盾构主要部件组成及功能描述

地铁盾构主要部件功能描述盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了隧道施工过程中的开 挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。盾构施工的过程也就是这些功能合理 运用的过程。盾构在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、 皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系 统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、 供电系统、有害气体检测装置等。1、刀盘和刀具刀盘：根据北京地铁特殊地质条件设计。辐条式刀盘，开口率约为50%。6 个刀梁。刀梁及隔板上有 5 路碴土改良的注入孔（泡沫、膨润土、水注入管路）。刀盘 表面采用耐磨材料或堆焊耐磨材料，确保刀盘的耐磨性。 刀盘具有正反转功能，切 削性能相同。刀具：中心鱼尾刀 1 把，先行刀 36 把、主切刀 82 把（高 64 把、低 18 把）， 保径刀 24 把；合计： 143 把。另配超挖刀 2 把。2、盾体盾体钢结构承受土压、水压和工作荷载（土压3bar）。盾体包括：前盾、中盾、盾尾。前盾 前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。隔板上面设 人舱、球阀通道、四个搅拌器。前盾上有液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的前 闸门。前盾的隔板上装有土压传感器。中盾和盾尾中盾又称支承环，前盾和中盾用螺栓联接，并加焊接联接。 中盾内布置有推进油缸、铰接油缸和管片安装机架。中盾的盾壳园周布置有超 前钻孔的预留孔。中盾和盾尾之间通过铰接油缸孔连接，两者之间可以有一定的夹角，从而使盾构在掘进时可以方便的转向。盾尾安装了三道密封钢丝刷及8个油脂注入管道、8根内置的同步注浆管道（4根正常使用4根注浆管 为备用）3、主驱动系统主驱动机构包括主轴承、八个液压马达、八个减速器和安装在后配套拖车上的 主驱动液压泵站。刀盘通过螺栓与主轴承的内齿圈联接在一起，刀盘驱动系统通过 液压马达驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转主轴承采用大直径三滚柱轴承，外径2820mm4、推进系统盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推进机构包括32个推进油缸和推进液压泵站。推进油缸按照在圆周上的区域分为四组，顶部3对油缸一组、左侧 4对油缸一组、右侧 4对油缸一组、底部 5对油缸一组。油缸的后端顶在管片上以提供 盾构前进的反力。推进系统油缸分组控制如图所示，其中4个位置的油缸装有位移传感器。5、螺旋输送机螺旋输送机采用带轴式后出碴门，安装于前盾的底部，伸入土舱的一段焊接有耐磨片。螺旋输送机通过二个液压马达带二个减速机周边驱动，其转速范围可以在021rpm内无级调速，可以很好的控制出土量和控制土舱的土压力。为了提高碴土的流动性，可以向螺旋输送机周边的孔注入膨润土或泡沫。螺旋输送机最大输送粒径为250mm。6、皮带输送机皮带机用于将螺旋输送机输出的碴土传送到盾构后配套的碴车上。皮带机布置在后配套拖车的上面。7、管片安装机构管片安装机安装在盾尾，有 6个自由度，有遥控和线控两种方式。管片吊机及管片转运小车： 管片（共6块）由2个管片运输车由洞外运送到洞内后, 首先由管片吊机吊起放置到管片转运小车上， 然后由管片转运小车送到管片安装机能够 抓到的位置。管片转运小车一次可以存放 3块管片。8、人舱人员舱是人员出入土舱进行维修和检查的转换通道，出入土舱的工具和材料也由此通过。人员舱有两种状态：无压模式（非工作状态）；加压模式（工作状态）人员舱包括主舱和材料舱（3+2），它们由压力门隔开。进入土舱具有一定的危险性。进入人员舱的工作人员必须经过身体检查，并接受相关的专业技术培训。9、拖车后配套拖车用以安装液压泵站、注浆泵、砂浆罐及电气设备等。拖车行走在专用轨道上，拖车之间用拉杆相连。每节拖车上的安装设备如下表:拖车号主要安装设备设备桥皮带机、管片吊机、管路、泡沫发生器1#控制室、注浆泵、砂浆罐、小配电柜、泡沫发生装置2#主驱动系统泵站、膨润土罐及膨润土泵3#主配电柜、泡沫箱及泡沫泵、油脂站4#两台空压机、风包、主变压器、电缆存放区5#水管卷筒、储风筒、皮带机卸碴点1 0、液压系统液压系统是盾构为各主要执行元件提供动力并执行的关键系统，主要包括主驱 动、推进（铰接）、螺旋输送机、管片安装机、辅助系统、循环过滤冷却系统等，液 压系统的元器件全部采用国际知名品牌的产品，元器件质量可靠性能稳定，保证了 液压系统的可靠性。11、注脂系统注脂系统包括三大部分：主轴承密封系统，盾尾密封系统和主机润滑系统。三 部分都以压缩空气为动力源。12、碴土改良系统盾构配有两套碴土改良系统：膨润土系统和泡沫系统。两者在注入口共用一套 输送管路。泡沫系统：用于对碴土进行改良。泡沫系统主要由泡沫泵、高压水泵、电磁流量 阀、泡沫发生器、压力传感器、管路组成，膨润土注入系统： 在确定不使用泡沫剂的情况下，关闭泡沫输送管道，同时将膨 润土输送管道打开，通过输送泵将膨润土压入刀盘、碴舱和螺旋输送机内，达到 改良碴土地目的。泡沫及膨润土系统示意图13、同步注浆系统盾构采用同步注浆系统，可以使管片外面的间隙及时得到充填，有效的保证隧 道的施工质量及防止地面下沉。注浆系统示意图如下：注浆系统示意图14、自动导向系统盾构安装了一套自动导向系统。本系统能够对盾构在掘进中的各种姿态、以及 盾构的线路和位置关系进行精确的测量和显示。操作人员可以及时的根据导向系统 提供的信息，快速、实时地对盾构的掘进方向及姿态进行调整，保证盾构掘进方向 的正确。EEOOcraa地面监控R型和B型陀、测量软件DS2000自动导向系统示意图Leica TCA1202-S型自动全站仪、工业触摸式壁挂电脑、R型和B型无线通讯控制箱、盾构姿态自动测量软件、2个电子棱镜；倾角传感器；后视棱镜组。；监控模块：通过工地上的光缆或电话线可对盾构推进的状态进行实时了解和管理，实现地面对地下的管理和控制。1全面姿态显示：多达十几个姿态参数的数字和图像显示，使信息更直观2、不同的权限管理，防止人为误差；3、基于现场的软件界面设计和操作流程；4、强大的设计数据计算功能；5、智能化的纠错能力和系统管理能力；6、全面的数据管理和历史数据查询分析功能；7、人工测量计算功能的备选。自动导向系统特点：真正的无线缆作业模式：先进的设计理念：先进的硬件基础：全面的信息显示:15、电气控制系统供电：10KV 3P 50HZ电源：400V控制电源：230VAC/24VDC照明：230VAC箱式变压器：干式2台，IP55，温度监测报警和保护；主配电：无功补偿COS=0.9，短路、接地及二级漏保;电机启动方式：30kW及以上配置电机软启动器，程序防止大功率电机同时启动;主要技术参数表技术参数1名称技术参数备注管片结构外径6,000mm内径5,400mm管片宽度1,200mm分布3+2+1纵向连接螺栓数量16盾体后部被动铰接式前盾直径6,250mm板厚50mm防涌门1个剪式中盾直径6,240mm板厚40mm长度（前盾和中盾）4,280mm盾构最小水平转弯半径300m最大工作压力3bar土压传感计5个人舱人闸门DN600盾尾直径6,230mm板厚40mm盾尾长度3,700mm油脂管数量8个(2 X 4)密圭寸3排钢丝刷注浆口4个+4个备用通径50m m单液推进油缸缸径/杆径-行程260/180 - 2,100mm数量2X 16分组4组上、下、左、右推力36,493kN30Mpa最大推力42,575kN35Mpa最大推进速度80mm/min最大伸出速度160mm/mi n所有油缸空载缩回速度3,400mm/min铰接油缸缸径/杆径-行程180/80-150数量14个超前注浆管6个DN100刀盘辐条式刀盘开挖直径6,280mm1名称技术参数备注旋转方向左/右刀具中心鱼尾刀 1把，先行刀 36 把、保径刀24把、主切刀82 把,；合计：143把。另配超挖刀2把。泡沫喷嘴数量4个中心回转接头1个5泡沫通道+4液压通道主驱动液压驱动液压马达数量8 个 A6VM250额定扭矩4,761kNm最大脱困扭矩5,718kNm转速0 1.86rpm功率630kW2X 315kW主轴承型式二排滚柱内齿圈式主轴承外径2,820mm主轴承计算寿命15000h根据 ISO281L10管片拼装机中间回转式抓紧系统机械式液压抓紧自由度6回转速度0 1.7rpm比例控制旋转角度+/-200 比例控制举升油缸行程1,000mm比例控制纵向移动行程2,000mm比例控制控制装置无线控制备有线控操作的电缆连接 接头遥控器HBC总线式包含推进油缸、喂片机操作按钮人员舱双舱式直径1,600mm工作压力3bar人数（容纳）3+2主舱/副舱螺旋输送机有轴螺旋式直径800mm功率160kW最大脱困扭矩230kNm30Mpa转速0 到 21rpm无级调速1名称技术参数备注螺旋伸缩行程 1,000mm驱动周边驱动驱动马达A6VM160 二个配有减速机输送量380rr3/h理论出料口门1个后出料土压传感计2个前后各一个最大粒径250mm后配套设施单侧限宽2100 （主控室和注 浆罐除外）后配套结构连接桥+5节拖车轨距2080mm 碴 车轨距900mm喂片机存放3块管片冗余设计管片吊机双梁2个皮带机带宽800mm最大输送量450nB/h高压电缆托盘1个液压系统液压泵站4.5m3包括过滤器和油箱主驱动泵500ml/r 两台功率控制工业水循环系统1套内循环，液压油外循环冷 却外循环泵用户提供管道增压泵1台管片冲洗泵1台污水隔膜泵1台污水输送泵1台污水罐3 m31个配有液位传感器同步注浆系统单液注浆同步注浆泵2台KSP12流 量注浆能力2X 12m3/h压力传感器4个砂浆罐谷量6m3带搅拌配自动润滑系统膨润土系统膨润土罐4nB带气动搅拌膨润土泵10m3/h变频可调式配有流量传感 器1名称技术参数备注泡沫系统1套泡沫发生器4路水泵1台7m3/h泡沫泵1台3001/h工业空气空压机2台37kW高压空气储存罐1m3保压系统2套气动自动控制系统DN65,在盾体内油脂润滑系统气动型号统一电动多头泵1台林肯递进分配阀1套林肯液压油冲洗检测主驱动密封1套盾尾油脂密封系统气动型号统一控制模式压力、行程和手动压力传感器8个HBW油脂密封系统气动型号统一齿轮分配阀1个齿轮油循环系统强制润滑配有循环过滤、冷却、温控装置螺杆泵1套最高压力160bar磁性过滤器1套换热器片式水冷次通风系统DN60C风管通风管储存装置2个DN100（风管,100m储量水管延伸3路水管挂架有效延伸长度12m导向系统两棱镜式力信自动导向系统自动全站仪Leica TCA1202-S 型精度2 ”管片排序系统有导向系统集成电控系统控制室1个带空调主副配电柜1个功率因数补偿器0.90集成咼压开关集成1名称技术参数备注初级电压/次级电压10kV/400V变压器1,600kVA (800+800kva)箱式变压器控制电压24V/230V照明电压230V阀工作电压24V工作频率50Hz系统绝缘保护IP55PLCS7-400西门子闭路电视系统4个摄像头和1个显示屏显示屏为彩色有害气体检测便携式和固疋式各一套便携式进舱使用数据采集系统1套主要功率配置功率大于30kw采用软启动器刀盘驱动系统630kW2X 315kW盾构推进系统90kW管片拼装机55kW辅助系统0kW和推进系统串联注浆系统0kW和管片拼装系统串联液压油过滤系统15kW齿轮润滑系统4kW螺旋输送机160kW工业水循环系统40kw清水泵、污水泵、高压冲 洗泵泡沫系统18kW同步注浆搅拌系统8kW皮带机30kW二次通风0kW空压机74kW管片吊机10kw电源插座及工地用电75kW其他60kW合计1,269kW主要关键部件厂家序号I部件厂 家骨口. 序号部件厂家1主轴承德国罗特艾德2液压油缸力士达3液压油管alfagma4液压泵Rexroth5液压马达Rexroth6液压阀Rexroth、hawe、bucher7液压站电机ABB8变频器ABB9注脂泵德国林肯10主轴承密封JM11主驱动螺栓德国Junge12主驱动减速机布雷韦尼13螺旋减速机布雷韦尼14管片减速机布雷韦尼15其他减速机sew、nord16压力传感器Wika、kobold、HUBA17流量传感器E+H18变压器天津特变电工19功率补偿器天津特变电工20电气元器件SIEMENS、施奈德、abb21电控柜德国威图22控制电缆德国缆普23PLCSIEMENS24管片吊机法兰泰克25注浆泵施维英26导向系统上海力信27人舱烟台宏远28空压机优耐特斯29泡沫泵德国 Allweiler30膨润土泵耐驰31刀具聊城天工32主要钢板舞阳钢铁