盾構操作培訓

南寧軌道交通2號線9標蘇蘆盾構工區(qū)盾構操作培訓

2021/5/91第二章盾構操作第三章掘進技術第一章盾構機盾構培訓2021/5/92第一章盾構機一.盾構分類 二.盾構施工三.中鐵號盾構主機結構四.螺旋輸送機 五.管片安裝機六.后配套 七.輔助設備八.導向系統(tǒng)2021/5/93一.盾構分類全敞開式

-手掘式、半掘式、機械式半敞開式-擠壓式（網格式）密閉式

-泥水式、土壓式2021/5/94二.盾構施工定義：使用盾構在地下掘進，邊保持掌子面穩(wěn)定邊在機內安全地進行開挖作業(yè)和襯砌作業(yè)，從而構成隧道的施工方法。三要素：穩(wěn)定工作面：氣壓、土壓等開挖：人工開挖、半機械化開挖、刀盤支護：壓縮砼、管片2021/5/95盾構是一個具備多種功能于一體的綜合性隧洞開挖設備,它集和了盾構施工過程中的開挖、出土、支護、注漿、導向等全部的功能，目前，盾構機已成為地下交通工程及隧道建設施工的首選設備被廣泛使用。其優(yōu)點如下:1不受地面交通、河道、航運、季節(jié)、氣候等條件的影響。2能夠經濟合理地保證隧道安全施工。3盾構的掘進、出土、襯砌、拼裝等可實行自動化、智能化和施工運輸控制信息化。4掘進速度較快，效率較高，施工勞動強度較低。地面環(huán)境不受盾構施工的干擾。其缺點為：1.盾構機械造價較高。2在飽和含水的松軟地層中施工地表沉陷風險大。3隧道曲線半徑過小或埋深較淺時難度較大。4設備的轉移、運輸、安裝及場地布置等較復雜盾構施工優(yōu)缺點2021/5/96土壓平衡盾構的原理及系統(tǒng)組成原理系統(tǒng)組成開挖系統(tǒng)出碴系統(tǒng)管片安裝系統(tǒng)注漿系統(tǒng)動力與控制系統(tǒng)后配套系統(tǒng)導向系統(tǒng)輔助系統(tǒng)2021/5/97中鐵號總體結構圖2021/5/98中鐵號盾構機主機結構2021/5/99中鐵號盾構機主機結構2021/5/9101、刀盤2021/5/9112、前體2021/5/9122、前體2021/5/9133、中體2021/5/9144、盾尾2021/5/9154、盾尾盾尾密封同步注漿孔2021/5/9165、人員艙2021/5/917四、螺旋輸送機規(guī)格（直徑*長度）φ800×12746mm最大通過粒徑Φ290×560mm最大出渣能力446m3/h2021/5/918五、管片安裝機2021/5/919六、后背套管片小車管片吊機連接橋拖車2021/5/920七、輔助系統(tǒng)泡沫系統(tǒng)注漿系統(tǒng)2021/5/921八、導向系統(tǒng)VMT導向系統(tǒng)自動測量盾構機當前位置，實時提供盾構姿態(tài)，是主司機控制掘進方向的依據。2021/5/922第二章盾構操作

一.安全事項

二.面板說明

三.主機操作

四.管片安裝

五.注漿2021/5/923一、安全事項以下安全事項都是為了認識和避免危險狀況的發(fā)生，適用于人員的安全和設備的保護，任何和盾構操作有關的人員應嚴格遵守！1.對操作者的要求2.安全保障設備3.危險區(qū)域2021/5/9241、對操作者的要求身體健康,有責任心；經過專業(yè)培訓；經過操作培訓；經過安全知識培訓；遵守安全規(guī)定；2021/5/9252、安全保障設備緊急狀態(tài)停止按鈕警示燈、警報器緊急照明防火設備氣體測定聯(lián)絡系統(tǒng)2021/5/9263、危險區(qū)域土倉人員艙管片吊運、安裝區(qū)域碴土運輸區(qū)域液壓高壓作業(yè)區(qū)高電壓區(qū)域2021/5/927二、面板和上位機說明要掌握盾構主機的操作必須熟悉盾構的操作面版。只有充分的了解盾構主操作面版，并且詳細學習盾構的相關操作知識后才能真正的掌握盾構的操作技術。2021/5/928循環(huán)泵超挖刀泵主驅動1

冷卻水泵增壓泵主區(qū)動2

潤滑油脂泵（多點泵）污水泵主區(qū)動3

齒輪油泵通風機螺旋輸送機

HBW（主軸承密封油脂）輔助泵推進泵

控制泵刀盤補油泵管片安裝機

鉸接泵螺機補油泵注漿泵2021/5/929

該界面顯示了盾構機各個功能系統(tǒng)所有的運行參數，包括鉸接系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、螺旋輸送機系統(tǒng)、主驅動系統(tǒng)、刀盤檢測、部分膨潤土參數等。2021/5/9301、提高土壤的工作性能,使土壤形成塑性變形，以提供均勻可控的支撐壓力使工作面穩(wěn)定；

2、減少滲漏，加強工作面的密封性；

3、降低內磨擦力，減少土壤在刀盤、運輸機、運輸帶的磨損，降低能耗；

4、降低土體的黏度，防止堵塞發(fā)生；

5、在巖土隧道及礦山施工中起抑制粉塵作用。2021/5/931發(fā)泡劑的使用量主要取決于三個參數：稀釋液濃度(x)

發(fā)泡倍率(FER)

注入率(FIR)稀釋液濃度(x)

稀釋液中所含發(fā)泡劑原液的比例，一般取值為2%～5%。發(fā)泡倍率FER=泡沫體積/稀釋液體積一般取值為8～15注入率FIR=泡沫注入量/開挖土方量一般取值為5%—65%。不同地層中泡沫的使用量2021/5/932該界面主要實現盾殼膨潤土、盾尾密封、盾尾密封前部后部壓力顯示。

界面中的控制按鈕與實物按鈕類似，按下后顯示為綠色時表明處于啟動狀2021/5/933盾尾密封與油脂供脂

在盾尾與管片之前存在30mm～40mm的間隙，為了防止外部的泥漿和水通過間隙進入盾構機內部，在盾尾和管片之間有三道鋼絲刷，在鋼絲刷之間注入盾尾密封油脂使之密封又能相對運動。2021/5/9342021/5/9352021/5/936主控室本地控制2021/5/937三.主機操作1.操作人員要求 2.系統(tǒng)參數設定3.開機準備 4.開機5.掘進開始 6.掘進中的操作7.掘進結束 8.盾構操作原則9.掘進基本參數 10.聯(lián)鎖保護2021/5/9381.操作人員要求盾構操作人員是掘進施工的核心，必須具有極強的責任心；盾構操作人員必須經過專業(yè)培訓；盾構機操作人員必須經過安全培訓；2021/5/9392.系統(tǒng)參數設定a.泡沫系統(tǒng)參數設定b.報警溫度設定c.盾構狀態(tài)參數設定d.盾尾密封油脂參數設定e.注漿壓力值設定2021/5/940a.泡沫系統(tǒng)參數設定應根據工程地質的具體情況設定泡沫的比例泡沫劑的發(fā)生率等參數應根據泡沫劑供貨商的要求設定，若泡沫參數在調試時設定完成后不經同意不能更改。半自動模式下，設定泡沫發(fā)生率、泡沫流量自動模式下，設定百分比手動模式下，根據實際掘進情況調整氣、液流量2021/5/941b.報警溫度設定各液壓系統(tǒng)的報警溫度調試時已經設定好，嚴禁隨意更改報警溫度2021/5/942c.盾構狀態(tài)參數設定刀盤最小轉速，當刀盤小于此轉速時推進系統(tǒng)不能工作；主驅動最大工作壓力，當達到此壓力時刀盤自動停止轉動。刀盤脫困時設定得高一些；超挖刀伸出角度和縮回角度，由土木工程師確定；鉸接油缸最小和最大行程，當達到最小行程時盾構掘進自動停止，鉸接油缸應放松，當達到最大行程時，鉸接油缸應收回；螺旋輸送機后門的最小開度；螺旋輸送機的最大工作壓力，當達到此壓力時螺旋輸送機停止工作。2021/5/943d.注漿壓力值設定在土木工程師的要求下設定注漿系統(tǒng)的起始壓力及終止壓力2021/5/9443.開機準備開機前主要檢查風、水、電、液、出碴系統(tǒng)以及盾構的狀態(tài)和參數。檢查空壓機運行是否正常，壓縮空氣管路是否泄漏；檢查隧道通風是否正常；檢查延伸水管、電纜是否正常，拖行區(qū)域是否暢通；檢查循環(huán)水壓力、溫度是否正常；檢查電壓是否正常；檢查濾清器是否正常(PLC中是否有報警)；檢查油箱油位是否正常；2021/5/9453.開機準備檢查皮帶機、皮帶是否正常；檢查碴車是否已準備就緒；檢查油脂準備是否充足；檢查泡沫劑準備是否充足；檢查注漿系統(tǒng)是否已準備好并運行正常；檢查后配套軌道是否正常；2021/5/9463.開機準備檢查盾構操作面板狀態(tài)：螺旋輸送機前門開啟、螺桿伸出，管片安裝按鈕應無效，無其它報警指示；檢查VMT導向系統(tǒng)工作是否正常；盾構掘進所需要的相關參數，如掘進模式，土倉壓力，線路數據，注漿壓力等；記錄有關盾構掘進的參數；若需要則根據土木工程師和機械工程師的指令修改盾構機參數；根據工程要求選擇盾尾油脂密封的控制模式，即選擇采用行程控制還是采用壓力控制模式2021/5/9474.開機檢查是否存在當前錯誤報警，若有，首先處理；將面版的螺旋輸送機轉速調節(jié)旋扭、刀盤轉速調節(jié)旋扭、盾構機推進速度旋扭等調至最小位；啟動冷卻水泵、循環(huán)泵，并注意泵啟動時聲音及振動等是否正常，以下各個泵啟動時均需注意其啟動情況；啟動潤滑脂泵、齒輪油泵；啟動補油泵、控制油泵；2021/5/9485.掘進啟動皮帶機啟動刀盤選擇刀盤的轉速檔位；根據VMT顯示的盾構自轉狀態(tài)選擇刀盤轉向；按下刀盤啟動按扭，并慢慢調節(jié)刀盤轉速旋鈕，使刀盤轉速逐漸增大，并穩(wěn)定工作；嚴禁旋轉旋鈕過快，以免造成過大液壓沖擊，注意主驅動壓力變化，若刀盤停轉，先把電位計旋鈕旋至最小再重新啟動；

2021/5/9495.掘進啟動螺旋輸送機慢慢開啟螺旋輸送機的后倉門啟動螺旋輸送機，并逐漸增大螺旋輸送機的轉速選擇手動或半自動方式啟動泡沫系統(tǒng)按下推進按鈕開始掘進，并根據VMT屏幕上指示的盾構機姿態(tài)調整四組油缸的壓力至適當的值，并逐漸增大推進系統(tǒng)的整體推進速度；2021/5/9506.掘進中的操作掘進時應有一人隨時巡檢盾構機各種設備的狀態(tài)，如泵站噪聲情況，液壓系統(tǒng)管路是否滲漏，油脂及泡沫系統(tǒng)原料是否充足，軌道是否暢通，注漿是否正常等主司機應時刻監(jiān)視螺旋輸送機的出渣情況，根據VMT調整盾構的姿態(tài)a.土倉壓力調整 b.掘進方向控制c.盾構自轉的調整 d.鉸接油缸操作e.超挖刀的操作 f.泡沫系統(tǒng)操作g.盾尾油脂密封操作2021/5/951a.土倉壓力調整如果開挖地層自穩(wěn)性好采用敞開式掘進，不用調整壓力；地層有一定的自穩(wěn)性而采用半敞開式掘進，則注意調節(jié)螺旋輸送機的轉速，使土倉內保持一定的渣土量，一般約保持2/3左右的渣土，根據指令控制土壓；地層穩(wěn)定性不好或有較大的地下水時，采用土壓平衡模式。此時需根據地層的差異來保持不同的土壓，具體壓力值由土木工程師決定，但最大土壓值不能大于3bar，否則有可能損壞主軸承密封；2021/5/952a.土倉壓力調整若土壓過大時可采取以下措施來降低：增加螺旋輸送機的轉速，加快出渣速度適當降低推進油缸的推力降低泡沫和空氣的注入量適當的排出一定量的空氣或水若壓力過小時可采取以下措施來增大：降低螺旋輸送機的轉速，降低出渣速度適當增大推進油缸的推力加大泡沫和空氣的注入量2021/5/953a.土倉壓力調整土壓是通過幾種方法的綜合運用來調整的，需要綜合考慮對施工的影響，如掘進速度、管片保護以及是否會發(fā)生噴涌等。一般有以下幾種影響：長時間降低螺旋輸送機轉速，可能使掘進速度下降；過量注入泡沫可能發(fā)生噴涌，過少則刀盤扭矩增加；推進力過大有可能損壞管片，過小則無法正常掘進2021/5/954b.掘進方向控制掘進方向是通過控制推進油缸的推力來進行調節(jié)的。調節(jié)各組推進油缸推力的影響是：左側大于右側，盾構自左向右擺；下側大于上側，盾構自下向上擺，依次類推；為保證鉸接密封、盾尾密封工作良好，以及保護管片，在調向的過程中不能有太大的趨勢，一般在VMT上顯示的趨勢值（trend）不應大于10。大多情況下，盾構應保持稍向上的趨勢，以防止盾構因自重而產生低頭現象。在軟硬不均的地層中，盾構會向軟的地層偏轉，此時要不斷調整各組油缸的推力，控制好掘進的方向。2021/5/955c.盾構自轉的調整當盾構在較硬的地層掘進，或盾構本身震動大時，盾構自轉比較嚴重為保證掘進過程中管片良好的受力狀態(tài)，盾體在VMT上顯示的轉動值不應大于10（滾動角）可調節(jié)刀盤的轉向來控制盾體的自轉。改變盾構刀盤轉向按以下操作：先停止掘進，將刀盤轉速調至零，停止刀盤，重新選擇刀盤轉向，啟動刀盤，并逐漸增大刀盤轉速2021/5/956d.超挖刀的操作當盾構在轉彎半徑小的曲線上時，有可能用到超挖刀。使用超挖刀時，先啟動超挖刀泵，然后選擇超挖刀超挖的角度，即可按照預先設定的值進行工作。停止時先選擇手動位，把超挖刀縮回，然后再停止超挖刀泵。2021/5/957e.泡沫系統(tǒng)操作泡沫系統(tǒng)有三種操作模式，即自動、半自動、手動當地質條件比較理想時可以采用半自動模式，在掘進不順暢或是地質條件不好的時候應采用手動模式。操作司機根據盾構機綜合參數如刀盤扭矩、土壓及出碴情況等，可對泡沫劑和空氣的流量進行手動調節(jié)，當掘進結束時停止泡沫系統(tǒng)2021/5/958f.盾尾油脂密封操作一般情況下進行自動注脂當盾尾油脂密封在手動位時，可以對各個位置的注脂點進行有選擇性的手動注脂在注漿壓力大，地層水壓大的情況下，有時需要用手動方式加強注脂2021/5/9597.掘進結束當掘進結束時，按以下順序停止掘進：停止注入泡沫、水、空氣停止推進（注意按要求保持停機時的土壓）逐步降低螺旋輸送機的轉速至零，停止螺旋輸送機關閉螺旋輸送機后倉門停止皮帶機2021/5/9607.掘進結束若刀盤扭矩較大，則可持續(xù)轉動刀盤，在扭矩降低至一定程度時，減小刀盤轉速至零，停止刀盤，這樣有利于下次刀盤啟動若馬上安裝管片，可以暫不關閉推進泵和輔助泵，并啟動管片安裝機泵，按下管片安裝按鈕依次停止主驅動泵、螺旋輸送機泵、補油泵、控制泵、潤滑脂泵、齒輪油泵、主軸承注脂泵、盾尾密封通知有關人員進行下一工序的工作2021/5/9618.盾構操作原則為保證質量和安全，必須做到：注漿不能保證時不能掘進；沒有方向測量時不能掘進；嚴格執(zhí)行土木工程師提出的土壓指令，控制每個掘進循環(huán)的出土量，出土量突現異常時要馬上報告，及時分析處理。嚴格執(zhí)行盾構的各種安全操作規(guī)程非操作人員嚴禁操作盾構2021/5/962四.管片安裝1.管片說明2.管片選型3.管片安裝2021/5/9631.管片說明管片分為標準環(huán)（P）、左轉彎環(huán)（L）、右轉彎環(huán)（R）三種類型如圖右所示：每環(huán)管片由6(3＋2＋1)塊組成管片有錯縫、通縫兩種拼裝方式，采用螺栓連接2021/5/9641.管片說明轉彎環(huán)左右寬度最大差距為38mm為了調節(jié)隧道的方向，安裝轉彎環(huán)時，需要把K塊安裝在不同的位置。K塊共有10個安裝點位，對應不同點位，兩種轉彎環(huán)對隧道的調整方向各不相同。2021/5/9652管片選型

盾構推進過程中，依靠推進油缸不斷向前推進，為便于軸線控制，將推進油缸設置分成不同區(qū)域。在切口土壓正確設定的前提下，應嚴格控制各區(qū)域油壓，同時控制推進油缸的行程，合理糾偏，做到勤糾，減小單次糾偏量，實現盾構沿設計軸線方向推進。設計軸線控制范圍：平面控制：100mm，高程控制：100mm。本工程采用標準環(huán)+楔形管片作為隧道襯砌。楔形環(huán)不同的旋轉位置，將產生不同的上、下、左、右超前量，通過不同位置管片的拼裝，實現對隧道軸線的擬合。因此拼裝前管片的選型至關重要。選擇正確的管片旋轉角度，能保證拼裝工作的順利進行提高拼裝質量，保證構筑隧道符合設計軸線。另外，盾構推進施工中，成環(huán)管片作為盾構推進后座，對盾構推進起到一種導向作用。為此，在盾構推進尤其是曲線推進時，應通過嚴格的計算和量測來確定管片的超前量。同時應用盾構本身導向系統(tǒng)綜合系統(tǒng)，合理選取管片旋轉位置，以達到管片相應的超前量，使管片環(huán)面始終垂直于設計軸線。2021/5/9662管片選型根據隧道中線的平曲線和豎曲線的走向，管片分為標準環(huán)、左轉彎、右轉彎三類。直線上選標準環(huán)，左轉曲線上選左轉環(huán)，右轉曲線上選右轉環(huán)。其中轉彎環(huán)數量的計算公式如下：θ=2×arctg（δ/D）式中：θ——轉彎環(huán)的偏轉角

δ——轉彎環(huán)的最大楔型量的一半，18mmD——管片直徑，6700mm根據圓心角的計算公式θ=180L/（πR）式中：L——線路中心線的長度

R——曲線半徑，本區(qū)間最小為800m帶入各個數值，最后得L=4.3m。N=4.3/1.5≈3環(huán)，即每兩個標準環(huán)之后安裝一環(huán)轉彎環(huán)。2021/5/9673管片安裝（1）．安裝機運動形式（2）．注意事項（3）．管片安裝過程（4）．安裝機操作2021/5/968（1）．管片安裝機運動形式

管片安裝機可在行走梁上往復運動,行程2m管片安裝機的旋轉架順、逆時針方向轉動,轉動角度為190-200度伸縮油缸可獨立伸縮安裝頭傾斜,運動范圍+/-2.5度安裝頭水平轉動,運動范圍+/-2.5度抓取器抓取和釋放管片2021/5/969（2）．注意事項

安裝管片時，安裝區(qū)域無其它人員管片安裝機下方不能有人司機必須經過專業(yè)培訓，確認合格后才能上崗安裝管片前要清理干靜盾尾底部的碴土，以免損壞盾尾密封注意旋轉架的運動范圍抓取頭收緊后，才能旋轉安裝機（聯(lián)鎖）推進油缸收回數量以適應一塊管片安裝空間為準2021/5/970（3）．管片安裝過程

清理工作現場的雜物尤其盾尾內的泥沙。啟動管片安裝機泵、推進油缸泵、輔助泵。移動安裝機，抓取管片，收緊抓取頭。2021/5/971（3）．管片安裝過程在確認管片已抓緊后，先收回伸縮油缸提起管片，再移動管片，使管片向安裝位置移動。