盾构机后配套系统的结构与维护毕业论文

毕业设计题目：盾构机后配套系统的结构与维护专 业： 工程机械运用与维护 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 起止日期： 2015.11.162015.12.16 诚 信 承 诺本毕业设计（论文）是本人独立完成，没有任何抄袭行为，如有不实，一经查出，本人自愿承担一切后果。承诺人： 年 月 日陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）总成绩评定表班 级 姓 名 学 号 设计（论文）题目 盾构机后配套系统的结构与维护指导教师评分 答辩评分 总成绩成 绩指导教师评语：指导教师签名：年 月 日系毕业设计（论文）答辩小组评语：答辩小组组长签名：年 月 日注：1.根据专业具体实际情况，如未安排答辩环节，答辩评分及答辩小组评语可不填写。I摘 要从本文主要讲述了盾构机后配套系统的概念、构造及其维护，重点论述了盾构机后配套的结构、原理及其维护。盾构机的诞生和发展应用，大大提高了工程建设的施工效率，加快了现代化城市的进程速度，因此机械成为了当今城市化建设当中不可缺少的高科技、现代化的劳动工具。所以，希望读者阅读此文后，都能对盾构机后配套系统有更深一步的认识、应用及其发展。本人由于能力有限，因此，在创作和设计中，难免会有一些错误和不足之处，所以衷心的希望读者在阅读本文时，能够提出宝贵的意见或者建议。关键字：盾构机后配套系统；构造；原理；维护II目 录第 1 章 绪 论 .11.1 盾构机的发展概况 .11.2 盾构机的分类与应用 .3第 2 章 盾构机后配套系统的组成 .52.1 连接桥 .52.2 台车 .72.3 注浆系统 .72.4 膨润土系统 .82.5 泡沫系统 .92.5.1 泡沫 系统的组成与原理 .92.5.2 泡沫系统的操作 .102.5.3 泡沫系统应用 .112.6 循环水系统 .122.7 液压系统 .132.8 管线路布置 .162.9 其他系统 .162.9.1 电气系统 .172.9.2 压缩空气系统 .17第 3 章 盾构机后配套系统故障诊断 .193.1 盾构机后配套系统常见故障原因及对策 .193.1.1 漏油 .193.1.2 漏气 .193.1.3 漏水 .193.1.4 螺栓松动 .193.1.5 注浆管路上的控制阀对操作无响应 .193.1.6 注浆管路压力过高或者过低 .203.1.7 注浆泵无法运转 .20III3.1.8 集中润滑给脂压力偏高 .213.1.9 刀盘驱动密封给脂不足 .213.2 电气系统故障诊断 .213.3 压缩空气系统故障诊断 .223.4 液压系统常见故障 .24第 4 章 结论与建议 .27致 谢 .28参考文献 .29陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）1第 1 章 绪 论1.1 盾构机的发展概况盾构机，全名又叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进专用工程机械，现在广泛用于地铁、公路、市政、水电等隧道工程。现在盾构机集合了光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削岩土、输送渣土、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及岩土、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质状况进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。用盾构机进行隧道施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。在隧道工程中,越来越多的工程建设单位首选隧道盾构法施工,与传统的施工方法相比,盾构法具有施工安全、快速、工程质量高、地面扰动小、劳动强度低等优点。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。随着地下空间的飞速发展，盾构技术已作为一种高效掘进机械广泛地应用于地铁、水电、隧道、市政管道等工程领域。在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，盾构 机构越来越受到人们的重视，了解盾构机构的结构和工作原理也显得很重要，而其配套设备机械选择也发挥着至关重要的作用。据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的 45%，目前共有 17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高 8 到10 倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）2盾构机问世至今已有近 180 年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30 年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达 0.3MPa 气压的情况下更换刀盘上的刀具，从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。参与沈阳地铁工作的盾构机名为开拓者号，总长为 64.7 米，盾构部分 9.08米，重量为 420 吨，其工作误差不超过几毫米。价格：德国进口的盾构机大概需要人民币 5000 万元，日本进口的盾构机大概需要人民币 3000 万元以上，国产的盾构机价格一般在 2500-5000 万左右。目前国内具有自主知识产权的国产盾构机是上海隧道工程股份有限公司研制的国产“863”系列盾构机。2007 年 7 月，北方重工集团董事长耿洪臣与法国 NFM 公司原股东正式签署了股权转让协议，以绝对控股方式成功结束了历时两年的并购谈判，使北方重工拥有了世界上最先进的全系列隧道盾构机的核心技术和知名品牌。2015 年 11 月 14 日，由中国铁建重工集团和中铁十六局集团合作研发的中国国产首台铁路大直径盾构机在长沙下线，拥有完全自主知识产权，打破了国外近一个世纪的技术垄断，将加速中国快速城市化和大铁路网建设的步伐。本次下线的大直径盾构机开挖直径 8.8 米，总长 100 米，每台售价比进口同类产品便宜2000 万元以上，性价比高，可靠性好，能够适用于多种复杂地层，下线后将服务于广珠城际轨道交通线。近年不仅在地铁隧道建设施工中,盾构法施工显优势,而且应用越来越多。盾构法具有对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、安全环保等优点.随着长距离、大直径、大埋深、复杂断面盾构施工技术的发展、成熟,盾构法越来越受到重视和青睐. 土压平衡式盾构是在盾构施工中较为普遍使用的一种隧道掘进陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）3专用工程机械.施工过程中,土压平衡盾构一般采用土舱压力控制确保开挖面的稳定。如果土舱压力不足,会引起前方地基沉降,发生开挖面的涌水或坍塌的危险就会增大;如果压力过大,又会引起刀盘扭矩或推力的增大而发生推进速度下降或喷涌等问题.因此,控制土舱压力,提高盾构隧道在施工过程中的稳定性,对于控制地表沉降、提高掘进速度、降低掘进成本有着非常重要的意义。1.2 盾构机的分类与应用手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖， 这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进时，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压式施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。盾构法施工分为水泥加压平衡盾构和土压平衡盾构，这两种盾构对后配套设备的要求因出渣方式的不同而不同。盾构法施工的运输系统配置方案，涉及到与陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）4盾构机能力匹配及施工进度、一次配置成本或长期使用成本、对标段的适用性、以及施工管理的易操作性等问题。盾构机如要达到较高的施工进度需配置强大的施工运输系统，如要取得高的施工效益需配置最佳的施工运输系统。运输方案应在两者之间试选择合适的平衡点。目前，国内盾构法施工的运输系统基本上均采用有轨运输方式（泥水机弃喳由泥浆输送系统运输，但管片、砂浆、钢轨及其他材料等仍需有轨运输系统） 。运输系统的主要参数与隧道坡度、工程进度要求、盾构机型号及参数有关。泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转