《盾構(gòu)的基本構(gòu)造》課件

盾構(gòu)的基本構(gòu)造盾構(gòu)是一種大型地下掘進(jìn)機(jī)。它通常用于隧道開挖。盾構(gòu)機(jī)概述盾構(gòu)機(jī)是一種大型地下工程掘進(jìn)機(jī)械，主要用于城市地鐵、隧道、地下管線等工程建設(shè)。它可以有效提高施工效率，減少對(duì)地面環(huán)境的影響，同時(shí)保證工程質(zhì)量。盾構(gòu)機(jī)的工作原理是利用刀盤切割巖石或土體，然后通過推進(jìn)系統(tǒng)將盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，并同時(shí)安裝管片，形成隧道或地下管線。盾構(gòu)機(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，需要專業(yè)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行操作和維護(hù)。盾構(gòu)機(jī)的主要構(gòu)成部件刀盤刀盤是盾構(gòu)機(jī)的前端，主要負(fù)責(zé)巖石的切割和破碎。它由刀具、刀架和刀盤本體組成。推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的動(dòng)力來源，它將刀盤推入巖石中，從而完成掘進(jìn)工作。它由液壓缸、油泵和電機(jī)等組成。管片運(yùn)輸系統(tǒng)管片運(yùn)輸系統(tǒng)將預(yù)制的管片運(yùn)送到隧道內(nèi)，并將其拼裝成隧道內(nèi)襯。它由輸送機(jī)、提升機(jī)和控制系統(tǒng)等組成。其他系統(tǒng)其他系統(tǒng)包括支撐系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等，它們共同保證盾構(gòu)機(jī)安全高效地完成掘進(jìn)工作。切割頭切割頭是盾構(gòu)機(jī)的核心部件，負(fù)責(zé)巖石的破碎和開挖。它由多個(gè)刀盤組成，每個(gè)刀盤上安裝著多個(gè)刀具。刀具的種類和數(shù)量根據(jù)巖石的硬度和地質(zhì)條件進(jìn)行選擇，通常包括圓盤刀、滾刀、銑刀等。切割頭的結(jié)構(gòu)及工作原理1刀盤刀盤是盾構(gòu)機(jī)切割頭的核心部件，由多個(gè)刀具組成，負(fù)責(zé)切削土石。刀具按功能分類，包括主刀、輔助刀和側(cè)刀。2刀具刀具按材質(zhì)可分為硬質(zhì)合金刀具、超硬材料刀具等，根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇合適的刀具。3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為刀盤提供動(dòng)力，使刀盤旋轉(zhuǎn)并切削土石。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由電機(jī)、減速機(jī)等組成，并通過液壓系統(tǒng)傳遞動(dòng)力。推進(jìn)系統(tǒng)液壓推進(jìn)系統(tǒng)液壓推進(jìn)系統(tǒng)是目前盾構(gòu)機(jī)采用的主流推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可靠性高、效率高、操作簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于城市地鐵、隧道等工程中。推進(jìn)缸推進(jìn)缸是推進(jìn)系統(tǒng)的核心部件，通過液壓油的壓力推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)的組成及工作原理1液壓缸提供推進(jìn)動(dòng)力2推力架傳遞推力3支撐系統(tǒng)穩(wěn)定盾構(gòu)機(jī)4控制系統(tǒng)控制推進(jìn)速度和方向盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的核心，它負(fù)責(zé)將盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)主要由液壓缸、推力架、支撐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。液壓缸是推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力源，它通過液壓油的壓力產(chǎn)生推力，推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)。推力架將液壓缸的推力傳遞到盾構(gòu)機(jī)的前端，并將其作用到圍巖上。支撐系統(tǒng)用于穩(wěn)定盾構(gòu)機(jī)，防止其在掘進(jìn)過程中發(fā)生傾斜或滑動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)控制推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括推進(jìn)速度、方向和停機(jī)等。管片運(yùn)輸系統(tǒng)管片搬運(yùn)管片運(yùn)輸系統(tǒng)將管片從存放區(qū)運(yùn)送到安裝位置，進(jìn)行精確的管片安裝。管片吊裝管片吊裝設(shè)備將管片提升到安裝位置，并進(jìn)行精確定位，確保管片的準(zhǔn)確安裝。運(yùn)輸軌道軌道系統(tǒng)將管片安全地運(yùn)輸?shù)桨惭b區(qū)域，確保運(yùn)輸效率和安全。管片運(yùn)輸系統(tǒng)組成管片運(yùn)輸系統(tǒng)主要由管片輸送機(jī)、管片堆放區(qū)和管片吊裝裝置組成。工作原理管片輸送機(jī)將預(yù)制好的管片從堆放區(qū)運(yùn)送到盾構(gòu)機(jī)后方，管片吊裝裝置將管片吊裝到指定位置，并與已安裝的管片進(jìn)行拼裝。作用管片運(yùn)輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)將管片安全、高效地運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，確保管片安裝的順利進(jìn)行。導(dǎo)向系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)的作用是保證盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中保持預(yù)定的方向和軌跡，確保隧道施工的精度和安全。導(dǎo)向系統(tǒng)通常由導(dǎo)向架、導(dǎo)向輪、導(dǎo)向裝置等組成。導(dǎo)向架安裝在盾構(gòu)機(jī)的前端，可以根據(jù)隧道軸線的方向進(jìn)行調(diào)整，確保盾構(gòu)機(jī)沿預(yù)定的方向掘進(jìn)。導(dǎo)向輪則負(fù)責(zé)控制盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，防止其偏離預(yù)定的軌跡。導(dǎo)向系統(tǒng)的作用及工作原理導(dǎo)向系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的重要組成部分，其作用是保證盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中能夠沿著預(yù)定的路線前進(jìn)，并保持正確的姿態(tài)。1保持方向?qū)蛳到y(tǒng)通過控制盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)向，使之始終保持在預(yù)定的路線方向上。2控制姿態(tài)導(dǎo)向系統(tǒng)通過控制盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，使之保持水平或傾斜狀態(tài)，避免出現(xiàn)偏離或傾覆。3確保精度導(dǎo)向系統(tǒng)能夠確保盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中保持一定的精度，以滿足工程的要求。導(dǎo)向系統(tǒng)通常由導(dǎo)向架、導(dǎo)向輪、液壓缸等組成，通過傳感器和控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的精確控制。密封系統(tǒng)密封系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的重要組成部分，起著隔離工作面與外界環(huán)境的作用。它主要由密封裝置、密封材料、密封結(jié)構(gòu)等組成，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，密封系統(tǒng)可以有效地防止地下水、泥土等進(jìn)入隧道。密封系統(tǒng)還能保證盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部工作環(huán)境的安全，為工作人員提供一個(gè)良好的作業(yè)環(huán)境。密封系統(tǒng)的作用及工作原理盾構(gòu)機(jī)密封系統(tǒng)是保證隧道施工安全的重要組成部分，其主要作用是防止地下水和泥土進(jìn)入隧道，同時(shí)保證施工人員和設(shè)備的安全。1防止水土入侵阻止地下水和泥土進(jìn)入隧道，確保施工安全。2確保人員安全提供安全的工作環(huán)境，防止人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中。3維持施工穩(wěn)定保持隧道內(nèi)部氣壓穩(wěn)定，防止坍塌和變形。支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的重要組成部分。它起到支撐盾構(gòu)機(jī)本體，保證盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中的穩(wěn)定性和安全性作用。支撐系統(tǒng)通常由液壓千斤頂和支撐架組成，通過液壓千斤頂對(duì)支撐架進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的掘進(jìn)環(huán)境。支撐系統(tǒng)的作用及工作原理支撐的作用支撐系統(tǒng)可以有效地減小地層壓力對(duì)盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，確保盾構(gòu)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。支撐的類型支撐系統(tǒng)主要分為液壓支撐系統(tǒng)和機(jī)械支撐系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)在不同的地質(zhì)條件下發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。支撐的原理支撐系統(tǒng)通過液壓或機(jī)械裝置對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行支撐，控制盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中的姿態(tài)和穩(wěn)定性。支撐的作用機(jī)理支撐系統(tǒng)通過對(duì)盾構(gòu)機(jī)施加反作用力，抵消地層壓力，穩(wěn)定盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)，防止盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)偏移或傾斜。測(cè)量系統(tǒng)盾構(gòu)測(cè)量系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)、掘進(jìn)速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。測(cè)量系統(tǒng)通常包括全站儀、激光跟蹤儀、姿態(tài)傳感器、里程計(jì)等設(shè)備。測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以用于指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方向和姿態(tài)控制，確保盾構(gòu)機(jī)安全、準(zhǔn)確地完成掘進(jìn)任務(wù)。測(cè)量系統(tǒng)的作用及工作原理1精確控制測(cè)量系統(tǒng)能精確控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方向，保證隧道軸線和設(shè)計(jì)圖紙一致。2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、掘進(jìn)速度、圍巖壓力等參數(shù)，以便及時(shí)調(diào)整施工方案。3數(shù)據(jù)分析收集分析測(cè)量數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工提供參考依據(jù)，提高施工效率和安全性。電氣控制系統(tǒng)控制中心控制中心是盾構(gòu)機(jī)的“大腦”，負(fù)責(zé)接收來自各個(gè)傳感器的信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序控制盾構(gòu)機(jī)的各項(xiàng)動(dòng)作。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)為盾構(gòu)機(jī)提供動(dòng)力，包括主電源系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)和應(yīng)急電源系統(tǒng)。人機(jī)界面人機(jī)界面是操作人員與盾構(gòu)機(jī)溝通的橋梁，通過顯示屏、按鍵等設(shè)備，操作人員可以監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行必要的操作。安全系統(tǒng)安全系統(tǒng)保證盾構(gòu)機(jī)的安全運(yùn)行，包括過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)等。電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成及作用盾構(gòu)機(jī)的電氣控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收和處理來自各種傳感器和控制單元的信號(hào)，控制盾構(gòu)機(jī)的各項(xiàng)工作，并實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能。1控制單元主要包括PLC、伺服控制器、變頻器等2傳感器用于監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)3執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)、液壓缸等，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作4人機(jī)界面操作員監(jiān)控和控制盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)11.掘進(jìn)段的選擇與控制確定最佳掘進(jìn)路線，有效控制掘進(jìn)方向與姿態(tài)，確保盾構(gòu)機(jī)安全高效掘進(jìn)。22.圍巖的支護(hù)與穩(wěn)定采用合理的支護(hù)方案，穩(wěn)定圍巖，防止坍塌變形，保證盾構(gòu)機(jī)安全運(yùn)行。33.管片的安裝與密封精確安裝管片，保證管片之間的密封性能，防止漏水漏氣，保證隧道結(jié)構(gòu)安全。44.導(dǎo)向與姿態(tài)控制精確控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向和姿態(tài)，確保隧道軸線和斷面尺寸符合設(shè)計(jì)要求。掘進(jìn)段的選擇與控制地質(zhì)條件考慮地質(zhì)構(gòu)造、巖層性質(zhì)、地下水位等因素，選擇合適的掘進(jìn)段。施工環(huán)境評(píng)估施工場(chǎng)地條件，如交通運(yùn)輸、供電、排水等，確保安全施工。施工進(jìn)度根據(jù)項(xiàng)目工期要求，合理規(guī)劃掘進(jìn)段長(zhǎng)度，保證施工進(jìn)度。成本控制綜合考慮掘進(jìn)段長(zhǎng)度、施工難度、成本效益，選擇最優(yōu)方案。圍巖的支護(hù)與穩(wěn)定1支撐系統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，需要使用支撐系統(tǒng)來支撐圍巖，防止圍巖坍塌。支撐系統(tǒng)通常由鋼架、鋼筋混凝土等材料組成。2注漿加固注漿加固是常用的圍巖支護(hù)方法之一。通過向圍巖中注入水泥漿、化學(xué)漿等材料，提高圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。3預(yù)留錨桿預(yù)留錨桿是另一種常見的圍巖支護(hù)方法。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)之前，在圍巖中預(yù)留一些錨桿，用于在掘進(jìn)過程中支撐圍巖，防止坍塌。管片的安裝與密封1管片就位精準(zhǔn)定位，確保管片與前一環(huán)對(duì)接平穩(wěn)2拼裝連接利用螺栓、鋼筋網(wǎng)等連接方式，將管片牢固固定3密封處理采用密封材料，確保管片接縫處防水、防滲管片安裝是盾構(gòu)施工的重要環(huán)節(jié)，需要精確控制，以確保隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。導(dǎo)向與姿態(tài)控制盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，需要精確地控制其方向和姿態(tài)，以確保隧道施工的順利進(jìn)行。1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采用GPS、慣性導(dǎo)航等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)的位置、姿態(tài)和速度。2姿態(tài)控制根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的精確控制。3導(dǎo)向控制利用液壓或電機(jī)控制，調(diào)整盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)方向的精確控制。泥水平衡與涌水控制泥水平衡泥水平衡法是指通過在盾構(gòu)工作面周圍建立一個(gè)泥漿壓力場(chǎng)，與周圍地層壓力保持平衡，從而控制地下水的涌入。泥漿特性泥漿的密度、粘度、流動(dòng)性等特性對(duì)泥水平衡效果至關(guān)重要，需要根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整。涌水控制在遇到地下水涌入時(shí)，需要及時(shí)調(diào)整泥漿參數(shù)，并采取堵水措施，防止涌水量過大，影響盾構(gòu)施工。監(jiān)測(cè)與預(yù)警對(duì)工作面周圍地層壓力、泥漿壓力、涌水量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取相應(yīng)措施。盾構(gòu)機(jī)的通過能力與掘進(jìn)速度10-15米/天普通盾構(gòu)機(jī)平均掘進(jìn)速度20米/天大型盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度100米盾構(gòu)機(jī)一次通過長(zhǎng)度200米盾構(gòu)機(jī)最大通過長(zhǎng)度盾構(gòu)機(jī)的通過能力和掘進(jìn)速度直接影響工程進(jìn)度，其決定因素包括地質(zhì)條件、盾構(gòu)機(jī)類型、施工工藝等。盾構(gòu)施工安全管理風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別安全管理需要識(shí)別盾構(gòu)施工過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，例如地質(zhì)條件、設(shè)備故障、人員操作等。安全措施針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素制定相應(yīng)的安全措施，包括人員培訓(xùn)、設(shè)備維護(hù)、安全檢查、應(yīng)急預(yù)案等。安全監(jiān)管加強(qiáng)安全監(jiān)管，定期檢查安全措施的執(zhí)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施