zte6250盾构机说明及详细

1、1附件二附件二 合同设备的性能和技术要求合同设备的性能和技术要求6250mm 土压平衡盾构型号 ZTE6250技 术 规 格 书中国铁建重工集团有限公司中国铁建重工集团有限公司2014 年 11 月2目录目录第一章第一章 工程地质概况工程地质概况.3详见附件一详见附件一.3第二章第二章 设计依据及标准设计依据及标准.4第三章第三章 盾构构造与配置盾构构造与配置.73.1 概述 .73.2 刀盘 .93.3 盾体 .113.4 刀盘驱动.163.5. 管片拼装机.183.6 螺旋输送机 .213.7 皮带输送机.213.8 同步注浆系统 .223.9 水系统.223.10 碴土改良系统.233.

2、11 压缩空气系统.243.12. 通风系统.253.13. 注脂系统.253.14. 自动导向系统.253.15. 后配套系统.263.16. 液压系统.273.17. 电气系统.273.18. 超前加固系统.29第四章第四章 技术参数技术参数.304.1 技术参数表 .304.2 主驱动扭矩曲线图 .354.3 盾构设备的主要部件供应商.36第五章图纸清单第五章图纸清单.38第六章第六章 盾构各部件外形尺寸及重量盾构各部件外形尺寸及重量.393第一章第一章 工程地质概况工程地质概况详见附件一4第二章第二章 设计依据及标准设计依据及标准本规格书是根据本工程所提供的设计条件及地质条件所设计的，

3、并依据以下通用标准进行设计GB9969.1-2008 工业产品使用说明书GB/T15706.12007 机械安全基本概念与设计通则第 1 部分：基本术语、方法学 GB/T15706. 22007 机械安全基本概念与设计通则第 2 部分：技术原则与规范GB150-2011压力容器GB50017-2003 钢结构设计规范GB699-1999 优质碳素结构钢 GB3098.1-2010 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范GB/T3632-2008 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 技术条件 GB/T985.1-2008 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和

4、高能束焊的推荐坡口 GB/T985.2-2008 埋弧焊的推荐坡口 GB11345-2007 钢缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T1184-1996 形状和位置公差未注公差值 GB/T1231-2006 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件 GB/T1801-2009 产品几何技术规范（GPS）极限与配合公差带和配合的选择JB/T4730-2005 承压设备无损检测ISO3411-2007 土方机械-司机的身材尺寸与司机的最小活动空间GB435.1-2005 手提灭火器第 1 部分：性能和结构要求GB 3811-2008 起重机设计规范ISO3795-1989 道路车辆

5、农业和林业用拖拉机和机械内部装饰材料装饰性能的测定GB/T16855.12008 机械安全控制系统有关安全部件第 1 部分设计通则GB/T17888.22008 机械安全进入机器和工业设备的固定设施第 2 部分：工作平台和通道 GB/T17888.32008 机械安全进入机器和工业设备的固定设施第 3 部分：楼梯、阶梯和护栏 5GB/T17888.42008 机械安全进入机器和工业设备的固定设施第 4 部分：固定式直梯JB6028-1998 工程机械安全标志和危险图示通则GB10595-2009 带式输送机DT（A）型带式输送机设计手册 GB50270-2010 输送设备安装工程施工及验收规范

6、JB/T5943-91 工程机械 焊接件通用技术条件GB/T3766-2001 液压系统通用技术条件 JB/T10205-2010 液压缸技术条件GB/T7935-2005 液压元件通用技术条件GB/T15622-2005 液压缸试验方法NAS1638 污染等级标准GBl67542008 机械安全急停设计原则GBl8209.12000 机械安全指示、标志和操作第 l 部分：关于视觉、听觉和触觉信号的要求GBl8209.22000 机械安全指示、标志和操作第 2 部分：标志要求GBl79452000 消防应急灯具GBl34951992 消防安全标志GBl56301995 消防安全标志设置要求GB

7、60702010 起重机械安全规程GBl21582006 防止静电事故通用导则GB2894-2008 安全标志及使用导则GB15052-1994 起重机械危险部位与标志GB15630-1995 消防安全标志设置要求JB6028-1998 工程机械安全标志和危险图示通则GB/T16710.1-1996 工程机械噪声限值GB/T17771-2010 土方机械落物保护结构实验室试验和性能要求GB50052-2009 低压配电系统设计规范GB50054-2011 通用用电设备配电设计规范6GB50062-2008 电力装置的继电保护和自动设计规范GB50150-2006 电气装置安装工程电气设备交接试

8、验标准GB50168-2006 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50169-2006 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50170-2006 电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范GB50171-2012 电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB4028-2008 外壳防护等级（IP 代码）GB4205-2010 人机界面（MMI）操作规则GB/T2900.18-2008 电工术语 低压电器GB7552008 旋转电机 定额和性能GB/T3956-2009 电缆的导体GB/T42082008 外壳防护等级 （IP 代码）GB/T2900.18-2008 电工术语

9、 低压电器GB/T2900.65-2004 电工术语 照明GB50034-2004 建筑照明设计标准GB/T14048.1-2000 低压开关设备和控制设备总则GB/T4728-2008 电气简图用图形符号GB/T17468-2008 电力变压器选用导则 GB1094.11-2007 电力变压器第部分：干式变压器 GB/T10228-2008 干式变压器 设计参数和要求GB/T18268-2010 测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求 GB/T18858.1-2012 低压开关设备和控制设备控制器设备接口（CDI）第 1 部分：总则GB/T18858.2-2012 低压开关设备和控制设备

10、控制器设备接口（CDI）第 2 部分：执行器传感器接口（AS-I）GB/T18858.3-2012 低压开关设备和控制设备控制器设备接口（CDI）第 3 部分：DeviceNet7第三章第三章 盾构构造与配置盾构构造与配置A 3.1 概述概述3.1.1 选型原则与方法选型原则与方法选择合适的盾构是盾构隧道施工成败的关键，选择盾构应在深入研究分析工程对象的具体地质条件、隧道施工条件、环境条件的基础上，参考国内外已有的类似盾构工程经验，特别是同一地区盾构隧道工程的经验，遵循安全可靠、适用、经济、先进、环保的原则来选型。用于地下工程的 EPB 选型依据有很多标准，但主要还是取决于工程中所要遇到的地质

11、状况。在本项目中，工程地质与水文地质的变化很大。这种含有不稳定的地质状况下，建议选择全新的、未曾使用过的复合式土压平衡式盾构，目的是为了减少工作面前方沉降的风险。3.1.2 土压平衡盾构的地层适应性土压平衡盾构的地层适应性一般说来，土压平衡技术（EPB 盾构）适合在含有足够的细颗粒软土地层里开挖隧道。开挖室和螺旋输送机里的混合土应呈现塑性。比较理想的颗粒尺寸的地层包括粘土、淤泥、砂以及砾石等，并且含有 25-30%的水分（如下图）。然而，根据实际的地质状况，采用土压平衡盾构，要配备必要的渣土改良系统，充分改良渣土特性，以满足土压平衡盾构施工的需要。盾构所穿越的地层中有各种不同直径及材质的管线，

12、所以控制地表隆、陷值及隧道方向不超标尤为重要。土压平衡盾构的工作原理是通过控制土舱内已开挖渣土的压力（土舱压力），使之与刀盘前方的水土压力相平衡（水压土压），达到控制地表沉降的目的。通过采取辅助措施可使地表沉降值+10mm、-30mm 范围内，隧道轴线控制在上、下、左、右 3cm 的范围内。同时通过渣土改良使得渣土具有所要求的止水性、流动性与塑性，以便于土舱压力的控制及排土的目的。8粒径分布参数与盾构选型关系示意图利用被开挖的渣土作为支承的方式可以更好地控制地表的沉降。开挖室里固体混合物（约占容积 70%以上）的巨大惯性可以阻止渣土量异常变化引起的压力变化。这种惯性能起到稳定压力变化的效果。如

13、果地质条件良好（刀盘前方稳定、低水压） 盾构可以快速转换成敞开模式，在大气压力下掘进，由于没有反压力，通常在这种情况下能够达到最佳的掘进速度。3.1.3 土压平衡盾构总体设计土压平衡盾构总体设计土压平衡盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧道掘进设备，它集合了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。土压平衡盾构在结构上主要包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等设备；在功能上包括开挖系统、刀盘驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、激光导向系统及通风、供水、供电系统等。9B3.2 刀盘刀盘3.2.1 概述概

14、述根据西安地铁指定标段地质资料，刀盘采用辐条+面板式刀盘设计，支撑方式为中心支撑。刀盘上安装有鱼尾刀、贝壳刀、切刀、边缘刮刀、保径刀、导流刀和超挖刀，对隧道进行全断面开挖，开挖直径 6280mm，并可实现正反双向旋转出碴。所有可拆式刀具(不包括超挖刀)均可从刀盘背部进行更换，刀盘主体结构的正常使用寿命大于10km。3.2.2 刀盘钢结构刀盘钢结构刀盘钢结构采用 Q345C 高强度钢板焊接而成。刀盘上设计有四个大尺寸中心进碴口及多个大尺寸正面进碴口。刀盘开口率约50%。中心进碴口可有效降低刀盘中心结“泥饼”的可能性。进碴口采用锥形设计，进碴口部位的支撑筋板采用 Z 字形设计，特殊的设计有利于碴土

15、顺畅地流入土舱，避免碴土口堵塞。3.2.3 刀具刀具刀盘上配置有中心鱼尾刀、切刀、贝壳刀、保径刀、边缘刮刀、导流刀和超挖刀7 种刀具。每种刀具都进行了针对性的加强设计以延长其使用寿命。中心刀鱼尾中心刀鱼尾刀盘中心区域焊接 1 把鱼尾刀；刀刃采用大尺寸的耐磨硬质合金设计，可延长刀具使用寿命；中心鱼尾刀刀高 450mm，可改善土体切削和搅拌效果。切刀切刀刀盘上安装有 48 把切刀，切刀根据西安地质特点进行了针对性设计。切刀宽度为 160mm，刀间距为 150mm，切刀侧面堆焊耐磨网格，有利于保护刀具边角以及减少磨损。刀刃采用大尺寸的三排耐磨硬质合金设计可延长刀具使用寿命。10刀头设计为带 5 度尖

16、角结构形式，有效提高了切刀切削剥离碴土的能力。刀体上堆焊耐磨层可以防止刀体受到碴土的冲刷磨损。切刀的开挖强度高达 25MPa，可开挖始发竖井和中间竖井的素混凝土。在靠近刀盘边缘区域，增加了刀具布置的数量，提高了周边切刀的使用寿命。贝壳刀贝壳刀在刀盘的正面布置有 32 把贝壳刀，贝壳刀可对掌子面碴土进行剥离破碎，改善刀盘前方碴土的流动性。贝壳刀的针对性设计特点如下： 刀刃采用两端大合金与中间三排合金的组合设计，刀高为 160mm，刀宽为60mm； 刀体四周堆焊耐磨层可以防止刀体受到碴土的冲刷磨损。保径刀保径刀在刀盘外围部分焊有 16 把保径刀，保径刀的作用是保护刀盘的外缘，降低对刀盘外缘的直接磨

17、损。保径刀设计包括： 高质量的双排耐磨合金刀刃； 高耐磨的刀体。边缘刮刀边缘刮刀刀盘上安装有 8 对边缘刮刀（左右各 4 对），边缘刮刀的主要作用是清理外围开挖的碴土，防止刀盘外缘的直接磨损，保证开挖直径的精度。边缘刮刀设计特点如下： 刀刃采用三排大尺寸的耐磨硬质合金，可延长刀具使用寿命。 采用双排螺栓紧固使刀具受力更加均匀。 刀体后部和前部的堆焊耐磨层可以防止刀体受到碴土的冲刷磨损。导流刀导流刀刀盘外围部分焊有 8 把导流刀，导流刀采用大尺寸耐磨合金设计，作用是保护边缘刮刀刀座和刀盘外周过渡区。11超挖刀超挖刀刀盘外缘装有 1 把超挖齿刀，用于增加开挖直径，超挖刀的超挖量为 50mm，最大超

18、挖直径为 6380mm。3.2.4 磨损检测装置磨损检测装置刀盘上安装有 2 个液压式的磨损检测装置，当液压系统压力下降时，会发出报警信号。磨损检测装置为可更换式，磨损后可以从刀盘背面进行更换。3.2.5 回转回转接头接头回转接头设计为 6 道泡沫+6 道液压+6 路电气形式。回转接头内部密封采用特殊的旋转密封设计。3.2.6 耐磨措施耐磨措施刀盘的耐磨设计特点如下：刀盘面板焊有 10mm 厚度 Hardox 耐磨板。刀盘外周焊有 50mm 厚度 Hardox 耐磨板，可提高刀盘外周在全断面硬岩掘进时的耐磨性能，保证刀盘的开挖直径。刀盘边缘过渡区、刀盘进碴口、刀盘背部以及刀盘支腿边角过渡区加焊

19、致密耐磨网格，提高刀盘整体的耐磨性能。C3.3 盾体盾体盾体主要分为前盾、中盾和盾尾及一些附件如人员舱等，结构主要材质为 Q345B，能够承受预期的水压和土压。3.3.1 前盾前盾前盾设计有连接主驱动、螺旋输送机等的接口，布置有方便设备维护和检修的盾体内行走平台。前盾与中盾采用 10.9 级高强度螺栓连接；连接法兰面机通过加工来保证精度，法兰面之间通过 O 型圈来密封。前盾隔板与刀盘体之间形成一个密闭的土舱，通过控制土舱的压力来满足开挖12面的稳定。隔板有预留接口，可以注入水、泡沫膨润土等添加剂，另外专门设计有开挖舱内维修所用的电气接盒、水气接盒。隔板上的四根被动搅拌棒以及刀盘上的四根主动搅拌

20、棒一起搅拌土舱内渣土以及添加进的水、泡沫、膨润土等，使其充分混合均匀。刀盘保养和检修时，螺旋输送机叶片轴收回，防涌门关闭防止喷涌。以下是前盾内设计的接口以及安装的设备：1 套土舱保压系统1 套主驱动减速机冷却器1 个主驱动齿轮油泵4 根中空被动搅拌棒（用以搅拌开挖舱内渣土，孔径 Rp2 预留口可注入渣土改良剂）1 个人员舱连接法兰1 个 DN600 的人舱前舱门1 个防涌门（防止水从螺旋输送机进口大量涌出）4 个 DN100 超前地质勘探接口（方向为掘进正方向）1 个水气接盒（直径 DN180，可通入压缩空气、氧气、工业水、切割气等，并设置有一路预留水气通道）1 个电气接盒（直径 DN180，

21、可通入两路液压油，并设置有五路电缆通道）5 个土压传感器（上部 1 个，中部 2 个，下部 2 个）15 个以上的 Rp2 的预留接口（注入水、渣土改良剂等）6 个 Rp2 径向润滑孔（前盾壳体上，注入膨润土等以减小盾壳与土层的磨擦，或临时止水）4 个 DN80 预留口（安装刀闸阀）4 个 Rp1 的预留接口（分布在螺旋输送机进口周围，可注入止水添加剂等）2 个 DN125 预留接口（配有刀闸阀）3.3.2 中盾中盾中盾内部布置 30 根推进油缸（220/180-2100mm，布置详见推进系统）；中盾与盾尾采用 14 根铰接油缸（180/80-150mm）连接。在中盾盾壳圆周布置 6 个 Rp

22、213的径向润滑孔，需要时可以通过这些预留孔注入膨润土等以减小盾壳与土层间磨擦系数，或实施临时止水。同时内部设置有盾体内行走梯，便于设备的维护与检修。3.3.3 超前注浆超前注浆沿中盾壳体分布有 12 根超前注浆管预留口，通径为 DN100（如下图所示），用以超前加固地层。锚杆钻机可通过事先设计的接口安装在管片拼装机抓举头上，从而方便快捷地实现超前注浆。超前注浆管示意图3.3.4 推进系统推进系统推进系统包括 30 根推进油缸，分顶部（A 组）、右部（B 组）、底部（C 组）、左部（D 组）四个组。在推进时，推进油缸伸出，撑靴作用到管片上提供盾构前进的反力。四组油缸的压力可以独立调节，推进速度

23、由一个流量控制阀调节。最大总推力为39914kN/350bar，最大推进速度为 80mm/min。通过调整每组油缸的推进压力和速度可实现盾构纠偏和调向。推进系统油缸的分组如图所示，其中 4 个位置的油缸安装有位移传感器。施工人员在控制室内可以实时监控每组油缸的行程和压力。推进油缸活塞杆前端与撑靴通过球轴承和碟形弹簧连接，撑靴可以在侧向力的作用下自由转动 4。撑靴表面和油缸垫板能保证推力均匀缓和地作用在管片上，防止管片损坏。 超前注浆管超前注浆管顶部推进缸顶部推进缸右侧推进缸右侧推进缸左侧推进缸左侧推进缸底部推进缸底部推进缸铰接密封铰接密封铰接油缸铰接油缸紧急气囊紧急气囊止桨板止桨板盾尾刷盾尾刷

24、注浆管清洗注浆管清洗口口盾尾油盾尾油14推进油缸分组控制示意推进油缸分组控制示意3.3.5 铰接系统铰接系统本设备为被动铰接，位置在中盾与盾尾连接处。依靠推进油缸分组控制行程和压力来实现盾构转向，铰接油缸只是被动跟随。原理如下：所有铰接油缸并联在液压回路中，直线掘进时进油口和出油口均被锁住。需要转弯时，通过每组推进油缸的行程差来调节中盾与盾尾之间的夹角，此时铰接油缸进油口和出油口相互连通，行程可自行调整，从而实现转弯。当铰接油缸行程超限时（行程小于 10mm 或者大于 140mm）可手动给的铰接油缸供油，保证油缸安全。3.3.6 盾尾盾尾中盾和盾尾之间用 14 铰接油缸连接，连接处设计有一道铰

25、接密封和一道橡胶气囊密封，铰接密封的压紧量可调，从而保证隧道内泥砂等不进入盾构主机内。（如下图所示）15中盾与盾尾铰接结构示意图盾壳内设置同步注浆管道数量为 24 根共 8 根，4 用 4 备用。每路注浆管均有单独的砂浆传感器，在盾尾壳体处均设计有两个 20050mm 的清洗口，意外堵塞可以用高压水进行清洗（如盾尾注浆管油脂管示意图所示）。盾尾与管片接触的地方安装了 2 道密封钢丝刷和 1 道钢板束，并在密封刷与管片外径形成的腔内注入密封油脂，防止盾壳隧道内水或砂浆进入盾构内。油脂管数量为 12 根，每一根设计有单独的压力传感器。盾尾尾部设置有一道止桨板，阻止砂浆流到开挖舱内。盾尾注浆管油脂管

26、示意图盾尾与管片密封示意图3.3.7 防涌门防涌门防涌门位于隔板的底部，且由位于盾体中心左右两侧的两部分组成，两个液压油缸装在隔板后面通过连杆控制闸门。把螺旋机收缩并关闭防涌门能防喷涌现象；16或更换螺旋轴时能起到隔离土舱与螺旋机筒体内腔，保证了土舱压力而使开挖面稳定。3.3.8 人员舱人员舱人舱是盾构掘进途中进行带压作业的关键设备，它具有压力调节和安全过渡功能，当工作人员需要在不良地质条件下（如软弱地层、高渗透性地层等）进入土舱作业时可通过人舱安全地进入土舱或刀盘前方。设计标准：QY/HY005-2008 盾构气压过渡舱。人舱具有主、副两个舱室。主舱和前盾通过法兰连接，是带压作业的主要舱室，

27、内部净空长度 1810mm，可同时容纳 3 人并能放置急救担架（折叠式，约 1.8m）。副舱是辅助舱，用于带压作业期间舱外物资的出入转运，另外在作业期间出现紧急情况时可作为急救舱供舱外人员进入舱内实施救助，内部净空长度 1490mm，可容纳 2 人。人舱各舱室均配置以下系统：加减压系统（内外双向控制）、压力实时监测和显示系统、通讯系统（包括一套紧急通信系统）、消防系统、加热系统等。进入人舱的空气经过精密过滤并达到人体呼吸空气的要求。 人舱主要参数和元器件：舱室数量及容积主舱（3 人）+副舱（2 人），舱室直径 1600mm，主舱内部长度 1810mm照明2 只防爆灯/舱室，额定电压 24V17

28、通信系统3 套（主、副舱和舱外）每套系统具有紧急通信和常规通信功能压力级别最大工作压力 4.5bar舱体水压试验的测试压力为 6.75bar舱门形式3 扇，矩形 600800mm气压压紧密封，密封材料为硅橡胶空气系统2 台螺杆空压机，6.3m3/min，额定压力 8bar，储气罐1m3空气加减压系统内外控制，设有流量计主要元件气动记录仪（美国 Reynolds）、流量计（德国CROHNE）、声力电话（美国 AMRON）、安全阀（美国 apollo）、减压阀（SAMSON）等D3.4 刀盘驱动刀盘驱动3.4.1 概述概述刀盘连接法兰通过高强度螺柱分别与主轴承内圈和刀盘连接。刀盘推进动力由推进系统

29、提供，刀盘连续正反转掘削及脱困动力扭矩，则由主驱动的驱动系统供给。 3.4.2 驱动系统驱动系统主驱动系统主要包含 1 个变速箱、1 个主轴承、8 个液压马达、8 个减速机、9 个小齿轮、1 个法兰、1 套内外唇形密封和一套位于后配套拖车上的主驱动液压泵站。主驱动结构如下图所示。18主驱动结构3.4.3 密封系统密封系统主驱动有两套密封系统：外密封系统对开挖舱方向进行密封，内密封系统对盾体内部常压进行密封。外密封系统主要由三道唇形密封组成，通过自动持续注脂方式防止开挖舱的砂石、污水等进入变速箱。内密封系统主要由两道唇形密封组成，防止盾体内部固体微细颗粒等进入变速箱。内外密封环采用表面淬火处理，

30、可通过螺栓调整密封环与密封唇口接触位置，有效提高密封系统使用寿命,主轴承密封寿命大于10000小时。3.4.4 润滑系统润滑系统变速箱齿轮油采用循环冷却方式对主轴承、小齿轮、小轴承进行润滑。3.4.5 安全设置安全设置减速机油温超过 80，主驱动自动停机；变速箱油温高于 65，主驱动自动停机；变速箱低于最低液位，高于最高液位，主驱动自动停机；19电机脱困时间超过 5S，主驱动自动停机；E3.5. 管片拼装机管片拼装机3.5.1 管片拼装机概述管片拼装机概述管片安装机由一对举升油缸、回转机构、管片抓持机构、平移机构和支撑梁等组成。管片安装机共有 6 个自由度，管片安装机的控制方式有遥控和线控两种

31、方式。管片拼装机结构简图3.5.2 回转机构回转机构201 回转架 2 回转支承 3 移动架 4 行星减速机 5 液压马达 6 小齿轮液压马达安装在行星减速器上，行星减速器安装在移动架 4 上，移动架 3 和回转架 1 分别与回转支承的固定外圈和转动内圈固定在一起，小齿轮与回转轴承内齿圈啮合，形成一级直齿圆柱齿轮传动。液压马达的输出扭矩和转速通过行星减速传给小齿轮，再经小齿轮与回转轴承内齿圈的一级圆柱齿轮传动传给回转架，从而驱动回转架及安装在回转架上的举升机构、举重钳及管片旋转。3.5.3 安全保护安全保护管片拼装机与液压、电控系统配合，可实现以下安全保护：管片拼装机旋转角度不超限液压系统超压

32、保护管片拼装机旋转、平移等动作制动可靠管片抓持压紧状态采用压力检测两个回转马达均带制动器可实现无线遥控3.5.4 管片吊运系统管片吊运系统管片吊运系统主要由双梁式管片吊机与管片小车组成：21管片被管片吊机运送到管片小车上，再被管片小车送到管片拼装机能够抓到的位置。管片转运小车一次可以存放 3 块管片。管片吊机也可以不通过管片小车，直接将管片运送至管片拼装机工作区域。管片吊机的行走驱动方式采用链轮链条式，行走制动可靠，维护保养方便。管片吊运系统简图22F3.6 螺旋输送机螺旋输送机螺旋输送机采用有轴式螺旋，闸板门结构形式。螺旋输送机安装倾角为 22，固定在前盾底部套筒法兰上。在掘进时，刀盘开挖的

33、碴土掉落到土舱底部，通过螺旋输送机输送到皮带输送机上。螺旋输送机通过油缸的伸缩使螺旋轴与筒体形成相对运动，以此来处理堵塞现象；在筒体上设有 5 个检修门，必要时可以打开检修门来清理被卡在螺旋叶片间的碴土。螺旋机筒体上布置有 8 个注入口，可通过这些孔注入膨润土或泡沫来改善碴土的流动性。螺旋输送机正常使用寿命大于 10000 小时。螺旋输送机驱动方式为后部周边驱动，包含 3 个液压马达、3 个减速机、1 个回转支撑、1 个螺旋轴等。螺旋输送机可以在 023rpm 内无级调速，通过控制出土量维持土舱压力的平衡。驱动装置如下图所示。驱动装置示意图螺旋叶片直径 800mm，筒体内径 820mm，节距

34、630mm，最大转速 23rpm，螺旋输送机理论最大出碴量为 416m3/h，通过的碴土最大粒径为 590mm300mm。G3.7 皮带输送机皮带输送机皮带机用于将螺旋输送机输出的碴土传送到盾构后配套的碴车上。皮带机布置在后配套拖车的上面。皮带机的两侧高度可以调节，以适应不同的曲线段掘进。H3.8 同步注浆系统同步注浆系统盾构采用同步注浆系统，可以使管片外面的间隙及时得到充填。盾构配有两台液压驱动的注浆泵，通过盾尾的注浆管道将砂浆注入到开挖直径和管片外径之间的环形间隙中。注浆压力可以根据地质条件调节，注浆泵泵送频率在可23调范围内实现连续调整，并通过注浆同步监测系统监测其压力变化。单个注浆点的

35、注入量和注浆压力信息可以在主控室看到。随时可以储存和检索砂浆注入的操作数据。注浆系统示意双液注浆说明双液注浆说明双液注浆采用 ZBYSB-120/T 型液动注浆泵，注浆压力7MPa，流量120L/min，水玻璃和水泥浆配比可调，功率 7.5KW。采用 JB-500 型水泥浆搅拌桶，容量 0.5m，立式双轴机械搅拌，电机功率 3KW。装配位置为连接桥右侧平台。24双液注浆泵I 3.9 水系统水系统3.9.1 冷却回路和工业用水冷却回路和工业用水盾构机水系统分为内循环和外循环，内循环主要用来冷却刀盘主动的电机，主驱动的齿轮润滑油、螺旋输送机的减速机、空气压缩机、配电柜等。外循环主要用来冷却液压油、

36、冲洗用水及设备用水等。从隧道外引水至 6 号台车处，与盾构机的延伸管路连接上，给盾构机供水。4 号台车左侧安装 1 台水泵给内循环提供动力，保证内循环水的流量和压力。2 号台车膨润土罐旁安装有 1 台增压泵，保证盾构机上的设备用水、冲洗用水有一定的压力。3.9.2 排水系统排水系统污水经污水隔膜泵吸入泵送至 5 号台车污水罐，再由渣浆泵排出。J 3.10 碴土改良系统碴土改良系统土压平衡盾构配有两套碴土改良系统：泡沫系统和膨润土系统。两者在注入口共25用一套输送管路。3.10.1 泡沫系统泡沫系统盾构配有一套泡沫发生系统，每路泡沫发生器单独配置一个高压泵，用于对碴土进行改良。泡沫系统主要由泡沫

37、泵、高压水泵、电磁流量阀、泡沫发生器、压力传感器、管路组成。在 2 号台车处，泡沫泵将泡沫原液吸入，流经流量计与外循环水混合至桥架处，经过高压水泵与压缩空气混合进入泡沫发生器进行发泡膨胀，一部分送至盾体内的中心回转接头进入刀盘面板处给开挖面的土壤改良；一部分连接到盾体隔板处，给土仓内的土壤改良便于输送；一部分连接到螺旋输送机上，给螺旋输送机内输送的土壤改良以便顺利地输出。3.10.2 膨润土系统膨润土系统盾构还配有一套膨润土注入系统。在确定不使用泡沫剂的情况下，关闭泡沫输送管道，同时将膨润土输送管道打开，通过输送泵将膨润土压入刀盘、碴舱和螺旋输送机内，达到改良碴土地目的。膨润土系统主要由软管泵

38、、流量计、管路、控制阀等组成。膨润土输送泵采用软管泵，不易结泥饼，输送畅通。通过流量计可以随时观察膨润土的泵送量，适时更改膨润土的输送量达到最佳的渣土改良效果。根据实际需要，可以往膨润土箱内装入泥浆注入土舱内26泡沫及膨润土系统示意图K3.11 压缩空气系统压缩空气系统3.11.1 概述概述压缩空气系统主要有空压机、过滤器、储气罐、三联件、控制阀门及管路等组成。空压机吸入外界空气压缩成高压气体，通过 2 个高效过滤器进入储气罐，一部分流经管路分配到各个台车处供工业用气和给气动球阀提供动力；一部分再次经过高效过滤器给土仓调压提供气源。3.11.2 空压机设备空压机设备2 台 37kW 的螺杆式空

39、压机，在 8 bar 压力下时流量为 6.4m/min ；设置卸载压力 8bar，加载压力 6.5bar。1 个空气罐，1m3 8bar，装配有一个安全阀、一个单向阀和压力表。3.11.3 土仓调压土仓调压土仓调压的气源来自压缩机，主要由自力式减压阀、气体处理单元、减压阀、控制器、气动控制阀、压力变送器及管路组成。来自压缩机的空气经自力式减压阀由278bar 降至 6bar，进入气体处理单元，由 6bar 降至 4bar，再经减压阀后变成1.4bar，1.4bar 给气动控制阀、控制器及压力变送器提供动力，压力变送器将土仓的压力变送至 0.2bar 给控制器，控制器输出 0.2bar 给气动控

40、制阀作为信息输入，来调节气动控制阀的开度，保证土仓维持在设定的压力值。L3.12. 通风系统通风系统隧道通风机送入的新鲜空气进入 6 号台车的通风筒内，通过通风管送至桥架前端，给作业台提供新鲜的空气。风管直径600mm，通风管储存装置 2 个（DN1000 风管,100m 储量）。M3.13. 注脂系统注脂系统注脂系统包括三大部分：主轴承密封系统，盾尾密封系统和主机润滑系统。三部分都以压缩空气为动力源，靠油脂泵油缸的往复运动将油脂输送到各个部位。主轴承密封可以通过控制系统设定油脂的注入量，并可以从外面检查密封系统是否正常。盾尾密封可以通过 PLC 系统按照压力模式或行程模式进行自动控制和手动控

41、制，对盾尾密封的注脂次数及注脂压力均可以在控制面板上进行监控。当油脂泵站的油脂用完后，油脂控制系统可以向操作室发出指示信号，并锁定操作系统，直到重新换上油脂。这样可以充分保证油脂系统的正常工作。 N3.14. 自动导向系统自动导向系统盾构安装了一套自动导向系统。本系统能够对盾构在掘进中的各种姿态、以及盾构的线路和位置关系进行精确的测量和显示。操作人员可以及时的根据导向系统提供的信息，快速、实时地对盾构的掘进方向及姿态进行调整。自动导向系统特点： 无线缆作业模式：采用专业设计的 R 型控制箱进行全站仪的通讯和电源管理，真正的无线缆作业。先进的设计理念：科学的数学建模方法，模块化设计软件设计理念；

42、基于 Geocom指令的人机对话，基于数据库的数据管理模式，人性化的界面设计。先进的硬件基础：系统采用由瑞士徕卡生产的 TS15-A 型全站仪，更稳定的自动功能，更宽阔的工作温度。全面的信息显示：盾构的位置和偏差以数字和图形的形式实时显示在工业电脑上，并且盾构司机还可以实时了解系统运行的工作状态。基于数据库的管理模式，对所有测量和计算数据都进行了备份，便于后继数据查询和分析。28导向系统说明导向系统说明激光靶导向原理激光靶导向原理：已知在 A 坐标系下，盾首中心、盾尾中心、激光靶坐标、俯仰角、滚动角、方位角（零位测量测得，输入到导向的程序中），此时盾首中心、盾尾中心、激光靶位置关系已知且固定。

43、盾构推进时激光靶坐标发生改变，通过软件测量激光靶坐标及 3 个角度就可以反算出盾首及盾尾的中心坐标，此时可知盾构的推进方向与工地要求的推进方向的偏差，盾构司机可以通过软件显示的偏差调整推进方向。导向系统工作流程：导向系统工作流程：29a) 由测量队测得全站仪中心坐标及后视棱镜中心坐标，输入导向软件中b) 全站仪发射激光测激光靶坐标，并通过无线电台传送给导向软件。同时激光靶传送此时激光靶的 3 个角度给导向软件。软件计算出此时盾构盾首盾尾中心坐标。c) 多次测量后，全站仪发射激光测量后视棱镜坐标并传送给导向软件，软件对此次后视棱镜坐标与测量队输入的后视棱镜坐标进行对比来检核全站仪位置的坐标是否发

44、生变化。若变化较大则需换站。d) 随着盾构的推进激光靶与全站仪距离越来越远，当超过测量距离或转弯时全站仪激光被管片挡住时须换站厂内零位测量（厂内零位测量（A A 坐标系）坐标系）目的：测出盾首、盾尾中心（拟合圆） 激光靶坐标及 3 个角度（通过软件测量） 特征点坐标原理及具体操作见：零位测量操作规范.doc工地零位测量（工地零位测量（B B 坐标系）坐标系）目的：测出 B 坐标系下激光靶坐标及 3 个角度（通过软件测量）、特征点坐标。使用SPMS 软件对 A、B 坐标系下的数据进行对比，来确定特征点及激光靶相对盾构的位置是否发生变化。原理及具体操作见：“零位测量操作规范.doc”零位数据的处理

45、零位数据的处理30a) 使用拟合圆软件，拟合出盾首、盾尾中心坐标b) 使用 SPMS 软件对 2 次测量的特征点坐标、激光靶坐标进行对比，检查测量中是否有错误。若有错误则须再测 1 组特征点坐标、激光靶坐标进行对比。SPMS 软件使用见“spms 盾构姿态检核软件使用说明.doc”导向系统工地的使用导向系统工地的使用工地测量队提供数据：DTA 数据、吊篮坐标。DTA 数据由施工方测量队提供，确认 DTA 数据为隧道设计轴线中心 A 点的坐标（非轨道面中心 B 点坐标）。DTA 数据位工地坐标系下的坐标，此坐标系为坐标系 C。最终导线系统软件显示的为坐标系 C 下的坐标。31说明见：“导向系统工

46、地服务流程”导向软件操作导向软件操作操作软件说明（具体界面功能可查看“激光靶说明书”及“导向系统工地服务流程”）O3.15. 后配套系统后配套系统后配套拖车安装液压泵站、注浆泵、砂浆罐及电气设备等。拖车行走在专用轨道上，拖车之间用拉杆相连。每节拖车上的安装设备如下表：拖车号主要安装设备连接桥左：泡沫发生装置、泡沫混合液泵中：管片吊机、皮带输送机右： 注浆管路、液压油管、二次注浆系统1#左：控制室右：注浆搅拌系统、同步注浆设备、储水罐2#左：膨润土罐、膨润土泵、泡沫罐右：液压泵站3#左：油脂泵站、空气压缩机、储气罐右：低压配电柜4#左：循环水泵站、工具箱中：二次风机右：干式变压器5#左：污水罐右

47、：电缆存储区6#左：设备预留区中：风筒储存架右：水管卷筒、水管托架32皮带机从前 6 节拖车的上面通过，在 6 号拖车的位置设卸碴点。大部分的液压管、水管、泡沫管及油脂管从拖车内通过到达盾构主机。在拖车的左侧铺设有人员通过的通道。拖车和主机之间通过一个连接桥连接，拖车在主机的拖动下前进。P3.16. 液压系统液压系统液压系统是盾构为各主要执行元件提供动力并执行的关键系统，主要包括主驱动、推进（铰接）、螺旋输送机、管片安装机、辅助系统、循环过滤冷却系统等，采用通用成熟进口液压元件，性能稳定，配件通用。主驱动系统和螺旋输送机液压系统共用一个泵站，安装在二号拖车上。主驱动系统和螺旋输送机液压系统各自

48、为一个独立的闭式循环系统，这样可以保证液压系统的高效率及系统的清洁。盾构的液压系统元器件全部采用国际知名品牌的产品，泵和马达绝大部分采用力士乐的产品，阀主要采用力士乐、哈威等国际知名公司的产品。合理的设计系统及可靠的元器件质量，充分保证了液压系统的可靠性。 为了进一步提高设备的可靠性我们还对液压系统的主要参数进行监控1. 油箱内的油位和油温是连续被监测的，当达到规定界限时就会自动停止供应。2. 主要的过滤器工作状态在主控室内进行监控。Q3.17. 电气系统电气系统3.17.1 变压器变压器配置：干式变压器两台，封闭在一个箱体中。初次电压：10KV (+/-10%)二次电压：400V频率：50H

49、Z容量：1000KVA+800KVA变压器箱体防护等级：IP55其他功能：温度监控，全功能电能表3.17.2 无功补偿无功补偿33配备无功补偿设备以保证功率因数大于等于 0.9，补偿方式为电容分组自动投切。3.17.3 控制系统控制系统设备采用 PLC 作为整机的核心控制设备，主站选用西门子 S7-400 系列 PLC，变频电机控制采用 AB 公司 1769 系列 PLC 作为从站控制，主站与从站之前采用Profibus-DP 进行通讯。现场层设备与主站采用 ProfiNet 协议进行通讯。3.17.4 数据采集、监控、通讯系统数据采集、监控、通讯系统主控室配置 3 台 17 寸工业级液晶监视

50、器，一台作为盾构机各部分工作情况监控画面显示，两台用于盾构机实时运行信息显示、参数的设置以及进行相关的操作。另外还有一台导向系统用工控机。主控室工控机通过光纤通讯向地面实时传输地下盾构运行信息并与之同步。在盾构机下列地方安装电话机主控室两台，一台用于与地面进行通讯，一台用于盾构机内部通讯人舱 3 台(防爆电话)1 号拖车 1 台(防爆电话)5 号拖车 1 台(防爆电话) 在盾构机下列地方安装视频监控摄像头螺旋机出渣口桥架后部皮带机出渣口6 号拖车后部3.17.5 安全安全配有独立于 PLC 系统之外的安全回路，每个系统都设有安全继电器，在每节拖车、变压器，主控室，变频控制柜上均设置紧急停止按钮

51、，可迅速切断整车电源，确保人员以及设备的安全。343.17.6 照明照明设备的每个部分都配有多个防水型荧光灯，以保证盾构操作人员以及施工维护人员的正常工作。重要区域的照明均配置了应急电源。3.17.7 电压电压隧道供电10kV3 相50Hz动力配电400VAC3 相50Hz控制供电230V AC/24VDC单相50Hz照明供电230VAC单相50Hz3.17.8 接地接地 设备的钢结构通过地线连成一体，使整个设备成为一个等势体。R3.18. 超前加固系统超前加固系统在中盾盾壳圆周上设有 14 个预留管道，供超前钻机钻孔及注浆用，根据地质情况和需要，可在管片拼装机抓持机构部位安装超前钻机，对盾构

52、前方进行钻孔和注浆作业，加固地层。超前注浆系统示意图35第四章第四章 技术参数技术参数S4.1 技术参数表技术参数表西安地铁西安地铁 ZTE6250ZTE6250 盾构技术参数表盾构技术参数表主部件名称细目部件名称参 数盾构类型土压平衡盾构盾构型号ZTE6250地层土质种类详见地质报告管片外径/内径6,000mm/5,400mm管片宽度1,200mm/1500mm适应地质条件纵向连接螺栓数量10 个最小平曲线半径250m最小竖曲线半径1000m最大线路坡度（爬坡能力）35整机设计寿命不小于 10km开挖直径/超挖直径6280mm/6380mm主机长度（含后配套）约 83m最大工作压力3bar最

53、大掘进速度80mm/min盾尾间隙30mm土压传感器数量7 个（盾体上 5 个，螺旋输送机上 2个）最大推力（kNm）39,914 kNm350bar总重（包含后配套）约 430t综述盾构整体装备总功率约 1450kW刀盘类型辐条加面板式、中心支撑开挖直径/超挖直径6280mm/6380mm开口率50%刀盘重量约 42T回转接头6 路泡沫+6 路液压+1 路电气高压冲洗嘴数量2 个刀盘磨损检测2 个中心鱼尾刀1 把切刀48 把贝壳刀32 把边缘刮刀8 对（左右各 4 对）保径刀16 把导流刀8 把刀盘刀具超挖刀1 把驱动型式 液压马达驱动减速机厂家卓仑主驱动功率3250=750kW驱动减速机数

54、量8 台主驱动脱困扭矩5,638 kNm330bar36主部件名称细目部件名称参 数额定扭矩4,698 kNm275bar转速 02.95rpm主轴承形式3 排圆柱滚子轴承主轴承直径2820mm主轴承设计使用寿命10000h主驱动密封允许工作压力3bar主轴承密封形式外 3 道+内 2 道唇型密封主轴承密封润滑方式 外密封自动集中润滑，内密封手动润滑型式被动铰接式前盾直径/钢板厚度/钢板材质6250mm/50mm/Q345B中盾直径/钢板厚度/钢板材质6240mm/40mm/Q345B盾尾直径/钢板厚度/钢板材质6230mm/40mm/Q345B中盾与前盾连接方式螺栓连接允许承压能力3bar前

55、盾重量(约)95t（含设备）中盾重量(约)90t（含设备）盾体盾尾重量(约)35t（含设备）最大总推力/压力39,914kN350bar 额定推力34,212kN300bar油缸数量30 根铰接油缸规格（缸径/杆径-行程）220/180-2100mm最大推进速度80mm/min管片安装模式下最大外伸速度140mm/min 所有油缸空载管片安装模式下最大回缩速度2092mm/min 用一组油缸位移传感器数量4 只位移传感器形式内置式推进系统推进油缸分区数量4 区（上、下、左、右）类型被动式铰接最大设计总收缩力10, 000kN350bar油缸数量14 根铰接油缸规格（缸径/杆径-行程）180/80-150mm位移传感器数量4 只位移传感器形式内置式最大行程差垂直、水平140mm铰接系统铰接转向角度（垂直/水平）1.3密封形式1 道橡胶密封1 道紧急气囊密封铰接密封润滑方式手动润滑盾尾密封结构形式2 道钢丝刷+1 道钢板束盾尾密封工作承压能力3bar油脂泵气动林肯泵管路数量26 线路（每个注脂腔 6 个）盾尾密封油脂系统压力传感器数量26 个泵站形式气动补油+电动注入供脂距离约 45m供脂流量110mL/次油脂集中润滑系统油脂泵供脂压力260bar37主部件名称细目部件名称参 数HBW 油脂密封系统泵站形式气动注入舱室数量2 个容量3 人（主舱）2 人（紧急舱室）