盾構(gòu)主要部件組成及功能描述

1、地鐵盾構(gòu)要部件功能描述盾構(gòu)是一個具備多種功能于一體的綜合性設(shè)備，它集合了隧道施工過程中的開挖、 出土、支護、注漿、導(dǎo)向等全部的功能。盾構(gòu)施工的過程也就是這些功能合理運用的過 程。盾構(gòu)在結(jié)構(gòu)上包括刀盤、盾體、人艙、螺旋輸送機、管片安裝機、管片小車、皮帶 機和后配套拖車等；在功能上包括開挖系統(tǒng)、主驅(qū)動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、出碴系統(tǒng)、注漿 系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、自動導(dǎo)向系統(tǒng)及通風(fēng)、供水、供電系統(tǒng)、 有害氣體檢測裝置等。1、刀盤和刀具刀盤：根據(jù)北京地鐵特殊地質(zhì)條件設(shè)計。輻條式刀盤，開口率約為50%。6個刀梁。刀梁及隔板上有 5路碴土改良的注入孔（泡沫、膨潤土、水注入管路） 。刀盤表面采用

2、耐磨材料或堆焊耐磨材料，確保刀盤的耐磨性。刀盤具有正反轉(zhuǎn)功能，切削性能相同。刀具：中心魚尾刀1把，先行刀36把、主切刀82把（高64把、低18把），保徑刀 24把；合計：143把。另配超挖刀2把。2、盾體盾體鋼結(jié)構(gòu)承受土壓、水壓和工作荷載（土壓3bar）。盾體包括：前盾、中盾、盾尾。前盾前盾又稱切口環(huán)，它里面裝有支撐主驅(qū)動和螺旋輸送機的鋼結(jié)構(gòu)。隔板上面設(shè)人艙、 球閥通道、四個攪拌器。前盾上有液壓閉合裝置，可以關(guān)閉螺旋輸送機的前閘門。前盾 的隔板上裝有土壓傳感器。中盾和盾尾中盾又稱支承環(huán)，前盾和中盾用螺栓聯(lián)接，并加焊接聯(lián)接中盾內(nèi)布置有推進油缸、鉸接油缸和管片安裝機架。中盾的盾殼園周布置有超前鉆

3、孔的預(yù)留孔。中盾和盾尾之間通過鉸接油 缸連接，兩者之間可以有一定的 夾角，從而使盾構(gòu)在掘進時可以 方便的轉(zhuǎn)向。盾尾安裝了三道密封鋼絲刷 及8個油脂注入管道、8根內(nèi)置的同步注漿管道（4根正常使用4根注漿管為備用）3、主驅(qū)動系統(tǒng)主驅(qū)動機構(gòu)包括主軸承、八個液壓馬達、八個減速器和安裝在后配套拖車上的主驅(qū) 動液壓泵站。刀盤通過螺栓與主軸承的內(nèi)齒圈聯(lián)接在一起，刀盤驅(qū)動系統(tǒng)通過液壓馬達驅(qū)動主軸承的內(nèi)齒圈來帶動刀盤旋轉(zhuǎn)。主軸承采用大直徑三滾柱軸承，外徑2820mm4、推進系統(tǒng)盾構(gòu)的推進機構(gòu)提供盾構(gòu)向前推進的動力。 推進機構(gòu)包括32個推進油缸和推進液壓 泵站。推進油缸按照在圓周上的區(qū)域分為四組， 頂部3對油缸一

4、組、左側(cè)4對油缸一組、 右側(cè)4對油缸一組、底部5對油缸一組。油缸的后端頂在管片上以提供盾構(gòu)前進的反力。推進系統(tǒng)油缸分組控制如圖所示，其中4個位置的油缸裝有位移傳感器。頂部推進左側(cè)推進底部推進5、螺旋輸送機螺旋輸送機采用帶軸式后出碴門，安裝于前盾的底部，伸入土艙的一段焊接有耐磨021rpm片。螺旋輸送機通過二個液壓馬達帶二個減速機周邊驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速范圍可以在 內(nèi)無級調(diào)速，可以很好的控制出土量和控制土艙的土壓力。為了提高碴土的流動性，可以向螺旋輸送機周邊的孔注入膨潤土或泡沫。螺旋輸送機最大輸送粒徑為 250mm6、皮帶輸送機皮帶機用于將螺旋輸送機輸出的碴土傳送到盾構(gòu)后配套的碴車上。皮帶機布置在后 配

5、套拖車的上面。7、管片安裝機構(gòu)管片安裝機安裝在盾尾，有6個自由度，有遙控和線控兩種方式。管片吊機及管片轉(zhuǎn)運小車：管片（共6塊）由2個管片運輸車由洞外運送到洞內(nèi)后，首 先由管片吊機吊起放置到管片轉(zhuǎn)運小車上，然后由管片轉(zhuǎn)運小車送到管片安裝機能夠抓到 的位置。管片轉(zhuǎn)運小車一次可以存放 3塊管片。8、人艙人員艙是人員出入土艙進行維修和檢查的轉(zhuǎn)換通道，出入土艙的工具和材料也由此 通過。人員艙有兩種狀態(tài)：無壓模式（非工作狀態(tài)）；加壓模式（工作狀態(tài)）。人員艙包括主艙和材料艙（3+2），它們由壓力門隔開。進入土艙具有一定的危險性。進入人員艙的工作人員必須經(jīng)過身體檢查，并接受相 關(guān)的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。9、拖車后配套

6、拖車用以安裝液壓泵站、注漿泵、砂漿罐及電氣設(shè)備等。拖車行走在專用軌 道上，拖車之間用拉桿相連。每節(jié)拖車上的安裝設(shè)備如下表:拖車號主要安裝設(shè)備設(shè)備橋皮帶機、管片吊機、管路、泡沫發(fā)生器1 #控制室、注漿泵、砂漿罐、小配電柜、泡沫發(fā)生裝置2#主驅(qū)動系統(tǒng)泵站、膨潤土罐及膨潤土泵3#主配電柜、泡沫箱及泡沫泵、油脂站4#兩臺空壓機、風(fēng)包、主變壓器、電纜存放區(qū)5#水管卷筒、儲風(fēng)筒、皮帶機卸碴點10、液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)是盾構(gòu)為各主要執(zhí)行元件提供動力并執(zhí)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，主要包括主驅(qū)動、 推進（鉸接）、螺旋輸送機、管片安裝機、輔助系統(tǒng)、循環(huán)過濾冷卻系統(tǒng)等，液壓系統(tǒng) 的元器件全部采用國際知名品牌的產(chǎn)品，元器件質(zhì)量可靠性

7、能穩(wěn)定，保證了液壓系統(tǒng)的 可靠性。11、注脂系統(tǒng)注脂系統(tǒng)包括三大部分：主軸承密封系統(tǒng)，盾尾密封系統(tǒng)和主機潤滑系統(tǒng)。三部分 都以壓縮空氣為動力源。12、碴土改良系統(tǒng)盾構(gòu)配有兩套碴土改良系統(tǒng)：膨潤土系統(tǒng)和泡沫系統(tǒng)。兩者在注入口共用一套輸送 管路。泡沫系統(tǒng)：用于對碴土進行改良。泡沫系統(tǒng)主要由泡沫泵、高壓水泵、電磁流量閥、 泡沫發(fā)生器、壓力傳感器、管路組成，膨潤土注入系統(tǒng)： 在確定不使用泡沫劑的情況下，關(guān)閉泡沫輸送管道，同時將膨潤 土輸送管道打開，通過輸送泵將膨潤土壓入刀盤、碴艙和螺旋輸送機內(nèi)，達到改良 碴土地目的。泡沫及膨潤土系統(tǒng)示意圖13、同步注漿系統(tǒng)盾構(gòu)采用同步注漿系統(tǒng)，可以使管片外面的間隙及時

8、得到充填，有效的保證隧道的 施工質(zhì)量及防止地面下沉。注漿系統(tǒng)示意圖如下：注漿系統(tǒng)示意圖14、自動導(dǎo)向系統(tǒng)盾構(gòu)安裝了一套自動導(dǎo)向系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)Χ軜?gòu)在掘進中的各種姿態(tài)、以及盾構(gòu) 的線路和位置關(guān)系進行精確的測量和顯示。操作人員可以及時的根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)提供的信息，快速、實時地對盾構(gòu)的掘進方向及姿態(tài)進行調(diào)整，保證盾構(gòu)掘進方向的正確、盾構(gòu)'構(gòu)推進的狀態(tài)進行實時了解和管理，實現(xiàn)地面對 陽出觸摸電腦盾型和B型丿DS2000自動導(dǎo)向系統(tǒng)示意圖 f 、.地面監(jiān)控丿=.具業(yè)觸摸式壁掛電腦、Leica?TCA1202-S!自動全站儀、姿態(tài)自動測量軟件、2個電子棱鏡；傾角傳感器；后視棱鏡纟監(jiān)控模塊Leica?

9、TCA1202-”通過工地上的光纜或電話線可對地下的管理和控制。1、全面姿態(tài)顯示：多達十幾個姿態(tài)參數(shù)的數(shù)字和圖像顯示，使信息更直觀。2、不同的權(quán)限管理，防止人為誤差;3、基于現(xiàn)場的軟件界面設(shè)計和操作流程;4、強大的設(shè)計數(shù)據(jù)計算功能;5、智能化的糾錯能力和系統(tǒng)管理能力;6全面的數(shù)據(jù)管理和歷史數(shù)據(jù)查詢分析功能;7、人工測量計算功能的備選。自動導(dǎo)向系統(tǒng)特點： 真正的無線纜作業(yè)模式：先進的設(shè)計理念：先進的硬件基礎(chǔ)：全面的 信息顯示:15、電氣控制系統(tǒng)供電:10KV 3P 50HZ電源:控制電源:400V230VAC/24VDC230VAC照明:箱式變壓器：干式2臺，IP55,溫度監(jiān)測報警和保護；主配電

10、：無功補償COS=0.9，短路、接地及二級漏保；電機啟動方式：30kW及以上配置電機軟啟動器，程序防止大功率電機同時啟動;主要技術(shù)參數(shù)表名稱技術(shù)參數(shù)備注管片結(jié)構(gòu)外徑6,000mm內(nèi)徑5,400mm管片寬度1,200mm名稱技術(shù)參數(shù)備注分布3+2+1縱向連接螺栓數(shù)量16盾體后部被動鉸接式前盾直徑6,250mm板厚50mm防涌門1個剪式中盾直徑6,240mm板厚40mm長度（前盾和中盾）4,280mm盾構(gòu)最小水平轉(zhuǎn)彎半徑300m最大工作壓力3bar土壓傳感計5個名稱技術(shù)參數(shù)備注人艙人閘門DN600盾尾直徑6,230mm板厚40mm盾尾長度3,700mm油脂管數(shù)量8 個(2X 4)密圭寸3排鋼絲刷注

11、漿口4個+4個備用通徑50m m單液推進油缸缸徑/桿徑-行程260/180- 2,100mm數(shù)量2X 16分組4組上、下、左、右推力36,493kN30Mpa名稱技術(shù)參數(shù)備注最大推力42,575kN35Mpa最大推進速度80mm/min最大伸出速度160mm/mi n所有油缸空載縮回速度3,400mm/min鉸接油缸缸徑/桿徑-行程180/80-150數(shù)量14個超前注漿管6 個 DN100刀盤輻條式刀盤開挖直徑6,280mm旋轉(zhuǎn)方向左/右名稱技術(shù)參數(shù)備注刀具中心魚尾刀1把，先行刀36把、保徑刀24把、主切刀82把，；合計：143把。另配超挖刀2把。泡沫噴嘴數(shù)量4個中心回轉(zhuǎn)接頭1個5泡沫通道+4

12、液壓通道主驅(qū)動液壓驅(qū)動液壓馬達數(shù)量8 個 A6VM250額定扭矩4,761kNm最大脫困扭矩5,718kNm轉(zhuǎn)速0 1.86rpm功率630kW2X 315kW名稱技術(shù)參數(shù)備注主軸承型式二排滾柱內(nèi)齒圈式主軸承外徑2,820mm主軸承計算壽命15000h根據(jù) ISO281L10管片拼裝機中間回轉(zhuǎn)式抓緊系統(tǒng)機械式液壓抓緊自由度6回轉(zhuǎn)速度0 1.7rpm比例控制旋轉(zhuǎn)角度+/-200 °比例控制舉升油缸行程1,000mm比例控制縱向移動行程2,000mm比例控制名稱技術(shù)參數(shù)備注控制裝置無線控制備有線控操作的電纜連接接頭遙控器HBC總線式包含推進油缸、喂片機操作按鈕人員艙雙艙式直徑1,600m

13、m工作壓力3bar人數(shù)（容納）3+2主艙/副艙螺旋輸送機有軸螺旋式直徑800mm功率160kW名稱技術(shù)參數(shù)備注最大脫困扭矩230kNm30Mpa轉(zhuǎn)速0 到 21rpm無級調(diào)速螺旋伸縮行程 1,000mm驅(qū)動周邊驅(qū)動驅(qū)動馬達A6VM160 二個配有減速機輸送量380m3/h理論出料口門1個后出料土壓傳感計2個前后各一個最大粒徑250mm后配套設(shè)施單側(cè)限寬2100（主控室和注漿罐除外）名稱技術(shù)參數(shù)備注后配套結(jié)構(gòu)連接橋+5節(jié)拖車軌距2080mm,碴車軌距900mm喂片機存放3塊管片冗余設(shè)計管片吊機雙梁2個皮帶機帶寬800mm最大輸送量450m3/h咼壓電纜托盤1個液壓系統(tǒng)液壓泵站4.5m3包括過濾器

14、和油箱主驅(qū)動泵500ml/r 兩臺功率控制工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)1套內(nèi)循環(huán)，液壓油外循環(huán)冷卻名稱技術(shù)參數(shù)備注外循環(huán)泵用戶提供管道增壓泵1臺管片沖洗泵1臺污水隔膜泵1臺污水輸送泵1臺污水罐3 m31個配有液位傳感器同步注漿系統(tǒng)單液注漿同步注漿泵2臺KSP12流量注漿能力2X 12m3/h壓力傳感器4個名稱技術(shù)參數(shù)備注砂漿罐谷量6m3帶攪拌配自動潤滑系統(tǒng)膨潤土系統(tǒng)膨潤土罐4m3帶氣動攪拌膨潤土泵10m3/h變頻可調(diào)式配有流量傳感器泡沫系統(tǒng)1套泡沫發(fā)生器4路水泵1臺7m3/h泡沫泵1臺300l/h工業(yè)空氣空壓機2臺37kW名稱技術(shù)參數(shù)備注高壓空氣儲存罐1m3保壓系統(tǒng)2套氣動自動控制系統(tǒng)DN65,在盾體內(nèi)油脂

15、潤滑系統(tǒng)氣動型號統(tǒng)一電動多頭泵1臺林肯遞進分配閥1套林肯液壓油沖洗檢測主驅(qū)動密 封1套盾尾油脂密封系統(tǒng)氣動型號統(tǒng)一控制模式壓力、行程和手動壓力傳感器8個HBW油脂密封系統(tǒng)氣動型號統(tǒng)一名稱技術(shù)參數(shù)備注齒輪分配閥1個齒輪油循環(huán)系統(tǒng)強制潤滑配有循環(huán)過濾、冷卻、溫控裝置螺桿泵1套最高壓力160bar磁性過濾器1套換熱器片式水冷二次通風(fēng)系統(tǒng)DN600風(fēng)管通風(fēng)管儲存裝置2個DN1000風(fēng)管,100m儲量水管延伸3路水管掛架有效延伸長度12m導(dǎo)向系統(tǒng)兩棱鏡式力信自動導(dǎo)向系統(tǒng)名稱技術(shù)參數(shù)備注自動全站儀Leica?TCA1202-型精度2 ”管片排序系統(tǒng)有導(dǎo)向系統(tǒng)集成電控系統(tǒng)控制室1個帶空調(diào)主副配電柜1個功率因

16、數(shù)補償器0.90集成咼壓開關(guān)集成初級電壓/次級電壓10kV/400V變壓器1,600kVA (800+800kva箱式變壓器控制電壓24V/230V名稱技術(shù)參數(shù)備注照明電壓230V閥工作電壓24V工作頻率50Hz系統(tǒng)絕緣保護IP55PLCS7-400西門子閉路電視系統(tǒng)4個攝像頭和1個顯示屏顯示屏為彩色有害氣體檢測便攜式和固定式各一套便攜式進艙使用數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)1套主要功率配置功率大于30kw采用軟啟動器刀盤驅(qū)動系統(tǒng)630kW2X 315kW名稱技術(shù)參數(shù)備注盾構(gòu)推進系統(tǒng)90kW管片拼裝機55kW輔助系統(tǒng)0kW和推進系統(tǒng)串聯(lián)注漿系統(tǒng)0kW和管片拼裝系統(tǒng)串聯(lián)液壓油過濾系統(tǒng)15kW齒輪潤滑系統(tǒng)4kW螺旋輸送機160kW工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)40kw清水泵、污水泵、高壓沖洗泵泡沫系統(tǒng)18kW同步注漿攪拌系統(tǒng)8kW名稱技術(shù)參數(shù)備注皮帶機30kW二次通風(fēng)OkW空壓機74kW管片吊機10kw電源插座及工地用電75kW其他60kW合計1,269kW主要關(guān)鍵部件廠家序號部件廠家1主軸承德國羅特艾德2液壓油缸力士達3液壓油管alfagma4液壓泵Rexroth5液壓馬達Rexroth6液壓閥Rexroth hawe bucher7液壓站電機ABB8變頻器ABB9注脂泵德國林肯10主軸承