盾構(gòu)機(jī)總體概述

1、北方重工盾構(gòu)機(jī)總體概述1.盾構(gòu)機(jī)設(shè)備性能A.盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度：綜合考慮本工程地質(zhì)情況，盾構(gòu)機(jī)具備不小于 80mm/min的掘進(jìn)能力，具有日掘進(jìn)20環(huán)的能力。B.最小轉(zhuǎn)彎半徑：水平方向W200m,最大爬坡能力35%。C.掘進(jìn)方向允許偏差：水平偏差W50mni,垂直方向W土20mni。D.盾殼、刀盤的強(qiáng)度和剛度滿足需要，刀盤主軸承、大齒圈傳動(dòng)裝置及 減速器、主軸承密封使用壽命滿足10000工作小時(shí)(最大推力下)。E.盾構(gòu)機(jī)具備三種工作模式，即：土壓式、敞開式和氣壓式。設(shè)備具有 可靠、靈敏的土壓平衡調(diào)節(jié)能力，保證開挖面的穩(wěn)定，與周圍的水壓 及土壓力平衡。(i) 土壓式工作模式土壓平衡系統(tǒng)與其他隧道挖掘

2、施工法不同的是無須任何開挖面輔助支撐， 開挖下來的渣土本身就作為支撐介質(zhì)。地層由專為軟土地層配備的刮刀來挖 掘，在其后的土倉內(nèi)，土體調(diào)合劑(泡沫)幫助形成糊狀土體來維持有微小壓 力波動(dòng)的學(xué)子面，避免了地表的下沉，同時(shí)土倉內(nèi)安裝了壓力傳感器來監(jiān)控土 壓。(ii)敞開式工作模式當(dāng)土體穩(wěn)定性良好時(shí)，土倉中的土體可以不經(jīng)過土壓平衡調(diào)節(jié)，就可以通 過螺旋輸送機(jī)輸送出去。敞開式工作模式就是盾構(gòu)機(jī)在無須土倉壓力調(diào)節(jié)的情 況下工作。土倉內(nèi)僅有極少量的渣土，土倉基本處于清空狀態(tài)，掘進(jìn)中刀盤和 螺旋輸送機(jī)所受反扭力較小。由于土倉內(nèi)壓力為大氣壓，故不能支撐開挖面地 層。(iii)壓縮空氣模式盾構(gòu)機(jī)可在氣壓平衡模式下

3、運(yùn)行，其防止地下水滲入的效果主要取決于壓錢接密封和盾尾密封能夠抵抗不低于o. 6MPa的水壓。設(shè)有加注密封油脂的 自動(dòng)控制及加注壓力、流量監(jiān)測裝置。應(yīng)能在盾構(gòu)機(jī)操作室的操作面板上對密 封油脂的加注作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)及手動(dòng)控制。12）集中潤滑系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)主軸承、主軸承密封、螺旋輸送機(jī)密封及中心回轉(zhuǎn)接頭、砂漿罐的 攪拌裝置軸承等配備集中潤滑系統(tǒng)。主軸承、盾尾潤滑油脂泵滿足使用要求。13）泡沫注入系統(tǒng)泡沫可以更好地控制掌子面的穩(wěn)定。由許多微小氣泡組成的泡沫緩沖效應(yīng) 可限制掌子面壓力的波動(dòng)。泡沫填補(bǔ)了被開挖物料的縫隙，使其可滲透性降低，因而使高水壓開挖成 為可能。泡沫的潤滑作用能增加被開挖物料的流動(dòng)性，減小渣

4、土室中堵塞的風(fēng)險(xiǎn)， 并減小工作扭矩因而減少電力消耗。泡沫可以減小地層的研磨性，從而增加和地層接觸部件的壽命。泡沫噴嘴的單向閥設(shè)計(jì)能夠有效地防止管路的堵塞，意外堵塞后易于疏 通、清洗。泡沫系統(tǒng)采用壓縮空氣加壓的方式，這樣可以吸納更多的氣體。為了使水 和空氣混合產(chǎn)生的泡沫氣泡大小均勻，系統(tǒng)使用了專門設(shè)計(jì)的靜力混合器，防 止泡沫由于大氣泡而破裂。泡沫系統(tǒng)的發(fā)泡溶液可按不同比例混合發(fā)泡劑和水。泡沫系統(tǒng)采用單管單泵的形式，每條線路都有一個(gè)獨(dú)立的泡沫泵，能夠分 別控制每條線路的壓力和流量，保證渣土改良的效果。為保證泡沫系統(tǒng)的供 水，NHI設(shè)計(jì)有獨(dú)立的泡沫用水水泵。泡沫管路的布置連接，能夠?qū)崿F(xiàn)開挖倉同時(shí)注入

5、不同的改良劑，如：泡沫 和水，或者膨潤土和水，以適應(yīng)不同地質(zhì)改良的需要。14）膨潤土注入系統(tǒng)膨潤土通過旋轉(zhuǎn)接頭的泡沫管線向刀盤前部注入。操作模式：四個(gè)閥都是手動(dòng)控制并可以在系統(tǒng)中變更。模式一：所有點(diǎn)膨潤土注入；模式二：所有點(diǎn)泡沫注入；模式三：同時(shí)注入泡沫和膨潤土。中心部分的泡沫可以使渣土蓬松，周邊 的膨潤土的注入可以潤滑刀具和穩(wěn)定地層。NHI全新設(shè)計(jì)在膨潤土系統(tǒng)內(nèi)增加了壓力傳感器和流量計(jì)，可實(shí)現(xiàn)主控室 對膨潤土系統(tǒng)進(jìn)行控制。NHI全新設(shè)計(jì)對膨潤土罐和膨潤土泵進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，使 輸送效率提高，操作更具人性化。NHI全新設(shè)計(jì)采用了軟管泵，最大壓力可達(dá)2Mpa,提高使用效率。15）同步

6、注漿系統(tǒng)配備的同步注漿系統(tǒng)既可以單液注漿又可以雙液注漿，滿足施工的不同需 求。同步注漿系統(tǒng)安裝在后配套拖車上，系統(tǒng)包括一個(gè)單液砂漿存儲(chǔ)攪拌罐和 一個(gè)B液注漿儲(chǔ)存罐、兩個(gè)雙柱塞泵、兩個(gè)螺桿泵以及控制單元組成。注漿泵通過異形連接管和砂漿罐相連，連接段還有清洗接口。泵直接裝在 砂漿罐的下方用于提高泵的效率。砂漿泵為雙柱塞類型，通過液壓活塞驅(qū)動(dòng)。操作手可以選擇兩種工作模 式：手動(dòng)和自動(dòng)。注漿線路既可以調(diào)節(jié)壓力又可以調(diào)節(jié)排量。水箱可以實(shí)現(xiàn)對 砂漿泉柱塞密封系統(tǒng)的持續(xù)自動(dòng)清洗。注漿管路完全內(nèi)置于盾尾殼的內(nèi)側(cè)，萬一有管路被堵住時(shí)，被堵塞的管路 能夠很容易地被更換。NHT全新設(shè)計(jì)優(yōu)化了注漿管路布置，在注漿管轉(zhuǎn)

7、彎處采用軟管連接，減少 注漿壓力損失和管路堵塞。NHI全新設(shè)計(jì)的砂漿儲(chǔ)存攪拌箱側(cè)面清渣口采用楔塊固定方式，提高施工 效率。NHI全新設(shè)計(jì)的砂漿儲(chǔ)存攪拌箱軸承和密封系統(tǒng)增加了集中潤滑點(diǎn)，有效 地提高軸承的密封效果和使用壽命。16)供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)包括變壓器、高壓開關(guān)柜、控制柜、配電柜、電容器及照明系 統(tǒng)。(1)高壓電纜存儲(chǔ)箱高壓電纜存儲(chǔ)箱安裝在拖車的尾部，主要作用是給盾構(gòu)機(jī)提供10 kV (- 5%+5%) /50 Hz的動(dòng)力以及隨著盾構(gòu)的向前掘進(jìn)延伸高壓電纜。高壓電纜 存儲(chǔ)箱能夠存放更多的電纜，減少延長電纜的次數(shù)。(2)高低壓開關(guān)柜高低壓開關(guān)柜安裝在后配套拖車上，高、低壓供電系統(tǒng)有漏電、短路和

8、接 地等保護(hù)裝置。主電路開關(guān)接地保護(hù)、照明和插座開關(guān)接地保護(hù)、人身安全保 護(hù)設(shè)施和措施、主機(jī)安全保護(hù)及聯(lián)鎖功能、電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)及聯(lián)鎖功能；高壓 開關(guān)柜具有高壓漏電、短路、超溫保護(hù)、零序保護(hù)、速斷保護(hù)或報(bào)警等自動(dòng)保 護(hù)功能及通、斷電顯示和參數(shù)顯示功能。(3)變壓器變壓器放置在后配套拖車上，為全浸入式(硅油)，帶電容器以調(diào)節(jié)輸入電 壓的變化?？紤]隧道內(nèi)潮濕的工作環(huán)境，變壓器配備濕度監(jiān)控報(bào)警裝置。所選變壓器 具備高度污染防護(hù)。變壓器的高壓保護(hù)通過斷路器或保險(xiǎn)絲實(shí)現(xiàn)；變壓器的低壓保護(hù)通過標(biāo)準(zhǔn) 斷路器（非插入式、非馬達(dá)驅(qū)動(dòng)）或保險(xiǎn)絲實(shí)現(xiàn)。（4）配電柜配電柜位于后配套拖車上，按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其防護(hù)等

9、級為IP55。 配電柜按系統(tǒng)分成由總線相連的若干獨(dú)立部分。配電柜配有水冷式散熱器，配 電柜下部的進(jìn)線口處設(shè)置有密封蓋板，側(cè)面的進(jìn)線口（如果有）裝有防水蓋。為防止人員的直接接觸，所有帶電連接線、屏蔽母線和端子都用有機(jī)玻璃 封住。設(shè)備主要部分的中性狀態(tài)為“IT”型（不接地中性點(diǎn)線）。一個(gè)絕緣測試器連續(xù)不斷地顯示著絕緣值，并在出現(xiàn)第一個(gè)故障時(shí)給出報(bào) 警信號，當(dāng)絕緣值超出允許值時(shí)給出第二個(gè)故障報(bào)警，同時(shí)由各引出線的開關(guān) 裝置切斷電路。（5）各系統(tǒng)電機(jī)所有電機(jī)防護(hù)等級為IP55, 30KW以上的每臺(tái)電機(jī)均采用星三角方式進(jìn)行啟 動(dòng)。（6）主控制室主控制室安裝后配套上，操作人員通過控制盤上許多按鈕和選擇開關(guān)

10、 （如：手動(dòng)和自動(dòng)選擇等）以及通過可視系統(tǒng)來選擇并驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)機(jī)各部件，彩 色監(jiān)視器上可以顯示各種運(yùn)行參數(shù)和故障。主控制室采用隔音材料加工而成， 工作環(huán)境噪音V70dB,帶空調(diào)。（7）電纜所有電纜均采用橡膠包裹（HAR）,電纜安裝在電纜槽內(nèi)以確保電纜定位牢 固和防止外部損壞，并能在需要的時(shí)候可以方便地接線或維護(hù)。主動(dòng)力電纜與 控制電纜分開布置以防止電干擾。（8）照明及應(yīng)急照明設(shè)備的所有輔助部件（照明、插座）和變壓器絕緣，中性狀態(tài)為“TT”型 （接地中線型），所有引出線由不同的何I路斷路器保護(hù)，以保證第一個(gè)故障發(fā)生（如接地等）時(shí)斷路（群體保護(hù)）。提供正常照明網(wǎng)路（防水熒光燈）和應(yīng)急照明網(wǎng)路（獨(dú)立線管

11、并備有可用 2小時(shí)的備用電池）。（9）插座及應(yīng)急動(dòng)力源每節(jié)后配套拖車上都安裝了插座盒和插頭瞬時(shí)RCD保護(hù)，在前護(hù)盾壓力隔 板上也預(yù)留有帶保護(hù)罩的應(yīng)急動(dòng)力源。17）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用PLC控制方式，能自動(dòng)控制推力、推進(jìn)速度、液壓系統(tǒng)壓 力、刀盤轉(zhuǎn)速、刀盤扭矩、土艙壓力、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速、出硝門開度、出土 量、盾尾和主軸承油脂壓力、注漿系統(tǒng)壓力、盾構(gòu)姿態(tài)和位置等相關(guān)參數(shù)。具 有自動(dòng)及手動(dòng)控制模式，具有自動(dòng)故障診斷和停電自動(dòng)保護(hù)功能。PLC系統(tǒng)應(yīng)有良好的抗干擾措施，PLC模板輸入輸出點(diǎn)應(yīng)有光電隔離保護(hù)措 施。PLC系統(tǒng)保留有備用輸入輸出模塊，同時(shí)具有可擴(kuò)展功能，以方便用戶在 需要時(shí)增加輸入輸出模塊。

12、工業(yè)可編程邏輯控制器（PLC）管理著所有的控制、控制回路、報(bào)警及故障 （提醒進(jìn)行預(yù)防性的和/或糾正性的維修）。此可編程控制器還管理著指令和安 全裝置，包括連鎖裝置，尤其是在以下條件下不允許掘進(jìn)操作：土倉壓力或推力超出限定值；刀盤不旋轉(zhuǎn)或離合器壓力超出限定值（如有）；刀盤轉(zhuǎn)速太低；主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)過載（電機(jī)、油溫等）；出渣系統(tǒng)（螺旋輸送機(jī)無轉(zhuǎn)速及皮帶機(jī)無速度）沒有運(yùn)行；推進(jìn)油缸或較接油缸行程及壓力超出限定值；管片拼裝機(jī)未處于收縮位置；盾構(gòu)主機(jī)滾動(dòng)傾翻值超過限定值；如果主軸承潤滑或油循環(huán)裝置不工作，應(yīng)禁止刀盤旋轉(zhuǎn)等。該控制器還可分步啟動(dòng)各電機(jī)（使瞬時(shí)起峰電流最?。?，自動(dòng)開啟油過濾裝 置和刀盤軸承潤滑。自

13、動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)依據(jù)對機(jī)器各功能的廣泛研究、分析后設(shè)定各系統(tǒng)的初 始值（服務(wù)及狀態(tài)），“鎖定”輸入、輸出表，從而確定了控制器基本框架和擴(kuò) 展的配置。如：采用自動(dòng)掘進(jìn)模式時(shí)，能根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)控制推進(jìn)力、刀 盤轉(zhuǎn)速及扭矩、推進(jìn)速度、土倉壓力、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速、出俺門開度等動(dòng)作。TBM控制盤裝有監(jiān)控系統(tǒng)，通過屏幕給出關(guān)于不同故障及其狀況的各種信 息。故障處理的發(fā)生：導(dǎo)致TBM立即停機(jī)的一般故障；引起相應(yīng)設(shè)備立即停機(jī)的特殊故障；報(bào)警：若干傳感器可以閃爍給出信號以向操作人員報(bào)警，其中有一些則 可在報(bào)警一段時(shí)間后切斷故障（取決于功能）（例如：濾清器堵塞時(shí)先報(bào)警，5 分鐘后會(huì)切斷故障）18）通訊及監(jiān)視系統(tǒng)在

14、主機(jī)及后配套系統(tǒng)上安裝以下4部電話：控制室（控制室配備有空調(diào)）人閘（參見人閘相關(guān)章節(jié)）注漿區(qū)域皮帶機(jī)卸渣區(qū)機(jī)器上還提供一套聲音系統(tǒng)裝置，包括控制室里的1個(gè)擴(kuò)音器、1個(gè)麥克 風(fēng)，以及隧道開挖設(shè)備上的2個(gè)揚(yáng)聲器。在螺旋輸送機(jī)卸渣和皮帶機(jī)卸渣口各安裝一臺(tái)攝像機(jī)，主控室內(nèi)安裝一 臺(tái)彩色顯示器，用以監(jiān)視以上兩區(qū)域的工作情況。19）自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)系統(tǒng)包括：以下硬件工業(yè)電腦激光全站儀雙軸傾斜計(jì)電腦和激光全站儀之間無線連接激光全站儀電源 2個(gè)電動(dòng)棱鏡和一個(gè)參考棱鏡 1套電纜包含以下軟件修正曲線的計(jì)算和顯示根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)計(jì)算和輸入隧道理論中心線為在TBM控制面板上顯示計(jì)算出的“環(huán)號”（表示位置）的通訊聯(lián)系襯砌環(huán)拼

15、裝程序，可出示襯砌環(huán)報(bào)告全站儀和棱鏡之間的角度精確性：優(yōu)于2（2秒）雙軸傾角計(jì)測量滾動(dòng)精度：0. 1 mm每米雙軸傾角計(jì)測量傾斜精度：0. 1 mm每米所有TBM數(shù)據(jù)和地面計(jì)算機(jī)的傳輸以及調(diào)制解調(diào)器（備選）通過導(dǎo)向系統(tǒng)的監(jiān)控，可控制掘進(jìn)方向（水平及豎直）誤差為土 10mm。20）數(shù)據(jù)采集、顯示與傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、顯示與傳輸系統(tǒng)基本組成：安裝在主控室里的一臺(tái)工業(yè)PC,它通過鏈接器與PLC程序相連接。兩臺(tái)顯示器。監(jiān)控軟件。設(shè)備檢測器提供的所有數(shù)據(jù)（如：電流、電壓、土壓、油壓、油位、行 程、溫度等）連續(xù)不斷地被PLC讀取。PLC利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行過程控制，每隔 一秒就處理一次數(shù)據(jù)。計(jì)算值有：每分鐘（此

16、時(shí)間可調(diào)）的平均值、最大值、 最小值，這些數(shù)據(jù)由PC記錄下來。對于設(shè)備而言，具有傳輸及打印功能。這些數(shù)值顯示在監(jiān)控界面上，且顯示界面能進(jìn)行中文和英文切換。第一個(gè) 屏幕顯示設(shè)備的主畫面，主要數(shù)據(jù)由兩種方式顯示：相對于最大值的數(shù)字式和 模擬柱狀圖表。在屏幕下方，有一行顯示最近發(fā)生的故障。第二個(gè)顯示器顯示 各系統(tǒng)功能：推力、注射（泡沫、水泥砂漿、盾尾油脂）、刀盤驅(qū)動(dòng)、超挖刀、 管片角度、故障等。這種方式下，設(shè)備操作人員可以監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的每一個(gè)細(xì) 節(jié)。設(shè)備操作人員可隨時(shí)看到這些數(shù)據(jù)，并能夠分析每一行程、每天或每周的 過程變化，這對于開挖過程中的故障排除非常有效。計(jì)算機(jī)文檔可被絕大多數(shù) 公共軟件讀取，如

17、EXCEL或LOTUS,所以數(shù)據(jù)處理非常容易。21）拖車結(jié)構(gòu)后配套臺(tái)車車架穩(wěn)固，設(shè)備布置緊湊、合理，并滿足最小轉(zhuǎn)彎半徑200m 要求。設(shè)有渣土、漿液和管片輸送通道，左側(cè)為人行通道，盾構(gòu)機(jī)車架上方留 有足夠的通視測量通道，以便于施工階段測量工作進(jìn)行。后配套拖車共由1個(gè)連接橋和7組拖車組成，每臺(tái)拖車下部均安裝四組車 輪，拖車為門架結(jié)構(gòu)。22）通風(fēng)系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)需配置一個(gè)二次通風(fēng)系統(tǒng)，以保證盾構(gòu)機(jī)工作區(qū)域內(nèi)的散熱、通風(fēng) 換氣要求。從盾構(gòu)機(jī)前方靠近護(hù)盾的地方將空氣抽出并在后配套尾部排出。23）工業(yè)用氣系統(tǒng)工業(yè)用氣回路向所有氣動(dòng)裝置、沿后配套每節(jié)門架車、聯(lián)接橋和主機(jī)內(nèi)設(shè) 置的閉合壓力點(diǎn)供氣。它包括兩臺(tái)空壓機(jī)

18、、一個(gè)儲(chǔ)氣罐、所有的閥及安裝在后配拖車上的所有管 路。儲(chǔ)氣罐上安裝有一個(gè)安全閥、一個(gè)逆止閥和一個(gè)壓力表?？諌簷C(jī)采用風(fēng)冷式螺桿空氣壓縮機(jī)，低噪音。24）工業(yè)用水系統(tǒng)工業(yè)用水系統(tǒng)根據(jù)功能由兩部分組成：冷卻、清洗。冷卻水用于冷卻變頻 電機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)液壓站、螺旋輸送機(jī)液壓站、主減速機(jī)、主變壓器等；清洗管 路進(jìn)行排漿泵和閥的沖洗，以及開挖倉的沖洗等。冷卻水循環(huán)采用開式+閉式循環(huán)方式。25）安全設(shè)施在盾構(gòu)設(shè)計(jì)、制造過程中盡可能選擇阻燃材料，以減少引發(fā)火災(zāi)的可能 性；在盾構(gòu)施工過程中所選擇使用的材料盡可能為阻燃材料，以減少引發(fā)火災(zāi) 的可能性。并配備必要的空調(diào)等設(shè)施，以適應(yīng)工作環(huán)境。在盾構(gòu)上安裝了高標(biāo)準(zhǔn)的燈光

19、報(bào)警器、聲音報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警器以及滅火 裝置。在人閘內(nèi)配備了水管和滅火器。在管片安裝機(jī)上安裝了燈光報(bào)警器和聲音報(bào)警器。當(dāng)管片安裝機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)， 報(bào)警器會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲音報(bào)警和燈光（閃爍）報(bào)警。在盾構(gòu)各危險(xiǎn)區(qū)域還安裝有手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警器。按下按鈕后會(huì)發(fā)出雙聲火災(zāi) 報(bào)警。在盾構(gòu)各危險(xiǎn)區(qū)域安裝有不同類型的滅火器。C02火火器安裝在電氣控制面 板、電機(jī)及相似部件附近；干粉滅火器安裝在控制室旁和后配套系統(tǒng)上液壓設(shè) 備附近。在盾構(gòu)上設(shè)有緊急情況下使用的緊急安全通道及緊急按鈕（控制室、人行 閘、管片安裝處和皮帶機(jī)沿線等）。在盾構(gòu)上的噪聲源（液壓設(shè)備、電氣設(shè)備以及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件）均按按歐洲 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也采取了隔音措施，

20、能夠保證盾構(gòu)正常工作時(shí)的環(huán)境噪音達(dá)到 標(biāo)準(zhǔn)值。在盾構(gòu)上的發(fā)熱源（液壓設(shè)備、電氣設(shè)備以及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件）均按按歐洲 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，且配備了足夠能力的冷卻系統(tǒng)，能夠保證盾構(gòu)正常工作。縮空氣的壓力。掘進(jìn)中土倉內(nèi)的渣土未充滿土倉，尚有一定的空間，渣土高度 保持正好在螺旋輸送機(jī)入口上方（可以根據(jù)不同位置的土倉壓力的變化來判斷 土倉土位狀態(tài)），以維持開挖室里空氣壓力的密閉性，并通過向土倉內(nèi)的壓縮 空氣與渣土共同支撐開挖面和防止地下水滲入。適用于具有一定自穩(wěn)能力和地 下水壓力不太高的地層，其防止地下水滲入的效果主要取決于壓縮空氣的壓 力。G、盾構(gòu)機(jī)刀盤和螺旋輸送機(jī)具有通過300麗粒徑孤石（偶見）的能力，具 有

21、對漂石、礫石的處理能力。H、盾構(gòu)機(jī)可多次解體、組裝，拆裝方便，前盾和中盾之間的連接采用主動(dòng) 錢接方式。I、盾構(gòu)機(jī)的使用安全、環(huán)保條件（如防火、噪音、排放、操作人員工作環(huán) 境等）滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。J、盾構(gòu)正常工作時(shí)，在主控室噪音小于70dB。K、盾構(gòu)設(shè)備具有降溫能力，非夏季盾構(gòu)正常工作時(shí)，隧道內(nèi)施工操作區(qū)溫 度不高于32,操作控制室工作環(huán)境溫度不能高于28。如果夏天施工需在隧 道內(nèi)安裝空調(diào)可達(dá)到指標(biāo)。L、所有設(shè)備均考慮防火要求，防火等級符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求。在隧道 內(nèi)安裝10個(gè)滅火器和5個(gè)煙霧檢測器。M、盾構(gòu)機(jī)內(nèi)（包括人閘、螺旋機(jī)出土口等）設(shè)置有害氣體自動(dòng)檢測系統(tǒng)。2.主要部件及系統(tǒng)描述1）盾殼護(hù)

22、盾的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按承受特定的土壓、靜水壓力和動(dòng)載荷設(shè)計(jì)。采用高強(qiáng) 度材料Q345,具有足夠的剛度和耐磨性，盾尾不變形。盾體上預(yù)留超前鉆孔及 徑向應(yīng)急注漿孔。盾體由三部分構(gòu)成：前盾、中盾及尾盾。前盾：遮罩刀盤和主驅(qū)動(dòng)；中盾：遮罩操作控制室，電液動(dòng)力組，推進(jìn)系統(tǒng)和螺旋輸送系統(tǒng)；尾盾：支撐管片拼裝系統(tǒng)；在盾構(gòu)殼四周鋼板都是均勻連續(xù)而且厚度一 致，所有注漿和注脂管路都完全安裝在尾盾內(nèi)壁上。護(hù)盾結(jié)構(gòu)所使用的材料和護(hù)盾的尺寸與本工程地質(zhì)（土的含水量及磨損介 質(zhì)等等）和遇到的工作條件是匹配的。為了適應(yīng)曲線掘進(jìn)，護(hù)盾的設(shè)計(jì)為梭 形，即尾護(hù)盾的直徑要比中護(hù)盾和前護(hù)盾的直徑小一些。針對施工中更換土壓傳感器時(shí)泥水和渣

23、土涌入盾體現(xiàn)象，NHI全新設(shè)計(jì)采 用了水閘原理，有效避免開挖倉和盾體內(nèi)部聯(lián)通。相對于其他將注漿管和油脂管內(nèi)埋于盾尾殼中的設(shè)計(jì)，NHI的設(shè)計(jì)在盾殼 周圈沒有盾殼厚度變小的薄弱區(qū)域。相對于其他將注漿管外置于盾殼的設(shè)計(jì)，NHI的設(shè)計(jì)在砂性地層中掘進(jìn)時(shí) 能對注漿管路提供可靠的保護(hù)。此外，NHI的這種設(shè)計(jì)更便于對管路的維護(hù)和清理。萬一管路被堵，這種 設(shè)計(jì)很容易更換被堵的管路（內(nèi)置多節(jié)短管連接）。這樣設(shè)計(jì)還有使管路便于維 護(hù)、清理和更換的優(yōu)點(diǎn)。盾尾密封由盾尾鋼絲刷組成，盾尾刷由彈性鋼板保護(hù)。線刷形成了環(huán)形空 間，中間一直充滿油脂，由后配套上流量可調(diào)的油脂泵注入。注脂是連續(xù)的， 并通過每個(gè)注入口的壓力監(jiān)測器

24、從控制盤上進(jìn)行監(jiān)測。2）刀盤針對沈陽地鐵9號線和10號線項(xiàng)目地質(zhì)以粘土層、砂層和圓礫層為主的特 點(diǎn)，刀盤采用大開口率的結(jié)構(gòu)形式，有效開口率約54%,減少砂礫對刀盤刀具 的磨損，并防止在粘土地層出現(xiàn)結(jié)泥餅等現(xiàn)象，更好的適應(yīng)粘土、礫砂、粘砂 和砂卵地層中的掘進(jìn)。原材料選用低合金高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)鋼Q345,保證結(jié)構(gòu)具有 足夠的剛度、強(qiáng)度，滿足正常掘進(jìn)的要求，同時(shí)能夠應(yīng)對漂石或孤石等不利地 質(zhì)條件下的掘進(jìn)。刀盤輻板表面和圓周處全部堆焊耐磨層，可保證設(shè)備連續(xù)掘 進(jìn)3km后母材無嚴(yán)重磨損。刀盤與旋轉(zhuǎn)接頭之間采用直通式連接箱，提高連接的可靠性，降低渣土的 磨損。刀具配置為重型撕裂刀和寬刃刮刀。重型撕裂刀為銷軸連

25、接，方便維修和 更換；刮刀采用增強(qiáng)型的合金刀刃，提高刀具的抗沖擊性。同時(shí)優(yōu)化刀具的數(shù) 量和布置，提高切削效率。3）刀盤驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)機(jī)的刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，包括主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)殼體、電 機(jī)、減速機(jī)、小齒輪、安全聯(lián)軸器、主軸承、唇形密封等主要構(gòu)件。刀盤驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)必須考慮具有較大的剛性，以優(yōu)化主軸承的壽命及使 刀盤前面達(dá)到穩(wěn)定的開挖條件。主軸承裝在和土壓平衡（高扭矩、高推力）相 匹配的固定剛性結(jié)構(gòu)上。系統(tǒng)的大部分機(jī)械部件都采用鍛件加工而成（如軸承 支承、刀架等）。變頻電機(jī) 6臺(tái)變頻電機(jī)通過減速機(jī)及小齒輪來驅(qū)動(dòng)主軸承的大齒圈；變頻電機(jī)由變頻器控制；驅(qū)動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)順時(shí)針和逆時(shí)針雙向旋轉(zhuǎn)，并能實(shí)

26、現(xiàn)刀盤脫困功能。主軸承采用重型軸承，帶有3排圓柱滾子和齒圈。自動(dòng)潤滑系統(tǒng)和齒輪油潤滑循環(huán)系統(tǒng)（油位/油溫/油壓等）與刀盤驅(qū)動(dòng)連 鎖，實(shí)現(xiàn)永久潤滑。主軸承密封采用主軸承內(nèi)、外密封自動(dòng)注脂系統(tǒng)，確保在掘進(jìn)期間主軸承密封性能。盾體內(nèi)安裝定量分配泵和壓力傳感器等監(jiān)控元件，確保將油脂按所需壓力 和流量安全地分配到各密封腔室內(nèi)。主軸承齒輪油潤滑系統(tǒng)主軸承和驅(qū)動(dòng)裝置的潤滑采用浸油式潤滑。主軸承的潤滑通過刀盤驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行來控制，潤滑回路有三個(gè)功能：確保對主軸承的滾柱滾道進(jìn)行強(qiáng)制式潤滑；確保潤滑油過濾；確保運(yùn)動(dòng)部件的冷卻。主軸承控制可以監(jiān)控主軸承齒輪油液位、油溫、流量；可以監(jiān)控主軸承密封沖洗油的液位；可以監(jiān)控主軸

27、承密封油脂的壓力、流量。4）推進(jìn)系統(tǒng)主機(jī)的向前推進(jìn)由推進(jìn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，推進(jìn)系統(tǒng)主要由推進(jìn)油缸、液壓泵站 及控制裝置組成。推進(jìn)油缸共分為四組，推進(jìn)油缸作用在前一環(huán)的混凝土管片 上，借助帶球錢的撐靴（附有一層聚亞安福板）將力均勻地分散在接觸表面， 以防止對混凝土管片的任何損壞。每組推進(jìn)油缸的壓力可通過操縱控制臺(tái)上的 電位計(jì)手工調(diào)整，在管片拼裝模式下，推進(jìn)油缸也可單獨(dú)或分組選擇控制。為了方便主機(jī)的方向操縱，油缸直接頂推在靠近機(jī)器重心的前護(hù)盾上，并 安裝有行程傳感器用以測量機(jī)器的開挖進(jìn)尺及推進(jìn)速度，推進(jìn)速度通過控制面 板可以連續(xù)地調(diào)整。液壓鎖的設(shè)計(jì)能夠防止盾構(gòu)機(jī)在停機(jī)時(shí)被動(dòng)回縮。管片安裝模式時(shí)，可通過管

28、片安裝機(jī)的遙控器或固定操作面板單獨(dú)或分組 選擇控制任何一根油缸，以滿足封頂塊安裝在不同的點(diǎn)位上。NHI/對設(shè)備PLC 程序和上位機(jī)界面進(jìn)行了全新調(diào)整，使推進(jìn)油缸顯示屏數(shù)據(jù)顯示清晰，更具人 性化。管片安裝模式時(shí)，正在安裝的混凝土管片所對應(yīng)的油缸縮回，其它油缸的 撐靴保持足夠壓力與管片接觸，以確保安裝期間管片的安全、混凝土管片之間 密封的壓力以及維持開挖室里的限定壓力。管片安裝模式時(shí)，當(dāng)每一片管片安裝完畢，重新伸出推進(jìn)油缸與管片接觸 并施加壓力時(shí)，要控制推進(jìn)油缸的撐緊壓力（此壓力可以很容易地進(jìn)行預(yù)先設(shè) 定），以避免盾構(gòu)機(jī)向前移動(dòng)、損壞拼裝機(jī)的安裝臂或造成已安裝好的管片開 裂。5）人閘人閘用來進(jìn)入開

29、挖室和隧道掌子面以便在壓縮空氣下進(jìn)行維修操作，人閘 滿足作業(yè)人員在帶壓情況下快速地進(jìn)行檢查、更換刀具以及檢查、維修刀盤內(nèi) 其它部件，人閘配套設(shè)備按照歐洲氣壓工作條件下的技術(shù)和工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配 置。人閘由主人閘室和應(yīng)急人閘室構(gòu)成，主人閘室可容納3個(gè)人，應(yīng)急人閘室 可容納2個(gè)人。人閘內(nèi)配備電話、應(yīng)急燈、觀察窗、控制面板，氧氣呼吸系 統(tǒng)。人閘內(nèi)安裝有全氣動(dòng)壓縮空氣調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)氣墊室內(nèi)的支撐壓力以 及人閘的空氣壓力，以便保持恒定壓力。安裝在開挖室內(nèi)的壓力傳感器隨時(shí)檢測上艙內(nèi)的實(shí)際壓力值，壓力調(diào)節(jié)器 比較測得值與設(shè)定值，然后控制進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)氣墊室的壓力使之保持恒定壓力 （如果開挖室壓力突然過超過設(shè)定值

30、，則通過排氣口卸壓，如果開挖室壓力突 然低于設(shè)定值，則通過進(jìn)氣口增壓）。壓縮空氣調(diào)節(jié)器的調(diào)壓精度為0.01Mpa。 （如下圖所示）。開挖室內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)掘進(jìn)過程中，氣墊倉內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)是通過PID壓縮空氣調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的。為適應(yīng)雙氣路的要求，盾體內(nèi)安裝了兩套壓縮空氣調(diào)節(jié)器，一套是在正常 工作期間使用，另一套作為備用，一旦工作系統(tǒng)出現(xiàn)故障，備用調(diào)節(jié)器馬上可 以工作。6）螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)安裝于開挖室下部，其作用是輸送渣土和控制土倉壓力。掘進(jìn)過程中，通過調(diào)整螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速和螺旋輸送機(jī)出閘門的開度可以 控制土倉壓力。通過螺栓連接在承壓隔板上和螺旋輸送機(jī)外殼上的土壓傳感 器，可以在控制室內(nèi)監(jiān)控土壓沿螺旋輸

31、送機(jī)的壓力降。在螺旋輸送機(jī)的入口前部承壓隔板上安裝有安全閘門，當(dāng)螺旋輸送機(jī)縮回 進(jìn)行維修時(shí)，可以關(guān)閉隔板上的安全閘門，及時(shí)封閉土倉，確保在此期間一旦 前方有涌水或意外塌陷時(shí)的工作安全。NHI全新設(shè)計(jì)對螺桿深入土倉的長度進(jìn)行了優(yōu)化，加大土倉攪拌空間。出渣門有斷電后自動(dòng)關(guān)閉的連鎖功能。在螺旋輸送機(jī)內(nèi)殼和螺旋葉片表面 進(jìn)行了硬化焊接處理.，提高了耐磨性。螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)為液壓驅(qū)動(dòng)，可以實(shí) 現(xiàn)無級調(diào)速。螺旋輸送機(jī)上安裝有檢查口，可方便地對螺旋輸送機(jī)外護(hù)筒、螺桿、螺旋葉片進(jìn)行檢查和維修。7） 土壓傳感器在刀盤開挖倉內(nèi)安裝4個(gè)土壓傳感器，螺旋輸送機(jī)尾端安裝1個(gè)傳感器，保 證精度可達(dá)0. OIMpa,可安裝和拆卸方便。8）皮帶輸送機(jī)皮帶輸送機(jī)把渣土從螺旋輸送機(jī)傳送到渣車。NH1全新設(shè)計(jì)對皮帶爬坡角度進(jìn)行了調(diào)整，減低了爬坡角度，極大減少掉 泥現(xiàn)象。NHI全新設(shè)計(jì)取消了緩沖床，將帶