WIRTH为大伙房设计敞开式TBM技术方案12Word文档下载推荐.docx

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1.1项目简介及背景资料

1.2掘进机主机概述

1.3刀盘

1.4刀盘护盾

1.5主轴承及刀盘护盾

1.6主驱动密封及润滑系统

1.7内凯氏机架

1.8外凯氏机架及撑靴组件

1.9推进油缸

1.10后下支承

1.11液压系统

1.12电气设备

1.13司机室

1.14变压器

1.15步进支架

1.16掘进机技术参数

1.

掘进机主机技术描述

1.1项目简介及背景资料

通过迄今我们所得到的有关隧洞设计及布置的项目资料，我们已了解该项目特点，具体归纳如下：

该项目包括三条隧洞，每条长约20km。

其中一条可能采用混凝土衬砌，外径7.76m，内径7.16m。

混凝土衬砌由管片环组成，每个管片环包括5块管片和1块封闭块，宽度为1.4m。

另外两条隧洞采用混凝土喷浆方式衬砌并加以锚杆固定。

如果第二层混凝土衬砌要求使用钢纤维，根据围岩类别，两层混凝土衬砌的厚度在100mm至120mm之间不等。

标准上，混凝土喷浆工作在位于后配套系统的喷浆桥上进行。

洞顶约100°

范围内，用于第一时间稳固的初始混凝土层喷射工作在掘进机上进行。

遇到恶劣断层时，可紧急喷浆进行衬砌。

隧洞轴线坡度小于1%并且没有曲线。

隧洞上方区域的最大埋深为500m。

隧洞掘进通过的地质条件包括斑岩、花岗岩、混合岩、凝灰岩、玄武岩、地质断层。

整个隧洞长度大部分区域为混合岩，抗压强度70 

-90Mpa，玄武岩最大抗压强度为100Mpa。

研磨矿物的含量在30%至74%之间。

我们所提出的技术方案是建立在以上这些项目数据和参数的基础之上的。

1.2

掘进机主机概述

TB800E型掘进机采用最新设计。

所有刀具均为背装式，刀具检查和刀具更换在刀盘里面进行。

驱动轴承组件非常紧凑，这样可以在刀盘后面离掌子面尽可能近的地方进行支护工作。

稳定可靠的无级变速电驱动可以在通常条件下提供机器最大掘进进度以及液压驱动的所有优点，如高扭矩、低速、遇到恶劣地质条件时平稳反转运行。

支撑系统成前后双支撑布置，为掘进机提供稳定和准确的导向。

掘进过程中不需要操纵机器，这可以最大程度较小刀具的磨损。

在需要安装钢拱架或掘进机要通过恶劣断层时，支撑系统的几个中等大小的撑靴使得掘进机的运行很容易。

强大且刚性的凯氏外机架系统设计非常紧凑，掘进机顶部和下面提供很多作业空间。

隧洞支护辅助系统（锚杆钻机、钢拱架安装器）安装在刀盘和前支撑之间。

通过这些系统，可以在掘进机掘进的同时进行上述隧洞支护作业。

维尔特敞开式硬岩隧道掘进机为凯氏机架型设计，具有极强的操纵性和可靠性。

外机架承载前后X型撑靴组件，内机架悬于后下支承和位于前面的主轴承和驱动组件之间。

驱动组件及刀盘的下面为一个浮动的底部支承，顶部及两侧由—个可延伸的支撑洞顶的洞顶护盾段和位于两边的两个防尘护盾段所包围。

刀盘驱动位于两组撑靴组件之间，目的是为刀盘护盾后面的洞顶锚杆钻机和钢拱架安装器提供最大空间。

推进油缸连接内机架和两个独立的外机架，其所处的位置同样也能为前面留出最大空间。

刀盘四周的许多刮板和铲斗通过刀盘中空结构将岩碴输送至刀盘和内机架中间的主机皮带出碴机上。

刀盘为螺栓联接的焊钢结构，这样设计的目的是为了减小最大件的尺寸便于运输。

刀盘设计成背装刀具，凹陷刀座为刀盘结构整体的一部分。

刀具与隧洞掌子面之间保持最小距离以防止刀盘在破碎地质条件中被卡住。

刮板和铲斗沿刀盘外围分布，用来把岩碴从隧洞底部移至顶部，然后沿着出碴槽到达主机皮带出碴机上方的岩碴漏斗。

铲斗开口和刮板朝刀盘中央扩展少许长度以使大量岩碴在落至隧洞底部之前能进入刀盘。

这样将减少围岩二级破碎及刮板和铲斗的过度磨损。

刮板上用螺栓固定了可更换的抗磨损钢板。

刀盘在掘进过程中为单向旋转，但是遇到恶劣地质条件时可以反向旋转以脱困。

刀盘由主轴承支承，通过液压张紧螺栓与其旋转部件相连，以期更好地控制要求的预紧力。

刀盘由刚性导向内机架和液压预载洞底护盾支承，防止地质条件发生变化时刀盘下沉或偏向。

这样可以使刀盘保持设计轴线和坡度，刀具处于各自的切槽，减小振动和刀具磨损。

刀盘上安装了喷水系统用来及时控制掌子面的粉尘。

喷嘴的供水通过刀盘中央的旋转接头来完成。

内机架上有一个人闸可以进入刀盘里面。

另外一个人闸在刀盘上，通过此人闸可以到达隧洞掌子面。

支架用来方便更换刀具。

液压可延伸边刀组件用来在硬岩中更换边刀时进行局部扩挖。

刀盘缩回后就可以更换其它的刀具。

边刀液压动力由刀盘中央的旋转岐管供应。

刀盘护盾罩住刀盘刮板至承压隔板后部之间的区域，为安装钢拱架提供顶部保护。

刀盘护盾可以在掘进过程中防止大块岩碴卡住刀盘和一个掘进循环结束重新复位时支承机器前端。

刀盘护盾组件由一个洞底部分和三个弓形段组成。

三个弓形段上用螺栓固定了指形护盾以便在刀盘护盾支撑洞顶时安装洞顶锚杆。

刀盘护盾通过液压油缸与驱动承压隔板相连，这样使得护盾在随着刀盘移动时是浮动的。

洞底部分预受载油缸支承刀盘和驱动组件的重量，使护盾与隧洞底部相连，并将岩屑向前推。

当支撑装置重新支撑时，掘进机是由刀盘护盾4个洞底油缸支承。

在掘进机正常运行时，刀盘重量由内机架和支撑系统承载。

如果洞顶出现高载荷，可由刀盘护盾顶部承载并通过护盾结构传递给洞底支撑。

1.5主轴承和刀盘驱动

主轴承为轴向预载的双轴向径向滚柱三排组合体，带有旋转内齿圈。

内齿圈为轴承整体一部分。

双轴承支座驱动小齿轮与内齿圈啮合。

支承稳固的驱动齿轮可最大限度地减小齿轮的磨损。

驱动小齿轮与驱动轴结合。

驱动轴连接位于外机架组件之间的水冷行星齿轮箱、安全型离合器和水冷变频控制电机。

点动驱动可以让刀盘旋转到合适的位置以便更换刀具及其它维护工作。

无级变速电驱动使刀盘能以选定的速度在不稳定的地质条件中运行。

刀盘可以反转。

刀盘转速可以根据不同的地质条件和PLC控制系统支持的驱动模式而相应改变。

其基本原理是：

限定最大推力、控制掘进速率。

1.如果推力达到最大值，掘进速率会自动减小。

2.如果推力下降一定数值，PLC就会发出增大掘进速率的信号。

司机检查后发现隧洞掌子面地质条件均匀，就按下按钮增加掘进速率。

3.如果扭矩和掘进速率变化很大，PLC会自动改变刀盘转速。

1.6主驱动密封及润滑

主轴承和驱动组件由三重唇型密封保护。

唇型密封则由迷宫密封保护，油脂润滑系统自动不断地清洗迷宫密封。

主轴承、齿轮以及齿轮驱动由加压油润滑系统维护。

油润滑系统配有泵、过滤器及电子监控系统。

油脂及油润滑系统和刀盘驱动联锁，一旦润滑系统出现故障，就会停止工作。

行星齿轮驱动部分充油，采用喷溅润滑系统。

内机架联接刀盘主轴承及驱动组件和后下支承，为箱型断面的焊接结构，带有淬火导轨，外机架组件的支承垫在其上滑动。

内外机架通过推进油缸连接。

内机架引导刀盘并将机器的推力和扭矩传递给外机架。

内机架后端与后下支承脚连接。

内机架前端与主轴承及驱动外壳相连，支承选用的衬砌设备。

1.8外凯氏机架和撑靴组件

带有X型撑靴组件的外机架沿着内机架轴向滑动。

16个液压驱动的撑靴将外机架安全地固定在已开挖的隧洞中，同时承受刀盘的扭矩和机器的推力。

撑靴分为两组，8个位于外机架前部，另外8个位于外机架后部。

撑靴组件在导向箱中径向伸展，导向箱为外机架整体的一部分。

每个撑靴从中间分开，可以跨在钢拱架上。

撑靴径向移动的距离足够操纵机器通过隧洞曲线，如果有必要，可以挪动安装在刀盘后面的钢拱架。

在恶劣的地质条件中，如果部分洞壁承受不住撑靴的作用力，掘进机可以缩回那部分位置上的一或两个撑靴。

前面和后面的外机架组件可以分别移动以适合不同间距的钢拱架。

此外，当隧洞开挖经过曲线时，带有撑靴组件的外机架可以在水平面上倾斜，从而避免干扰钢拱架。

作用在刀盘上的推力通过内机架和外机架组件传递给四周的围岩。

由于外机架分为两个独立的组件，也就分别有推进油缸。

后面外机架的推进油缸把推力传给内机架，而前面外机架则把推力直接传给刀盘驱动外壳。

当一个掘进循环结束时，内机架后下支承下降至隧洞底部，撑靴缩回，推进油缸向前推动外机架，准备重新开始下一个掘进循环。

后下支承脚与位于后面外机架组件后方的内机架相连。

支承脚可以通过液压油缸伸展，也可以横向调节。

撑靴缩回后，可以沿水平和垂直方向调节内机架的高度以确定下一个掘进循环的方向，使掘进机保持在要求的隧道轴线上。

后下支承也可以水平方向调节以适应不同的钢拱架间距。

除主刀盘驱动以外，所有主机和辅助功能部件均为液压操作。

所有功能部件运行所需的液压动力装置都位于后配套台车上。

动力装置包括泵、马达、过滤器、冷却器和油箱并带有所有检测设备。

动力装置与相应机械设备之间通过钢管或软管连接。

考虑到围岩的高温以及对隧洞中温度的影响，冷却器的尺寸设计较有富余。

所有软管安装都正确无误以承受恶劣的地下工作条件。

一般工作压力都较低，目的是为了延长部件的使用寿命。

所有过滤器的尺寸大小适中。

主控制面板位于后配套系统，包括变频器、每个电机的断路器和磁力启动器、辅助设备的电源引出口、带主断路器的变压器、动力因子修正电抗性电流补偿器以及控制电流变压器。

照明系统配备足够的照明灯用于机器、围岩支护工作和隧洞铁轨的铺设。

电缆卷盘安装在后配套系统的一端，用来存放主电源的挠性电缆。

司机室位于后配套台车的前端，包括一个控制台。

控制台上有机器高效运行所有必需的阀、压力计、仪表、按钮及监控和通讯设备。

司机室具有隔音效果，并安有单独的空调，司机在里面工作非常舒适。

1.14机器变压器

掘进机和辅助设备运行所需的主变压器位于后配套台车上。

容量4000kVA

主电源10kV

次级电源3相/50Hz/690V,400V,230V

配有用于电压变化5%的抽头，干式树脂填充设计，带有主断路和次级断路。

1.15机器步进支架

机器步进支架用于在工地现场组装机器时支承掘进机，并且通过支架使掘进机在平地上步进至隧洞入口处的掌子面。

支架包括：

-用螺栓固定在刀盘护盾底部的钢结构

-2个用螺栓固定在2个外机架底部的框架型钢结构。

-2个用螺栓固定在后下支承脚底部的框架型钢结构。

1.16掘进机技术数据

机器型号TB800E

刀盘:

开挖直径（使用新刀具）:

8.00m

开挖直径（边刀允许最大磨损情况下）:

7.97m

标准刀间距:

约75mm

每个切割轨迹的刀具数量:

1把中心刀

2把第二外缘边刀

3把最外缘边刀

喷嘴30个

水压:

10-15bar

水量:

1-2.0l/min.

刀盘驱动

功率:

3000kW

驱动类型:

无级变速驱动

转速:

0-7.1rpm

扭矩，转速3.55rpm（50Hz）.:

5,800kNm

扭矩，转速7.1rpm（102Hz）.:

3,835kNm

爆发扭矩9600kNm

最大推力（适用于更大直径）:

21,000kN

额定推力59x250kN:

14,7