土方机械石方机械隧道机械大型养路机械

1、n 第四篇 典型工程机械第十章 单斗液压挖掘机n 一、单斗液压挖掘机的组成及主要优点n 它由转台及转台上部机构、底架及行走系、与工作装置等三大部分构成。n 转台上布置了发动机、主油泵及驾驶室等，经由回转滚盘装在底架之上，工作装置的动臂铰支于转台上。转台可绕底架的垂直轴线作左右360度全回转。动臂在油缸的驱动下，可在垂直面内绕其铰点作一定的转动。n 单斗液压挖掘机n 正铲挖掘机n 第三节 回转支承装置n 单斗挖掘机作业时要求其上部的转台可相对于其下部的底架作360度回转，并要求采取某些结构措施，使转台回转时轻便灵活，因此采用了各种回转支承装置。n 回转滚盘有多种结构型式，主要有交叉滚柱滚盘、单排

2、滚珠滚盘、双排滚珠滚盘、多排滚珠滚盘等。n 第四节 液压系统n 单斗液压挖掘机的液压系统各式各样，一般按主油泵的数量、功率调节方式和回路的数量来分类。n 有六类基本形式：单泵或双泵单路定量系统，双泵双路定量系统，多泵多路定量系统，双泵双路分功率调节变量系统，双泵双路全功率调节变量系统和多泵多路定量、变量混合系统。另外，还有开式油路与闭式油路之分。土方工程机械n 土方工程机械通常包括： 铲土运输机械和挖掘机械n 铲土运输机械：推土机、装载机、铲运机、平地机、运土车n 挖掘机械：单斗、多斗液压挖掘机 n 5.1 推土机 n 5.2装载机 n 5.3 铲运机 n 5.4单斗液压挖掘机 n 土方作业n

3、 推土机（1）11.1 推土机n 11.1.1 推土机用途及分类（76）u 通途：l 填筑低路堤，开挖浅路堑，平整线路l 短距离回填开挖u 分类:l 按行走部分：履带式，轮胎式l 按动力传递方式分：机械传动，液力机械传动l 按功率大小分：发动机马力l 按工作装置：固定式，可回转式l 主要参数见p.86,表3-1n 11.2 推土机构造 n 工作装置：铲刀提升及回转机构，松土器n 动力及行走系：发动机及底盘，履带行走系n 液压系统：油泵，方向控制阀，油缸等n 驾驶操纵系：转向、换档、铲刀控制n 11. 3 推土机应用n 适用作业：100米范围内推取软岩石类以下岩土n 作业循环：u 推土利用机械惯

4、性和低速大牵引力将推土板插入土中切土，（1档）u 运土将土推至卸土处（2、3档）u 卸土u 返回后退（倒24档）n 推土机应用（续1）n 生产率计算u 挖运土壤：以单位时间运土量计u 平整场地：以单位时间平整面积大小计u 生产率与铲刀尺寸、土壤性质、工作循环时间以及操作技术有关n 推土机应用（续2）n 推土方法u 平铲 法，适用于松软土u 波浪法，适用于坚硬土u 跨铲法n 运土方法u 槽式运土，单机u 并进运土，多机u 分段运土，长距离n 11.4推土机工作装置n 一、推土板的合理形状与主要参数的选择n 合理的推土板横截面是变曲率半径的截面，即上部曲率半径较小下部曲率半径较大并安装平刀片形成合

5、适的切削角。n 这种推土板具有足够的高度和良好的切削条件，刀刃所切下的土壤形成土屑，并能沿板面流动、翻滚工作时消耗能量比较小n 11.5、推土机的牵引计算n 推土机牵引力的确定应取推土板前堆满土壤的瞬时作为计算位置。n 此时推土机牵引力要克服的阻力有：n 滚动阻力Pf 和坡道阻力 ，n 土壤切削阻力Pq n 推土板前堆积土壤的推移阻力Py n 土壤沿推土板面上升的摩擦阻力Pm 。n 直铲式推土机阻力计算n 1 . 推土板切削土壤的切削阻力n 阻力计算n 2. 推土板前堆积土壤的移动阻力Py n 阻力计算n 土堆的重量按下式计算：n 阻力计算n 土壤沿推土板面上升的摩擦阻力Pmn 总阻力n 推土

6、机工作过程中的总阻力：n 推土机的切线牵引力n 11.6、推土装置受力分析n 松土工作装置12 铲运机n 12. 1 铲运机用途和分类（p. 89)u 用途l 填筑路堤，开挖路堑，平整线路，土层剥离l 中距离自挖运u 分类:l 按卸土方式：强制，半强制，自由l 按运行方式：自行式，拖式l 按功率大小：发动机马力l 按容积：斗容大小l 主要参数见p.94,表3-3 n 铲运机1n 12. 2 铲运机构造 n 牵引车：作为前车架并提供驱动动力n 转向枢架：前后转向枢架偏转实现转向n 拱架：连接牵引车和铲运斗n 铲运斗：铲装泥土（作为后车架一部分）n 后轴：支撑铲运斗（全轮驱动铲运机的后轴有发动机及

7、动力传递系统）n 5.2.3 铲运机应用 n 适用作业：2002000m的土方挖装运卸n 作业循环：u 挖装：挂低档，放下铲斗刀，打开斗门，切土并强制装入铲斗u 运输：关闭斗门，提升铲斗，挂中低档运行至卸土处u 卸土：打开斗门，卸土板强制推出斗中土u 回程：高档快速回到取土区n 铲运机应用（续）n 铲土方法u 阶梯式，适用于松软土u 波浪式，适用于坚硬土u 啄铲法，适用于松散沙土u 跨铲法u 下坡铲，10%坡度为宜u 顶推助铲法n 一、铲运机的结构和工作原理n 轮胎式自行式铲运机由牵引架、转向枢架、拱架、铲运斗和后轴等构成。n 牵引车上装有发动机、传动装置及驾驶室，全轮驱动式则在铲运机后轴车架

8、之上，另装一套发动机与传动装置。13. 装载机n 13. 1 装载机用途和分类u 用途：l 用于松散物料装载，配合运输车辆进行土方作业l 换装其它工作装置w 推土板w 多用抓具：可进行木材及金属的抓取w 叉架：作叉车用w 吊臂：作起重机用w 其它辅具 l 牵引其它车辆n 装载机装车（2）n 装载机用途和分类(续)u 分类:l 按行走部分：轮胎式，履带式l 按机架结构分：铰接式，整体式l 按斗容大小分：斗容重l 按用途分：通用装载机，隧道装载机n 装载机机构n 13. 2 装载机结构特点n 铰接车架，n 液力传动加动力换档行星变速箱n 轮边行星减速器n 液压随动动力转向n 工作装置全液压 n 1

9、3. 3 隧道装载机特点n 轮式装载机（配合隧道专用运碴车）u 外形尺寸小u 转弯半径小u 铲斗可侧卸u 发动机须有废气净化装置u 立爪装载机（配合带式输送机连续运碴）u 反铲挖装机（配合带式输送机连续运碴）n 13.4 装载机应用n 工作循环u 对准作业面，低档大油门切进料堆u 间断转斗结合举臂装载物料u 搬运到卸土处（配合自卸汽车或就近卸料）u 举升斗到需要高度u 卸料n 装载机应用(续)n 施工组织p.127u 交替进退装车u “r”字形装车u 直角形装车平地机16 石方工程机械n 6.1 空气压缩机 n 6.2 凿岩机 n 6.3 破碎机 空气压缩机n 移动式n 6.1 空气压缩机(p

10、.131)n 6.1.1 气体输送机械分类u 按结构类型分 u 按压强级别分l 通风机：压强<0.15 MPa (风扇为0.001 MPa）l 鼓风机：0.15<压强<0.35 MPa l 压缩机：0.6<压强<0.9 MPa n 空气压缩机(续1)n 6.1.2 空气压缩机的用途和分类u 用途:为风动机具提供动力(凿岩,混凝土捣固)u 分类:l 往复活塞式: 有单/双级、单/双作用之分w 双作用效率高w 双级压力级别高, 可提供较高压力的压缩空气)l 旋转式: 螺杆式、罗茨式或滑片式（离心式和轴流式属低压风机，多用于排风） n 图片n 空气压缩机(续2)n 6.

11、1.3 空压机组组成u 内燃机或电动机：提供动力u 离合器：切断或接合动力传递u 压缩机：产生压缩气u 压力调节装置：保证系统最低和最大压力u 发动机控制装置：使发动机工作在最佳状态u 冷却系：冷却压缩过程产生的热,使机组工作在适当温度u 储气筒：储存压缩气u 机架：安装及运输n 空气压缩机(续2)n 主要性能指标(p.138)u 排气量(l/min): u 排气压力(MPa): 0.60.9u 消耗功率(kW): 取决于排气量和压力u 储气筒容量(m3):n 空压机组的选取取决于风动机具的数量和对排气量和排气压力的要求 n 6.2 凿岩机n 凿岩机的用途及分类u 用途l 凿岩开洞l 凿岩取石

12、l 破碎混凝土路面或建筑u 分类l 风动：利用压力空气使活塞往复运动产生冲击l 电动：利用偏心曲柄旋转，利用离心力使冲击锤往复运动l 内燃：利用二冲程内燃机实现冲击锤往复运动l 液压：利用液压油动力使活塞往复冲击n 凿岩机n 凿岩机（续）n 钻爆法与凿岩机 u 钻爆法因能耗低和效率高，在岩石隧道施工中仍占主导地位u 破碎岩石的有效途径是冲击加旋转，破碎不同的岩石需要相应的冲击频率和回转速度u 风动凿岩机因空压机压力（0.7 MPa)和效率低(10%)，而无法提高钻眼效率u 液压凿岩机因工作压力高，冲击频率和回转速度和扭矩可调，作业效能高，机械体积小，噪音小凿岩台车n 6.2.2 液压凿岩台车

13、n 工作原理u 利用活塞在两极限位置使滑阀换向,改变活塞的进油方向,实现活塞对钎尾的冲击 l 滑阀左位时，活塞左腔供油，压力油推动活塞右移l 活塞右移至端点，压力油推动滑阀到右侧l 压力油改向活塞右腔供油，使活塞左移l 活塞左移至端点，压力油推动滑阀到左侧，进入下一循环n 液压凿岩台车(续1)u 利用液压马达无级调速和齿轮增扭减速实现转钎 u 对于不同的岩石性质, 应采用相应的频率,转速和冲击功 n 液压凿岩台车(续2)n 液压凿岩台车 系统 u 电系统: 为液压泵, 水泵和空压机提供动力u 液压系统: 凿岩机实现冲击回转, 台车升降与纵向推进u 水系统: 钎的冲洗冷却, 液压系的冷却u 气系

14、统: 凿岩机的前端密封u 控制系统:控制凿岩过程中各系统参数6.3 破碎机n 6.3.1 破碎机的作用及分类u 作用: 破碎得到一定尺寸的碎石u 分类l 按结构分w 颚式: 活动颚板的往复运动产生挤压搓碾w 锥式: 偏心锥的转动产生挤压,碾磨和弯折w 锤式: 利用锤的冲击w 滚筒式: l 按加工前后的石碴大小,可分为粗碎, 中碎, 细碎和磨碎n 碎石站1n 碎石站2n 颚式破碎机n 锥式破碎机n 破碎机(续)n 6.3.2 破碎机使用原则u 根据原料和成品粒度要求合理选择破碎比和加工次数u 根据成品不同粒度和需求量要求进行筛分u 根据成品不同粒度和需求量选择适当种类和数量的破碎机n 6.3.3

15、 破碎机结构(略)n 7 压实机械n 7.1 路基压实u 密实的路基能提高强度和稳定性,确保弹性承载能力,防止沉陷和积水u 路基压实原则l 先轻后重l 先慢后快l 先边后中u 压路机的选择取决于土壤性质、干湿度、土层厚度和密实度要求n 压路机压路机n 路基压实(续)u 路基压实方法l 滚压：利用重量l 夯实：利用冲击l 振动：利用振动l 或其结合n 7.2 压实机械分类及特点n 分类u 按作用原理：静压，夯实，振动u 按轮的不同：l 整体光轮：压实效果差，平整，适合最后压实l 羊角：压强高，对松土压实效果好，不平整l 轮胎：轮胎变形使压实作用时间加长，作用面积增加，压实效果好，基本平整u 按传

16、动系不同l 机械传动：传动复杂，效率高l 静液压传动：传动简单，效率较低n 压实机械分类及特点（续）n 常见压路机及特点u 静力光轮机械传动压路机：压实深度较小，平整u 静力羊角机械传动压路机：压实深度大，不平整u 静力轮胎机械传动压路机：压实深度较大，不平整u 振动光轮机械/液压传动压路机：压实深度大，平整u 振动轮胎机械/液压传动压路机：压实深度大，不平整n 7.3 振动压路机n 压实原理u 利用适当频率的激振(1750Hz),增加土层流动性,降低土层压实过程的阻力n 激振原理 u 利用滚筒中的偏心轴(激振器)旋转时产生的离心力,使滚筒振动u 需要设置滚筒与机架之间的减震装置n 振动压路机

17、（续）n 振动压路机的特点u 压实效果提高12倍u 压实深度提高u 能耗降低1/3u 机重降低一半u 可提供改变激振频率,适应不同的土层条件u 不宜压实湿度较大的土层1.1隧道施工方法概述 n 一、隧道开挖方法分类：n 可以分为明挖法和暗挖法两大类型。n 明挖法:就是先把隧道上方的地层全部挖去，然后修筑衬砌，再进行回填。 n 暗挖法则是全部工程作业都在地下进行，主要施工方法有：钻爆法（又称矿山法）、盾构法和掘进机法。 n 盾构施工法二、盾构施工法 盾构施工法是利用盾壳作为支护，一边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业，一边防止开挖面土砂崩塌，从而构筑成隧道的施工法。三、盾构施工法的三大要素： 1

18、.稳定开挖面 2.盾构机挖掘 3.隧道衬砌n 1.2 盾构技术的发展历程n 盾构施工法的发明：1818年Brunel 发明并于1825年在伦敦泰晤士河畔 的公路隧道中使用。n 发展与推广：1887年压气施工法引入盾构，奠定了目前的盾构施工法的基础。n 盾构施工法的优势： 与明挖施工法相比，减小了噪声和振动等公害， 不影响地面交通n 技术优势的国家：有欧洲和日本n 1.3 盾构的分类n 开挖面的支撑方式n 盾构按开挖方式分类n 11.3m网格水力出土盾构 n 盾构按密封情况分类n 盾构分类n 盾构适用地质条件n 1.3.1 气压式盾构 n 气压盾构：利用压缩空气（0.4MPa）防止开挖面渗水和保

19、持开挖面稳定，隧道处于封闭状态，人在高压条件下工作。n 半气压盾构：只有前端开挖部分局部封闭，人在常压条件下工作。n 特点：（1）压力不易保持，有时须辅以化学注浆加固地基。（2）对人体和环境有损害n 1.3.2 泥水加压盾构n 泥水加压盾构：在作业前端局部密封条件下，利用泥水对作业面进行加压来稳定开挖面（切削出的土经搅拌后从排泥管排出，进水压力排泥管进口压力加压压力），适于含水量大的砂质土。n 特点：施工质量和效率高，安全可靠。但需要一套复杂的泥水分离处理设备，施工用地面积大，投资高n 泥浆输送n 泥浆盾构系统n 11.22m泥水平衡盾构 n 1.3.3 土压平衡盾构n 土压平衡盾构：n 通过

20、挖掘下来的土料作为稳定开挖面的介质，在刀盘后隔板与开挖面之间形成式泥土室，刀盘旋转开挖使泥土室土料增加，随着盾构的推进，土仓中的土压增大。泥土室内土压可由盾构的掘进速度和螺旋输送机出土量（旋转速度）进行调节。n 适用于粘性土、砂和含石头的砂砾土层。n 1.4 土压平衡盾构的工作原理n 盾构的工作原理 n 土压平衡盾构的工作原理：n 通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接地利用泥土舱的泥土对开挖面地层进行支护，从而使开挖面土层保持稳定。 n 4.33m加泥式土压平衡盾构 n 3 盾构选型n 盾构机机型的选择 n 选择盾构机时，必须综合考虑，以

21、获得经济、安全、可靠的施工方法。盾构机机型的选择是工程成功与否的重要因素，n 盾构机机型的选择n 选择时必须注意如下几点：1. 选择适用于本工程围岩（地质）的机型；2. 有那些可以合理使用的辅助施工方法；3. 要满足本工程施工长度和线形的要求；4. 后续设备、始发基地等施工设备能与盾构机的开挖能力配套；5. 工作环境。 n 3.8 盾构机对不同土质的适用性 n 3.9 不同盾构施工法比较表n 1.6 盾构机的构造n 土压平衡盾构机构成：n 1.盾壳、盾构推进千斤顶、盾尾密封、铰接装置n 2.刀盘和刀盘驱动支承机构n 3.螺旋输送机n 4.管片拼装机n 5.后配套设备。 n 构成图n 1.6.1

22、 盾壳及其上相关装置n 盾壳的作用n 其作用有：l安全保护作用：承受地下水压和地层土压力，起临时支护作用，保护设备及操作人员的安全；l承受荷载作用：承受盾构千斤顶的水平推力及各种施工荷载，使盾构在土层中顶进；l是盾构各机构的支承和安装基础。 n 一、盾壳的组成 n 切口环n 内焊接有压力壁，它是刀盘驱动机构的基座。n 压力壁上还焊接一个双室人员舱，其内设有一道人行闸门。n 下部连接有螺旋输送机。n 压力壁上按不同深度还安装了5个土压传感器。 n 切口环n 支承环n 支承环n 内安装有盾构推进千斤顶及其支座;n 还安装有连接管片拼装机托梁的H形支柱。n 在盾壳上予留超前钻孔功能 n 支承环n 盾

23、尾n 盾尾n 盾尾是一个由钢板焊接成的筒形结构件，它通过一个球面与前部盾壳铰接在一起。n 盾尾和衬砌管片之间用3排可连续供应密封油脂的刷封封闭起来n 盾尾密封n 采用多道钢丝刷密封,在钢丝刷之间注入压力油脂。n 盾尾密封作用：防止地层中的泥土、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙中漏入盾构，对于土压平衡盾构还有保持压力的作用。n 二、盾构铰接转向n 铰接转向装置 n 铰接转向的作用：n 1.易于转弯，减小曲线超挖量；n 2.能减少顶进时管片的偏压，提高隧道施工质量，n 3.易于对掘进方向随时进行修正。 n 三、盾构机的推进机构 n 盾构机的推进是通过沿支承环周边布置的盾构千斤顶支撑在已安装好的管

24、片衬砌上所产生的反作用力而前进的. n 千斤顶控制盾构推进的方向n 布置时把盾构千斤顶沿周边分成若干扇区，每个扇区由一只电磁比例减压阀控制，用来调节各组扇区千斤顶的工作压力，从而纠正或控制盾构推进的方向，使符合设计轴线的要求。n 四、密封泥土舱n 土压平衡式盾构机的刀盘切削面与后面的承压隔板（压力壁）所形成的空间为密封泥土舱。在这里开挖出的土料转变成有良好的变形性的可塑土浆，以保证在开挖面有稳定的支撑压力 n 在压力壁上布置一些搅拌臂，对土料进行搅拌。n 装在密封泥土舱内的压力传感器，可以使操作人员随时察看舱内的土压力，以便及时并准确地调整开挖参数。 n 1.6.2 刀盘n 有开放式和封闭式两

25、种 ：n 封闭式切削刀盘 是用于开挖面不稳定的土层类型，为了避免软土挖掘时开挖面的土壤松动 n 包括：封闭式软土掘削刀盘和对软硬岩均较适应的混合式刀盘。 n 刀盘n 刀盘刀具布置n 刀盘由幅条刀盘架、刀具和面板组成。n 幅条也是刀具安装的底架n 刀具沿幅条两侧对称布置，以满足刀具正反两个方向旋转切削的需要。 n 刀盘中心装有三角式齿形中心刀，即可用来控制切削方向，又可防止粘土中施工时出现泥饼现象 n 刀盘刀具n 刀盘周边装有刮刀和超挖刀n 超挖刀：当盾构沿曲线推进时，通过超挖，可减小对周围土层的扰动。n 刀盘布置 n 刀盘的进土槽形式，有同一宽度型、逐渐放大型和局部放大型等，软土为主型刀盘采用

26、同一宽度型设计。 n 槽口宽度根据泥土中最大砾石大小和螺旋输送机的最大输送粒径而定 n 刀盘开口率一般为2040%左右n 刀盘的后部装有4个拌和臂 n 软土掘削刀盘n 软土掘削刀盘n 刀盘n 混合式刀盘n 刀盘n 刀盘n 模块化复合型盾构n 切削刀具n 齿刀n 刮刀n 盘形滚刀n 更换刀具n 齿刀更换软土刀盘n 齿刀更换混合式刀盘n 更换盘形滚刀混合式刀盘和岩石型刀盘n 齿刀更换n 1.6.3 刀盘驱动机构n 刀盘驱动机构：驱动刀盘旋转，对土体进行挤压和切削，其位于盾构支承环的中部。前端与刀盘的法兰相连，后部和四周与压力壁法兰以螺栓联接。n 刀盘支承方式：有中心支承式、中间支承式和周边大轴承支

27、承式 n 刀盘驱动n 刀盘驱动n 1.6.4 双室人员舱n 双室人员舱的连接位于压力壁的上部。其作用为：排除障碍或调换切削刀具时，使人员能顺利通过压力壁中的门进入泥土密封仓。 n 工作时先将泥土舱内充以压缩空气，用以疏干并支护开挖面土体，然后人员再通过气压舱的加、减压过渡而出入泥土舱。n 人员舱n 供通过人员舱用的设备有：n 压缩空气阀、气流调节器、压力表、钟表、温度计、绝缘凳、照明，包括应急照明、记录压力计、加热装置等 n 1.6.5 管片拼装机管片拼装机的功能：是准确地将管片放到恰当的位置，并能安全、迅速地把管片组装成所定形式。n 管片拼装机n 管片环n 通常一环管片由六块管片组成，它们是

28、三个标准块、两块临块和一块封顶块。 n 1.6.6 螺旋输送机n 螺旋输送机的主要功能：n （1）从盾构泥土密封舱内将开挖下的泥土排出盾构；n （2）泥土通过螺旋杆输送压缩形成密封土塞，阻止泥土中的水流出，保持泥土密封舱土压稳定；n （3）可通过改变螺旋输送机转速，调节排土量，即调节泥土密封舱的土压，使其与开挖面水、土压保持平衡。 n 螺旋输送机n 螺旋输送机 n 螺旋输送机 n 1.6.7 盾构后配套设备 n 盾构后配套系统装在拖车上，由盾构机牵引。n 拖车系统主要包括：运输管片的桥吊和带有电气和液压元件的5个拖车。n 主要设备有：液压动力站（带液压油箱）、控制室、管片卸货吊机、主轴承润滑油

29、脂泵站、皮带输送机设备、冷却和过滤站、背衬注浆设备、发泡剂设备、膨润土设备、主和支配电箱、变压器、中型电压配电装置、空压机、高压电缆卷筒、水管卷筒、辅助轨道装卸桥 等n 后配套管片运输设备n 管片运输设备包括管片运送小车。运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。n 管片输送系统：管片由龙门吊从地面吊下至竖井内的管片车上，由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦下方，由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上，由管片小车再向前运送，供给管片拼装机使用。 n 后配套n 一号台车n 一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。n 盾构机操作室中有：盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT隧道

30、掘进激光导向系统及螺旋输送机后部出土口监视器。n 二号台车n 二号台车及其上的设备有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。n 三号台车n 三号台车上装有两台空压机、一个1m3贮气罐，一组配电柜及一台二次风机。n 四号台车n 四号台车上装有变压器、电缆卷筒，水管卷筒，风管盒。n 电气设备n 盾构机电气设备包括：n 电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜，动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台，现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等 n 1.6.9 盾构控制数据采集系统 n 盾构的控制系统可以实现对推进力、刀盘扭矩、推进速度、土舱压力

31、、螺旋输送机的转速、碴门的开度、同步注浆的速度等机构和参数的自动控制，并能够自动显示相关数据n （1）数据采集系统n 测量数据采集任务如下：n 记录，处理，存储，显示和评估由隧道施工机械产生的所有数据。n 盾构法隧道施工质量的优劣主要表现为对隧道轴线的控制和地面沉降的控制。影响施工质量的主要因素是推进过程中的施工参数是否设置合理。 n 数据采集系统 n 数据采集系统的功能和结构n 操作控制台n 刀盘驱动监控n 盾构数据采集显示屏n 数据采集系统显示屏n （2） 盾构导向与纠偏 n 盾构的导向装置的作用: 是及时测量盾构的偏斜及偏转情况，并把测量的分析结果及各项命令传给操作人员，以便纠正顶进方向

32、，保证施工质量和速度。n 激光导向装置：它由三大部分组成，一是激光发射装置；二是检查和转换装置；三是控制装置。 n 盾构导向系统n 导向系统 n 盾构的调向 n 盾构的调向n 包括纠偏和曲线段施工，主要是通过分组开动推进千斤顶进行n 盾构千斤顶均布在支承环的圆周，若将油缸分为组，则四组油缸同时工作时，可获得盾构的直线前进n 如果按下表中工作时，则获得盾构的调向运动n 盾构调向表 n 1.6.10 辅助设备n 辅助设备包括：注浆装置、泡沫装置，膨润土装置。 n （1）盾尾注浆系统n 背衬充填与注浆系统 n 作用机理：及时地进行背衬充填与注浆可以起到压实松动的围岩,以防地表沉陷，提高隧道止水性，防

33、止管片漏水，将管片与围岩一体化，确保管片衬砌的稳定。 n 同步注浆系统：将注浆管安装在盾尾上，随着盾构的前进同步注浆。通常用34根注浆管安装在盾尾的周边上，通过旋转浆液分配器，轮流注浆。盾构推进与环形空隙注浆同步进行，有利于控制和减少沉陷。 n （2）添加剂的注入系统 n 土质改良的机理 n 作为支撑开挖面稳定的介质土料应具有：良好的塑性变形，软稠度，内摩擦角小及渗透率小。n 由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改良。n 土质改良的作用n 土质改良的优点 1）渣土流动性增强、粘稠度降低、渗透性 降低； 2）刀盘室粘住和堵塞的风险降低； 3）土压平衡的压力稳定性增加； 4）刀盘和螺旋传送

34、器的驱动力矩降低，更经济； 5）刀盘和螺旋传送器的损耗率降低 n 土质改良剂的选择 n 加适量水 有软稠度的粘质粉土和粉砂土，根据土层的稠度，有时只需要加很少量的水。通过搅拌装置在开挖室内搅拌，即能变成塑性的泥浆。 n 加入粘土和膨润土悬浮液 随着含砂率的增加，增大了渗透性，可通过加入粘土和膨润土悬浮液来补偿。n 加入泡沫 对非粘性的透水性土层可以通过注射泡沫进行改良处理 n 土壤改良系统n 泡沫的生产和注入设备 n 泡沫加工厂是泡沫的生产设备，它是由泡沫发生器、液体和空气调节装置等组成。它们都装在后配套的拖车上。n 其它仪器设备有：液体流量测量仪、气流测量装置、控制阀、泡沫压力测量装置、控制

35、PC机等 n 泡沫的膨胀比需控制在10之内。在土压平衡状态下泡沫需要量约为500L/m3。泡沫的组成比例为：泡沫添加剂3% ；水97% ；泡沫添加剂的使用用量约为 46.7L/m。 n 土壤改良系统n 1.6.11 土压平衡盾构机施工过程 n 施工过程2n LOVAT TBMRME375SE n 主要参数n 类型: 土压平衡盾构 n 刀盘类型: 复合式n 外径: 9,250 mmn 总长: 83 m (含后配套拖车)n 刀盘驱动功率:1,800 kWn 总功率: 3,000 kWn 总安装推力: 6,000 tn LOVAT TBMRMP232SE n 主要参数 n 类型: 土压平衡盾构 n

36、刀盘类型: 复合式n 外径: 5,907 mmn 总长: 56.5 m (含后配套拖车)n 刀盘驱动功率: 940 kWn 总功率: 1,650 kWn 总安装推力: 3,000 t n 1.6.12 盾构机组装过程1n 盾构机组装过程2n 现场组装n 1.6.13 盾构地下对接n 1.6.14 盾构技术的发展方向n (1)新型盾构机的开发 ；n (2)刀盘和刀具的改进；n (3)开发激光、陀螺仪用的自动方向控制系统，新的卫星EPX定位系统 ；n (4)提高盾构机止水性能，加强土砂入口密封止水性能； n (5)研制开发在大坡度、小曲率半径线路上施工的盾构。 n (6)管片制作、运输、拼装的新技

37、术和装备。 n （7）研发盾构自动控制系统铁路大型养路机械铁路线路与机械化养路一、铁路轨道及线路病害 二、机械化养路作业 三、铁路线路大型养路机械（一） 轨道简介 我国铁路的标准轨距为1435mm；线路上使用的钢轨主要有75、60、50、43(kgm)；钢轨出厂的标淮长度有125m和25m两种。轨道简介铁路有碴道床常用的填筑材料是粒径为2070mm的石碴，道床断面呈梯形，正常厚度为3050cm。为了正常地传递列车荷载，道床应具有相当的密实度，同时，道床应具有弹性。一定密度的道碴颗粒之间存在的空隙和摩擦力使道床具有弹性及缓冲性能。 （二） 轨道病害最典型的轨道病害有：1.轨距不标准2.线路横断面

38、及纵断面误差超标(高低、水平)、局部下沉和单边沉陷(小坑、三角坑等)3.曲线病害(正矢、超高、鹅头反弯)等。轨道病害轨道的这些病害变化超过了一定程度，若不及时整治，轻则影响行车的平倾性，重则可能造成事故。 二、机械化养路作业有碴线路轨道维修作业的内容有很多，以下简要介绍起拨道、道碴捣固、道床清筛三种机械化作业。 （一）起拔道作业起拨道作业主要是要校正线路纵断面及平面的位置。起道的目的是矫正线路的下沉和线路的纵断面超差。而拨道作业可校正直线方向不直、曲线方向不圆顺、曲线超高不符合标准、线路走行偏移等。另外，在调整轨建、更换钢轨执枕以及其他影响线路方向的工作结束后，都应进行起拨道作业。 起拔道机械

39、化起拨道作业的检测基准非常重要。目前常采用机械机构或激光测距仪测定轨距。用得最多的仍然是弦基准法。即用一根长1020 m的钢弦靠在钢轨上作为检测基准，检测弦中段某一位置钢轨的偏移量。有的起拔道设备采用激光作为测定钢轨纵向及横向误差或曲线半径的检测基准。（二）道碴捣固道碴捣固是向指定方向迁移道碴和增加道碴密实度的过程。机械化捣固时，采用成对高频振动的捣镐在轨枕两侧同时插入道碴，在规定深度做相对夹持动作，将道碴捣密。捣固过程重构了道床结构，使道碴产生流动、聚集并重组。可稳定起拨道后轨道的位置、提高道床缓冲能力，并直接消除某些线路病害(如空、吊板等)。 (三)道床清筛清筛时，将枕底至3040cm厚范

40、围内的脏污道碴挖出并进行筛分，筛后的合格道碴回填到线路上，并补入部分新碴构成洁净道床。清筛是恢复道床性能的重要手段，尤其是在翻浆冒泥和运输煤、矿石等货物列车长期通行地段，必须定期进行清筛。在部分重污染或重板结地段，挖出的脏污道碴无法筛分时，只能一起抛弃或运走，全部更换新碴以重新构成道床。筛出的污土一般都远抛至路基两侧。近年来，为了保护环境，部分清筛作业机械配套装备了污土输送列车。三、铁路线路大型养路机械（一）捣固车 （二）清筛机（三）配碴整形车（四）动力稳定车（一）捣固车1.捣固车的用途： 捣固车用在铁道线路的新线建设、旧线大修清筛维修作业中，对轨道进行拨道、起道抄平、石碴捣固及道床肩部石碴的

41、夯实作业。目的：使轨道方向、左右水平和前后高低均达到线路设计标准或线路维修规则的要求，提高道床石碴的密实度，增加轨道的稳定性，保证列车安全运行。捣固车与石碴回填整形车、动力稳定车或者枕间夯实车配套作业，组成机械化维修列车。2.捣固车的类型生产捣固车的世界著名公司 ：奥地利的普拉塞与陶依尔公司(PLASSER THEURER)、瑞士的马蒂沙公司(MATISA)，美国的坦博公司(TamPer)等 捣固车类型有以下几种类型：按同时捣固轨枕数分：单枕捣固车(如0816型捣固车)、双枕捣固车(如0832型捣固车)、四枕捣固车。 捣固车分类按作业对象分：有线路捣固车、道岔捣固车(如08275型捣固车)。按

42、作业走行方式分：有步进式捣固车(如0832型)、连续式走行捣固车(如0932型捣固车)。按作业功能分：有多功能捣固车(如0832型拔道、起道抄平捣固车)、单功能捣固车(如YD3型捣固车)。 3. 0832型捣固车构造 0832型捣固车有32个捣固镐头，同时可以捣固两根轨枕，作业走行是步进式，为多功能的线路捣固车。0832捣固车是机、电、液、气为一体的机械，采用了大量的先进技术，如电液伺服控制技术、自动检测技术、微机控制技术、激光准直等。捣固车构造0832捣固车主机：是由两轴转向架、专用车体和前、后司机室、捣固装置、夯实装置、起拨道装置、检测装置、液压系统、电气系统、气动系统、动力及动力传动系统

43、、制动系统、操纵装置等组成。附属设备有材料车、激光准直设备、线路测量设备等。 0832捣固车的主要结构参数 0832捣固车作业条件 0832捣固车的主要技术性能 捣固车的工作装置0832捣固车的工作装置包括捣固装置、夯实装置和起拨道装置。捣固车的工作装置捣固装置用于捣固钢轨两侧的枕底道碴，提高枕底道碴的密实度，并与起拨道装置相配合，消除轨道的高低不平，增强轨道的稳定性。夯实装置作用于道床肩部，通过夯实道床肩部的石碴来提高道床的横向阻力，增加轨道的稳定性。起拨道装置作用于钢轨头部，使轨排产生位移，结合捣固作用，恢复轨道的几何尺寸，提高轨道的平顺性。双枕捣固装置双枕捣固装置主要由箱体、捣固臂、捣固

44、镐、偏心铀、飞轮、内外夹持油缸、捣固镐夹持宽度调整机构、液压系统和润滑系统等组成。捣固装置液压系统振动偏心轴夯实装置夯实装置安装在捣固装置的横移框架上，夯实装置和捣固装置同步工作，在捣固装置下降的同时，夯实器也下降，夯实器落在被捣固轨枕外的道床肩上进行道床夯实。当捣固装置升起时，夯实器也随着升起，准备向下一个夯实位置移动。夯实装置如同浮着式平板惯性振动器，它浮着在道床肩部夯实道床，提高道床肩部的石碴密实度，增大道床的横向阻力。夯实装置夯实装置的结构如图333所示，它由激振器(夯实器)、升降限位机构、减振及锁定机构组成。 夯实装置的结构 一、激振器激振器由油马达8、支架9、联轴器10、轴承座11

45、、偏心轮12、轴13、底板14等组成 二、升降及限位机构 升、降及限位机构的作用是吊挂夯实器，并且随着捣固装置的升、降动作自动升、降夯实器。 三、减振器及锁定机构 为了避免把夯实器的振动传到吊臂上在吊臂与夯实器之间采用组合式橡胶棒减振器连接。起、拨道装置起、拨道装置有左、有两套，分别作用于左、右两股钢轨上，对轨排进行提起或者左、右移动，即起道、拨道作业。 起、拨道装置一、起道装置 起、拨道装置的结构如图334所示，它由起道油缸、拨道油缸、导向柱、拨道轮、夹轨轮组、起道架和摆架等组成。二、拨道装置 拨道装置由拨道油缸、拨道轮和摆架组成清筛机清筛机作用：铁道线路在运营过程中，会发生变形、磨耗、破损

46、、腐蚀、脏污及老化，因此要对其进行养护、维修，以使其处于正常可靠的工作状态，保证行车安全。对碎石道床而言，当其不洁度(按重量计)超过30时，应该进行清筛。 一、道碴清筛机的用途道碴清筛机是用来清筛道床中道碴的作业机械。它将脏污的道碴从轨枕底下挖出，进行筛分后，将清洁道碴回填至道床，将筛出的污土清除到线路外。 二、道碴清筛机的分类(一)按作业条件分 1封锁线路作业式清筛机封锁线路作业式清筛机作业时需要中断运输，即“开天窗”。 (1)大揭盖式清筛机。大揭盖式清筛机作业是在拆除轨排后的道床上进行的。 (2)轨行式清筛机。轨行式滑筛机作业时不需拆除轨排，清筛是在轨道上运行的过程中完成的。如；奥地利的普

47、拉塞-陶依尔公司RM76、RM80型全断面道碴清筛机。(一)按作业条件分2不封锁线路作业式清筛机不封锁线路作业式清筛机是利用列车运行间隔时间进行清筛作业的，这类清筛机主要是国产小型枕底单(双)边清筛机。 清筛机的分类(二)按机械功能分1全断面清筛机清筛机作业时，一次对道床全部断面上的道碴进行清筛，如EM76、EM80等。2边坡清筛机清筛机只能清筛道床两边边坡部分的道碴，如美国克肖公司C93型道床边坡清筛机。(三)按挖掘机构形式分1耙链式清筛机。2犁铲式清筛机。3斗轮式清筛机。分类(四)按机器生产率(道碴处理量)分1大型清筛机，生产率500。2中型清筛机 ，生产率3005003. 小型清筛机，生

48、产率300 。清筛机的组成与工作原理 清筛机一般由动力装置、车体、转向架、工作装置和操纵控制系统等组成。 组成与工作原理液压马达驱动前、后双轴动力转向架，实现机器作业或区间运行。本清筛机的所有工作装置都为液压驱动。本机采用前方弃土总体布置方案，双转向架，前、后驾驶室。车架中部设有道床挖掘装置、道碴筛分装置、道碴分配回填装置及污土输送装置；车架下则装有举升器、起拨道装置、左右道碴回填输送带、后拔道装置和道碴清扫装置等。工作原理RM80型轨行式全断面道碴清筛机利用挖掘链的扒指切割道床上的道碴与并利用道碴振动筛分的原理来工作。清筛机作业时，机器在线路轨道上低速行驶通过穿过轨排下部、呈五边形封闭的挖掘

49、链，靠扒指将道碴挖起并经导槽提升到筛分装置上。脏污道碴通过振动筛的筛分后，符合标准、清洁的道碴，经道碴溜槽、导板及回填输送带回填到线路上。碎碴及污土经主污土输送带、回转污土输送带输送到线路两侧或卸到污土车上。配碴整形车配碴整形车 配碴整形车作用：用于将道碴补充到缺碴处，还可按标准断面的要求将道床整平成型。它能使道碴在一定范围内沿线路纵向或横向移动，并把道碴分配到钢轨两侧及枕盒中以满足捣固作业的要求。配碴整形车配碴整形车常与铺轨机、清筛机、起发道机、捣固车、动力稳定车等配套，组成新建、大修或维修施工的各种机械化机组。一般配碴整形车放在捣固车前，进行配碴及初步整形；也可放在捣固车后，进行整形作业。

50、配碴整形车SPZ200型配碴整形车主要组成：由车体、发动机、传动系统、工作装置及操纵系统等组成。其发动机为BF81413F型风冷柴油机，功率210 kw。走行及工作装置均采用全液压传动。该车最大配碴宽度3620 mm，最大整形宽度6600 mm。最大清扫宽度2450 mm，工作速度012km/h。配碴整形车工作装置配碴整形车的工作装置包括中犁、侧犁和清扫装置。中犁和侧犁用于完成道床的配碴及整形作业，使作业后的道床布碴均匀，并按线路的技术要求使道床断面成型。清扫装置将作业过程中残留于钢轨、轨枕及扣件上的道碴清扫干净。工作装置 两个侧犁装置左右对称地布置在车体两侧。侧犁主要用于道床边坡的整形作业，

51、并可配合中犁进行道碴的配碴作业。sPz200型配碴整形车具有双向配碴及整形的功能，无论前进还是后退，均可使道床达到令人满意的配碴整形效果。WD320-动力稳定车动力稳定车动力稳定车的作用是：在铁路线路清筛或捣固作业后，铁道线路通过动力稳定车作业能够迅速地提高线路的横向阻力和道床的整体稳定性，从而为取消线路作业后列车慢行创造了条件。动力稳定车可模拟运行列车对轨道的压力和振动，使道碴在水平振动力和垂直压力的共同作用下，重新排列进一步密实，轨道产生有控制的均匀下沉。动力稳定车动力稳定车一次作业后，线路横向阻力便恢复到作业前的80%以上，有效地提高了捣固作业后的线路质量，为列车的安全运行创造了必要的条

52、件。wD320型动力稳定车，主要构成：动力为道依茨公司BFl2L513c型风冷柴油机，功率为348kw。运行时为液力机械传动；最高速度80 kmh。作业走行采用液压驱动，走行速度02.5 kmh 一、动力稳定车组成 动力稳定车是集机、电、液、气和微机控制于一体的自行式大型线路机械 。主要结构由动力与走行传动系统、稳定装置、主动与从动转向架、车架与顶棚、前后司机室、空调与采暖设备、单弦与双弦测量系统、液压系统、电气系统、制动系统、气动系统和车钩缓冲装置等十二部分组成。 二、工作原理 动力稳定车作业时，将稳定装置降落到钢轨上，使稳定装置与轨排成为一个整体。由一台液压马达同时驱动两套稳定装置的两个激

53、振器，使激振器和轨道产生强烈的同步水平振动。轨道在水平振动力的作用下，道碴重新排列和密实。同时，稳定装置的垂直油缸分别给予两侧钢轨施加向下的压力，使轨道均匀下沉，并达到预定的下沉量。 动力稳定车稳定装置稳定装置由液压马达、传动轴、稳定装置、稳定装置和四杆机构等部分组成 动力稳定装置 动力稳定装置位于稳定车中部，区间运行时，稳定装置提起并在车架上锁定。作业时稳定装置放下，其走行轮和夹钳轮夹住轨头。动力稳定装置动力稳定装置技术参数稳定装置的主要技术参数如下：1、振动频率 045Hz。2、总激振力 0320kN。3、垂直静压力 02×120kN。4、质量 3500kg。5、外型尺寸(长×宽×高) 2330×720×950mm WD320型动力稳定车主要技术性能 钢轨打磨列车PGM48型钢轨打磨列车PGM48型钢轨打磨列车，主要用于消除钢轨表面的磨损、变形和其他缺陷。整个列车由三辆车组成，前、后为动力车，中间一辆为生活车。动力车部分全部为进口设备，可靠性强，技术性能处于世界先进水平。打磨效率高，每节车装由两个打磨小车，每个打磨小车装由8个打磨头，全车共有48个打磨头。打磨精度高