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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 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 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通過刀盤上的開口進(jìn)入土倉 渣土在土倉內(nèi)經(jīng)過攪拌和渣土改良成為流塑狀 盾構(gòu)推進(jìn)油缸的推力通過承壓隔板傳遞給土倉內(nèi)的渣土 繼而傳遞給開挖面 以平衡開挖面處的地下水壓和土壓 從而保持開挖面的穩(wěn)定 螺旋輸送機(jī)從承壓隔板的開孔伸入土倉進(jìn)行排土 盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理 土倉壓力控制因素圖 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 氣墊倉 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 氣墊倉 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(hù)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(shè)備進(jìn)行分離 分離后的泥水進(jìn)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(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 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 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)及功能簡介 前盾 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介 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 防卡性能好但開挖直徑大 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小 軟土 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 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(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 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)及功能簡介 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(dú)立降壓升壓 分別與主倉隔斷和連接 完成進(jìn)倉作業(yè)過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 結(jié)構(gòu)簡單 但帶壓進(jìn)倉作業(yè)的有效時(shí)間短 效率低 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介 人倉 中鐵號(hào)設(shè)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(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)及功能簡介 人倉 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 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 利于人倉布置 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介 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)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 在保持土倉土壓的同時(shí) 將盾構(gòu)土倉內(nèi)的土體向外連續(xù)排出 3 將土倉內(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 交替開啟以降低噴涌壓力 2 預(yù)留了膨潤土和高分子聚合物注入接口 必要時(shí) 可向土倉壁和螺旋機(jī)內(nèi)注入膨潤土或高分子聚合物 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 渣土通過無軸區(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 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0 2rpm 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4 6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)通過法蘭固定在平移機(jī)構(gòu)上 隨平移機(jī)構(gòu)一起動(dòng)作 為觀察管片拼裝及管片螺栓的連接提供工作平臺(tái) 操作與安全 拼裝機(jī)的操作有無線遙控器控制和有線控制兩種 拼裝機(jī)上設(shè)有報(bào)警燈和報(bào)警喇叭 報(bào)警信號(hào)自動(dòng)發(fā)出 當(dāng)拼裝機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí) 報(bào)警燈亮 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類 環(huán)式拼裝機(jī)在支承環(huán)后部或在盾構(gòu)液壓缸壓力墊附近的盾尾設(shè)置支承滾軸 在滾軸上安裝中空形的圓環(huán) 其中設(shè)有可自由伸縮的臂 采用這種形式時(shí) 可得到較大的作業(yè)空間 便于布置出土設(shè)備 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類 謝謝