盾構(gòu)機選型及適應性評價方案

1、目 錄第一章 概述1.1.1、 概述11.2、 上標段使用情況 1第二章 工程概況2.2.1、 工程位置22.2、 設計概況22.3、 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 32.3.1、 地形地貌32.3.2、 地質(zhì)構(gòu)造 32.3.3、 巖土層特征42.3.4、 土層可挖性分級和隧道圍巖分類 52.3.5、 水文情況6第三章盾構(gòu)機特點7.3.1、 功能設計特點 73.2、 海瑞克盾構(gòu)機針對成都砂卵石地層的功能特點 83.2.1、 刀盤驅(qū)動及主軸承密封系統(tǒng) 83.2.2、 刀盤刀具布置 83.2.3、 盾體93.2.4、 盾尾93.2.5、 螺旋輸送機 93.2.6、 材料閘 93.2.7、 壓縮空氣氣源 93

2、.2.8、 后配套設計103.3、 四臺盾構(gòu)機的性能參數(shù)說明 103.3.1、 S-394/S-395盾構(gòu)機主要性能參數(shù) 103.3.2、 S-526/S-527盾構(gòu)機主要技術(shù)參數(shù) 13第四章四臺盾構(gòu)機對該項目地質(zhì)的適應性及可靠性描述 1 74.1、 盾構(gòu)機對工程的適應性 174.2、 盾構(gòu)機的可靠性 184.3、 工程重難點及盾構(gòu)機功能的適應性對照表 194.4、 刀盤刀具特點及其對區(qū)間地質(zhì)的適應性 204.4.1、 刀盤刀具整體布置 204.4.2、 刀盤結(jié)構(gòu)特點214.4.3、 刀具的布置形式 244.4.4、 刀盤、刀具對地質(zhì)的適應性 254.4.5、 刀具選擇對地層的適應性 254.

3、4.6、 刀盤設計對地層的適應性 264.4.7、 對大粒徑卵石、漂石的處理方式 26第五章盾構(gòu)機的改造和維修275.1、 S-394/S-395盾構(gòu)機的改造275.1.1、 推進油缸275.1.2、 漿液攪拌275.1.3、 加水系統(tǒng)275.1.4、 二次補漿裝置275.2、 S-526/S-527盾構(gòu)機的改造275.2.1、 力口水系統(tǒng)275.2.2、 二次補漿裝置285.3、 盾構(gòu)機的維修 285.3.1、 海瑞克檢測項目（S-394/S-395/S-526/S-527 盾構(gòu)機） 285.3.2、 自檢維修項目 28第六章盾構(gòu)機維修評估總結(jié)37附錄1 S-394/S-395整機圖 錯誤!

4、未定義書簽。附錄2 S-526/S-527整機圖 錯誤!未定義書簽。附錄3 S-394/S-395刀盤圖 錯誤!未定義書簽。附錄4 S-526/S-527刀盤圖 錯誤!未定義書簽。附錄5隧道斷面圖錯誤!未定義書簽。附錄6西客站蘇坡立交站地面布置圖 錯誤!未定義書簽。附錄7中壩站西客站地面布置圖 錯誤!未定義書簽。第一章概述1.1、 概述我公司預計于2012年8月11日對成都地鐵4號線土建3標段蘇坡立交站至 中壩站實施盾構(gòu)施工掘進。本項目投入德國海瑞克生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機（編號分別為為 S-394、S-395、S-526、S-527）共計 4 臺。目前，S-394、S-395 盾構(gòu) 機陳放于成都

5、地鐵4-3標西蘇盾構(gòu)始發(fā)井場地進行維修，S-526、S-527盾構(gòu)機 陳放于成都龍泉驛中鐵 15局盾構(gòu)堆場進行維修。根據(jù)施工組織及維修計劃， S-394、S-395盾構(gòu)機分別于2012年8月11日和8月25日依次進入中壩站場地 并順序下井，至I 8月31日和9月24日分別達到始發(fā)條件。S-526、S-527盾構(gòu) 機分別于2012年8月20日和9月10日依次進入西蘇區(qū)盾構(gòu)始發(fā)井場地并順序 下井，至I 9月19日和10月9日分別達到始發(fā)條件。1.2、 上標段使用情況S-394、S-395在2012年4月份完成了成都地鐵2號線西延伸線土建1標（始 發(fā)井外語學院站中間風井）分別掘進約2823.4延米，

6、掘進中各項主要參數(shù)均正常，每臺機器月掘進 345延米，速度基本保持在 35mm/min45mm/min之 問，每日的掘進進度保持穩(wěn)定，掘進效率高，機器的整體故障率低。全程掘進過 程中每臺機器進行過5次刀具的更換。S-526、S-527在2011年6月份完成了成都地鐵2號線土建9標（白果林站 中醫(yī)學院站通惠門站將軍衙門站）分別掘進約2398.9延米，掘進中各項主要參數(shù)均正常，每臺機器月掘進約 360延米，速度基本保持在40mm/min50mm/min之間，盾構(gòu)機整體的性能完好，機械方面沒出現(xiàn)較大的故障，每日的 掘進進度保持相對穩(wěn)定，掘進效率高。整個標段施工掘進過程中每臺機器進行過 4次刀具的更換

7、。第二章工程概況2.1、 工程位置本標段盾構(gòu)區(qū)間包括中壩站西客站盾構(gòu)區(qū)間、 西客站蘇坡立交站盾構(gòu)區(qū) 問以及中間風井和盾構(gòu)始發(fā)工作井工程。線路出中壩站后沿規(guī)劃線路向北穿過成溫路， 拐入國鐵西客站，實現(xiàn)與國鐵 換乘。出西客站后拐入IT大道延線，沿IT大道延線東行，穿過三環(huán)路，進入青 江西路，最后進入三環(huán)路東側(cè)的蘇坡立交站。區(qū)間線路位置示意圖2.2、 設計概況中壩站西客站盾構(gòu)區(qū)間設計里程為：Z(Y)DK18+627.800 Z(Y)DK20+360.000,左右線長均為1733.8m,線路最小平曲線半徑 R=400m最大線 間距15.0m,線路在該區(qū)間線間距由13m過渡到15m線路最大軌面埋深24m

8、 最小坡度 5.000%,最大坡度 22.496%,在 YDK19+766.093YDK19+786.845® 設中間風井，區(qū)間在 YDK19+186 YDK19+776 YDK20+234.5處設3個聯(lián)絡通道， 其中YDK19+77M的聯(lián)絡通道與中間風井結(jié)構(gòu)合建。西客站蘇坡立交站盾構(gòu)區(qū)間設計里程為：ZDK20+684.903ZDK22+716.20Q YDK20+614.203YDK22+716.200 左線長 2031.3m,右線長2102m線路最小平曲線半徑 R=400m最大線間距21.02m,線路在該區(qū)間線間距 由15m過渡到13m線路最大軌面埋深24.1m,最小坡度6.00

9、0%,最大坡度 21.948%;在YDK21+237YDK21+31砂設盾構(gòu)始發(fā)井兼中間風井，區(qū)間在 YDK21+250 YDK21+850 YDK22+45處設3個聯(lián)絡通道，其中 YDK21+25處的聯(lián) 絡通道與中間風井結(jié)構(gòu)合建。中間風井和盾構(gòu)始發(fā)井采用明挖法施工，一般段采用小 12002000勺旋挖 樁，盾構(gòu)洞門范圍內(nèi)采用小15001800勺玻璃纖維筋樁。風井和盾構(gòu)始發(fā)井端頭 采用鋼管內(nèi)支撐，標準段采用錨索支持體系，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土的形 式。區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，內(nèi)襯為鋼筋混凝土管片，管片外徑為6000mm內(nèi)徑為5400mm厚度為300mm曲線半徑400m段管片幅寬為1.2m,

10、其他地段采 用1.5m的幅寬。采用六分塊方案，三塊標準塊，兩塊鄰接塊，一塊封頂塊。管 片組合方式為直線環(huán)+左右轉(zhuǎn)彎環(huán)，拼接方式為錯縫拼裝，管片接頭采用彎螺栓。聯(lián)絡通道采用降水條件下的礦山法施工，支護體系由超前支護、初期支護和二次襯砌組成。2.3、 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)2.3.1、 地形地貌中壩站西客站盾構(gòu)區(qū)間隧道地處川西平原岷江水系I級階地，為沖洪積地貌，地形平坦，地面高程 515.26m517.88m,最大高差為1.62m。西客站蘇坡立交站盾構(gòu)區(qū)間隧道地處川西平原岷江水系R級階地，為沖洪積地貌，地形平坦，地面高程 513.25m516.34m,最大高差為3.09m。2.3.2、 地質(zhì)構(gòu)造成都平

11、原處于新華夏系第三沉降帶之JI西褶帶的西南緣，界于龍門山隆褶帶和龍泉山褶皺帶之間，為一斷陷盆地。市區(qū)一帶斷裂構(gòu)造和地震活動較微弱，歷史上從未發(fā)生過強烈地震，從地殼的穩(wěn)定性來看應屬于穩(wěn)定區(qū)。工程位于龍門山東部邊緣構(gòu)造帶。成都市區(qū)距龍泉山褶皺帶20Km距龍門山褶皺帶50Km歷史上于2008年5月12日發(fā)生了汶川8.0級特大地震對場地 區(qū)域內(nèi)建筑、成都平原及周邊構(gòu)造未造成破壞。2.3.3、 巖土層特征（1）、區(qū)域內(nèi)土層特征1）第四系全新統(tǒng)人工填筑土（ Q4ml<1>人工填筑土：褐黃、灰黑等雜色，松散，稍濕。由碎石、砂土、磚瓦 碎塊等建筑垃圾組成，其間重填粘性土，分布于地表，層厚1.6m1

12、1.0m。靠近中壩站隧道右線位置填土較厚，是由原來道路施工回填所致。該層在場地內(nèi)分布 普遍，土均勻性差，多為欠壓密土，結(jié)構(gòu)疏松，強度較低，壓縮性高，受壓易變 形。2）第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）2-3粉質(zhì)粘土：褐黃色，軟塑可塑，含少量鐵鉆質(zhì)氧化物等。在場地 內(nèi)普遍分布，層厚 0.50m3.30m。2-4粉土：褐黃色，松散，稍濕，含少量鐵鉆質(zhì)氧化物、云母等。在場 地內(nèi)局部分布，層厚0.90m2.20m。2-5粉、細砂：青灰色，松散，稍濕，含少量鐵鉆質(zhì)氧化物、云母、石 英等，分布于卵石層頂面或以呈透鏡體狀分布于卵石土中，厚度0.50m1.50m。2-6中砂土：青灰色或褐黃色，松散，飽和，以透鏡體

13、形式分布于卵石 土中。場地內(nèi)局部存在，層厚 0.70m1.80m。2-8卵石土：青灰色，褐黃色，濕飽和。卵石成分主要以巖漿巖、變 質(zhì)巖類巖石組成。以亞圓形為主，少量圓形，分選性差，卵石含量60%-85%粒徑以20mnr80mm%主，部分粒徑大于100mm最大粒徑180mm充填物為細砂， 局部夾漂石，頂面埋深2.9m11.0m。根據(jù)超重型動力觸探試驗成果及卵石含量， 將卵石土分為松散卵石土 2-8-1、稍密卵石土 2-8-2、中密卵石土 2-8-3 和密實卵石土 2-8-4，共4個亞層。3）第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）<3-8>卵石土：褐黃色，稍濕飽和。卵石成分主要以巖漿

14、巖、變質(zhì)巖類 巖石組成。以亞圓形為主，少量圓形，分選性差，卵石含量50%-75%粒徑以20mrrr80mncfc主，個別粒徑大于100mm充填物為中砂，局部夾少量角礫或漂石， 頂面埋深25.10m34.90m。根據(jù)N120®重型動力觸探試驗成果及卵石含量分析，該層卵石土均為密實卵石土 3-8-4，共1個亞層。(2)、隧道所穿越巖層本標段隧道所穿越的巖層以中密卵石土 2-8-3和密實卵石土 2-8-4為 主。2.3.4、 土層可挖性分級和隧道圍巖分類(1)、土石工程分級I級松土：包括砂層，即巖土分層代號2-5、2-6層。機械能全部直接 鏟挖滿載。II級普通土：包括人工填筑土 1、粉質(zhì)粘

15、土2-3、粉土2-4、松散卵 石層2-8-1、稍密卵石層2-8-2 >0機械需局部刨松方能鏟挖滿載，或可直接 鏟挖但不能滿載。田級硬土：包括沖洪積成的中密卵石層和密實卵石層，巖土分層代號分別為2-8-3、2-8-4和3-8-4層，機械普遍刨松方能鏟挖滿載。(2)、隧道圍巖分類本標段隧道洞身通過的圍巖巖土層代號為2-8。隧道圍巖分類根據(jù)實測的圍巖彈性縱波數(shù)據(jù)劃分為I、n>田類。區(qū)間隧道圍巖分級見下表：區(qū)間隧道圍巖分級表層號巖土名稱巖土特征圍巖類別圍巖級別<1>人工填筑土松散，稍濕nVI<2-3>粉質(zhì)粘土可塑nV<2-4>粉土松散nVI<2-5

16、>細砂松散，稍濕飽和iVI<2-6>中砂松散，稍濕飽和iVI<2-8-1>卵石土松散，稍濕飽和nV<2-8-2>卵石土稍密，稍濕飽和nV層號巖土名稱巖土特征圍巖類別圍巖級別<2-8-3>卵石土中密，飽和mV<2-8-4>卵石土密實，飽和mV<3-8-4>卵石土密實，飽和inV2.3.5、 水文情況(1)、地表水根據(jù)調(diào)查，清水河由北向南穿過本標段盾構(gòu)區(qū)間，區(qū)間隧道下穿清水河。清水河屬川西平原岷江水系，具豐富的地表徑流，為本區(qū)段地下水形成提供了豐富 的補給來源。該段清水河寬約 35m河床深約4.8m,河身為人工條石U型河

17、堤， 邊坡較穩(wěn)定。(2)、地下水類型本標段區(qū)間隧道地下水主要為賦存第四系砂卵石地層中的孔隙型潛水。第四系孔隙水主要賦存于第四系卵石土中，卵石土層結(jié)構(gòu)比較松散，含水豐富，含水層厚度大于30m(3)、土層的透水性和富水性1人工填筑土層：區(qū)間隧道內(nèi)廣泛分布于地表，滲透系數(shù)差異較大。2-3粉質(zhì)粘土、2-4粉土層：為弱透水性，富水性較差，位于地下 水位以上，滲透系數(shù)k=0.01m/d o2-5、2-6砂層：呈透鏡狀分布，滲透系數(shù)k=10.0m/d,為強透水層， 富水性好。2-8、3-8卵石土層：廣泛分布，滲透系數(shù) k=18.022.0m/d ,為強 透水層，富水性好。(4)、地下水腐蝕性評價區(qū)間范圍內(nèi)場

18、地土和地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐 蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。第三章盾構(gòu)機特點3.1、 功能設計特點(1)基本功能四臺盾構(gòu)機均大量采用液壓、控制、導向等領(lǐng)域的新技術(shù)。其控制系統(tǒng)的終 端全部由pc可編程控制器直接控制，上端由上位機進行總體控制。盾構(gòu)機還可 以通過網(wǎng)絡系統(tǒng)由洞外技術(shù)部門或盾構(gòu)廠家進行遠程監(jiān)控、調(diào)試及控制。盾構(gòu)機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以記錄盾構(gòu)操作過程的所有參數(shù)。由于自動化控制程度高，大大降低了盾構(gòu)機操作控制的強度及難度，提高了掘進效率。液壓系統(tǒng)的主驅(qū)動系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、螺旋輸送機系統(tǒng)及管片安裝系統(tǒng)大量采 用比例控制、恒壓控制、功率限止等先進的液壓控制技術(shù)。同時，選用高質(zhì)量

19、的 液壓元件，保證了盾構(gòu)機的可靠性，降低了盾構(gòu)機故障率，有利的保證了施工生 產(chǎn)的順利進行。盾構(gòu)采用先進的激光導向系統(tǒng)來控制隧道的掘進方向， 這在隧道的方向控制 上也是比較前沿的技術(shù)。(2)總體功能特點盾構(gòu)在卵石土、漂石地層施工時重點考慮以下功能：具備土壓平衡掘進功能；具備足夠的刀盤驅(qū)動扭矩和盾構(gòu)推力；具備足夠的刀盤開口率及合理的刀盤形式。 刀具的形式及布置設計能最大 限度滿足不同粒徑卵石的處理；具備渣土改良系統(tǒng)；盾構(gòu)機有良好的出渣性能；盾構(gòu)本體在高水壓下的防水密封性能可靠；盾構(gòu)具備防噴涌功能；人閘設計滿足帶壓換刀的需要；管片壁后同步注漿；盾構(gòu)預留超前注漿接口，可對開挖面前端的不良地質(zhì)進行超前加

20、固；(3)盾構(gòu)機總圖(見附件1、附錄2)3.2、 海瑞克盾構(gòu)機針對成都砂卵石地層的功能特點3.2.1、 刀盤驅(qū)動及主軸承密封系統(tǒng)(1)主軸承同時承受推力、徑向負荷和傾覆力矩，采用直徑較大的重型軸 承。(2)刀盤驅(qū)動裝置的設計采用大強度、大剛度設計，以便優(yōu)化主軸承的壽 命。(3)主軸承的設計壽命為10000小時。到目前為止，S-394、S-395分別推 進6498.855米、6792.433米，使用時間分別約為4330小時、4520小時；而S-526、 S-527分別推進2398.7米、2065米，使用時間分別約為1000小時、870小時。(4)刀盤驅(qū)動裝置通過三重唇形密封來提高刀盤驅(qū)動的密封性

21、能，三重密封可抵抗1.0Mpa的水壓。(5)密封系統(tǒng)包含了連續(xù)油脂潤滑和泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，更好的提高了密封的 可靠性(6)砂卵石的摩擦阻力較大，盾構(gòu)刀盤扭矩較大，而且施工中常會出現(xiàn)刀盤扭矩瞬間過大的現(xiàn)象。S-394/S-395盾構(gòu)機刀盤額定扭矩設計為5980kN?m(S-526/S-527為5380KN?m ,實踐證明此扭矩適合砂卵石地層的隧道施工，也 間接提高了盾構(gòu)機的使用壽命。(7)根據(jù)工程實踐反饋，3米直徑的大主驅(qū)動可以提供較高的扭矩能力。由于主驅(qū)動尺寸較大，導致空間有限，螺旋輸送機的尺寸則受到限制，只能設計 為800mm但是實踐證明800mmi勺螺旋輸送機也能較好適應當前的地質(zhì)情況。3 米

22、直徑的主驅(qū)動，結(jié)合945kW驅(qū)動動力，可達到7150kN?m的脫困扭矩(S-526/S-527為6930 kN?m),可以實現(xiàn)長期過載負荷。3.2.2、 刀盤刀具布置軟硬巖刀具基座相同，刀具可互換，并可以從刀盤背后更換。砂卵石刀具布 局：S-526、S-527分別配置了 4把17寸雙刃中心滾刀，17把17寸單刃滾刀，9 把17寸雙刃滾刀，28把刮刀，8把邊刮刀。而S-394、S-395刀具配置了 4把 18寸雙刃中心滾刀，17把18寸單刃滾刀，15把18寸雙刃滾刀，20把焊接撕裂 刀，6把噴口保護刀，32把刮刀，8把邊刮刀。實踐證明，這樣的刀具布置是適 合成都地層的，最大限度減少了刀具的磨損，

23、每盤刀標準直徑配置時最長掘進距離達500余米。S-526、S-527刀盤開口率為35% 而S-394、S-395刀盤開口率為36% 根 據(jù)S-526、S-527在成都地鐵2號線的使用情況，刀盤開口適當，使粒徑小于300mm 的渣土能順暢通過，有利于降低掘進時的推力，使刀具的磨損減到很小。3.2.3、 盾體(1)推進千斤頂由德國MONTANHYDRAULIK生產(chǎn)商提供，具有很高的使 用可靠性。(2)耐壓、耐磨的鋼結(jié)構(gòu)設計適應所需的工作壓力。(3)管片安裝機有6個自由度，保證了管片安裝的質(zhì)量。(4)暢通的維保工作通道。3.2.4、 盾尾(1)鋼結(jié)構(gòu)鋼板厚度設計適應預計的工作壓力。(2)密封系統(tǒng)為3

24、排密封刷，保證了盾尾密封的可靠性。3.2.5、 螺旋輸送機(1)螺旋機葉片具備足夠的剛度和強度。(2)螺旋機出土口的土塞區(qū)長度和閘門開口大小是防止水噴涌現(xiàn)象的基本 硬件措施。3.2.6、 材料閘海瑞克盾構(gòu)機設置了材料閘和主閘，材料閘在工作人員需要在壓力艙內(nèi)工 作時，可以幫助提高工作效率。材料閘的尺寸為600mm長約1.8m (S-526/S-527 長約1.6m),用于把工具、物料和設備轉(zhuǎn)運進開挖艙，尤其是在帶壓進行維保以 及保壓需要注入壓縮空氣的時候，材料閘的作用更加明顯。3.2.7、 壓縮空氣氣源根據(jù)我公司在成都地鐵1號線、成都地鐵2號線的帶壓換刀經(jīng)驗，由于地層 透氣性能高，原先所配置的空

25、氣壓縮機供氣量不足以保持土倉所需設定的壓力。因此，我公司在S-394/S-395盾構(gòu)機上增加了 2臺空氣壓縮機，由原來的18.6m 3/min增加到46.8 m3/min ,壓縮空氣最高壓力為 8bar。在S-526/S-527盾構(gòu)機 上增加1臺空氣壓縮機，由原來的 20n3/min增加到30 m3/min ,壓縮空氣最高 壓力為7.5bar。同時配置油水分離的過濾系統(tǒng)，以加強過濾和呼吸氣的清潔。此外還配置了 Samson壓縮空氣自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該裝置能自動調(diào)節(jié)土倉內(nèi)氣 體壓力，保持土倉內(nèi)壓力的恒定。3.2.8、 后配套設計(1)吊機的設計適應運輸要求。(2)大尺寸的皮帶機系統(tǒng)保證渣土流動順暢。

26、(3)在輔助軌道上運行能夠保證后配套系統(tǒng)最佳轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)。(4)進入維保工作空間的道路暢通。(5)配備了水路循環(huán)、壓縮空氣、通風系統(tǒng)。(6)喂片機實現(xiàn)安全可靠的管片裝卸。3.3、 四臺盾構(gòu)機的性能參數(shù)說明3.3.1、 S-394/S-395盾構(gòu)機主要性能參數(shù)S-394、S-395盾構(gòu)機主要性能參數(shù)序號位置項目名稱參數(shù)1盾構(gòu)整體盾構(gòu)類型土壓平衡標準開挖直徑6280mm機體總長8285mm尾殼厚度(前/中/后)60/40/40mm裝備總功率1778KW最大掘進速度80mm/min盾尾密封三排鋼絲刷，注脂密封2刀盤開挖直徑由 6280mm型式中心支撐式驅(qū)動型式液壓驅(qū)動驅(qū)動功率945KW開挖范圍4 62

27、80m最大轉(zhuǎn)速4.56rpm最高扭矩7150 KN.m3校接裝置型式被動式較接最大行程差垂直、水平150mm/150mm最大轉(zhuǎn)角垂直、水平1.4 ° /1.4 °4攪拌器葉片外徑4 870mm轉(zhuǎn)速12rpm攪拌容量6m5傳感器土壓傳感器06bar(4 20Ma), 5 只序號僅直壩日名稱參數(shù)液壓傳感器0 400bar(4 20mA), 1 只0 20bar(4 20mA), 1 只0 40bar(4 20mA), 1 只0 60bar(4 20mA), 1 只6潤滑系統(tǒng)各閥件性能能止常汪脂中間回轉(zhuǎn)接頭能正常注泡沫、膨潤土等改艮劑較接密封由重載型橡膠密封和緊急密封（緊急氣囊）

28、組成驅(qū)動部密封潤滑狀況良好供脂距離約50米油脂泵供脂流量0 3.2L/min供脂壓力120bar盾尾油脂WR897管片拼裝器類型中心回轉(zhuǎn)式6個自由度轉(zhuǎn)速01.6rpm連續(xù)可調(diào)旋轉(zhuǎn)角度±200°負荷能力11.52 噸徑向行程1200mm軸向行程2000mm8液壓油缸推進油缸頂力3421 tf行程2000 mm數(shù)量30臺正常壓力_ 20300 kgf/cm最高壓力2350 kgf/cm較接油缸頂力615 tf行程150 mm數(shù)量14臺正常壓力_ _20300 kgf/cm最高壓力 _2350kgf/cm管片拼裝器提升油缸頂力57 tf行程1000 mm數(shù)量2臺正常壓力0 125

29、kgf/cm2最高壓力150kgf/cm 2管片拼裝器平移油缸頂力10 tf行程2000 mm數(shù)量2臺正常壓力_ _20 100kgf/cm最高壓力 _2250kgf/cm管片拼裝器保持油缸頂力40 tf行程50 mm序號僅直壩日名稱參數(shù)數(shù)量1百正常壓力0 200kgf/cm2最高壓力250kgf/cm螺旋機閘門油缸貝力10 tf仃程800 mm數(shù)量2臺正常壓力0 200kgf/cm2最高壓力330kgf/cm 2管片運送器行走油缸頂力40 tf行程1860 mm數(shù)量1臺正常壓力0 200kgf/cm2最高壓力250kgf/cm 2管片運送器拖 拽油缸頂力9.4 tf行程150 mm數(shù)量1臺正

30、常壓力0 120kgf/cm2最高壓力150kgf/cm 2管片運送器舉升油缸頂力10 tf行程50 mm數(shù)量8臺正常壓力:2 ,2 0 200kgf/cm最高壓力 _2225kgf/cm9液壓馬達刀盤液壓馬達正常壓力 2 0 230 kgf/cm扭矩45720 kgf.m數(shù)量9臺工作壓力_ _20 230kgf/cm最高壓力 2350kgf/cm管片拼裝器回轉(zhuǎn)正常壓力_ _20 195 kgf/cm扭矩15000 kgf.m數(shù)量1臺工作壓力_ _20 195kgf/cm最高壓力210kgf/cm 2螺旋機長度13400mm直徑800mm功率315KW正常壓力_ _20 300 kgf/cm扭

31、矩22500 kgf.m轉(zhuǎn)速022rpm無級調(diào)速數(shù)量1臺工作壓力_ _20 200kgf/cm序號位置項目名稱參數(shù)最高壓力300kgf/cm 210液壓泵刀盤回轉(zhuǎn)排量3375 L/min工作壓力0 300kgf/cm轉(zhuǎn)速1500 rpm數(shù)量3臺施工末期油樣化驗結(jié)果油樣檢測合格掘進和較接排量195+24 L/min工作壓力0 300kgf/cm2轉(zhuǎn)速1500 rpm數(shù)量1+1臺施工末期油樣化驗結(jié)果油樣檢測合格管片拼裝器的回轉(zhuǎn)排量250 L/min工作壓力_ _ ,20 195kgf/cm轉(zhuǎn)速1500 rpm數(shù)量1臺施工末期油樣化驗結(jié)果油樣檢測合格螺旋機排量750 L/min工作壓力_ _20 2

32、50kgf/cm轉(zhuǎn)速022 rpm ,無級調(diào)速數(shù)量1臺施工末期油樣化驗結(jié)果油樣檢測合格11刀盤設計和刀具布置刀盤設計刀盤對地層的適應性適應性強、針對性好刀盤的開口率36%刀具布置中心刀的類型雙刃滾刀（可更換成齒刀）刀具的數(shù)量4把18寸雙刃中心滾刀，17把18寸單刃滾刀，15把18寸 雙刃滾刀，20把焊接撕裂刀，6把噴口保護刀刮刀的數(shù)量32把刮刀，8把邊刮刀各種刀具的高差設置滾刀高出刮刀55mm滾刀高出撕裂刀 55mm滾刀高出噴口保護刀75mm12人閘氣壓設備有渣土改良裝置可加膨潤土、泡沫劑、聚合物13注漿系統(tǒng)同步注漿盾尾注漿管數(shù)4最大注漿速度20m 3/h最大注漿壓力5bar3.3.2、 S-

33、526/S-527盾構(gòu)機主要技術(shù)參數(shù)S-526、S-527盾構(gòu)機主要技術(shù)參數(shù)序號位置名稱技術(shù)參數(shù)備注1管片設計外徑6000mm序號1立直名稱技人參數(shù)備注內(nèi)彳空5400mm官片長度1500mm/1200mm分布5+1刖盾體數(shù)重1個2盾體中殖體數(shù)量1 個直在（刖、中、后）6250mm 6240mm 6230mm長度（刖、中、后）2100mm 2180mm 3300mm盾構(gòu)類型土壓平衡取大-L作壓力3bar土壓計5個3盾尾肩尾數(shù)量1個型式釵接長度3300mm油脂管數(shù)量8個(2X4)DN25密封3排鋼絲刷注漿口4+4個DN50 （4個備用）4推進油缸數(shù)量30個10組雙缸+10組單缸分組數(shù)量4組推進力3

34、4210KN300bar仃程2000mm伸出速度80mm/min所有油缸收回速度1600mm/min一組油缸5較接油缸類型被動式數(shù)量14個行程150mm6刀盤數(shù)量1個型式裝配有滾刀式刀具4把17寸雙刃中心滾刀，17把17寸單刃滾刀,9把17寸雙刃滾刀，28把刮刀，8 把邊刮刀直徑6280mm旋轉(zhuǎn)方向左/右噴嘴數(shù)量8個中心回轉(zhuǎn)體1個4+1根泡沫/水輸送管7刀盤驅(qū)動裝置數(shù)量1個型式液壓回轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓馬達數(shù)量9個額定轉(zhuǎn)矩5380KNm脫困扭矩6930KNm轉(zhuǎn)速0 to 4.5rpm功率945KW3X315KW8人閘數(shù)量1個型式雙倉式（一個主閘和一個材料閘）直徑1600mm序號1立直名稱技人參數(shù)備注工作

35、壓力-3bar人數(shù)（容納）-3+2-土閘/材料閘9管片安裝器數(shù)量1個型式中心回轉(zhuǎn)式抓緊系統(tǒng)機械式目由度6舉伸油缸仃程1000mm比例控制縱向移動行程2000mm比例控制控制裝直尢線控制10螺旋輸送機數(shù)量1個型式后軸螺旋式直徑800mm功率315KW后動扭矩217KN.M轉(zhuǎn)速0 至J 22rpm無級調(diào)速輸送量350mmh螺距630mm出料口門1個土壓計1個11皮帶輸送機數(shù)量1個皮帶架的校止以及從動輪、張緊輪的安裝驅(qū)動電動帶寬800mm最大輸送量450mmh12后配套臺車數(shù)量5+連接橋在軌道上行進，并式結(jié)構(gòu)管片吊車1個帶機械抓緊裝置油壓單元1個包括過濾器和油箱冷卻系統(tǒng)（泵/油冷器/閥）1個由工地提

36、供。注漿系統(tǒng)1個注漿泵2個KSP或相似型號，流量10m/h壓力測量裝置4個砂漿罐1個容量6ms帶攪拌器膨潤土儲存罐/泵1個由工地提供注漿泵1個330m/h儲存罐1個容量6ms帶攪拌器泡沫發(fā)生裝置1個泡沫發(fā)生器4個泡沫泵1臺300ltr/h壓縮空氣供應1臺空壓機2臺110KW7.5bar ; 20m3/min ,高壓空氣儲存罐1個1000ltr壓力氣體調(diào)節(jié)裝置2個DN65,在盾體內(nèi)主驅(qū)動裝置潤滑泵1個容量：200kg序號僅直技木參數(shù)備注盾尾油脂漿1個容量：200kg控制行1個帶空調(diào)王副配電柜1個功率因數(shù)補償器1個cos phi=0.9水管卷盤1個，業(yè)水，軟管DN80高壓電纜卷盤1個用力200m電

37、纜，本設備小 含高壓電纜二次通風設備1個DN600風管通風管儲存裝置1個1米風管，100米儲量（不, 含風管）小型起吊裝置1個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1個海瑞克公司標準配置，中英語導向系統(tǒng)1個型號SLS-SL管片排序系統(tǒng)1個導向系統(tǒng)初級電壓10KV次級電壓400V變壓器2000KVA液體型，IP55控制電壓24V/230V照明電壓230V閥工作電壓24V頻率50HZ系統(tǒng)絕緣保護IP55PLCS7 （西門子）總功率1794KW第四章 四臺盾構(gòu)機對該項目地質(zhì)的適應性 及可靠性描述4.1、 盾構(gòu)機對工程的適應性針對盾構(gòu)在掘進施工中復雜多變的地層、周邊環(huán)境和線路特點等情況，盾構(gòu) 機在設計時也作了相應的特殊設計，使

38、盾構(gòu)機具有安全、順利通過特殊地段的能 力。(1)盾構(gòu)刀具根據(jù)在砂卵石、卵石密集區(qū)中不同的破巖機理來進行設計和選 擇。刀具的布置可適應對大塊卵石、礫石及漂石的破碎或入倉，防止卵石、礫石 在刀盤前滾動，對刀具有一定的保護作用。(2 )盾構(gòu)機配置高密度膨潤土注入系統(tǒng)。通過雙柱塞泵將高密度澎潤土注入 到土倉里、刀盤前和螺旋機中，經(jīng)充分攪拌能使高滲水性的砂礫土達到較好的流 塑性和止水性，再配合壓縮空氣控制單元的氣壓自動調(diào)節(jié)作用，可穩(wěn)定學子面和減少水的滲出，防止噴涌的發(fā)生及學子面的坍塌。(3)螺旋機出土口的土塞區(qū)長度和閘門開口大小是防止水噴涌現(xiàn)象的基本硬 件措施，解決了從皮帶機上向外漏法的難題， 并可將粒

39、徑小于300mm勺大礫石從 開挖室排到渣車內(nèi)。當盾構(gòu)機經(jīng)過透水砂層時，通過有效的渣土改良技術(shù)，可有 效控制涌砂、涌水現(xiàn)象發(fā)生。(4)增大了刀盤中心開口率，使泥渣在刀盤中心能順暢通過， 減少了形成泥 餅的機會，有利于降低掘進時的推力。(5)盾構(gòu)機根據(jù)0.3MPa的水壓假設進行設計。機器主要部件均采用有限元 分析由計算機計算得出，能準確的反應出機器部件的性能。(6 )盾尾處安裝了 3排鋼絲刷，每兩排鋼絲刷之間都注入足量的盾尾密封脂， 以保證盾尾良好的密封性。(7)泡沫注入系統(tǒng)已廣泛應用于 EPB技術(shù)當中。使用發(fā)泡液和壓縮空氣混合 產(chǎn)生的泡沫，可以提高開挖倉中泥渣的流動性、抗?jié)B透性和彈性，可降低對刀

40、盤 及刀具的粘附性，減少對刀盤及刀具的磨損。同時能降低開挖學子面的滲水性，有利于學子面的穩(wěn)定。(8 )在前盾承壓隔板上部安有雙室人閘， 雙室人閘之間用一個供人進出的壓 力門隔開。與承壓隔板用法蘭相連的一個倉室為主閘， 工作人員可以由此穿過至 開挖室。另一個倉室是材料閘，可讓工作人員安全地進入主閘。 主閘安裝了在壓 縮空氣下工作所必需的標準配置，使用主閘可以帶氣壓進倉完成維修、 檢查和換 刀作業(yè)。(9)壓縮空氣自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié)土倉內(nèi)氣體壓力，保持土倉內(nèi)壓力的恒定，這一系統(tǒng)為人員進倉作業(yè)提供了可靠的保證。4.2、 盾構(gòu)機的可靠性(1)德國海瑞克公司所制造的盾構(gòu)內(nèi)各液壓、電氣元器件均采用國際知

41、名品 牌產(chǎn)品，充分保證盾構(gòu)機的各部件質(zhì)量。液壓元器件主要采用德國力士樂公司、 哈威公司的產(chǎn)品，電氣元器件主要采用西門子公司的產(chǎn)品。這些優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的應用 確保了盾構(gòu)掘進中各系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮。(2 )盾構(gòu)機刀盤驅(qū)動主軸承采用世界上最大的回轉(zhuǎn)支承軸承制造公司德國賀 氏公司的產(chǎn)品。主軸承能承受大負荷要求，同時設置了可靠的主軸承內(nèi)、 外密封 系統(tǒng)，有效地保證了主軸承的使用壽命。(3)盾構(gòu)機在設計上滿足通過特殊地段的能力。用先進的盾尾注脂系統(tǒng)，把有極好密封性能的密封脂注入到三層盾尾刷之間，密封盾構(gòu)機與管片的間隙來防 止水滲漏。這種密封方式適用于高地層壓力和高水壓下工作。(4)在盾構(gòu)機前體配置有隔艙壁，用它

42、來隔離土艙內(nèi)壓力。艙壁的設計承載 工作壓力為3bar。盾構(gòu)機在掘進過程中，通過關(guān)閉螺旋輸送機的出料閘門，可 以快速、安全地切斷地下水，防止其進入盾構(gòu)機及隧道。在失電的情況下螺旋輸 送機的出料閘門自動關(guān)閉，以防止過量出渣導致學子面失穩(wěn)。(5)刀盤合適的開口和針對性的刀具配備， 再通過螺旋輸送機、渣土改良裝 置及氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有機配合，保證了盾構(gòu)機在含水量豐富的卵石土地層中長距 離可靠運行。(6)保護環(huán)境方面：盾構(gòu)掘進中改良土壤加入的泡沫是無害可降解材料， 機 器用的液壓油等在更換時都用桶裝密封好運走進行再生利用， 油品基本沒有對環(huán) 境造成污染。（7）可靠的土壓平衡掘進控制模式和精密的 SLS-T

43、激光定位導航系統(tǒng)，通過嚴格管理渣土量及進行實時監(jiān)測，確保線路方向及地面的隆沉在規(guī)定的范圍內(nèi)4.3、 工程重難點及盾構(gòu)機功能的適應性對照表盾構(gòu)機針對性設計對照表序號工程重難點關(guān)鍵部件功能要求盾構(gòu)機功能部件的適應性1長距離掘進中刀盤、刀具磨蝕問題及主軸承的壽命刀盤米用 Q345R材料、帆磨 （hadx500耐磨鋼板和耐磨焊絲）保護、刀盤雙向旋轉(zhuǎn)及恒功率驅(qū) 動、特殊形狀溜槽設計、泡沫注入系統(tǒng)、高密澎潤土注入系統(tǒng)、 液壓伸縮裝置、主軸承壽命10000h 等。刀盤材料選用、刀盤外緣、中心及刀具的各種耐磨設計，增加了刀盤及刀具的耐用度；S-394/S-395滾刀直徑由17”加大為18”；開口率 大及渣土溜

44、槽特殊形狀有利于渣土流動，泡沫注入系統(tǒng)、高密澎潤土注入系統(tǒng)可改良渣土，減小磨蝕；減少換刀次數(shù)，從而保護刀盤及刀 具，確保長隧施工正常進行；恒功率驅(qū)動對工程的適應性強，軸承壽 命高，確保掘進順利進行。2帶壓換刀作業(yè)高密膨潤土注入系統(tǒng)、雙人閘及 精確氣壓調(diào)節(jié)裝置、足夠空壓機 氣源、應急發(fā)電裝置等膨潤土注入封水固結(jié)掌子面，加氣排渣、雙人閘、足夠氣源及精確調(diào) 壓確保換刀作業(yè)安穩(wěn)；應急發(fā)電提供安全儲備。3掘進中遇障礙，如 大粒徑漂石刀具在刀盤上的合理配置、高密 澎潤土注入系統(tǒng)、雙人閘及精確 氣壓調(diào)節(jié)裝置、液壓錘等刀盤合理配置刀具能將大粒徑卵礫石破碎到螺旋機可排出的粒徑范 圍（0-300mm。雙人閘、壓縮

45、空氣調(diào)節(jié)裝置等，可確保人員帶壓進入 開挖倉清障作業(yè)的安全。4開挖面穩(wěn)定控制推進系統(tǒng)、刀盤旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、螺旋輸送排渣系統(tǒng)、膨潤土注入系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)裝置、精密的 SLS-T激光定位導航系統(tǒng)等。通過以上各系統(tǒng)的互相協(xié)調(diào)作業(yè)可滿足盾構(gòu)機各種掘進狀態(tài)下的掘 進面穩(wěn)定和地表隆降的控制要求。5盾構(gòu)機受阻在困難地段盾構(gòu)中盾周圍預留地質(zhì)鉆機通孔（直徑120毫米），隔板上也設預 留孔，利用鉆機向刀正面上部和 正面鉆注漿孔。當盾機受阻在困難地段，可利用中盾上和隔板上的預留孔及旋轉(zhuǎn)鉆機，向盾體斜上方預留地質(zhì)鉆機通孔（直徑 120毫米）和刀盤正前方鉆超前注漿孔，加固地層后，再利用上述各種措施進行處理；向地層注入雙液快凝漿（

46、水泥漿+水玻璃漿），凝結(jié)時間10s以下；注漿壓力和流量可調(diào)，確保各孔的漿液擴散半徑達1m左右。序號工程重難點關(guān)鍵部件功能要求盾構(gòu)機功能部件日勺適應性6盾構(gòu)機的密封性及主驅(qū)動密封可靠的主軸承內(nèi)、外密封系統(tǒng)， 中、尾盾可靠的較接密封系統(tǒng)， 先進的三層盾尾刷式注脂密封系 統(tǒng)。可靠的主軸承內(nèi)、外密封系統(tǒng)，中、尾盾可靠的較接密封系統(tǒng)，先進 的三層盾尾刷式注脂密封系統(tǒng)，這些系統(tǒng)有效地保證了盾構(gòu)機的防水 密封性和保護了主驅(qū)動裝置。7盾構(gòu)穿越建筑物、 穿越密集管線要求盾構(gòu)機必須具有較強的平衡 水土壓力的能力，保證地表變形 保持在正常范圍內(nèi)。通過盾構(gòu)本身所配備的平衡水土壓力控制系統(tǒng)可以很好的控制盾 構(gòu)機對土體的

47、擾動，有效的降低地面沉降，防止對建筑物造成損害； 盾構(gòu)機配備一套數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，可以對盾構(gòu)機的施工數(shù)據(jù)進行 實時分析，有效的協(xié)助工程人員做出正確的判斷和決策；盾構(gòu)筒體分前后兩段，中間設有較接連接，這樣可以減小盾構(gòu)的長 徑比，而使盾構(gòu)的姿態(tài)容易改變；推進系統(tǒng)的油缸在圓周方向分為四組，每組可以單獨控制，通過調(diào)整推進油壓而改變盾構(gòu)的掘進方向。8噴涌問題高密澎潤土注入系統(tǒng)通過有效的渣土改良技術(shù)，可有效控制涌砂、涌水現(xiàn)象發(fā)生。9管片上浮或位移增設氣動雙液注漿泵及雙液注漿 管路系統(tǒng)，與盾構(gòu)掘進同步進行 注漿。選用體積小、重量輕、作業(yè)安全的氣動式雙液注漿泵，安裝在連接橋 附近；在盾構(gòu)機尾部后 5-7m處，

48、鑿通隧道頂部管片的吊裝孔，向管 片面頂部及時注入雙液快凝漿液固定管片。4.4、 刀盤刀具特點及其對區(qū)間地質(zhì)的適應性4.4.1、 刀盤刀具整體布置刀盤設計成圓盤形結(jié)構(gòu)且?guī)в休^寬的進料口， 用合格的Q345RH料制作，能 安裝硬巖刀具和軟土刀具。刀盤面是封閉的鋼結(jié)構(gòu)件，邊緣上焊耐磨鋼條。刀盤 前面的周邊區(qū)域焊耐磨層，邊緣區(qū)域的后部焊耐磨塊。四根輻臂支撐的厚壁法蘭連接主驅(qū)動裝置并且作為刀盤面板的基座。刮刀裝在整個刀盤開口的邊緣，同時在刀盤中心的徑向開口邊緣以及刀盤外圓周的開口 邊緣也裝有輪廓刀具。在中心回轉(zhuǎn)體上配有注射調(diào)節(jié)土壤介質(zhì)的通道。刀盤上有四個泡沫通道。本工程所采用的刀盤及刀具設計形式充分考慮

49、了本區(qū)間的地質(zhì)特點。本區(qū)間地層為卵石土，所以刀盤的刀具配備應針對砂卵石地層。中心比之前減少刀具的軌跡密度， 增加刀盤開口率，使大粒徑卵、礫石容易 脫落而進入土倉；周邊換單刃滾刀為雙刃滾刀，增加刀具運動軌跡，從而增強刀 具的切削能力，延長了刀盤的使用壽命。刮刀和撕裂刀刀刃到刀盤面板的距離小于滾刀刀刃到刀盤面板的距離。此種刀具的布置優(yōu)點如下：滾刀與刮刀和撕裂刀刃高差的存在保證了在遇到大直徑卵礫石時通過滾刀 進行破碎而保護刮刀與撕裂刀不受損害；滾刀在刀盤正面的一字形布置方式能減 小大直徑卵礫石在刀盤前的滾動，有利于卵礫石的破碎或刮落。刀具與刀盤面板間高差的存在有利于渣土的流動和排出，防止刀盤泥餅的形

50、 成，并減少渣土對刀盤面板的磨損。4.4.2、 刀盤結(jié)構(gòu)特點刀盤為焊接結(jié)構(gòu)，在刀盤上焊接了安裝各種刀具的刀座。刀盤和主驅(qū)動通過 一個很厚的4幅臂鑄鋼結(jié)構(gòu)與主驅(qū)動法蘭盤相連， 傳遞足夠的扭矩和推力。刀盤 可以雙向旋轉(zhuǎn)。刀盤直徑6280mm底裝新滾刀時的最大直徑),刀盤厚度450mm從法蘭盤底 面到刀盤面板高1310mm刀盤總重約52t (S-526/S-527為60t)。S-394、S-395刀盤刀具布置圖S-526、S-527刀盤刀具布置圖為了保證刀盤的整體結(jié)構(gòu)強度和剛度，周邊和中心部件在制造時采用先栓接后焊接的方式連接。根據(jù)對刀盤設計模型在硬巖模式下對每個滾刀加載25t的荷載有限元分析結(jié)果顯

51、示，刀盤的強度和剛度均滿足要求。耐磨設計：對刀盤及刀具的保護措施如下表所示：保護措施表保護項目技術(shù)措施鏟刀鏟刀有高耐磨的鋼刀體，刀刃是鑲嵌的硬質(zhì)合金刀刃，背面又焊有耐磨層。刮刀刮刀有高耐磨的鋼刀體，刀刃是鑲嵌的硬質(zhì)合金刀刃，背面又焊有耐磨層。滾刀滾刀用耐磨層表面刀圈；破碎卵礫石保護鏟刀及刮刀。保護壩日技不措她刀盤刀盤上采用了特殊的耐磨保護（hadox500耐磨鋼板）： 刀盤用Q345R材料制作 刀盤外圍部分進行了耐磨的硬質(zhì)堆焊 刀盤前面的周邊區(qū)域焊耐磨層、焊耐磨塊 刀盤輪緣上焊耐磨鋼條保護環(huán) 高出刀盤面板的刀具進行保護刀座設計特點：刀盤上的滾刀刀座和齒刀刀座相同， 安裝方式也相同。這樣的設計可以滿足滾刀和齒刀的互換性要求。刀盤驅(qū)動及支撐形式：刀盤由九個液壓馬達通過九個減速機來驅(qū)動。 刀盤驅(qū)動配備的功率為945KWS-394/S-395額定轉(zhuǎn)矩為5980 KN.M脫困扭矩,7150 KNM, 刀盤的轉(zhuǎn)速范圍為04.56rpm；而S-526/S-527額定轉(zhuǎn)矩為5380KN- M,脫困扭矩為6930KNM,刀盤的轉(zhuǎn)速范圍為04.5rpm。刀盤采用中間支撐方式。刀盤主軸承采用德國 Hosche公司的產(chǎn)品，主軸承 外徑3000mm主軸承的外密封采用三道注脂密封， 主密封的設計壽