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盾构机主驱动网络异常

发布时间: 2022-04-26 04:12:11

什么是盾构机,有什么功能作用

盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械

盾构机的功能作用:

盾构机可有效进行隧洞施工,盾构机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。

知识点延伸:

盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面,其刀盘后面有一个密封隔板,与开挖面之间形成泥水室,里面充满了泥浆,开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂,经分离后泥浆重复使用。盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质,刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室,刀盘旋转开挖使泥土料增加,再由螺旋输料器旋转将土料运出,泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。

Ⅱ 盾构施工顺序

盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。

指的是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。

盾构是1874年发明,首先用的是气压盾构。开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式,以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力,又用作输送排出土体的介质。

盾构既是一种施工机具,也是一种强有力的临时支撑结构。盾构机外形上看是一个大的钢管机,较隧道部分略大,它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括三部分:前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。大多数盾构的形状为圆形,也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。

使用条件

在松软含水地层,或地下线路等设施埋深达到10m或更深时,可以采用盾构法,即:

1、线位上允许建造用于盾构进出洞和出碴进料的工作井;

2、隧道要有足够的埋深,覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径;

3、相对均质的地质条件;

4、如果是单洞则要有足够的线间距,洞与洞及洞与其它建(构)筑物之间所夹土(岩)体加固处理的最小厚度为水平方向1.0m,竖直方向1.5m;

5、从经济角度讲,连续的施工长度不小于300m。

使用盾构法的优点

1、安全开挖和衬砌,掘进速度快;

2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低。

3、不影响地面交通与设施,同时不影响地下管线等设施;

4、穿越河道时不影响航运,施工中不受季节、风雨等气候条件影响,施工中没有噪音和扰动;

5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。

同时他也有缺点

1、断面尺寸多变的区段适应能力差;

2、新型盾构购置费昂贵,对施工区段短的工程不太经济;

3、工人的工作环境较差。

盾构施工方法由以下几个步骤组成

第一,在置放盾构机的地方打一个垂直井,再用混凝土墙进行加固;

第二,将盾构机安装到井底,并装配相应的千斤顶;

第三,用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进,形成隧道;

第四,将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混凝土衬砌加固,地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混凝土衬砌。

盾构法施工中,其隧道一般采用以预制管片拼装的圆形衬砌,也可采用挤压混凝土圆形衬砌,必要时可再浇筑一层内衬砌,形成防水功能好的圆形双层衬砌。

施工工序

采用盾构法施工时,首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井,用作盾构及其设备的拼装井(室)和拆卸井(室),特别长的隧道,还应设置中间检修工作井(室)。拼装和拆卸用的工作井,其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口,井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6~2.0米,以满足铆、焊等操作的要求。当采用整体吊装的小盾构时,则井宽可酌量减小。井的长度,除了满足盾构内安装设备的要求外,还要考虑盾构推进出洞时,拆除洞门封板和在盾构后面设置后座,以及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度,还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪,经运转调试后,就可拆除出洞口封板,盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。盾构拆卸井设有盾构进口,井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。

其他施工主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、衬砌背后压注等。这些工序均应及时而迅速地进行,决不能长时间停顿,以免增加地层的扰动和对地面、地下构筑物的影响。

土层开挖

在盾构开挖土层的过程中,为了安全并减少对地层的扰动,一般先将盾构前面的切口贯入土体,然后在切口内进行土层开挖,开挖方式有:

①敞开式开挖。适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下开挖,可按每环衬砌的宽度分数次完成。

②机械切削式开挖。用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。大刀盘可分为刀架间无封板的和有封板的两种,分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中,可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。

③挤压式开挖。使用挤压式盾构的开挖方式,又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不出土或部分出土,对地层有较大的扰动,使地表隆起变形,因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物。此种盾构不适用于城市道路和街坊下的施工,仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区。用局部挤压方式施工时,要根据地表变形情况,严格控制出土量,使地层的扰动和地表的变形减少到最低限度。

④网格式开挖。使用网格式盾构开挖时,要掌握网格的开孔面积。格子过大会丧失支撑作用,过小会产生对地层的挤压扰动等不利影响。在饱和含水的软塑土层中,这种掘进方式具有出土效率高、劳动强度低、安全性好等优点。推进操纵与纠偏

推进纠偏

推进过程中,主要采取编组调整千斤顶的推力、调整开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法,来操纵盾构位置和顶进方向。一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值,确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小,用以纠正方向。此外,调整的方法也随盾构开挖方式有所不同:如敞开式盾构,可用超挖或欠挖来调整;机械切削开挖,可用超挖刀进行局部超挖来纠正;挤压式开挖,可用改变进土孔位置和开孔率来调整。

衬砌拼装

常用液压传动的拼装机进行衬砌(管片或砌块)拼装。拼装方法根据结构受力要求,可分为通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐,拼装较为方便,容易定位,衬砌圆环的施工应力较小,但其缺点是环面不平整的误差容易积累。

错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错开管片长度的1/2~1/3。错缝拼装的衬砌整体性好,但当环面不平整时,容易引起较大的施工应力。衬砌拼装方法按拼装顺序,又可分为先环后纵和先纵后环两种。先环后纵法是先将管片(或砌块)拼成圆环,然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。先纵后环法是将管片逐块先与上一环管片拼接好,最后封顶成环。这种拼装顺序,可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后退,减少开挖面土体的走动。而先环后纵的拼装顺序,在拼装时须使千斤顶活塞杆全部缩回,极易产生盾构后退,故不宜采用。

衬砌压注

为了防止地表沉降,必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态,并增进衬砌的防水效果。压注的方法有二次压注和一次压注。二次压注是在盾构推进一环后,立即用风动压注机通过衬砌上的预留孔,向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂,以防止地层坍塌;在继续推进数环后,再用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙,使之凝固。因压注豆粒砂不易密实,压浆也难充满砂间空隙,不能防止地表沉降,已趋于淘汰。

一次压注是随着盾构推进,当盾尾和衬砌之间出现空隙时,立即通过预留孔压注水泥类砂浆,并保持一定的压力,使之充满空隙。压浆时要对称进行,并尽量避免单点超压注浆,以减少对衬砌的不均匀施工荷载;一旦压浆出现故障,应立即暂停盾构的推进。盾构法施工时,还须配合进行垂直运输和水平运输,以及配备通风、供电、给水和排水等辅助设施,以保证工程质量和施工进度,同时还须准备安全设施与相应的设备。

中国于第一个五年计划期间,首先在辽宁阜新煤矿,用直径 2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工。中国自行设计、制造的盾构,直径最大为11.26米,最小为3.0米。正在修建的第二条黄浦江水底道路隧道,水下段和部分岸边深埋段也采用盾构法施工,盾构的千斤顶总推力为108兆牛,采用水力机械开挖掘进。在上海地区用盾构法修建的隧道,除水底道路隧道外,还有地铁区间隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。

Ⅲ 盾构机在切换刀盘转动方向时应注意什么

不同类型的盾构在刀盘驱动系统上设置是不一样的,其电气保护设置可能有安全上的一些区别,鉴于不知道你所使用的盾构型号和设置,建议你在切换刀盘转动方向的时候应注意以下几点:1、在切换刀盘转向过程中,刀盘转速控制旋钮应缓慢旋转;2、在切换方向的过程中要等前一个方向的转速或电机电流变零后,进行后一个方向转速的加载,加载过程应缓慢;3、刀盘转向过程中应注意刀盘扭矩的变化,若刀盘扭矩变化较大,或刀盘在加载过程中卡顿,应停止转向并进行相应情况的处理;4、刀盘转向过程中应注意土仓内各项参数的变化,若参数变化异常应与土木工程师沟通后进行处理。

Ⅳ 盾构机的工作原理是什么

盾构机,通过千斤顶作用在管片上的力,使机器前进(图片中蓝色部分)。通过刀盘的旋转(机器最前端),将机器前方的土给清理下来,通过管路或是螺旋输送机,将土送到泥水分离站或是电动车上拉走。当机器推到一定距离后(可以拼管片的距离),盾构机停止作业。通过电动车将管片运送到机器的管片运输机下,管片运输机将管片吊到拼装区域,用管片拼装机(图中黄色部分),将当环片拼装完成后。然后再开始下一个循环。

这就是盾构机的基本工作流程。希望对你有帮助。有什么问题,还可以再交流。

Ⅳ 盾构机掘进时的参数有异常怎么处理

检查全站仪电源线,射线是否遮挡

Ⅵ 什么是复合式盾构机

复合式盾构机:就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

盾构机构部件常见问题及故障分析:
漏油:
液压驱动在盾构机内部占重要部分,漏油为液压常见故障,漏油多发生在管路接头处,漏油的原因视情况而定。一般有两种原因,一是接头连接处松动,这种情况用对应型号的扳手紧固即可,盾构机管路螺纹均为右旋,扳手顺时针扳为紧固。二是管路螺纹磨损,导致接头配合不紧密,此种情况可以缠一些生胶带在螺纹上。有些管路内部有密封圈,可能是密封圈老化、密封圈破损等原因造成,则需更换密封圈。漏油处理完之后,用干抹布擦干净管路及泄露的液压油,隔一段时间再来观察,如果仍然泄露,则需进一步处理。在拆开接头处理漏油故障过程中,注意不要让管路螺纹沾上杂质。
漏气:
漏气一般能通过听声音来辨别,漏气原因与漏油类似,多为接头松动,或螺纹配合不紧密,解决方法可以参照漏油故障解决方法。
漏水:
漏水多发生在管路接头处,解决方法也可以参照漏油的解决方法。有些情况发生在法兰连接处,需紧固法兰连接螺栓;如果紧固无效,请拆开法兰连接面,查看法兰密封垫片有无破损,如有损坏,及时更换。
1、螺栓松动
有些螺栓处在经常振动的位置,比如拼装回旋马达机座上的螺栓,加泥泵周围的螺栓,还有电动机的机座等。由于振动,这些螺栓比较容易松动,应定时检查,加以紧固。
2、注浆泵无法运转
如果启动注浆泵,注浆泵没有运转,需考虑一下原因:
注浆泵电源是否合闸;
注浆泵内部注浆材料凝固;
一般多为清洗不及时造成注浆材料凝固,请拆开注浆泵,对注浆泵吸入口、注浆泵内部进行清理。拆开注浆泵时,为防止注浆残余压力,应缓慢松懈拆开。同时注意,长时间停机,为避免注浆材料凝固,请确保浆箱无剩余浆液,清洗注浆泵,清洗注浆回路。
3、刀盘驱动密封给脂不足
刀盘驱动密封给脂不足应停止推进,以防土仓中的泥水进入刀盘驱动密封损坏密封。给脂不足时先观察注脂泵的运转状况,看看注脂频率是否太低,调节注脂泵进气口的节流阀可以改变泵的运转频率。如果给脂不足,同时给脂压力偏高,应考虑给脂管路发生堵塞。
4、皮带输送机跑偏
皮带输送机跑偏,可以考虑以下原因和对策;
(1)盾构机拐弯度数偏大,用手拉葫芦调整台车上皮带架位置,使之与拐弯度数相适应;
(2)皮带内侧粘有泥土,清洗皮带内侧;
(3)出土块过大,导致皮带受力偏向某一侧,减小出土块大小;
(4)皮带两边松紧差别太大,请调节皮带输送机后面两个螺杆的伸缩来调节皮带某一侧的松紧。
5、螺旋输送机出土困难
螺旋输送机出土困难原因,螺旋输送机土压过大的情况下,需考虑以下原因:
(1)土的流塑性差,解决方法是给螺旋输送机加些水,同时在接下来的推进中注意加水加泡沫;
(2)螺旋输送机被不明物体卡主,对螺旋旋输送机进行伸缩;
(3)出土口被堵住,清除堵塞;
6、 油管接头松脱
油管接头松脱,可能是压力过高,油管接头制作不合格造成。比如螺旋输送机闸门液压缸进油口,油管松脱,液压油会直接喷到外面,应立即通知盾构司机停止作业,停止液压泵的运转。更换新的油管或接头,清理洒在外面的液压油,故障处理完毕方可重新开始作业。
7、管片缝隙漏浆
管片缝隙漏浆,多为盾尾油脂注入不足,应注意推进时盾尾油脂注足。
8、全站仪无法搜索到目标
可能原因,全站仪搜索路线被挡住,清除障碍物;或者是全站仪距离目标太远,该换站了。

Ⅶ 盾构机不停歇工作一小时。耗油量是多少

盾构机一般都是电驱的并不会产生耗油量,如果非要有耗油量的话,盾构机消耗的是油脂,分为盾尾油脂,润滑油脂和主驱动密封油脂,这三种油脂的消耗量视盾构机直径和配置而定。盾构上还有液压油的消耗,不过一般加注一次可以长时间使用。

Ⅷ 盾构机柴油机驱动吗

不是的哈,是电力驱动。
一般一台盾构机需1500千伏安的容量,没这么大的柴油机哈。

Ⅸ 盾构机的维修重点在哪

各种类型的盾构不同,维修重点也不同。
要说明的是你问的问题范围很大,不知道是盾构的大修还是在运行过程中的维修。
总体来说以液压、机械为主。大修重点是:大轴承、驱动系统的检查或是维修。这个是我们的大修规范里写的。
就以盾构在运行过程中维修为例,欧系盾构如海瑞克盾构电气故障发生率多于机械、液压故障,而日系盾构如三菱、小松等盾构液压故障明显高于电气故障。这些其实是由于各自盾构的设计理念决定的。但是电气故障的维修难度远低于液压。
液压故障绝非什么补补漏油点之类,说什么没啥好修的,简直是非常囧。本人在第一年就遇到十多种不同类型的液压故障,包括阀组故障(力士乐、丹尼逊的都有)、油脂分配器故障、盾尾油脂系统故障、油泵如力士乐的P35故障(补油压力不足等)、推进油缸内泄漏等一系列故障。
电气故障的话,传感器损坏、电缆拉断等故障几乎都上不了台面说,不过盾构的电气系统就是一个工控系统而已,别想得太复杂。只是各个厂家生产的盾构控制系统设计理念差别较大。也是在本人接触盾构的第一年,我解决的电气故障种类超过二十种,其中PLC系统无论是三菱的、施耐德的还是西门子的出现故障的概率都极小,其实一般都是一些简单的普通电气问题,在此不多叙述。
有兴趣的话可以去www.itbm.cn上提问,我是那里的版主,有问必答。
随便说一句,本人从事盾构相关工作(设计、制造、安装、维修、维护、改制)五年多,只是将其看做是一个机电设备而已。
朋友应该是新人,慢慢学吧,其实盾构上可以学到很多有用的东西,只要用心,你可能在两个月之类比人家两年学到的都多得多。

Ⅹ 盾构机的认识, 及各个部件的功能

网上随便一搜,大把
盾构机主要由9大部分组成,他们分别是盾休、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

2.1盾体

盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分,这三部分都是管状简体,其外径是6.25m。

前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动,同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离,推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上,以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器,可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。

前盾的后边是中盾,中盾和前盾通过法兰以螺栓连接,中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸,推进油缸杆上安有塑料撑靴,撑靴顶推在后面已安装好的管片上,通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力,这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组,掘进过程中,在操作室中可单独控制每一组油缸的压力,这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行,从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。

中盾的后边是尾盾,尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。

2.2刀盘

刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体,位于盾构机的最前部,用于切削土体,刀盘的开口率约为28%,刀盘直径6.28m,也是盾构机上直径最大的部分,一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分,刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具,刀盘的外侧还装有一把超挖刀,盾构机在转向掘进时,可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出,从而扩大开挖直径,这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的所有类型的刀具都由螺栓连接,都可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。

法兰板的后部安装有一个回转接头,其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。

2.3刀盘驱动

刀盘驱动由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上,它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6.1rpm的无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱组成,每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱组成,其中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置,用于制动刀盘。

安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油,用来润滑主齿轮箱,该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。

2.4双室气闸

双室气闸装在前盾上,包括前室和主室两部分,当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换刀具时,要使用双室气闸。

在进入泥土仓时,为了避免开挖面的坍坍,要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压,这样工作人员要进出泥土仓时,就存在一个适应泥土仓中压力的问题,通过调整气闸前室和主室的压力,就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意,只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员,才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。

现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例,来说明双室气闸的作用。J怍/u吊甲先从前室进入主室,关闭前室和主室之间的隔离门,按照规定程序给主室加压,直到主室的压力和泥土仓的压力相同时,打开主室和泥土仓之间的闸阀,使两者之间压力平衡,这时打开主室和泥土仓之间的隔离门,工作人员甲进入泥土仓。如果这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作,乙就可以先进入前室,然后关闭前室和常压操作环境之间的隔离门,给前室加压至和主室及泥土仓中的压力相同,扣开前室和主室之间的闸阀,使两者之间的压力平衡,打开主室和前室之间的隔离门,工作人员乙进入主室和泥土仓中。

2.5管片拼装机

管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和拼装头组成。
拼装机大梁用法兰连接在中盾的后支撑架上,拼装机的支撑架通过左右各两个滚轮安放在拼装机大梁上的行走槽中,一个内圈为齿圈形式外径3.2m的滚珠轴承外圈通过法兰与拼装机支撑架相连,内圈通过法兰与旋转架相连,拼装头与旋转支架之间用两个伸缩油缸和一个横粱相连接。

现以拼装头在正下方位置的情况为例,来说明拼装机的运动情况。两个拼装机行走液压油缸可以使支撑架、旋转架、拼装头在拼装机大梁上沿隧道轴线方向移动;安装在支撑架上的两个斜盘式轴向柱塞旋转马达,通过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和拼装头沿隧道圆周方向左右旋转各200度;通过伸缩油缸可以使拼装头上升或下降;拼装头在油缸的作用下又可以实现在水平方向上的摆动,和在竖直方向上的摆动以及抓紧和放松管片的功能。这样在拼装管片时,就可以有六个方向的自由度,从而可以使管片准确就位。

拼装手可以使用有线的或遥控的控制器操作管片拼装机,用来拼装管片。我们采用的是1.2m长的通用管片,一环管片由六块管片组成,它们是三个标准块、两块临块和一块封顶块。封顶块可以有十个不同的位置,代表十种不同类型的管环,通过选择不同类型的管环就可以使成型后的隧道轴线与设计的隧道轴线相拟合。隧道成型后,管环之间及管环的管片之间都装有密封,用以防水。管片之间及管环之间都由高强度的螺栓连接。

2.6排土机构

盾构机的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动,皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上,皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部,落入等候的碴土车的土箱中,土箱装满后,由电瓶车牵引沿轨道运至竖井,龙门吊将士箱吊至地面,并倒人碴土坑中。

螺旋输送机有前后两个闸门,前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断,后者可以在停止掘进或维修时关闭,在整个盾构机断电紧急情况下,此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭,以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。

2.7后配套设备

后配套设备主要由以下几部分组成:管片运输设备、四节后配套台车及其上面安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。

2.7.1管片运输设备

管片运输设备包括管片运送小车、运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。

管片由龙门吊从地面下至竖井的管片车上,由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦—方,由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上,由管制、车再向前运送,供给管片拼装机使用。

2.7.2一号台车及其上的设备

一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。

盾构机操作室中有盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT隧道掘进激光导向系统电脑及螺旋输送机后部出土口监视器。

2.7.3二号台车及其上的设备

二号台车上有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。液压油箱及液压泵站为刀盘驱动、推进油缸、铰接油缸、管片拼装机、管片运输小车、螺旋输送机、注浆泵等液压设备提供压力油。泵站上装有液压油过滤及冷却回路,液压油冷却器是水冷式。

盾尾密封油脂泵在盾构机掘进时将盾尾密封油脂由12条管路压送到三排盾尾密封刷与管片之间形成的两个腔室中,以防止注射到管片背后的浆液进入盾体内。

润滑油脂泵将油脂泵送到盾体中的小油脂桶中,盾构机掘进时,4kw电机驱动的小油脂泵将油脂泵送到主驱动齿轮箱、螺旋输送机齿轮箱及刀盘回转接头中。这些油脂起到两个作用,一个作用是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作区域及帮助阻止赃物进入被密封区域内部的作用,对于螺旋输送机齿轮箱还有另外一个作用,就是润滑齿轮箱的球面轴承。

2.7.4三号台车及其上的设备

三号台车上装有两台打气泵、一个1立方米贮气罐、一组配电柜及一台二次风机。

打气泵可提供8Bar的压缩空气并将压缩空气贮存在贮气罐中,压缩空气可以用来驱动盾尾油脂泵、密封油脂泵和气动污水泵,用宋给人闸、开挖室加压,用来操作膨润土、盾尾油脂的气动开关,用来与泡沫剂、水混合形成改良土壤的泡沫,用来8嘞气动工具等。

二次风机由11kW的电机驱动,将由中间井输送至第四节台车位置处的新鲜空气,继续向前泵送至盾体附近,以给盾构机提供良好的通风。

2.7.5四号台车及其上的没备

四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷筒、风管盒。
铺设在隧道中的两条内径为100mm的水管作为盾构机的进、回水管,将竖井地面的蓄水池与水管卷筒上的水管连接起来,与蓄水池连接的一台高压水泵驱动盾构机用水在蓄水池和盾构机之间循环。通常情况下,进人盾构机水管卷筒水管的水压控制在5Bar左右。正常掘进时,进人盾构机水循环系统的水有以下的用途:对掖压油、主驱动齿轮油、空压机、配电柜中的电器部件及刀盘驱动副变速箱具有冷却功能,为泡沫剂的合成提供用水,提供给盾构机及隧道清洁用水。蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。

风管盒中装有折叠式的风管,风管与竖井地面上的风肌连接,向隧道中的盾构机里提供新鲜空气。新鲜空气通过风管被送至第四节台车的位置。

2.8电气设备

盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等。电器系统最小保护等级为IP5.5。

主供电电缆安装在电缆卷筒上,10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道输送到与之连接的主供电电缆上,接着通过变压器转变成400v,50Hz的低压电进人配电柜,再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。

西门子S7-PLC是控制系统的关键部件,控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。例如盾构机要掘进时,盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮,一个电信号就被传到PLC控制系统,控制系统首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开,润滑脂系统是否工作正常等,.如果推进的条件不具备,就不能推进,如果条件具备,控制系统就会使推进按钮指示灯变亮,同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电,电磁阀通电打开推进油缸控制阀,盾构机开始向前推进。PLC安装于控制室,在配电柜里装有远程接口,PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T隧道激光导向系统电脑相连。

盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可移动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机,实现各种功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。

螺旋输送机后部出土口监视器用来监视螺旋输送机的出土情况。

电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。当电机的功率在30kW以下时,采用直接起动的方式,当电机的功率大于30kW时,为了降低起动电流,采用星形—三角形起动的方式。

2.9辅助设备

辅助设备包括数据采集系统、S1S-T隧道激光导向系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。

2.9.1数据采集系统

数据采集系统的硬件是一台有一定配置要求的计算机和能使该计算机与隧道中掘进的盾构机保持联络的调制解调器、转换器及电话线等原件。该计算机可以放置在地面的监控室中,并始终与隧道中掘进的盾构机自动控制系统的PLC保持联络,这样数据采集系统就可以和盾构机自动控制系统的PLC具有相同的各种关于盾构机当前状态的信息。数据采集系统按掘进、管片拼装、停止掘进三个不同运行状态段来记录、处理、存储、显示和评判盾构机运行中的所有关键监控参数。
通过数据采集系统,地面工作人员就可以在地面监控室中实时监控盾构机各系统的运行状况。数据采集系统还可以完成以下任务:用来查找盾构机以前掘进的档案信息,通过与打印机相连打印各环的掘进报告,修改隧道中盾构机的PLC的程序等等。

2.9.2隧道掘进激光导向系统

德国VMT公司的SLS-T隧道掘进激光导向系统主要作用有以下几点:

①可以在隧道激光导向系统用电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置,这样在盾构机掘进时,操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态,使盾构机的轴线接近隧道的设计轴线,这样盾构机轴线和隧道设计轴线之间的偏差就可以始终保持在一个很小的数值范围内。
②推进一环结束后,隧道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获得推进油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值,并依此计算出上一环管片的管环平面,再综合考虑被手工输入隧道掘进激光导向系统电脑的盾尾间隙等因素,计算并选择这—环适合拼装的管片类型。
③可以提供完整的各环掘进姿态及其他相关资料的档案资料。
④可以通过标准的隧道设计几何元素计算出隧道的理论轴线。
⑤可以通过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连,这样在地面就可以实时监控盾构机的掘进姿态。

隧道掘进激光导向系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黄盒子、控制盒和隧道掘进激光导向系统用电脑。
激光经纬仪临时固定在安装好的管片上,随着盾构机的不断向前掘进,激光经纬仪也要不断地向前移动,这被称为移站。激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。激光经纬仪发射出激光束照射在激光靶上,激光靶可以判定激光的入射角及折射角,另外激光靶内还有测倾仪,用来测量盾构机的滚动和倾斜角度,再根据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据,隧道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的准确位置。

控制盒用来组织隧道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联络,并向黄盒子和激光靶供电。黄盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。隧道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获得的所有数据进行综合、计算和评估。所得结果可以被以图形或数字的形式显示在显示屏上。

2.9.3注浆装置

注浆装置主要包括两个注浆泵、浆液箱及管线。

在竖井,浆液被放入浆液车中,电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁,浆液车将浆液泵入浆液箱中。两个注浆泵各有两个出口,这样总共有四个出口,四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上,盾构机掘进时,山注浆泵泵出的浆液被同步注入隧道管片与土层之间的环隙中,浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。

为了适应开挖速度的快慢,注浆装置可根据压力来控制注浆量的大小,可预先选择最小至最大的注浆压力,这样可以达到两个目的,一是盾尾密封不会被损坏,管片不会受过大的压力,二是对周围土层的扰动最小。注浆方式有两种:人工方式和自动方式。人工方式可以任选四根注浆管中的一根,由操作人员在现场操作台上操作按钮启动注浆系统;自动方式则是在注浆现场操作台上预先设定好的,盾构机掘进即启动注浆系统。

2.9.4泡沫装置

泡沫系统主要包括泡沫剂罐、泡沫剂泵、水泵、四个溶液计量调节阀、四个空气剂量调节阀个液体流量计、四个气体流量计、泡沫发生器及连接管路。

泡沫装置产生泡沫,并向盾构机开挖室中注入泡沫,用于开挖土层的改良,作为支撑介质的土在加入泡沫后,其塑型、流动性、防渗性和弹性都得至U改进,盾构机掘进驱动功率就可减少,同时也可减少刀具的磨损。

泡沫剂泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出,并与水泵泵出的水按盾构司机操作指令的比例混合形成溶液,控制系统是通过安装在水泵出水口处的液体流量计测量水泵泵出水的流量,并根据这一流量控制泡沫剂泵的输出量来完成这一混合比例指令的。混合溶液向前输送至盾体中,被分配输送到四条管路中,经过溶液剂量调节阀和液体流量计后,又被分别输送到四个泡沫发生器中,在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫,压缩空气进入泡沫发生器前也要先经过气体流量计和空气剂量调节阀。泡沫剂溶液和压缩空气也是按盾构机司机操作指令的比例混合的,这一指令需通过盾构机控制系统接收液体流量计和气体流量计的信息并控制空气剂量调节阀和溶液剂量调节阀来完成。最后,泡沫沿四条管路通过刀盘旋转接头,再通过刀盘上的开口,注入到开挖室中。在控制室,操作人员也可以根据需要从四条管路中任意选择,向开挖室加入泡沫。

2.9.5膨润土装置

膨润土装置也是用来改良土质,以利于盾构机的掘进。膨润土装置主要包括膨润土箱、膨润土泵、九个气动膨润土管路控制阀及连接管路。

和浆液一样,在竖井,膨润土被放人膨润土车中,电瓶车牵引膨润土车至膨润土箱旁,膨润土车将膨润土泵入膨润土箱中。

需要注入膨润土时,膨润土被膨润土泵沿管路向前泵至盾体内,操作人员可根据需要,在控制室的操作控制台上,通过控制气动膨润土管路控制阀的开关,将膨润土加入到开挖室、泥土仓或螺旋输送机中。