盾构机技术参数.docx

1、盾构机技术参数TB 880E隧道掘进机一、概述TB 880E型隧道掘进机由德国维尔特（Wirth）公司制造。TBM 880E型隧道掘进机为开敞式硬岩掘进机，适用于硬岩的一次成型开挖。隧道掘进机的英文为“Tunnel Boring Machine”，所以隧道掘进机又简称为“TBM”。TBM集机、电、液、气、仪于一体，采用微电脑全程监控操作。采用TBM施工，无论是在隧道的一次成型、施工进度、施工安全、施工环境、工程质量等方面，还是在人力资源的配置方面都比传统的施工工法有了质的飞跃，实现了隧道施工工厂化作业。该机曾用于18.46km的西康铁路秦岭隧道施工，最高月进度达528.1m。在6113m长的西

2、安南京铁路磨沟岭隧道的施工中，创造最高日掘进达41.3m，最高月掘进达573.9m的国内新记录。TBM具有优良操作性能，其主要特点是使用可靠性的内外凯（Kelly）机架。TBM主机主要由刀盘、刀盘护盾、主轴承与刀盘驱动器、辅助液压驱动、主轴承密封与润滑、内部凯式、外部凯式与支撑靴、推进油缸、后支撑、液压系统、电气系统、操作台、变压器、行走装置等组成。外凯机架上装有X型支撑靴；内凯机架的前面安装主轴承与刀盘驱动，后面安装后支撑。刀盘与刀盘驱动由可浮动的仰拱护盾、可伸缩的顶部护盾、两侧的防尘护盾所包围并支承着。刀盘驱动安装于前后支撑靴之间，以便在刀盘护盾的后面提供尽量大的空间来安装锚杆钻机和钢拱架

3、安装器。刀盘是中空的，其上安装许多刮板和铲斗，将石碴送到置于内凯机架中的输送机上。后配套系统为双线轨道及加利福尼亚道岔系统，装有主机的供给设备与装运系统，石碴的运输通过矿车运出。后配套系统由若干个平台拖车和一个皮带桥组成，皮带桥用来联接平台拖车与主机，平台拖车摆放在仰拱上的轨道上。前进时皮带桥被TBM后端拉着，在掘进过程中后配套平台拖车是固定的，在掘进结束时被两个液压油缸牵引。在后配套系统上，装有TBM液压动力系统、配电盘、变压器、总断电开关、电缆卷筒、除尘器、通风系统、操纵台、皮带输送系统、混凝土喷射系统、注浆系统、供水系统等。另外在TBM拖车上还安装有钢拱架安装器、仰拱块吊装机、超前探测钻

4、机、锚杆钻机、风管箱、辅助风机、除尘器、通风冷却系统、机器通讯系统、数据处理系统、导向系统、瓦斯监测仪、注浆系统、混凝土喷射系统、高压电缆卷筒、应急发电机、空压机、水系统、电视监视系统等辅助设备。二、TBM技术参数1、外形尺寸掘进机型号 TBM 880E掘进直径 8800mm扩孔直径 8900mm外形尺寸（主机） 2553088008800mm（其中后部斜坡1680mm长）掘进速度 1.0m/h（饱和抗压强度260MPa时） 3.5m/h（饱和抗压强度100120MPa时）主机重量 780000 kg2、主轴承主轴承设计寿命 25000h主轴承使用寿命 15000h主轴承密封寿命 25000h

5、大齿圈使用寿命 25000h3、刀盘驱动主驱动动力 8430kW =3440 kW主驱动型式 双速可逆电机主驱动转速 2.7/5.4 rpm主驱动扭矩（效率95%时） 5800 kNm脱困扭矩 8700 kNm最大推进力 21000kN步进行程 1800mm辅助驱动型式 液压马达辅助驱动转速 正转01.0 rpm，反转00.26 rpm辅助驱动扭矩（效率75%时） 10500 kNm辅助驱动功率 385 kW4、支撑系统支撑靴数量 16个额定支撑力 41000 kN最大总支撑力 60000 kN接地比压 1.9MPa撑靴缸数量 32个撑缸靴（缸径杆径行程） 300200800mm5、刀具滚刀直

6、径 432mm滚刀数量 中心刀6把，正滚刀62把，边滚刀3把承载力 25000 kg /把刀痕间距 正滚刀 8431mm，边刀8014 mm扩孔刀 2把6、变压器变压器容量 2700 kVA2功率因素补偿 1200 kVA一次线圈电压 10 kV二次线圈电压 690/400/2307、后配套系统型式 双轨系统拖车轨距 2980mm列车轨距 900mm后配套总长 210m最小转弯半径 500m斜轨坡度 20拖车标准长度 10m输送带宽 1200mm输送带厚 11mm输送速度 02m/s输送能力 770m3/h皮带桥的皮带机长 26m装碴皮带机长 160m装碴长度 80m8、TBM辅助设备仰拱块吊

7、机起吊能力 13000 kg 超前钻机工作范围 摆角 120，仰角10超前钻机钻孔直径 51mm，30m深； 102mm，20m深超前钻机功率 55 kW（由锚杆钻机动力站提供）锚杆钻机数量、型号 4台、HS300S锚杆钻机钻孔直径 381mm，3.5m深锚杆钻机功率 255kW风管箱 储存量100m，风管直径 2.2m辅助风机 20m3/s，45kW，带消音器除尘器型式 湿式带增压器和消音器除尘器型号 36MRDE/RS/STD除尘器功率 100 kW，10m3/s通风冷却系统数量、型号 2套、LKM2290通风冷却系统制冷能力 2290kW通风冷却系统压缩机功率 290kW通风冷却系统风机

8、功率 222kW机器通讯系统型号 WSA6数据处理系统型号 WDA8导向系统型号 ZED260瓦斯监测仪型号 Exytron50109、后配套辅助设备注浆系统型号 MT7557注浆系统连续搅拌机型号 HCM300E连续搅拌机能力、功率 6m3/h、5.5kW注浆系统搅拌器型号 HRW160搅拌器容量、电机功率 160L、0.75kW注浆泵型号 ZMP725注浆泵能力 160L/min（1.5MPa时），最大190 L/min注浆泵液压站 型号HPU726/压力21MPa/电机功率9.2kW湿式混凝土喷射机 型号AL277，功率30kW，能力314m3/h喷射机械手 型号AL303，功率22kW

9、电缆卷筒容量 400m应急发电机型号 P200应急发电机功率 350 kVA，400V/3相/50Hz空压机 SSRMH132型，风冷式螺杆空压机空压机容量及功率 22 m3/min，132 kW，风压0.85 MPa供水系统 27.5kW18.5kW排水系统 22kW54kW三、隧道运输系统技术参数1、标准平板车每台总长（挂钩中心） 6200mm平板长 5500mm总宽 1800mm轴距 3000mm平板离轨面高度 600mm平板上材料的稳定 插座立柱式车轮直径 350/390mm轨距 900mm载重 16000 kg自重 3500 kg数量 17台2、搅拌罐容量 6.0m3宽 1800mm

10、高（平板至罐顶） 1800mm载重 12000 kg 自重 3200 kg动力 18kW电动液压驱动数量 4台3、仰拱块车总长（挂钩中心） 6300mm平板长 5750mm总宽 1800mm轴距 3000mm仰拱块固定 半圆弧床车轮直径 350/390mm轨距 900mm载重 12000 kg自重 3500 kg数量 4台4、钢拱架/钢轨车总长（挂钩中心） 6300mm总宽 1800mm轴距 3000mm平台离轨面高度 560mm车轮直径 350/390mm轨距 900mm载重 16000kg自重 3300 kg数量 4台5、矿车容量 20m3总长（挂钩中心） 7600mm总宽 1600mm转

11、向架中心距 5000mm车轮直径 350/390mm轨距 900mm载重 33000 kg自重 7500 kg数量 36台6、人车容量 18人总长（挂钩中心） 5500mm车厢长 4800mm车宽 1500mm高度 1700mm轴距 2800mm车轮直径 350/390mm轨距 900mm自重 3400 kg数量 4台7、45 t机车（秦岭隧道南口）重量 45000 kg 轨距 900mm总长 6850mm宽度 1800mm高度 2400mm轴距 3000mm车轮直径 1000mm最小转弯半径 40m最大车速 1档18km/h，2档28km/h，直接档33 km/h数量 6台8、35 t机车（

12、秦岭隧道北口）重量 35000kg轨距 900mm总长 6500mm宽度 1700mm高度 2400mm轴距 2600mm车轮直径 860mm最小转弯半径 30m最大车速 1档15km/h，2档33km/h，直接档38 km/h数量 5台四、TBM主要结构简介1、刀盘刀盘结构见图1，刀盘为焊接的钢结构件，由两半圆通过螺栓联接后再焊接成一体，以便于运输。刀盘上的滚刀为背装式，刀座为凹式，这种结构的刀盘安装刀具方便，并且刀盘与掌子面的距离保持最小，能有效地防止在断层破碎地质条件下刀盘被卡住。沿着刀盘圆周安装的刮板和铲斗将切削石碴从底部输送到顶部，然后沿着碴槽落到输送机的碴斗上。敞开式铲斗与刮板向刀

13、盘中心延伸一定距离，使得大量的石碴在落到底部之前进入铲斗，减少了石碴的二次挤压和铲斗刮板的额外磨损，刮板是用螺栓联接的可更换的耐磨板。刀盘支承在主轴承上，用液压膨胀螺栓与轴承的旋转件相连。刀盘支撑在刚性定位的内凯机架与液压预载的仰拱护盾上，在岩层变化时，刀盘不会下落和摆动，从而保持刀盘的轴线位置不变，确保滚刀在各自的切缝中，减少作业时的振动和滚刀的磨损。刀盘配备有一套喷水系统，用以对掌子面的灰尘进行初步控制，也用以使滚刀冷却。通过内凯机架上的人孔可以进入刀盘的内部，通过刀盘上的人孔可以进入掌子面。2、刀盘护盾刀盘护盾见图2。刀盘护盾由液压预载的抑拱护盾和三个可伸缩的拱形护盾组成。刀盘护盾从刮板

14、至隔板遮盖着刀盘，提供钢拱架安装及锚杆安装时的安全防护，防止大块岩石堵塞刀盘。并在掘进时或掘进终了换步时，支撑住掘进机的前部。护盾通过油缸联接带动隔板，护盾随刀盘浮动。护盾上的预载油缸承受刀盘及驱动装置的重量，保持护盾与隧道仰拱相接触，并将石碴向前推动进行清理。图2：TBM 880E掘进机刀盘护盾示意图1顶部护盾 2侧护盾 3临时支承3、主轴承与刀盘驱动主轴承是一个双轴向径向式三维滚柱轴承，见图3。刀盘驱动有两套动力，见图4。轴承内圈上的内齿圈是轴承的组成部分，刀盘用液压膨胀螺栓与内齿圈相联接。刀盘由相同的8套刀盘驱动装置共同经由内齿圈驱动。驱动小齿轮由两个轴承支承，小齿轮的传动轴2通过齿形联

15、轴节3与水冷式双级行星减速器8相联，然后通过摩擦式离合器6与驱动电机7相连。正常作业时，刀盘由双速水冷电机7驱动，电动机装于两外凯机架之间，双速可逆式电机允许刀盘在不稳定的软弱围岩地质条件下半速驱动，在不利的条件下为了刀盘脱困允许电机反转。微动时由液压马达4驱动，用以使刀盘旋转到换刀位置以便更换滚刀或进行维修保养作业。图4：TBM 880E 掘进机 刀盘驱动示意图1内齿圈 2传动轴 3齿形联轴节 4液压马达 5齿形联轴节6摩擦式离合器 7双速水冷驱动电动机 8双级水冷行星减速器4、主轴承密封与润滑主轴承密封由三个唇式密封构成，此密封又用迷宫式密封保护。迷宫式密封由自动注油系统进行清洗净化，见图

16、5。主轴承齿圈和驱动小齿轮为强制式机械润滑。装备有润滑泵、滤清器、电子监测系统。润滑脂润滑系统、机油润滑系统与刀盘驱动系统相互联锁，当润滑系统失效时，刀盘自动停止转动。行星减速器注入部分润滑油、为飞溅式润滑。5、内凯机架内凯机架见图6，内凯机架是一个箱型截面焊接结构，其上有淬火硬化的滑道、以供外凯机架的轴承座在其上滑行。图6：TBM 880E掘进机 内凯机架前后外凯机架由推进油缸使之滑动。内凯机架为刀盘导向，将掘进机作业时的推进力和力矩传递给外凯机架。内凯机架联接刀盘轴承、驱动装置与后支撑，内凯的尾部与后支撑相联，内凯的前部联接着主轴承座。内凯机架前端设有一人孔，可由此通道进入刀盘，内凯机架内

17、有足够的空间，用以安置皮带机。6、外凯机架与支撑靴见图7，外凯机架连同支撑靴一起沿内凯机架纵向滑动，支撑靴由32个液压油缸操纵，支撑靴分为两组，每组由8个支撑靴组成，在外凯机架上“X”形分布，前后外凯机架上各有一组支撑靴。16个支撑靴将外凯机架牢牢地固定在掘进后的隧道内壁上，以承受刀盘的扭矩和掘进机推进力的反力。前后支撑靴能够独立移动以适应不同的钢拱架间距。图7：外凯机架与支撑靴7、推进油缸作用在刀盘上的推进力，经由内凯机架、外凯机架传到围岩。外凯机架是两个独立的总成，各有其独立的推进油缸。前后外凯分别设4个推进油缸，最大工作压力为33MPa，总推力为21000kN。后外凯机架的推进油缸将力传

18、到内凯机架，前外凯机架则将推进力直接传到刀盘驱动装置的壳体上。掘进循环结束时，内凯的后支撑伸出支撑到隧道底部上，外凯的支撑靴缩回，推进油缸推动外凯向前移动，为下一循环的掘进准备。8、后支撑后支撑与内凯机架相连，位于后外凯机架的后面，见图8。后支撑通过液压油缸控制伸缩。后支撑缩回时，内凯的位置能够在水平和垂直方向上调整，以调整TBM的隧道中线。9、皮带桥皮带桥直接装在TBM主机的后面，支承在平台拖车上，它搭桥以加大下面的作业空间，以便安装仰拱块和铺设钢轨。皮带桥内装有皮带机系统和通风系统、仰拱块吊机、材料提升系统。10、拖车后配套门架式拖车每节长约10m，在轨距为2980mm的仰拱钢轨上拖行。在

19、拖车上，装有TBM液压动力系统、配电盘、变压器、总断电开关、电缆卷筒、除尘器、通风系统、操纵台、皮带输送系统、混凝土喷射系统、注浆系统、供水系统及其它辅助设备。门架式拖车的下层空间，通行矿车、载人客车、材料车、牵引机车等。装碴台为双轨装碴系统，可容两列车装碴，每个列车的组成一般有10节矿车、3节材料车、1节人车和1节机车，列车总长约117m。11、导向系统导向系统由装在TBM上的两个激光靶和装在隧道洞壁上的激光器组成，激光靶装于刀盘护盾背后，由一台工业电视监视器进行监视，监视器将TBM相对于激光束的位置传送到操作室的显示器上。当机械换步时，操作人员根据这些信息对TBM的支撑系统进行调整。12、

20、数据处理系统数据处理系统监视和记录以下数据：日期与时间、掘进长度、推进速度、每一循环的行程长度与持续时间、驱动电机的电流、驱动电机的接合次数、推进油缸压力、支撑油缸压力。记录数据被显示和贮存，任何时候都能读取和打印。贮存的数据能制成柱状图或饼状图。13、除尘系统除尘系统装于后配套拖车的前端，吸尘管与内凯及刀盘护盾相连，在刀盘与掌子面之间形成负压，使得TBM前约40%的新鲜空气进入刀盘与掌子面之间，防止含有粉尘的空气逸入隧道。除尘器的轴流风机吸入的含尘空气穿过一有若干喷水嘴的空间，湿尘吹向除尘器的集水叶片后、灰尘高度分离，流向装有循环水泵的集尘箱沉淀。14、锚杆钻机共有4台锚杆钻机，2台位于刀盘

21、护盾后面，在内凯机架旁边；另外2台位于后支撑靴后面，在内凯机架旁边。锚杆钻机在机器掘进时能进行锚杆的安装。每台钻机的凿岩机滑道装在外凯机架上，前2台凿岩机能覆盖隧道顶部150范围，并可沿TBM纵向滑移一个行程的长度。后2台凿岩机能覆盖隧道底部150范围，并可沿TBM纵向滑移一个行程的长度。锚杆钻机钻孔直径为38mm，钻孔深度为3.5m，每个动力站的功率为55kW，供2台凿岩机使用。15、超前探测钻机超前探测钻机用在TBM前面打探测孔，打探测孔时，TBM必须停止掘进。超前钻机能钻51mm、深31m的孔，也能钻102mm、深20m的扇形管棚孔。超前钻机装于外凯机架上、前后支撑靴之间，钻孔时，移动至

22、TBM护盾的外边、以微小的仰角在TBM前方钻孔。锥形引导能适应整个刀盘护盾导向和稳定钻杆。超前钻机的动力由锚杆钻机的动力站之一提供。16、钢拱架安装器钢拱架安装器可在TBM掘进过程中进行作业，在刀盘后面进行钢拱架的预组装和安装。钢拱架安装器由以下部分组成：在刀盘护盾后面的预组装槽、液压驱动的牵引链、在内凯上纵向移动的平台、钢拱架提升与伸展用的液压油缸。钢拱架安装器由装在刀盘护盾后面的控制台直接操作，由TBM的液压系统提供动力。17、仰拱块吊机仰拱块吊机沿设备桥下的双轨移动，它吊起仰拱块运向安装位置。仰拱块吊机可以沿水平、垂直方向移动。移动方式是链传动。起吊能力为13吨。18、注浆系统注浆系统装于TBM后配套上，由HCM300型螺杆式连续搅拌机、HRW160型搅拌器、ZMP725型双作用注浆泵及液压站组成。注浆系统把拌合砂浆用于仰拱块的灌浆、混凝土粘接、岩石的压力注浆及断层的稳固。19、混凝土喷射系统采用阿立瓦（Aliva）混凝土喷射系统，装于TBM后配套上，由2台AL277型30kW湿式喷射机、2台0.55kW液体计量泵、2台AL303型混凝土喷射机械手组成。20、空压机采用132kW风冷式螺杆空压机，型号为SSRMH132。该空压机作为混凝土喷射机及风动工具作业的风源。能力为22m3/min，风压为850 kPa。