盾构机主要结构功能及分类

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,盾构机主要结构,功能及分类,目 录,第一章 主驱动结构功能及分类,第二章 主机盾体结构及功能简介,第三章 螺旋输送机结构功能及分类,第四章 管片拼装机结构功能及分类,土仓,刀盘,切口环,支撑环,尾盾,尾刷密封,管片密封,螺旋机,主驱动,推进缸,人员仓,管片拼装机,盾构机的基本组成,土压平衡盾构的基本原理,利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力平衡开挖面水土压力,刀盘切削下来的渣土通过刀盘上的开口进入土仓，渣土在土仓内经过搅拌和渣土改良成为流塑状，盾构推进油缸的推力通过承压隔板传递给土仓内的渣土，继而传递给开挖面，以平衡开挖面处的地下水压和土压，从而保持开挖面的稳定。螺旋输送机从承压隔板的开孔伸入土仓进行排土,.,盾构机的基本工作原理,土仓压力控制因素图,增大,/,减小推进速度,增大,/,减小螺旋输送机排放速度,地下水 压 土压,盾构机的基本工作原理,泥水平衡盾构的基本结构,泥水仓,气垫仓,刀盘,主驱动,冲刷管,排浆管吸口,破碎机位置,管片拼装机,主机排浆泵,盾构机的基本工作原理,泥水平衡盾构的基本原理和结构,泥水仓,气垫仓,压缩空气,盾构机的基本工作原理,泥水平衡盾构的基本原理,利用泥浆在由泥浆形成的泥膜面上的压力平衡开挖面水土压力,泥膜,气垫仓,泥水仓,冲刷管,排浆管,泥水盾构采用膨润土悬浮液（俗称泥浆）作为支护材料。将泥浆送入泥水室，在开挖面上形成不透水的泥膜，通过该泥膜平衡作用于开挖面的水土压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥浆处理设备进行分离，分离后的泥水进行重新调浆，再输送到开挖面。泥水盾构适用的地质范围较大，从软弱砂质土层到砂砾层都可以使用。,盾构机的基本工作原理,泥水盾构泥浆环流输送系统,地面泥水分离站,进浆泵,进浆管路,隧道中继泵,主机排浆泵,排浆管路,泥浆管延伸装置,盾构机的基本工作原理,刀盘支撑及主驱动,主驱动有,2,种：液压驱动及变频或双速电机驱动，特性曲线相当。液压驱动装置体积小，适于中小盾构。电驱动体积较大，适于中大特大盾构。,刀盘支承方式有,3,种：,1,）中心支承式（适用于中小型直径盾构）,2,）中间支承式（适用于中大型直径盾构）,3,）周边支承式（适用于小型直径盾构）,中心支承方式,中间支承方式,周边支承方式,盾构机主驱动结构功能及分类,电驱、液驱对比情况,变频电机驱动,定速电机驱动,液压驱动,驱动部外形尺寸,中,大,小,后续设备,少,少,较多,效率,0.95,0.9,0.65,起动力矩,大,较小,较大,起动冲击,小,大,较小,转速微调控制,好,不能无级调速,好,噪声,小,小,大,盾构温度,低,较低,较高,维护保养,易,易,较复杂,盾构机主驱动结构功能及分类,11,电驱在脱困情况下，若刀盘卡死（电机堵转），此时受到变频器及电机特性限制，实际扭矩仅为脱困扭矩的,60%,左右。而液驱在脱困情况下，溢流阀处于溢流状态，刀盘驱动扭矩一直保持脱困扭矩下脱困。在频繁正反转脱困时，电驱不及液驱响应快，脱困效果差。,在砂卵石及上软下硬地层掘进，载荷变化频繁，电机不及液压马达适应性优越，因此电驱相对液驱抗冲击能力差。,盾构机主驱动结构功能及分类,配置的主轴承共有,两排,80mm,直径的主推滚子，,可承受较大偏载,，主轴承直径,3061,mm,，有效使用寿命,10000,小时。外密封,4,道,，内密封,3,道,。,外密封示意图,内密封示意图,盾构机主驱动结构功能及分类,主轴承,盾构机主驱动结构功能及分类,主轴承,驱动箱,盾构机主驱动结构功能及分类,盾构机主驱动结构功能及分类,目 录,第一章 主驱动结构功能及分类,第二章 主机盾体结构及功能简介,第三章 螺旋输送机结构功能及分类,第四章 管片拼装机结构功能及分类,主机盾体结构及功能简介,前盾,主机盾体结构及功能简介,按照结构方式分为,4,种：,1,）铰接结构，盾体从前至后，直径依次减小，防卡性能好但开挖直径大。,2,）铰接结构，前中尾盾直径相同，防卡性能差但开挖直径小（软土）。,3,）无铰接结构，盾体从前至后，直径依次减小，防卡性能好但开挖直径大。转向性能差于铰接结构。取消铰接后盾体结构简单，也不存在铰接密封泄漏之忧。,4,）无铰接结构，直筒式，前中尾盾直径相同，防卡性能差但开挖直径小。其余优缺点与,3,）相同。,按照注浆管布置方式盾尾分为,2,种：,1,）盾尾注浆管外置，仅适于软土地层，开挖直径较小（日系居多）。,2,）盾尾注浆管内置，适于所有地层，开挖直径较大。,具体选择何种结构形式还需根据实际地质条件确定。,主机盾体结构及功能简介,尾盾,第一道密封刷更换,中盾和盾尾之间设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封，如下图所示。正常情况下，橡胶密封起作用，在涌水或橡胶密封损坏需要更换时，使用紧急气囊密封，在更严重的情况下从,C,孔注入聚氨酯，起到临时密封作用。,主机盾体结构及功能简介,盾尾密封一般采用钢丝刷密封装置，钢丝刷是集弹簧钢板、钢丝刷及不锈钢金属网于一体的结构（也有采用钢板刷）。盾尾油脂泵向每道钢丝刷密封之间的腔室提供压力油脂，以提高止水性能。根据不同的水土压力可选择不同排数的尾刷布置方式。,主机盾体结构及功能简介,盾尾密封：,设置,3,道密封刷，其中最后一道为,特殊密封刷,，此密封在成都地铁,2,号线已得到广泛应用，在深圳也已有应用，提高了盾尾密封性能。,主机盾体结构及功能简介,23,按照舱室数量分为,2,种：,1,）双仓：主仓和副仓，副仓也称为材料仓。主仓和土仓在不减压状态下，通过副仓的独立降压升压，分别与主仓隔断和连接，完成进仓作业过程中外部刀具材料的运进，提高作业有效时间和效率。结构复杂。,2,）单仓：结构简单，但带压进仓作业的有效时间短，效率低。,主机盾体结构及功能简介（人仓）,中铁号设备通常配置双舱并联人仓及成熟的德国,SAMSON,公司的,全气动压力调节装置,，此套系统为全气控装置，在,网电断电时系统仍能正常工作,，确保带压换刀时舱内人员安全。,主舱,准备舱,主机盾体结构及功能简介（人仓）,推进油缸,作用：推进油缸尾部装有撑靴，依靠推进,油缸伸出后顶推管片的反作用力使盾构机,前进。,分类：分为单缸布置和双缸布置，布置数,量和结构形式主要由所在城市隧道的管,片分度决定。如贵局苏州所用的,113,、,114,号盾构布置有,6,组双缸和,10,组单缸，管片分,度为,22.5,主机盾体结构及功能简介（推进油缸）,铰接油缸,按照铰接方式分为,2,种：,1,）主动铰接：铰接油缸和推进油缸,均有调向功能，铰接缸在推进缸前,面，可直接迫使刀盘转向。调向时,可采用主动转向方式也可采用被动,转向方式。调向性能好；硬岩层换,刀方便；铰接与推进依次动作，利,于脱困；不利于人仓在顶部布置。,2,）被动铰接：铰接油缸随动，拉,力相对较小，脱困能力弱。利于人,仓布置。,主机盾体结构及功能简介（铰接油缸）,目 录,第一章 主驱动结构功能及分类,第二章 主机盾体结构及功能简介,第三章 螺旋输送机结构功能及分类,第四章 管片拼装机结构功能及分类,螺旋输送机由筒体、驱动装置、螺旋轴、出碴闸门组成。是土压平衡盾构的排土装置，主要有以下三个功能：,1,）碴土在螺旋机内向外排出的过程中形成密封土塞，碴土压力从前至后依次递减。,2,）在保持土仓土压的同时，将盾构土仓内的土体向外连续排出。,3,）将土仓内的土压值自动与螺机转速值进行比较，随时调整向外排土的速度，实现连续的动态土压平衡过程，确保盾构连续正常向前掘进。,螺旋输送机结构功能及分类,带式螺旋机,轴式螺旋机,螺旋输送机结构功能及分类,当地下水比较丰富、土层透水系数较高，且螺旋机内的碴土难以形成,“,土塞,”,时，发生螺旋机喷涌现象的可能性较大。为此，针对性设计如下：,（,1,）盾构机出土口设置,2,个闸门,，,交替开启以降低喷涌压力；,（,2,）,预留了膨润土和高分子聚合物注入,接口,，必要时，可向土仓壁和螺旋机内注入膨润土,或高分子聚合物，以缓解螺旋机的喷碴压力。,（,3,）设置有保压泵接口，必要时,可联接泥浆泵或泥浆管,，缓解喷碴压力。,双闸门,保压泵接口,螺旋输送机结构功能及分类,螺旋输送机按驱动结构分，一般有周边驱动和中心驱动两种结构形式。,中心驱动，结构紧凑，便于相邻部件的布置。,周边驱动,，出渣口在后部，提高出渣位置，渣土通过无轴区时利用自身重力堆积、密实，形成土塞，使渣土具有一定连续性，并能起到一定止水作用。,螺旋输送机结构功能及分类,目 录,第一章 主驱动结构功能及分类,第二章 主机盾体结构及功能简介,第三章 螺旋输送机结构功能及分类,第四章 管片拼装机结构功能及分类,中铁装备中心轴式,管片拼装机具有,6,个自由度，回转速度,02rpm,，并可实现微调。所有动作可遥控，便于与拼装机配合操作。,管片拼装机各动作采用比例阀控制，对于管片拼装的控制精度高，速度快，且拼装管片质量好。,回转架旋转限位包括旋转编码器限位及接近开关双层保护设计。,管片拼装机结构功能及分类,管片安装机在盾尾内部拼装管片。有,46,个自由度动作，包括旋转、提升、纵向移动、,XYZ,三个轴向的摆动。管片抓取有,2,种方式。,地铁盾构一般采用机械抓取式,机械抓取式,真空吸盘式,管片拼装机结构功能及分类,举升机构由两个独立的油缸通过法兰与回转机构连接，油缸的升缩杆和举重钳铰接，能实现升降功能。,两个独立的油缸能实现横摇动作。,抓举头通过关节轴承安装在举重钳上，抓举头上的抓持系统为机械式抓举，通过位移和压力双重检测，确保抓持可靠，同时还具有连锁功能。,抓举头上的两个小油缸能实现以下动作：抓举头的俯仰和偏转,。,举升机构,管片拼装机结构功能及分类,图,5.1,举重钳,1,仰俯油缸,2,偏转油缸,3,扣头持重座,4,扣头,5,扣头螺栓,6,扣头螺钉,7,关节轴承,8,扣头油缸,9,轭架,抓举头,管片拼装机结构功能及分类,管路支架为拼装机的管路布置提供平台，所有管线布置能满足拼装机的回转，平移等动作。,工作平台通过法兰固定在平移机构上，随平移机构一起动作，为观察管片拼装及管片螺栓的连接提供工作平台,。,操作与安全,拼装机的操作有无线遥控器控制和有线控制两种。,拼装机上设有报警灯和报警喇叭，报警信号自动发出，当拼装机在旋转时，报警灯亮,。,管片拼装机结构功能及分类,环式拼装机,在支承环后部或在盾构液压缸压力垫附近的盾尾设置支承滚轴，在滚轴上安装中空形的圆环，其中设有可自由伸缩的臂。采用这种形式时，可得到较大的作业空间，便于布置出土设备。,管片拼装机结构功能及分类,谢谢！,