盾构机主要部件功能描述15Word文档下载推荐.docx

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通过刀盘旋转，挖出的碴土从刀盘的8个开口导入土仓。

刀盘的后部开口向内倾斜，有利于导入碴土。

焊接的搅拌臂可以使碴土改良添加剂和挖出的碴土在刀盘后面进行充分的搅拌。

刀盘安装在主轴承的内齿圈上，通过8个液压马达驱动。

刀盘设计为双向旋转，其转速可无级调节。

通过刀盘的旋转接头，土质改良用的泡沫、膨润土或水被送到土仓内。

旋转接头通过刀盘中心的法兰和刀盘连接。

为了适应不同地质的开挖要求，在刀盘上可以将滚刀替换为先行刀，其余为切刀、刮刀和中心齿刀。

为了安全和易于操作，刀具可在刀盘后面进行更换。

2、盾壳

盾壳包括三个主要组件：

前体（切口环）、中体（支撑环）和盾尾。

（1）前体

前体又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。

压力隔板将前体的土仓和主舱分离开来。

隔板上面的门可以让人进入土仓进行保养和检查工作。

此外，隔板有几个开口，可以作为碴土改良材料的入口以及作为修理时输电线的接线盒接头。

水、膨润土或泡沫被输送至土仓，通过安装的隔板上的四个搅拌棒使土仓内的碴土充分搅拌。

在保养和修理时，螺旋输送机的转轴回收后，通过前体上螺旋输送机液压闭合装置（前闸门），可关闭螺旋输送机的进碴口。

在前体的隔板上安装有土压传感器用以监测土仓内的土压，以便在土压平衡模式下及时对土仓内的土压进行反馈和调节。

（2）中体和盾尾

中体又称支撑环，前体和中体是用螺栓连接在一起的。

如图2.1.5-2所示：

图2.1.5-2中体结构示意图

在中体内布置了推进缸支座和管片安装机架。

管片安装机支架通过相应的法兰面和管片安装机梁连接起来。

推进缸和连接盾尾的铰接油缸布置在中体。

在中体的盾壳上焊接了带球阀的可在需要时实施超前钻孔的预留孔，当需要时还可以通过这些预留孔注入膨润土等用以减小盾壳与土层的磨擦，或实施临时止水。

中体和盾尾之间通过铰接油缸连接，两者之间可以有一定的夹角，从而盾构在掘进时可以方便的转向。

正常情况下铰接处使用的是预紧密封，并安装有一道气囊密封用于对铰接密封维修时使用。

盾尾安装了三道密封钢丝刷及8根油脂注入管道，在密封刷中注入密封油脂以防止盾构外面的水或砂浆进入盾构。

另外还安装了4根内置的同步注浆管道。

如图2.1.5-3所示。

图2.1.5-3盾尾密封示意图

3、人员仓

人员舱是在土仓保压期间，人员出入土仓进行维修、检查和换刀的转换通道，出入土仓的工具和材料也由此通过。

其主要目的是为了在人员和材料进入土仓时能够保持土仓中的土压。

人员仓包括主仓和准备仓，它们由压力门隔开。

主仓和中间仓之间有法兰连接，而中间仓直接焊接在压力隔板上。

通过隔板上的门就可以进入土仓。

准备仓和主仓横向连接，这样从准备仓出来必须要经过主仓。

准备仓的作用是在压缩空气工作时和出现紧急情况时的出入。

进入人员仓的工作人员必须经过身体检查，并取得劳动部门的相关资质。

主驱动系统

主驱动机构包括主轴承、八个液压马达、八个减速器和安装在后配套拖车上的主驱动液压泵站。

刀盘通过螺栓和主轴承的内齿圈联接在一起，主驱动系统通过液压马达驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转。

主轴承有两套密封系统密封：

外密封系统负责土仓内的密封，而内密封系统则负责盾构后部的大气密封。

外密封系统是通过带有永久性失脂润滑和渗漏控制三重唇形密封系统来实现的。

密封支撑直接和轴承通过螺栓连接固定在一起，并且作为主轴承结构的一部分从而充分保证同心度；

内密封系统将小齿轮区和处界空气隔开进行密封。

推进系统

盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。

推进机构包括32个推进油缸和推进液压泵站。

推进油缸按照在圆周上的区域分为四组，每组8个油缸。

通过调整每组油缸的不同推进速度来对盾构进行纠偏和调向。

油缸的后端顶在管片上以提供盾构前进的反力。

推进系统油缸的分组如图2.1.5-4所示，其中黑色位置的油缸安装有位移传感器，通过油缸的位移传感器我们可以知道油缸的伸出长度和盾构的掘进状态。

图2.1.5-4推进油缸分区示意图

出碴系统

本工程拟采用的盾构机，采用轴心式单螺旋输送机出碴系统。

螺旋输送机安装于前体的底部，螺旋输送机从隔板到拖车沿中心线的上仰角为23°

。

在掘进时，开挖的碴土在底部，螺旋输送机伸往碴仓的一段为可更换的耐磨片。

螺旋输送机内部为一个带叶片的螺旋轴，螺旋输送机的螺旋轴能够在碴土仓中通过控制伸缩油缸将螺旋机的螺旋轴伸缩到任一位置，此特性使螺旋机在遇到大块石头或木头堵塞时可以自由进退。

螺旋输送机通过液压马达和行星减速机驱动，其转速范围可以在0--22rpm内无级调速，从而也可以很好的控制出土量。

如图2.1.5-5所示。

调节螺旋输送机的出土速度是控制土仓压力的重要方法之一。

在正常碴出过程中为了提高碴土的流动性，可以向螺旋输送机圆周的孔注入膨润土或泡沫。

图2.1.5-5螺旋输送机驱动

管片安装机

管片安装机安装在盾尾中，由一对举升油缸、大回转机构、抓取机构和平移机构等组成。

管片安装机的控制方式有无线遥控和有线控制两种方式，均可对每个动作进行单独灵活的操作控制。

管片安装机通过这些机构的协同动作把管片安装到准确的位置。

管片安装机由单独的液压系统供应动力，管片安装机通过液压马达和液压缸实现对管片前后、上下移动、旋转、俯仰等六个自由度的调整，从而对管片进行精确的定位。

其结构如图2.1.5-6所示。

图2.1.5-6管片安装机结构示意图

铰接系统

为了减少盾构机壳体的长径比，使盾构在掘进时能够灵活的进行姿态调整，特别是为了能够顺利通过较小的线路弯道，盾尾通过铰接系统和中体相连接。

铰接系统包括十四个铰接油缸和铰接密封。

在直线段掘进时铰接油缸一般处于锁定位置，盾尾在主机的拖动下被动前进。

当盾构需要转弯时，将油缸处于浮动位置，盾尾可以根据调向的需要自动调整位置。

联接桥与拖车

盾构机主机通过联接桥与拖车连接在一起。

主机与联接桥通过油缸相连，联接桥与拖车通过铰接销相连接。

拖车用以安放主控室、液压泵站、注浆泵、砂浆罐及电气设备等。

拖车行走在钢轨上，拖车之间用拉杆相连。

螺旋机、通风机及管路在联接桥和拖车的上面通过，在3号拖车的位置处卸碴。

绝大部分的液压管、水管、泡沫膨润土注入管及油脂管从拖车内通过联接桥连到盾构主机上。

在拖车的一侧铺设有人员通过的通道。

连接桥和拖车在主机的拖动下前进。

拖车上安装设备如表2.1.5-1所示：

表2.1.5-1拖车安装设备

液压系统

盾构的液压系统包括主驱动、推进系统（包括铰接系统）、螺旋输送机、管片安装机及辅助液压系统。

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。

推进系统和管片安装机泵站也安装在二号拖车上。

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。

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（次／分），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。

碴土改良系统

加泥式土压平衡盾构的重点是膨润土注入系统，为扩展盾构机的适用范围，另加装泡沫系统。

1、膨润土系统

加泥式土压平衡盾构机碴土改良系统主要通过一套膨润土注入系统，实现碴土的改良。

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，通过双活塞泵将膨润土压入刀盘前端、碴仓和螺旋输送机内，达到改良碴土地目的。

高密度澎润土的使用能够使开挖的高渗水性砾质碴土达到较好的粘结性，并能渗入砾质碴土的孔隙中，从而实现止水和固结掌子面的作用。

对本标段强透水性的粉土中使用澎润土的意义更加重大。

根据实际需要，可以把膨润土箱内装入泥浆注入土仓内。

2、泡沫系统

泡沫是一种调节介质，尤其适用于粘性非常高的地质状况中靠土压支持的盾构机的掘进。

本标段选用的盾构机另配有一套泡沫发生系统，用于对碴土进行改良。

泡沫系统主要由泡沫泵、高压水泵、电磁流量阀、泡沫发生器、压力传感器、管路组成，其工作原理如图2.1.5-7所示。

图2.1.5-7泡沫及膨润土系统示意图

通过泡沫注入系统可将泡沫注入到刀盘前端、土仓里和螺旋机内。

经泡沫改良的土壤有以下特点：

改善流动性、降低渗水性、降低对盾构机的附着、减小对盾构机的磨损、降低刀盘的驱动功率。

注浆系统

1、同步注浆

盾构机采用同步注浆系统，这样可以使管片后面的间隙及时得到充填，有效的保证隧道的施工质量及防止地面下沉。

盾构机配有两台液压驱动的双活塞注浆泵，通过盾尾的四条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。

注浆管上装有压力传感器。

压力传感器与PLC的共同作用以调节注浆泵的速度从而保持环缝内的压力在预先设定的范围内。

并通过注浆同步监测系统监测其压力变化。

注浆点的注入量和注浆压力信息可以在注浆控制面板上看到。

在数据采集和显示程序的帮助下，随时可以储存和检索砂浆注入的操作数据。

图2.1.5-8注浆泵系统示意图。

图2.1.5-8注浆泵系统示意图

2、二次注浆（自备设备）

由于本标段隧道在粘土、粉质粘土、泥炭质土层中通过，因此必须采取二次注浆措施，以阻挡盾尾后方来水和防止已拼装管片的上浮。

一般二次注浆采用以下方法：

采用气动双液注浆泵，与盾构掘进同步进行二次双液注浆，由于双液浆凝固快，阻水效果好，所以采用这种方法对于防止喷涌十分有效。

注浆设备如图2.1.5-9所示：

该气动注浆泵采用压缩空气为动力，最大流量为75L/min，最大压力为6MPa，重量为85kg。

上述二次注浆方法特别适用于以下两种情况：

①在富含水地层中掘进；

②盾构掘进较长距离后，通过管片监测发现管片上浮或下沉。

图2.1.5-9QZB-75/6气动注浆泵

管片装卸

管线延伸系统运输车将整环管片运至1号拖车。

1号拖车上有一个安装了机械抓取系统的管片吊机，通过机械系统来装卸、旋转管片。

该吊机由人工通过一个悬挂的操纵板操纵。

管片安装过程中，管片吊机将管片运至1号拖车前面的喂片机和存储区。

然后由喂片机将管片送到管片拼装机上。

整圆器

整圆器主要由钢结构件和液压传动构架两部分组成，主要作用是保持管片形状的装置，也是提高管片的拼装圆度。

喂片机

喂片机可用于临时存放管片，也为管片拼装机