PPT盾构机组成详解及安装调试、施工关键技术（附盾构组装动画）

地铁铁盾盾构构机机械械组组成成详详解解及及安安装装调调试试中铁铁xx集团团有有限限公公司司盾盾构构科科研研所所第一一章章盾盾构构施施工工发发展展历历史史前言言进入入21世纪纪，，世世界界经经济济的的迅迅猛猛发发展展加加速速了了城城市市化化建建设设。。随随着着城城市市密密集集度度的的提提高高和和高高层层建建筑筑的的不不断断增增加加，，地地面面可可利利用用空空间间越越来来越越少少，，而而地地下下又又布布满满了了各各种种用用途途的的管管线线，，所所以以，，如如何何更更有有效效利利用用和和创创造造地地下下空空间间已已成成为为当当今今城城市市现现代代化化建建没没的的重重要要课课题题，，采采用用盾盾构构法法来来开开发发地地下下空空间间则则是是一一种种最最佳佳选选择择。。城市市化化建建设设带带动动了了社社会会文文明明的的发发展展，，人人文文自自然然景景观观留留在在地地面面。。而而发发电电厂厂、、储储存存库库、、安安全全区区、、管管道道、、隧隧道道等等地地下下都都市市设设施施都都建建在在地地下下，，采采用用盾盾构构施施工工技技术术掘掘进进隧隧道道的的方方法法也也得得到到了了不不断断的的完完善善。。基础础设设施施密密集集的的大大都都市市中中心心区区利利用用率率较较高高，，大大都都市市中中心心区区的的基基础础设设施施和和较较高高的的利利用用率率的的地地区区，，对对创创造造地地下下空空间间提提出出了了更更多多更更高高的的要要求求，，大大深深度度、、长长距距离离、、狭狭空空间间隧隧道道开开挖挖技技术术的的开开发发和和利利用用是是决决定定现现代代都都市市可可持持续续发发展展的的重重要要因因素素。。第1节盾构构法法隧隧道道的的起起源源1802年，，英英国国采采矿矿工工程程师师阿阿贝贝尔尔·马蒂蒂厄厄提提出出修修建建英英吉吉利利海海峡峡隧隧道道的的计计划划，，设设计计从从英英法法两两岸岸用用一一种种有有掩掩体体结结构构的的挖挖掘掘机机修修筑筑隧隧道道（（图图1——2），，每每侧侧各各挖挖掘掘18.7km，最最后后在在瓦瓦恩恩·班克克浅浅滩滩对对接接贯贯通通。。他他建建议议在在海海峡峡地地下下通通道道的的中中间间设设计计一一个个人人工工岛岛，，隧隧道道的的照照明明由由油油灯灯提提供供．．而而烟烟囱囱将将提提供供通通风风。。1803年法法国国工工程程师师布布鲁鲁诺诺尔尔完完善善了了构构思思，，注注册册了了专专利利（（图图1——3）布鲁鲁诺诺尔尔构构想想的的盾盾构构机机械械内内部部结结构构由由不不同同的的单单元元格格组组成成，，每每一一个个单单元元格格可可容容纳纳一一个个工工人人独独立立工工作作并并对对工工人人起起到到保保护护作作用用。。采采用用的的方方法法是是将将所所有有的的单单元元格格牢牢靠靠地地装装在在盾盾壳壳上上。。当当时时设设计计了了两两种种施施工工方方法法，，一一种种是是当当一一段段隧隧道道挖挖完完后后整整个个盾盾壳壳由由液液压压千千斤斤顶顶借借助助后后靠靠向向前前推推进进；；另另一一种种方方法法是是每每一一个个单单元元格格能能单单独独地地向向前前推推进进。。第第一一种种施施工工方方法法被被采采用用，，并并得得到到推推广广应应用用，，演演变变为为成成熟熟的的盾盾构构法法，，目目前前所所有有的的封封闭闭式式盾盾构构都都是是基基于于这这种种方方法法。。此后后，，布布鲁鲁诺诺尔尔逐逐步步完完善善了了盾盾构构结结构构的的机机械械系系数数，，设设计计成成用用全全断断面面螺螺旋旋式式开开挖挖的的封封闭闭式式盾盾壳壳，，衬衬砌砌紧紧随随其其后后的的方方式式（（图图1-4）。第2节国外盾盾构机机的发发展1825年，盾盾构机机首次次使用用；1830年，使使用气气压的的半机机械式式盾构构；1840年，能能够壁壁后注注浆的的机械械式盾盾构；；1865年，圆圆形挤挤压式式盾构构；1866年，莫莫尔顿顿申清清“盾盾构””专利利盾盾构构最初初称为为小筒筒（cell）或圆圆筒（（cylinder），在在莫尔尔顿专专利中中第一一次使使用了了“盾盾构””（shield）这一一术语语；1825～1911年，为为世界界早期期盾构构法隧隧道发发展时时期。。1917年，日日本引引进盾盾构施施工技技术，，是欧欧美国国家以以外第第一个个引进进盾构构法的的国家家。1966年，泥泥水加加压盾盾构问问世；；1974年，土土压平平衡盾盾构EPB；1976年，铰铰接式式盾构构；1986～1988年，双双圆、、多圆圆断面面盾构构MF；1993年，球球体盾盾构、、扩径径盾构构；第3节国内盾盾构隧隧道的的发展展1962年2月，中中国上上海市市城建建局隧隧道处处开始始塘桥桥试验验隧道道工程程：采采用直直径为为4.16m的一一台台普通通敞胸胸盾构构，在在两种种有代代表性性的地地层下下进行行掘进进试验验，用用降水水或气气压来来稳定定粉砂砂层及及软粘粘土地地层。。在经经过反反复的的论证证和地地面试试验之之后，，选用用由螺螺栓连连接的的钢筋筋混疑疑土管管片作作为隧隧道衬衬彻，，环氧氧煤焦焦油作作为接接缝防防水材材料试试验获获得成成功，，并采采集了了大量量盾构构法隧隧道数数据资资。1966年，上上海打打浦路路隧道道（手手掘式式盾构构）；；1984年，上上海地地铁一一号线线（网网格式式盾构构）；；1994年，上上海延延安东东路南南线隧隧道（（土压压平衡衡式盾盾构））；1995年，广广州地地铁采采用适适合软软硬岩岩交互互地层层的混混（复复合型型盾构构）；；1997年，秦秦岭隧隧道中中铁18局TBMWirthAG（TB850/1000E）；1999年，黄黄河万万家寨寨双护护盾（（Robbins180型）；；2003年，上上海地地铁杨杨浦线线（泥泥水平平衡式式盾构构）2005年，上上海隧隧道股股份863计划直直径6.34m国产自自主知知识产产权盾盾构2005年，上上海上上中路路隧道道、沪沪崇苏苏隧道道直径径14.80m、15.43m泥水盾盾构。。2009年，中中铁隧隧道股股份863计划直直径6.39m国产自自主知知识产产权盾盾构。。第4节盾构机机简介介集团公公司共共计有有11台，其其中1）桥隧隧公司司：共共计6台。分别于于2005年2月和4月，从从德国国海瑞瑞克公公司采采购S-283和S-284土压平平衡式式盾构构机2台，，用于于南京京地铁铁二号号线04标和天天津地地铁二二号线线10标；2008年2月和4月，从从德国国海瑞瑞克公公司采采购S-425和S-426复合式式土压压平衡衡盾构构机2台，用用于南南京地地铁一一号线线南延延线TA05标；2008年8月和9月，从从德国国海瑞瑞克公公司采采购S-477和S-478泥水加加压式式盾构构机2台，用用于广广佛地地铁施施工4标；2）铁科科公司司：共共计2台。2008年7月，从从日本本小松松公司司采购购TM614PMX土压平平衡式式盾构构机2台，，用于于西安安快速速轨道道交通通2号线施施工；；3）四公公司：：共计计3台。2009年10月从日日本日日立公公司采采购TS6150BI土压平平衡式式盾构构机3台，，用于于北京京地铁铁6号线施施工；；第5节已承揽的盾盾构施工工工程介绍绍截止到2010年3月1日，桥隧公公司共承揽揽7个盾构施工工项目，合合计工程量量20943.75米，已完成成17907.482米；未完成成3036.268米。1）天津地铁铁二号线第第十合同段段项目：本标段盾构构区间包括括【红星路站～～靖江路站站】盾构区间、、【靖江路站～～翠阜新村村站】2个盾构区间间，盾构区区间设计总总长度为2879.81米。采用1台盾构机掘掘进，目前前已全部完完成施工；；2）天津地铁铁二号线第第九合同段段项目：本标段盾构构区间包括括【红星路站～～新开路站站】盾构区间、、【新开路站～～天津站】2个盾构区间间，盾构区区间设计总总长度为3286.241米。采用2台盾构机掘掘进。目前已完成成【红星路站～～新开路站站】区间1968.023米隧道掘进进；3）南京地铁铁二号线TA04标项目本标段盾构构区间为【中和村站～～元通站】，盾构区间间设计总长长度2885.301米，使用1台盾构机掘掘进，目前前已完成掘掘进；4）南京地铁铁一号线南南延线TA05标项目本标段盾构构区间为【岔路口站～～南京南站站】，盾构区间间设计总长长度4104.608米，采用2台复合式盾盾构机掘进进，目前已已完成掘进进；5）广佛线施施工4标本标段盾构构区间包括括【祖庙～普君君北路站】、【普君北路站站～朝安站站】、【朝安站～桂桂城站】3个盾构区间间，盾构区区间设计总总长度为4960.027米，使用2台泥水式盾盾构机掘进进，目前已已完成掘进进；6）南京地铁铁一号线东东延线TA01标项目本标段盾构构区间为【马群站～紫紫金山站】，盾构区间间设计总长长1152.665米，使用1台盾构机掘掘进，目前前已完成掘掘进；7）苏州地铁铁一号线I-TS-09标项目本标段盾构构区间为【广济路站站-养育巷巷站】，【养育巷巷站-人人民路站站】盾构区间间，设计计总长1675.098米，使用用1台盾构机机掘进，，目前已已开始掘掘进；第二章盾盾构机机的分类类1、按照照平衡开开挖面的的方式A、插板式式B、挤压网网格式C、土压平平衡式D、泥水加加压式E、加泥式式/加水式2、按照机机械化程程度A、人工B、机械化化C、全自动动化3、按照施施工过程程中的运运输方式式A、皮带传传送B、泥浆泵泵C、手工挖挖小车推推4、按照照掌子面面敞开程程度A、全敞口口B、半敞口口C、全封闭闭（面面板式、、幅条式式）5、断面面形式A、单圆B、双圆C、三圆D、矩形E、球形第三章盾盾构构机介绍绍目前国内内常用的的盾构机机主要分分为三种种：1）土压平平衡式盾盾构机2）泥水加加压式盾盾构机3）土压平平衡加泥泥式盾构构机按照盾构构机制造造厂家主主要分为为3个地区：：1）日本（（小松，，川崎，，日立等等厂家））2）欧洲（（德国海海瑞克，，维尔特特等厂家家）3）北美（（罗宾斯斯）按照国内内管片尺尺寸，盾盾构机分分为2种尺寸：：外径6.2米管片，，盾构机机刀盘尺尺寸一般般在6.35米-6.4米（主要要在上海海及长三三角地区区使用，，以及天天津等））外径6米管片，，盾构机机刀盘尺尺寸一般般在6.14-6.25米（主要要在北京京，西安安，郑州州，武汉汉，广州州，南昌昌，长沙沙，广东东地区等等）刀盘前盾中盾盾尾通风系统统车架1连接桥车架2车架3车架4车架5第1节土压压平衡式式盾构机机简介德国海瑞瑞克公司司土压平衡衡式盾构构机，型型号为EPBφφ6390，其最大大直径为为6.39m，总长77m，总重量量约406t，总配置置功率1013kW，最大掘掘进扭矩矩5300kN·m，最大推推进力为为30000kN，最大掘掘进速度度可达8cm/分钟，最最小水平平转弯半半径250m。本盾构机机采用西西门子公公司的S7-400PLC自动控制制系统控控制，配配备了机机电一体体化的液液压驱动动系统、、同步注注浆设备备、泡沫沫设备、、膨润土土设备、、管片拼拼装设备备、隧道道激光导导向设备备等，并并可在地地面监控控室对盾盾构机的的掘进进进行实时时监控。。1）土压平平衡式盾盾构机的的工作原原理及工工艺流程程①工作原原理土压平衡衡式盾构构机是利利用安装装在盾构构机最前前面的全全断面切切削刀盘盘，在刀刀盘扭矩矩力和推推进油缸缸推力的的作用下下，将盾盾构机向向前推进进。随着着推进油油缸的向向前推进进，刀盘盘持续旋旋转，将将正面的的土体切切削下来来通过刀刀盘上的的开口，，进入到到刀盘后后面的土土仓内，，通过配配备的泡泡沫、膨膨润土系系统对充充满土仓仓的切削削土体进进行改良良，形成成具有流流动性的的膏状土体。并并使仓内内具有适适当的压压力与开开挖面的的土压力力和水压压压力平平衡，以以减少盾盾构推进进对地层层土体的的扰动，，从而控控制地表表沉降。。与此同时时，安装装在土仓仓下面的的螺旋输输送机进进行连续续排土作作业，螺螺旋输送送机将切切削下来来的渣土土排送到到皮带输输送机上上，后由由皮带输输送机运运输至渣渣土车的的土箱中中，再通通过竖井井运至地地面。盾盾构构机掘进进一环的的距离后后，拼装装机操作作手操作作拼装机机拼装单单层衬砌砌管片，，使隧道道一次成成型。②土压平衡衡式盾构构施工工工艺流程程图施工准备盾构就位盾构出洞盾构推进出土管片拼装盾构进洞拆吊盾构,车架及其它设备盾构区间完成生活设施完善三通一平后盾支撑布置盾构安装调试出洞（防水）装置安装就绪装置洞门处理,土体加固施工参数测量采集注浆轴线控制盾尾油脂加注浆液车送浆地面浆液站拌浆盾构基座安置排土到出土渣车里管片运输开启螺旋输送机和排土口成环测量接收井排水装置安装就绪隧道端头封墙基座安装贯通测量地面配套设备安装始发井排水装置安装就绪数据反馈施工参数调整皮带输送机输送出土渣车运输出土洞门处理,土体加固2）盾构机机的组成成刀盘前盾中盾盾尾通风系统统车架1连接桥车架2车架3车架4车架5盾构机主要以以下系统组成成，分别是推推进及铰接系系统、刀盘及及驱动系统、、管片拼装系系统、排土系系统、同步注注浆系统、泡泡沫及膨润土土系统、集中中润滑系统、、盾尾密封系系统、水冷却却系统、工业业用气系统、、土仓保压系系统、电气及及中央控制系系统、数据采采集系统、SLS-T隧道激光导向向系统，这些些系统分别安安装在盾构机机的盾体和车车架上。下面分别介绍绍如下：盾体：盾体是由刀盘盘、前盾、中中盾和盾尾通通过螺栓连接接组成的。刀刀盘直径6.39m，前盾，中盾盾，盾尾的外外径分别是6.39m、6.38m、6.37m。刀盘前盾中盾盾尾刀盘刀盘是一个带带有多个进料料槽的切削盘盘体，位于盾盾构机的最前前部，用于切切削土体。刀刀盘的开口率率约为28％，刀盘直径径6.39m，也是盾构机机上直径最大大的部分。刀刀盘驱动可以以使刀盘在顺顺时针和逆时时针两个方向向上实现0～2.51转/分钟的无级变变速。前盾前盾的外型像像一个圆筒,在其内部安装装有用于支撑撑刀盘主驱动动装置和螺旋旋输送机的钢钢结构。排土土系统中的螺螺旋输送机的的安放位置是是向上并与水水平轴线有一一个角度，一一直延伸到盾盾尾，直到皮皮带运输机。。在前盾中还安安装有土仓保保压系统的人人行闸，它的的作用是当掘掘进过程中刀刀具磨损，工工作人员进入入到土仓检察察及更换刀具具时，要使用用人行闸。联接螺旋输送送机联接人闸中盾前盾和中盾用用螺栓固定，，并焊接在一一起。在中盾盾安装有推进进系统的32个推进油缸，，以及起连接接盾尾作用的的14个铰接油缸(这种铰接连接接可以使盾构构机易于转向向)。推进油缸铰接油缸盾尾盾尾的外型像像一个圆筒，，它通过14个铰接油缸与与中盾连接起起来。在盾尾尾中集成有注注浆系统管路路，给管片环环形间隙用浆浆液注浆。盾尾刷管片拼装机在盾尾里还安安装有管片拼拼装机系统。。管片拼装机是是用来拼装管管片的设备，，拼装手可以以使用有线的的或遥控的控控制器操作管管片拼装机，，在盾尾的保保护下，用来来拼装管片。。我们采用的是是1.2m长的通用管片片，一环管片片由六块管片片组成，它们们是三个标准块块、两块临接接块和一块封封顶块。管片拼装机排土机构在盾体中还安安装有排土机机构，主要包包括螺旋输送送机和皮带输输送机。碴土土由螺旋输送送机从土仓中中运输到皮带带输送机上，，皮带输送机机再将碴土向向后运输至台台车的尾部，，落入等候的的碴土车的土土箱中，土箱箱装满后，由由电瓶车牵引引沿轨道运至至竖井，龙门门吊将土箱吊吊至地面，并并倒人碴土坑坑中。②车架部分电气部件、液液压部件、注注浆设备、泡泡沫设备、膨膨润土设备、、循环水设备备及通风设备备等。盾构机的车架架部分主要由由以下几部分分组成：连接接桥、五节车车架及其上面面安装的盾构构机操作所需需的操作室、、连接桥在其下部安装装有管片运输输设备，包括括管片输送车车、运送管片片的电动吊车车的连接桥轨轨道。1＃车架安装有盾构机机的中央操作作室、注浆设设备、运送管管片的电动吊吊车。盾构机中央操操作室中有盾盾构机操作控控制台、控制制电脑、盾构构机PLC自动控制系统统、VMT隧道掘进激光光导向系统电电脑及螺旋输输送机后部出出土口监视器器。盾构机操操作室的作用用是用来操作作盾构机，实实现盾构机的的各种功能。。注浆设备主要要包括两个注注浆泵、浆液液箱及管线。。盾构机掘进进时，注浆泵泵泵出的浆液液被同步注入入隧道管片与与土层之间的的环隙中，浆浆液凝固后就就可以起到稳稳定管片和地地层的作用。。中央操作室注浆设备2＃车架安装有包含液液压油箱在内内的液压泵站站、膨润土泵泵和膨润土箱箱。液压油箱及液液压泵站作用用是为整个盾盾构机的液压压设备提供压压力油。膨润土装置作作用是用来改改良土质，以以利于盾构机机的掘进。液压泵站膨润土箱膨润土泵3＃车架装有盾尾密封封油脂泵及润润滑油脂泵，，泡沫系统，，一组配电柜柜及一台二次次风机。盾尾密封油脂脂泵作用是在在盾构机掘进进时将盾尾密密封油脂盾尾尾壳体与管片片之间的腔室室中，以防止止注射到管片片背后的浆液液进入盾体内内。润润滑油脂脂泵作用是将将油脂给刀盘盘驱动齿轮箱箱、螺旋输送送机齿轮箱及及刀盘回转接接头中进行润润滑。泡沫系统的作作用是产生泡泡沫，并向盾盾构机土仓中中注入泡沫，，用于开挖土土层的改良，，作为支撑介介质的土在加加入泡沫后，，其塑型、流流动性、防渗渗性和弹性都都得至U改进，可减少少盾构机掘进进驱动功率和和刀具的磨损损。二次风机用来来给盾构机提提供良好的通通风。配电柜泡沫系统风机润滑油脂泵盾尾密封油脂脂泵4＃车架装有变压器、、电缆卷筒、、两台空压机机、一个1立方米贮气罐罐。变压器、电缆缆卷筒的作用用是将主供电电电缆安装在在电缆卷筒上上，10kV的高压电由地地面通过高压压电缆沿隧道道输送到与之之连接的主供供电电缆上，，接着通过变变压器转变成成400V的低压电进人人配电柜，再再通过供电电电缆和控制电电缆供盾构机机使用。空空压压机是用来给给整个盾构机机各个用气部部件及装置提提供压缩空气气。电缆卷筒空压机贮气罐5＃车架装有供水系统统（供水泵、、水管卷筒））、风管盒。。供水系统的用用途：给盾构构机的液压油油箱、驱动装装置、空压机机、配电柜中中的电器部件件及刀盘驱动动的变速箱提提供冷却功能能，为泡沫剂剂的合成提供供用水，提供供给盾构机及及隧道清洁用用水。第2节土压平衡加泥泥式盾构机简简介1.技术数据该盾构机设计计适用土层为为淤泥质黏土土、黏土、粉粉质黏土、沙沙质粉土、粉粉质沙土，最最大覆土深度度30m。盾构机设计计使用的管片片为内径5500mm，外径6200mm，管片厚度350mm管片的最大宽宽度为1.2m。该盾构机壳体体长度8581mm，盾构机主机机长11400mm。盾构机最大大外径6340mm，最小转弯半半径300m，最大爬坡度度4.4%，总推力34180KN，工作扭矩4070KNm，最大扭矩5040KNm。总长58.566（米），总配配置功率1369kW，最大掘进速速度可达6cm/分钟，最小水水平转弯半径径300m。2.盾构机的组成成该盾构机由以以下组成：1）盾构机主机机----刀盘----切口环----支撑环----盾尾2）盾构机车架架----双梁系统----1＃车架----2＃车架----3＃车架----4＃车架----5＃车架3.盾构的各部结结构3.1盾构机主机盾构壳体由切切口环、支承承环和盾尾组组成。盾构壳壳体具有足够够的强度以承承受土压力、、水压、盾构构千斤顶推进进反力和掘进进反力。技术数据盾壳外径：Ø6340mm盾尾内径：Ø6260mm盾壳厚度：40mm盾尾间隙：30mm主机全长(刀盘中心刀刀刀头到盾尾)：11400mm刀盘盘体长度度（不含刀具具）：400mm切口环长度：：1836mm支承环长度：：3492mm盾尾长度：2700mm盾构全长：约约59000mm灵敏度：1.35主机重量：约约250吨A刀盘刀盘是盾构掘掘进机的关键键部件，采用用中间支承形形式，刀盘面面板上布置有有开挖刀、中中心刀、周边边刀三种形式式的刀具。类型：面板式式刀盘开口率：：35%切削直径：6340mm主切削刀：96把中心切削刀：：1把周边切削刀：：8把主切削刀采用用全断面双向向布置在主梁梁上的形式，，保证刀盘不不论正反转，，在切削轨迹迹上都有两把把以上的开挖挖刀进行切削削。主切削刀布置置按照刀盘内内外圈切削受受力的不同而而合理分配，，同时在刀盘盘外圈副梁上上增加开挖刀刀，改善刀盘盘的切削能力力。中心切削刀设设计采用单边边一字形式，，在中心切削削刀切削直径径不变的前提提下，增加了了刀盘中心区区域的开口率率，能有效地地避免泥饼现现象的产生。。而沿刀盘圆周周布置的周边边切削刀在刀刀盘旋转切削削后，能形成成与盾构壳体体直径相等的的一圈软土真真空腔，改良良土体的流入入，降低了摩摩擦力，增加加周边切削刀刀可以降低无无功消耗、提提高有效切削削能力。B刀盘驱动刀盘驱动装置置为刀盘开挖挖掘进提供所所需的转动扭扭矩，是整个个盾构的核心心部件。它是由9组液压马达和和1套从德国进口口的重型三排排圆柱组合轴轴承（带内齿齿）等组成。。技术数据类型：中间支支承型油马达组：9组刀盘正常工作作扭矩：4070KNm刀盘最大工作作扭矩：5040KNm刀盘转速：0~1r/min旋转方向：顺顺或逆时针针方向最大工作压力力：32MPa额定工作压力力：28MPaC切口环由密封舱隔板板将盾构分隔隔成开挖区和和工作区，隔隔舱板与刀盘盘体之间的空空间形成土舱舱用于堆积刀刀盘切下来的的碴土，并在在舱内进出，，处在动态平平衡的压力下下。密封隔舱面板板的上下左右右位置装有土土压传感器，，用来测定土土舱内的土压压。另外，还还有若干的加加泥加水口，，用来改善土土舱内的土体体性质。刀盘驱动装置置安装在隔舱舱板座孔上，，螺旋机安装装在隔舱板下下部预留法兰兰座上。工作作区安装有人人行闸、液压压管路、阀组组等。D支撑环支承环内部焊焊有加强环圈圈和“H”型梁，以保证证足够的强度度和刚度。“H”梁上横挂工作作平台，盾构构机的推进千千斤顶沿圆周周方向均布于于支承环的千千斤顶安装孔孔座上；用于管片拼装装的拼装机安安装在支承环环的后部，H型支架增加了了支承环的强强度并用于拼拼装平台和双双梁系统的安安装。支撑环的主要要组成部件1）推进机构盾构的推进机机构提供盾构构向前推进的动力。。推进机构包包括16组（32个）推进油缸缸和推进液压泵站。推进千斤顶包包括13组26只短行程千斤顶，行行程为1490mm：以及3组6只长行程千斤斤顶，行程为2240mm。支撑环的主要要组成部件1）推进机构盾构的推进机机构提供盾构构向前推进的动力。。推进机构包包括16组（32个）推进油缸缸和推进液压泵站。推进千斤顶包包括13组26只短行程千斤顶，行行程为1490mm：以及3组6只长行程千斤斤顶，行程为2240mm。推进系统油缸缸的分区如图图所示，16组盾构千斤顶顶分为四个压压力区域，即即上压力区（（一区）、右右压力区（二二区）、下压压力区（三区区）、左压力力区（四区）），各区推进进油缸的工作作压力比例可可调。其中蓝色位置置的4只油缸（2#，10#，18#，26#）设有行程传传感器，由此此我们可以知知道油缸的伸伸出长度和盾盾构的掘进状状态。最大总推力：：34180KN单位面积推力力：1083KN/M2推进千斤顶（（长行程）3组（6只）（1068KN×2240s××34MPa）推进千斤顶顶（短行程程）13组（26只）（1068KN×1490s××34Mpa）最大工作压压力：34MPa额定工作压压力：25Mpa推进速度:0~6cm/min2）人行闸人行闸由主主舱和预备备舱组成，，两舱被压压力门分隔隔开。在检检查和维护护作业的过过程中，负负责作业的的人员可携携带工具进进入开挖舱舱。人行闸及承承压隔板上上有1个直径为560mm圆形闸门以以进入开挖挖室。E盾尾盾尾具有足足够的长度度满足开挖挖和衬砌管管片安装的的工作空间间。盾尾密封由由二道钢丝丝刷和一道道钢板刷组组成，在施施工中通过过盾尾油脂脂压注系统统向管片和和盾尾密封封之间充填填油脂来保保证密封效效果和减少少摩擦力。。通过注浆浆管路压入入浆液，充充填建筑间间隙，防止止漏水和地地面沉降。。盾尾密封确确保盾构壳壳体的内表表面和管片片的外表面面之间的密密封，防止止砂土和水水的涌入。。盾尾密封封共设置三三道，内侧侧两道为钢钢丝刷，外外侧一道为为钢板刷。。钢丝刷和和各道密封封间充填盾盾尾密封油油脂。盾尾密封装装置中设有有盾尾密封封油脂压注注系统，盾盾壳上的加加脂管道为为外置式加加脂管道，，通过加脂脂控制系统统对盾尾密密封处进行行加脂操作作。F管片拼装装机管片拼装装机采用用挡轮、、托轮将将拼装机机盘体支支承于盾盾构支承承环上，，拼装机机具有回回转、提提升、平平移和钳钳口调整整夹紧四四个动作作，以满满足管片片拼装的的动作要要求，并并配有电电缆卷筒筒，以改改善拼装装机的工工况条件件。拼装机的的回转动动作是由由一台带带制动的的液压马马达驱动动，拼装装机的回回转速度度为高低低两档：：0.5rpm、1.0rpm，回转角角度为±210°；提升动动作由2只提升油油缸来完完成，提提升行程程为730mm；平移动动作由1只平移油油缸来完完成，平平移行程程为1000mm；钳头调调节夹紧紧动作由由4只钳口油油缸来完完成。类型：齿齿环式式回转速度度:0.5rpm/1rpm（2档调速））回转角度度：±210°回转扭矩矩：100KN·M回转工作作压力：：21Mpa最大单块块管片吊吊重:4.5t提升千斤斤顶：2只平移千斤斤顶：1只钳口千斤斤顶：4只回转液压压马达：：1台G螺旋输送送机螺旋输送送机位于于开挖室室下部，，其作用用是有效效地排除除弃土和和更好地地控制土土压力。。螺旋输送送机的可可变转速速，和任任何时候候都是可可调的弃弃土隔离离闸门开开口，一一起限定定了土压压力值。。这样就就可以使使开挖下下来的弃弃土在加加压模式式开挖中中不断地地被排出出。螺旋机的的壳体上上设有2个加水加加泥口，，用来改改善土体体流动性性。另外外还配备备了1对闸门紧紧急开关关装置，，用于紧紧急状态态时及时时关闭螺螺闸门。。类型：芯芯轴轴式螺旋旋输送机机驱动方式式：液液压马达达驱动螺杆转速速：0.5～16rpm/min最大出土土能力：：260m3/h扭矩：45kN.m闸门类型型：闸闸板门驱动类型型：液液压缸驱驱动安全装置置：蓄蓄能器在在断电时时提供液液压动力力2）盾构机机车架A盾构机主主机与车车架连接接部位双梁系统统作用：用用来连接接盾构机机主机与与车架，吊吊运管片片至管片片拼装机。。类型：环环链葫芦芦+走行机构构起重重量量：3.2+3.2T提升速度度：3.5m/min移动速度度：116mm/s电机功率率：3.5x2+0.75x2kwB皮带输送送机皮带输送送机的作作用是把把螺旋机机卸料口口的出土土运送到到土箱车车。皮带带机由驱驱动单元元和位于于后配套套上的出出料口组组成。皮皮带上有有防跑偏偏装置。。皮带输送送机主要要由以下下部件组组成：皮皮带、卸卸料部件件、张紧紧装置。。全长采采用挡板板结构，，尾部设设有进料料斗。皮皮带输送送机的头头部采用用螺旋拉拉紧形式式，张紧紧行程600mm。头尾部部设有清清扫器，，头部和和尾部分分别设有有2组喷淋水水管，用用以清扫扫。皮带带输送机机的左右右各有一一对紧急急停止按按钮。整机能够够在水平平曲线200m的弯道上上使用。。类型：内内置电机机电滚筒筒驱动最大输送送量：310m3/h带速：1.6m/s带宽：650mm输送长度度：28m电机功率率：15KwC1＃车架1＃车架长长6500mm左面为注注浆系统统中间为单单梁系统统右面为操操作室1＃车架右面-操作室1＃车架中间-单梁系统统作用：用用来倒运运管片和钢轨等等材料类型：环环链葫芦芦+自行机构起重重量量：5T提升速度度：3.5m/min移动速度度：119.5mm/s电机功率率：3.5+2.2kw单梁系统统1＃车架左面-注浆系统统注浆系统统为自带带液压控控制系统统的注浆浆系统，，它由搅搅拌桶和和双杆泥泥浆泵组组成，注注浆的流流量和压压力可通通过调节节液压泵泵的流量量和压力力的大小小来进行行控制和和调节。。技术参数数类型：卧卧式搅拌拌桶+双杆注浆浆泵额定压力力：5MPa流量：8M3/h电机功率率：22Kw/18.5Kw注浆点设设置：5点（沿盾盾壳周边边）搅拌桶容容量：4m3搅拌桶电电机功率率：18.5kw双杆注浆泵注浆罐D2＃车架2＃车架长长6500mm左面为加泥加水水系统右面为--盾尾油脂脂压注系系统--集中润滑滑系统--稀油润滑滑系统2＃车架左面-加泥加水水系统加泥加水水系统由由一台注注水泵、、搅拌桶、四台台螺杆泵泵和阀件件组成.可根据需需要向土土舱和刀刀盘前部部加注水或泥浆浆。技术参数数类型：卧卧式搅拌拌桶+螺杆泵+离心泵数量：4台流量：31.3M3/h最大工作作压力：：1.2MPa螺杆泵电电机功率率：5.5X4Kw搅拌桶容容量：7m3搅拌桶电电机功率率：18.5kw加水泵流流量：12.5m3/h加水泵扬扬程：50m离心泵电电机功率率：5.5kw加泥点设设置：4（刀盘））×4（密封隔仓））×2（螺旋机机）螺杆泥浆浆泵加泥搅拌拌桶2＃车架右面-盾尾油脂脂压注系系统盾尾油脂脂的压注注由气动动压注泵泵完成，，系统由由一台空空压机提提供动力力。它主主要用于于对盾尾尾密封装装置进行行补充充充填盾尾尾密封油油脂。盾尾油脂脂系统的的开启在在驾驶室室操作完完成。盾盾尾油脂脂的分配配分为自自动和手手动2种模式。。盾尾油脂泵空压机2＃车架右面-集中润滑滑系统集中润滑滑系统由由电动自自动补脂脂泵、电电动干润润滑电动动泵、压压力开关关、分配配器和单单向阀等等组成，，构成双双线干油油润滑系系统。油脂润滑滑系统主主要用于于润滑大大轴承前前的土砂砂密封圈圈。集中润滑滑系统由由控制台台进行控控制，其其运转方方式分为为连续压压脂和间间断压脂脂、自动动和就地地（强制制）控制制。当润润滑油脂脂压力低低于某一一压力A时，则处处于连续续压脂状状态；当当油脂压压力处于于A压力和B压力之间间时，则则处于间间断压脂脂状态；；当油脂脂压力高高于B压力时，，则集中中润滑电电机将停停止运转转。在刀刀盘液压压系统运运转前，，应先运运转集中中润滑系系统，在在掘进过过程中集集中润滑滑系统根根据油脂脂压力作作连续或或间断运运行。集中润滑滑油脂泵2＃车架右面-稀油润滑滑系统稀油润滑滑系统由由稀油循循环泵站站、磁性性过滤器器、阀门门等组成成。稀油润滑滑系统主主要用于于润滑大大轴承的的齿轮和和小齿轮轮的。在在刀盘液液压系统统运转前前，应先先运转大大轴承稀稀油润滑滑系统，，在掘进进过程中中润滑系系统持续续运行。。稀油润滑滑系统E3＃车架3＃车架长长6500mm左面为刀盘驱动动液压系系统右面为--变压器柜柜--低压配电电柜3＃车架左面-刀盘驱动动液压系系统采用开式式系统，，由3台丹尼逊逊液压件件公司的的液压泵泵供油驱驱动9台并联定定量液压压马达回回转；可以分别别控制液液压马达达的回转转方向与与转速。。冷却器器和过滤滤器使油油液得到到更新冷冷却和清清洁作用用。电机功率率：3×160Kw1＃刀盘泵组组2＃刀盘泵组组3＃刀盘泵组组主油箱3＃车架右面-变压器柜柜/低压配电电柜1＃低压配配电柜变压器1台规格：10/0.4KV1000KVAF4＃车架架4＃车架架长6500mm左面为为--推进液液压系系统--拼装机机提升升、平平移液液压系统--拼装机机回转转液压压系统统--螺旋机机闸门门液压压系统统--螺旋机机驱动动液压压系统统右面为为--高压开开关柜--2＃低压配配电柜柜4＃车架架左面-液压系统分分布推进泵组管片拼装机机回转泵组螺旋输送机机驱动泵组螺旋输送机机闸门泵组辅助油箱①推进系统采用开式系系统。由1台37Kw电机驱动液液压泵分别别供油给32只推进油缸缸。由16只电磁换向向阀分别控控制16组推进油缸缸的伸缩动动作。16组推进油缸缸分上、下下、左、右右四区，各各由4个比例减压压阀控制各各区的压力力。设置液液压锁起到到安全保护护和防止盾盾构后退的的作用，由由切换总阀阀和2组溢流阀组组提供了2种系统压力力，高压用用于盾构的的推进和在在拼装状态态千斤顶的的回缩；低低压用于在在拼装状态态千斤顶的的伸。②拼装机回转转液压系统统:采用开式系系统。由1台22KW电机驱动液液压泵供油油，驱动1台径向大扭扭矩液压马马达回转，，由2组由电磁换换向阀-节流阀-平衡阀组成成的控制阀阀组控制液液压马达的的回转方向向和转速，，平衡阀对对液压马达达起平衡和和安全保护护作用。③拼装机提升升、平移液液压系统:采用开式系系统。油箱采用气气囊形式的的密闭油箱箱；1只平移油缸缸、2只提升油缸缸、4只钳头油缸缸的动力油油由11KW电机驱动的的齿轮泵提提供；4组由电磁换换向阀-单向平衡阀阀-节流阀组成成的支撑控控制阀组控控制4个钳头油缸缸的伸缩动动作；由电电磁换向阀阀-节流阀组成成的平移控控制阀组控控制平移油油缸的伸缩缩动作；由由电磁换向向阀-平衡阀-节流阀组成成的控制阀阀组控制2只提升油缸缸的伸缩动动作，电磁磁阀起换向向作用，平平衡阀起平平衡和安全全保护作用用，节流阀阀起调速作作用。④螺旋机驱动动液压系统统采用开式系系统。由1台90KW电机驱动的的液压泵向向液压马达达供油，由由电磁换向向阀控制液液压马达的的转向。⑤螺旋机闸门门液压系统统采用开式系系统。由1台7.5KW电机驱动的的液压泵供供油给1只闸门油缸缸，由电磁磁换向阀控控制闸门开开闭，由手手操换向阀阀-单向阀-电接点压力力表、蓄能能器起构成成自动补油油和紧急关关闭控制系系统。4＃车架右面-高压开关柜柜/2＃低压配电柜柜G5＃车架5＃车架长6500mm左面为--水箱、冷却却、加水系统右面为--放置高压电电缆5＃车架左面-冷却系统与与加水系统统冷却系统由由1台7.5kw（流量65m3/h）的水泵和和2台冷却器组组成，用于于液压系统统的冷却。。加水系统由由水箱和1台加水泵组组成，用于于盾构机用用水。冷却水泵加水泵冷却器水箱5＃车架右面-放置高压电电缆堆放电缆冷却系统与与加水系统H电气系统1）供电方式式采用10KV高压供电方方式，电源源来自地面面施工变电电所10KV配电柜，通通过一根型型号为UGEF－11KV－3×35＋1×16的高压橡套套电缆向盾盾构供电，，电缆沿隧隧道一侧敷敷设，直至至4＃台车的高高压开关柜柜。盾构5＃台车（右右）为高压压电缆堆放放平台。3＃车架4＃车架5＃车架1＃配电柜变压器2＃配电柜10KV高压开关柜柜电缆堆放2）电压等级级和用途供电电源：：交流10KV，三相50HZ。动力电源：：交流380V，三相50HZ。照明电源：：交流220V，单相50HZ。控制电源：：交流220V，单相50HZ。仪器仪表电电源：直流流24V、10V。电磁阀电源源：普通电电磁阀，交交流110V，单相50HZ。比例泵和比比例阀电源源：直流24V3）电气设备备的接地盾构电力变变压器低压压侧为中性性点直接接接地系统。。利用盾构构特大面积积的金属外外壳作为工工作接地体体，与主变变压器低压压侧的中性性点直接连连接，形成成一个可靠靠的接地系系统。盾构内所有有台车的金金属构架、、配电箱柜柜和单体电电气设备的的电动机金金属外壳（（如电动机机、控制箱箱柜、接线线盒、盾构构的高压柜柜和变压器器的外壳等等）均应可可靠接地。。固定安装在在盾构壳体体和各台车车车架上的的电动机应应和金属壳壳体和车架架可靠连接接，若两侧侧车架连接接未采用电电焊焊接，，则车架之之间应作接接地跨接。。4）照明系统统盾构照明采采用环境照照明和局部部照明结合合，照度满满足盾构施施工和盾构构维修的需需要。环境境照明中配配用不少于于1/3的应急照明明灯具，应应急时间2小时。主要照明灯灯具采用防防水单管荧荧光灯具（（220V18W）。盾构内内和拼装区区各配置4套18W灯具，台车车通道每节节配置4套18W灯具，其中中应急灯具具共为11套。拼装区区和台车首首尾各增设设2套投光灯具具（250W）。未经设设计人员同同意，不得得任意增加加照明灯具具，以免因因为过载损损坏照明变变压器。5）盾构控制制盾构设备的的电动机均均由低压配配电柜直接接供电和控控制，它们们的启动、、运转和停停止均应满满足各系统统工艺和时时序的要求求。盾构设4个PLC站，主站位位于控制台台、1#站位于1C柜、2#站位于2C柜、3#站位于拼装装控制箱。。盾构的推进进操作集中中在控制台台上进行，，拼装操作作分散在控控制台、千千斤顶操作作盒、拼装装操作盒等等上进行本盾构数据据采集系统统，是基于于Windows操作平台，，以MicrosoftAccess为后台数据据库，应用用组态王等等开发工具具开发完成成的实时数数据采集系系统。系统还配置置了电接点点压力表，，液位开关关，压力开开关、接近近开关等检检测元器件件。第3节泥水加压式式盾构机简简介（一）盾构构机主要技技术数据介介绍本标段采用用德国海瑞瑞克公司生生产的复合合式泥水平平衡盾构机机，型号为为Mix-6250，其开挖直直径为6.28（米），总总长77.755m（米），总总配置功率率1369kW，最大掘进进扭矩5213kN·m，最大推进进力为34210KN，最大掘进进速度可达达6cm/分钟，最小小水平转弯弯半径300m。本盾构机采采用西门子子公司的S7-400PLC自动动控控制制系系统统控控制制，，配配备备了了机机电电一一体体化化的的液液压压驱驱动动系系统统、、同同步步注注浆浆设设备备、、二二次次注注浆浆设设备备、、泥泥水水回回路路设设备备、、管管片片拼拼装装设设备备、、隧隧道道激激光光导导向向设设备备等等，，并并可可在在地地面面监监控控室室对对盾盾构构机机的的掘掘进进进进行行实实时时监监控控。刀盘盘前盾盾中盾盾盾尾尾连接接桥桥车架架1车架架2车架架3车架架42.泥水水式式盾盾构构机机工工作作流流程程泥水水平平衡衡式式盾盾构构机机是是利利用用安安装装在在盾盾构构机机最最前前面面的的全全断断面面切切削削刀刀盘盘，，在在刀刀盘盘扭扭矩矩力力和和推推进进油油缸缸推推力力的的作作用用下下，，将将盾盾构构机机向向前前推推进进。。随随着着推推进进油油缸缸的的向向前前推推进进，，刀刀盘盘持持续续旋旋转转，，将将正正面面的的土土体体切切削削下下来来通通过过刀刀盘盘上上的的开开口口，，进进入入到到刀刀盘盘后后面面的的开开挖挖舱舱内内。。地面面泥泥水水处处理理站站通通过过泥泥水水系系统统进进浆浆管管路路，，把把调调配配好好的的浆浆液液输输送送到到刀刀盘盘的的开开挖挖舱舱里里，，并并使使舱舱内内具具有有适适当当的的压压力力与与开开挖挖面面的的土土压压力力和和水水压压压压力力平平衡衡，，以以减减少少盾盾构构推推进进对对地地层层土土体体的的扰扰动动，，从从而而控控制制地地表表沉沉降降。。与此此同同时时，，安安装装在在开开挖挖舱舱下下面面的的泥泥水水排排出出管管路路进进行行连连续续排排泥泥作作业业，，通通过过排排泥泥管管路路把把泥泥浆浆输输送送至至地地面面泥泥水水处处理理站站。。盾构构机机掘掘进进一一环环的的距距离离后后，，通通过过操操作作管管片片拼拼装装机机拼拼装装单单层层衬衬砌砌管管片片，，使使隧隧道道—次成成型型。。泥水水平平衡衡式式盾盾构构施施工工工工艺艺流流程程图图施工准备盾构机就位盾构机始发盾构机推进出土管片拼装盾构机到达拆吊盾构,车架及其它设备盾构区间完成泥水处理站安装三通一平后盾支撑布置盾构安装调试始发（防水）装置安装就绪洞门处理,土体加固施工参数测量采集注浆轴线控制盾尾油脂加注浆液车送浆地面浆液站拌浆始发架安置通过排泥管路排出管片运输浆液通过进浆管路进入成环测量接收井排水装置安装就绪隧道端头封墙接收架安装贯通测量其它配套设备安装始发井排水装置安装就绪数据反馈施工参数调整泥浆泥水处理站洞门处理,土体加固3.泥水水式式盾盾构构机机工工作作原原理理泥水水式式盾盾构构机机施施工工时时稳稳定定开开挖挖面面的的工工作作原原理理是是：：以以泥泥水水压压力力来来抵抵抗抗开开挖挖面面的的土土压压力力和和水水压压力力以以保保持持开开挖挖面面的的稳稳定定，，同同时时，，控控制制开开挖挖面面变变形形和和地地基基沉沉降降，，在在开开挖挖面面形形成成弱弱透透水水性性泥泥膜膜，，保保持持泥泥水水压压力力有有效效作作用用于于开开挖挖面面。。前盾盾中中间间装装有有一一道道分分割割隔隔板板，，将将前前盾盾分分隔隔成成两两部部分分，，在在分分割割隔隔板板的的前前面面叫叫开开挖挖舱舱，，里里面面充充满满了了压压力力泥泥浆浆；；在分分割割隔隔板板的的后后面面叫叫气气垫垫调调解解舱舱，，由由压压缩缩空空气气和和泥泥水水双双重重系系统统组组成成，，在在盾盾构构轴轴线线以以上上部部分分叫叫气气垫垫舱舱，，里里面面加加入入压压缩缩空空气气，，形形成成气气压压缓缓冲冲层层；；下下面面叫叫调调节节舱舱，，里里面面为为压压力力泥泥浆浆。。气压压作作用用在在隔隔板板后后面面的的泥泥浆浆，，由由于于在在接接触触面面上上的的气气、、液液具具有有相相同同的的压压力力，，因因此此只只要要调调节节空空气气压压力力，，就就可可以以确确定定开开挖挖面面上上相相应应的的支支护护压压力力；；当盾盾构构掘掘进进时时，，由由于于泥泥浆浆的的流流失失或或盾盾构构推推进进速速度度变变化化，，进进出出泥泥浆浆量量将将会会失失去去平平衡衡，，空空气气和和泥泥浆浆接接触触面面位位置置就就会会出出现现上上下下波波动动现现象象；；通过过液液位位传传感感器器，，可可以以根根据据液液位位的的变变化化控控制制供供泥泥泵泵的的转转速速，，使使液液位位恢恢复复到到设设定定位位置置，，以以保保持持开开挖挖面面支支护护压压力力的的稳稳定定；；当当液液位位达达到到最最高高极极限限位位置置时时，，可可以以自自动动停停止止供供泥泥泵泵，，当当液液位位到到达达最最低低极极限限位位置置时时，，可可以以自自动动停停止止排排泥泥泵泵，，气气垫垫舱舱的的压压力力是是根根据据开开挖挖面面需需要要的的支支护护泥泥浆浆压压力力而而确确定定的的，，空空气气压压力力可可通通过过空空气气控控制制阀阀使使压压力力保保持持恒恒定定，，同同时时由由于于空空气气缓缓冲冲层层的的弹弹性性作作用用，，使使液液位位波波动动时时对对支支护护液液也也无无明明显显影影响响。。4.泥水式盾构机机的组成盾构机主要以以下系统组成成，分别是推推进及铰接系系统、刀盘及及驱动系统、、管片拼装系系统、泥水回回路系统、同同步注浆系统统、二次注浆浆系统、集中中润滑系统、、盾尾密封系系统、水冷却却系统、工业业用气系统、、开挖舱保压压系统、电气气及中央控制制系统、数据据采集系统、、SLS-T隧道激光导向向系统，这些些系统分别安安装在盾构机机的盾体和车车架上