盾構(gòu)機(jī)主要結(jié)構(gòu)功能及分類.ppt

1、盾構(gòu)機(jī)主要結(jié)構(gòu) 功能及分類,目 錄,第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,土倉,刀盤,切口環(huán),支撐環(huán),尾盾,尾刷密封,管片密封,螺旋機(jī),主驅(qū)動(dòng),推進(jìn)缸,人員倉,管片拼裝機(jī),盾構(gòu)機(jī)的基本組成,土壓平衡盾構(gòu)的基本原理 利用盾構(gòu)施加于開挖艙內(nèi)渣土的壓力平衡開挖面水土壓力,刀盤切削下來的渣土通過刀盤上的開口進(jìn)入土倉，渣土在土倉內(nèi)經(jīng)過攪拌和渣土改良成為流塑狀，盾構(gòu)推進(jìn)油缸的推力通過承壓隔板傳遞給土倉內(nèi)的渣土，繼而傳遞給開挖面，以平衡開挖面處的地下水壓和土壓，從而保持開挖面的穩(wěn)定。螺旋輸送機(jī)從承壓隔板的開孔伸入土倉

2、進(jìn)行排土.,盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理,土倉壓力控制因素圖,增大/減小推進(jìn)速度,增大 / 減小螺旋輸送機(jī)排放速度,地下水 壓 土壓,盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理,泥水平衡盾構(gòu)的基本結(jié)構(gòu),泥水倉,氣墊倉,刀盤,主驅(qū)動(dòng),沖刷管,排漿管吸口,破碎機(jī)位置,管片拼裝機(jī),主機(jī)排漿泵,盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理,泥水平衡盾構(gòu)的基本原理和結(jié)構(gòu),泥水倉,氣墊倉,壓縮空氣,盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理,泥水平衡盾構(gòu)的基本原理 利用泥漿在由泥漿形成的泥膜面上的壓力平衡開挖面水土壓力,泥膜,氣墊倉,泥水倉,沖刷管,排漿管,泥水盾構(gòu)采用膨潤土懸浮液（俗稱泥漿）作為支護(hù)材料。將泥漿送入泥水室，在開挖面上形成不透水的泥膜，通過該泥膜平衡作用于開挖面的

3、水土壓力。開挖的土砂以泥漿形式輸送到地面，通過泥漿處理設(shè)備進(jìn)行分離，分離后的泥水進(jìn)行重新調(diào)漿，再輸送到開挖面。泥水盾構(gòu)適用的地質(zhì)范圍較大，從軟弱砂質(zhì)土層到砂礫層都可以使用。,盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理,泥水盾構(gòu)泥漿環(huán)流輸送系統(tǒng),地面泥水分離站,進(jìn)漿泵,進(jìn)漿管路,隧道中繼泵,主機(jī)排漿泵,排漿管路,泥漿管延伸裝置,盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理,刀盤支撐及主驅(qū)動(dòng), 主驅(qū)動(dòng)有2種：液壓驅(qū)動(dòng)及變頻或雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，特性曲線相當(dāng)。液壓驅(qū)動(dòng)裝置體積小，適于中小盾構(gòu)。電驅(qū)動(dòng)體積較大，適于中大特大盾構(gòu)。,刀盤支承方式有3種： 1）中心支承式（適用于中小型直徑盾構(gòu)）2）中間支承式（適用于中大型直徑盾構(gòu)）3）周邊支承式（適用于小型

4、直徑盾構(gòu)）,中心支承方式 中間支承方式 周邊支承方式,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,電驅(qū)、液驅(qū)對(duì)比情況,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,11,電驅(qū)在脫困情況下，若刀盤卡死（電機(jī)堵轉(zhuǎn)），此時(shí)受到變頻器及電機(jī)特性限制，實(shí)際扭矩僅為脫困扭矩的60%左右。而液驅(qū)在脫困情況下，溢流閥處于溢流狀態(tài)，刀盤驅(qū)動(dòng)扭矩一直保持脫困扭矩下脫困。在頻繁正反轉(zhuǎn)脫困時(shí)，電驅(qū)不及液驅(qū)響應(yīng)快，脫困效果差。 在砂卵石及上軟下硬地層掘進(jìn)，載荷變化頻繁，電機(jī)不及液壓馬達(dá)適應(yīng)性優(yōu)越，因此電驅(qū)相對(duì)液驅(qū)抗沖擊能力差。,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,配置的主軸承共有兩排80mm直徑的主推滾子，可承受較大偏載，主軸承直徑3061mm，有效使用壽命1

5、0000小時(shí)。外密封4道，內(nèi)密封3道。,外密封示意圖,內(nèi)密封示意圖,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,主軸承,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,主軸承,驅(qū)動(dòng)箱,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,盾構(gòu)機(jī)主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,目 錄,第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,前盾,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,按照結(jié)構(gòu)方式分為4種： 1）鉸接結(jié)構(gòu)，盾體從前至后，直徑依次減小，防卡性能好但開挖直徑大。 2）鉸接結(jié)構(gòu)，前中尾盾直徑相同，防卡性能差但開挖直徑?。ㄜ浲粒?3）無鉸接結(jié)構(gòu)，盾體從前至后，直徑依次減小，防

6、卡性能好但開挖直徑大。轉(zhuǎn)向性能差于鉸接結(jié)構(gòu)。取消鉸接后盾體結(jié)構(gòu)簡單，也不存在鉸接密封泄漏之憂。 4）無鉸接結(jié)構(gòu)，直筒式，前中尾盾直徑相同，防卡性能差但開挖直徑小。其余優(yōu)缺點(diǎn)與3）相同。 按照注漿管布置方式盾尾分為2種： 1）盾尾注漿管外置，僅適于軟土地層，開挖直徑較?。ㄈ障稻佣啵?。 2）盾尾注漿管內(nèi)置，適于所有地層，開挖直徑較大。 具體選擇何種結(jié)構(gòu)形式還需根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件確定。,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,尾盾,第一道密封刷更換,中盾和盾尾之間設(shè)計(jì)有兩道密封，一道為橡膠密封，一道為緊急氣囊密封，如下圖所示。正常情況下，橡膠密封起作用，在涌水或橡膠密封損壞需要更換時(shí)，使用緊急氣囊密封，在更嚴(yán)重的情況

7、下從C孔注入聚氨酯，起到臨時(shí)密封作用。,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,盾尾密封一般采用鋼絲刷密封裝置，鋼絲刷是集彈簧鋼板、鋼絲刷及不銹鋼金屬網(wǎng)于一體的結(jié)構(gòu)（也有采用鋼板刷）。盾尾油脂泵向每道鋼絲刷密封之間的腔室提供壓力油脂，以提高止水性能。根據(jù)不同的水土壓力可選擇不同排數(shù)的尾刷布置方式。,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,盾尾密封： 設(shè)置3道密封刷，其中最后一道為特殊密封刷，此密封在成都地鐵2號(hào)線已得到廣泛應(yīng)用，在深圳也已有應(yīng)用，提高了盾尾密封性能。,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,23,按照艙室數(shù)量分為2種： 1）雙倉：主倉和副倉，副倉也稱為材料倉。主倉和土倉在不減壓狀態(tài)下，通過副倉的獨(dú)立降壓升壓，分別與主倉隔斷和

8、連接，完成進(jìn)倉作業(yè)過程中外部刀具材料的運(yùn)進(jìn)，提高作業(yè)有效時(shí)間和效率。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 2）單倉：結(jié)構(gòu)簡單，但帶壓進(jìn)倉作業(yè)的有效時(shí)間短，效率低。,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介（人倉）,中鐵號(hào)設(shè)備通常配置雙艙并聯(lián)人倉及成熟的德國SAMSON公司的全氣動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，此套系統(tǒng)為全氣控裝置，在網(wǎng)電斷電時(shí)系統(tǒng)仍能正常工作，確保帶壓換刀時(shí)艙內(nèi)人員安全。,主艙,準(zhǔn)備艙,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介（人倉）,推進(jìn)油缸 作用：推進(jìn)油缸尾部裝有撐靴，依靠推進(jìn) 油缸伸出后頂推管片的反作用力使盾構(gòu)機(jī) 前進(jìn)。 分類：分為單缸布置和雙缸布置，布置數(shù) 量和結(jié)構(gòu)形式主要由所在城市隧道的管 片分度決定。如貴局蘇州所用的113、114 號(hào)盾構(gòu)布置

9、有6組雙缸和10組單缸，管片分 度為22.5,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介（推進(jìn)油缸）,鉸接油缸 按照鉸接方式分為2種： 1）主動(dòng)鉸接：鉸接油缸和推進(jìn)油缸 均有調(diào)向功能，鉸接缸在推進(jìn)缸前 面，可直接迫使刀盤轉(zhuǎn)向。調(diào)向時(shí) 可采用主動(dòng)轉(zhuǎn)向方式也可采用被動(dòng) 轉(zhuǎn)向方式。調(diào)向性能好；硬巖層換 刀方便；鉸接與推進(jìn)依次動(dòng)作，利 于脫困；不利于人倉在頂部布置。 2）被動(dòng)鉸接：鉸接油缸隨動(dòng)，拉 力相對(duì)較小，脫困能力弱。利于人 倉布置。,主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介（鉸接油缸）,目 錄,第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,第三章 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,螺旋輸送機(jī)

10、由筒體、驅(qū)動(dòng)裝置、螺旋軸、出碴閘門組成。是土壓平衡盾構(gòu)的排土裝置，主要有以下三個(gè)功能： 1）碴土在螺旋機(jī)內(nèi)向外排出的過程中形成密封土塞，碴土壓力從前至后依次遞減。 2）在保持土倉土壓的同時(shí)，將盾構(gòu)土倉內(nèi)的土體向外連續(xù)排出。 3）將土倉內(nèi)的土壓值自動(dòng)與螺機(jī)轉(zhuǎn)速值進(jìn)行比較，隨時(shí)調(diào)整向外排土的速度，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的動(dòng)態(tài)土壓平衡過程，確保盾構(gòu)連續(xù)正常向前掘進(jìn)。,螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,帶式螺旋機(jī),軸式螺旋機(jī),螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,當(dāng)?shù)叵滤容^豐富、土層透水系數(shù)較高，且螺旋機(jī)內(nèi)的碴土難以形成“土塞”時(shí)，發(fā)生螺旋機(jī)噴涌現(xiàn)象的可能性較大。為此，針對(duì)性設(shè)計(jì)如下： （1）盾構(gòu)機(jī)出土口設(shè)置2個(gè)閘門， 交替開啟以降

11、低噴涌壓力； （2）預(yù)留了膨潤土和高分子聚合物注入 接口，必要時(shí)，可向土倉壁和螺旋機(jī)內(nèi)注入膨潤土 或高分子聚合物，以緩解螺旋機(jī)的噴碴壓力。 （3）設(shè)置有保壓泵接口，必要時(shí)可聯(lián)接泥漿泵或泥漿管，緩解噴碴壓力。,雙閘門,保壓泵接口,螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,螺旋輸送機(jī)按驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)分，一般有周邊驅(qū)動(dòng)和中心驅(qū)動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)形式。 中心驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于相鄰部件的布置。 周邊驅(qū)動(dòng)，出渣口在后部，提高出渣位置，渣土通過無軸區(qū)時(shí)利用自身重力堆積、密實(shí)，形成土塞，使渣土具有一定連續(xù)性，并能起到一定止水作用。,螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,目 錄,第一章 主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)功能及分類,第二章 主機(jī)盾體結(jié)構(gòu)及功能簡介,第三章 螺

12、旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,第四章 管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,中鐵裝備中心軸式 管片拼裝機(jī)具有6個(gè)自由度，回轉(zhuǎn)速度02rpm，并可實(shí)現(xiàn)微調(diào)。所有動(dòng)作可遙控，便于與拼裝機(jī)配合操作。 管片拼裝機(jī)各動(dòng)作采用比例閥控制，對(duì)于管片拼裝的控制精度高，速度快，且拼裝管片質(zhì)量好。 回轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)限位包括旋轉(zhuǎn)編碼器限位及接近開關(guān)雙層保護(hù)設(shè)計(jì)。,管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,管片安裝機(jī)在盾尾內(nèi)部拼裝管片。有46個(gè)自由度動(dòng)作，包括旋轉(zhuǎn)、提升、縱向移動(dòng)、XYZ三個(gè)軸向的擺動(dòng)。管片抓取有2種方式。,地鐵盾構(gòu)一般采用機(jī)械抓取式,機(jī)械抓取式,真空吸盤式,管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,舉升機(jī)構(gòu)由兩個(gè)獨(dú)立的油缸通過法蘭與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，油缸的升縮桿和舉重鉗鉸接，能實(shí)現(xiàn)升降功能。 兩個(gè)獨(dú)立的油缸能實(shí)現(xiàn)橫搖動(dòng)作。 抓舉頭通過關(guān)節(jié)軸承安裝在舉重鉗上，抓舉頭上的抓持系統(tǒng)為機(jī)械式抓舉，通過位移和壓力雙重檢測(cè)，確保抓持可靠，同時(shí)還具有連鎖功能。 抓舉頭上的兩個(gè)小油缸能實(shí)現(xiàn)以下動(dòng)作：抓舉頭的俯仰和偏轉(zhuǎn)。,舉升機(jī)構(gòu),管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,圖5.1 舉重鉗 1仰俯油缸 2偏轉(zhuǎn)油缸 3扣頭持重座 4扣頭 5扣頭螺栓 6扣頭螺釘 7關(guān)節(jié)軸承 8扣頭油缸 9軛架,抓舉頭,管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)功能及分類,管路支架為拼裝機(jī)的管路布置提供平臺(tái)，所有管線布置能滿足拼裝機(jī)的回轉(zhuǎn)，平移等動(dòng)作。 工作平臺(tái)通過法蘭固定在平移機(jī)構(gòu)上，隨平移機(jī)構(gòu)一起動(dòng)作，為觀察管片