的壓32臺車及后配套S457/S458盾構(gòu)機有4節(jié)臺車和一節(jié)連接橋。連接橋的作用是將臺車與盾體連接起來，當盾體向前移動時，可拖動臺車一起向前移動。連接橋上左側(cè)是泡沫發(fā)生裝置及管路、膨潤土管路，連接橋右側(cè)有管片小車和螺旋機閘門閥組和螺旋機后閘門緊急關(guān)閉使用的氮氣蓄能器，連接橋上部有雙軌梁管片吊機，用于管片從臺車到管片小車上的轉(zhuǎn)運。臺車及后配套S457/S458盾構(gòu)機有4節(jié)臺車和一節(jié)連接橋。33海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件341號臺車1號臺車左側(cè)是司機控制室，整個盾構(gòu)機大腦，核心控制部位，在控制室內(nèi)有兩套系統(tǒng)，一套是pvd系統(tǒng)和控制面板，用于掘進參數(shù)的設(shè)定和掘進信息的反饋，一套是vmt系統(tǒng)，用于掘進測量數(shù)據(jù)的設(shè)定和反饋。同時在控制室內(nèi)可監(jiān)控螺旋機出渣口、皮帶出渣口兩處的渣土情況，一方面可觀察出土情況，一方面可觀察土斗裝土情況，及時優(yōu)化掘進參數(shù)。1號臺車1號臺車左側(cè)是司機控制室，整個盾構(gòu)機大腦，核心控制部351號臺車右側(cè)為同步注漿系統(tǒng)，用于盾構(gòu)機掘進時及時補充管片與周邊土體的空隙，確保管片穩(wěn)固不變形，也確保周邊土體沉降值在控制范圍內(nèi)。砂漿的制作是地面砂漿站完成，通過電機車配套的砂漿罐運至隧道內(nèi)，再抽至臺車上的攪拌罐內(nèi)存儲，通過攪拌罐下方4路注漿泵壓至盾尾漿液管路，從尾部向外注入土體中。每一環(huán)的砂漿注入量通過計算得出，但是理論注入值不一定能滿足實際需要，因此需要根據(jù)實際情況的變化，及時進行二次補漿。1號臺車右側(cè)為同步注漿系統(tǒng)，用于盾構(gòu)機掘進時及時補充管片與周36海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件37海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件382號臺車2號臺車左側(cè)為膨潤土罐及膨潤土泵、泡沫泵及泡沫箱，可以理解為該部分為渣土改良劑部分，針對不同地層條件，注入對應(yīng)的渣土改良劑，降低施工風險，保證設(shè)備安全及施工進度。2號臺車右側(cè)為液壓泵站，幾乎盾構(gòu)機主要的動力液壓泵均在此處，這里有主油箱、油水熱交換循環(huán)裝置、油路過濾裝置以及大功率電機，是盾構(gòu)機的心臟，為各類液壓設(shè)備提供動力來源。2號臺車2號臺車左側(cè)為膨潤土罐及膨潤土泵、泡沫泵及泡沫箱，可39海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件40海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件413號臺車3號臺車左側(cè)有內(nèi)循環(huán)水泵、盾尾油脂啟動泵、潤滑油脂啟動泵，提供盾構(gòu)機上冷卻水循環(huán)及主要設(shè)備潤滑、密封功能。3號臺車右側(cè)是主電柜，為各類電機、傳感器、燈具提供電源，并有遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—小型的PLC，作為遠程數(shù)據(jù)采集和控制。每個電柜內(nèi)裝備了不同功能和用處的開關(guān)、變頻器等器件，可根據(jù)電氣圖紙進行線路的檢修和故障判斷。3號臺車3號臺車左側(cè)有內(nèi)循環(huán)水泵、盾尾油脂啟動泵、潤滑油脂啟42海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件43海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件444號臺車4號臺車左側(cè)是兩臺大功率空壓機，為氣動泵、人倉加壓、土倉加壓、泡沫等提供壓縮空氣，在3號臺車尾部有一個儲氣罐。一般情況下，空壓機的排氣壓力值設(shè)定在0.8MPa，空壓機并非時刻運行，當?shù)陀谠O(shè)定臨界值時才啟動，當達到設(shè)定排氣壓力值時停止。在人倉帶壓開倉作業(yè)期間，可根據(jù)空壓機啟動和停機的時間比，判斷盾構(gòu)機外部密閉空間是否出現(xiàn)泄漏及泄漏量，當啟動過于頻繁，啟動時間大于停機時間時，需注意已有較大泄漏，要及時采取措施確保安全。4號臺車4號臺車左側(cè)是兩臺大功率空壓機，為氣動泵、人倉加壓、454號臺車右側(cè)為2000KVA容量的油浸式變壓器，高壓端為10KV，低壓端為400V，是盾構(gòu)機總動力來源，高壓線由地面環(huán)網(wǎng)柜引出，跟隨盾構(gòu)機前進，因此每隔一段距離，需設(shè)立連接柜，延長高壓線，確保高壓線不被擠壓，拖拽。高壓很危險，高壓線的防護就顯得很重要，在管片壁上需安裝掛鉤，套上膠管，避免高壓線直接壓在金屬件上或者埋在污水里，降低施工風險，嚴禁人員坐在高壓線纜上休息。4號臺車右側(cè)為2000KVA容量的油浸式變壓器，高壓端為1046海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件47海瑞克盾構(gòu)機介紹ppt課件48管片小車、二次風機、測量設(shè)備管片小車位于拼裝機前方的管片上，是管片水平運輸?shù)囊徊糠?，與雙軌梁一起承擔管片運輸?shù)娜蝿?wù)，因為皮帶機的遮擋，無法僅靠雙軌梁完成管片運輸任務(wù)，因此通過管片小車在低處將管片運輸至拼裝機下方。S457/S458盾構(gòu)機的管片小車上一次可承載4塊管片，因此管片擺放的順序需預(yù)先確定，根據(jù)不同的拼裝點位有不同的擺放順序。管片小車、二次風機、測量設(shè)備管片小車位于拼裝機前方的管片上，49二次