盾構機的構造工作原理演示文稿

盾構機的構造工作原理演示文稿當前第1頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構機的構造工作原理當前第2頁\共有237頁\編于星期五\7點內容一、盾構法隧道的起源及發(fā)展史二、盾構機的概述三、盾構法施工的特點及工藝流程四、盾構機的構造五、盾構機的工作原理當前第3頁\共有237頁\編于星期五\7點

一、盾構法隧道的起源及發(fā)展史當前第4頁\共有237頁\編于星期五\7點1、國外盾構法隧道的起源及發(fā)展史1818年，法國的布魯諾爾(M.I.Brune1)從蛀蟲鉆孔得到啟示，最早提出了用盾構法建設隧道的設想，并在英國取得了專利。當前第5頁\共有237頁\編于星期五\7點布魯諾爾注冊專利的盾構

當前第6頁\共有237頁\編于星期五\7點布魯諾爾構想的盾構機機械內部結構由不同的單元格組成，每一個單元格可容納一個工人獨立工作并對工人起到保護作用。采用的方法是將所有的單元格牢靠地裝在盾殼上。當前第7頁\共有237頁\編于星期五\7點當時設計了兩種方法，一種是當一段隧道挖完后，整個盾殼由液壓千斤頂借助后靠向前推進；另一種方法是每一個單元格能單獨地向前推進。第一種方法后來被采用，并得到了推廣應用，演變?yōu)槌墒斓亩軜嫹ó斍暗?頁\共有237頁\編于星期五\7點此后，布魯諾爾逐步完善了盾構結構的機械系統(tǒng)，設計成用全斷面螺旋式開挖的封閉式盾殼，襯徹緊隨其后的方式。當前第9頁\共有237頁\編于星期五\7點M.I.Brunel螺旋盾構，1818

當前第10頁\共有237頁\編于星期五\7點.1825年，他第一次在倫敦泰晤土河下開始用一個斷面高6.8m、寬11.4m，并由12個鄰接的框架組成的矩形盾構修建隧道。每一個框架分成3個艙，每一個艙里有一個工人，共有36個工人。當前第11頁\共有237頁\編于星期五\7點此系統(tǒng)按照以下模式工作：首先，借助螺桿將鞍型框架壓入前方的土中。從上部撤除隧道工作面上的木料并掘土6英寸，然后，隧道工作面重新用木料覆蓋并用螺桿支撐，緊接著盾構后部砌磚，把它作為整個機架的支座。當前第12頁\共有237頁\編于星期五\7點第一條隧道施工的盾構機當前第13頁\共有237頁\編于星期五\7點泰晤士河下的隧道工程施工期間遇到了許多困難，在經歷了五次以上的特大洪水后，直到1843年，經過18年施工，完成了全長458m的第一條盾構法隧道。當前第14頁\共有237頁\編于星期五\7點1828年1月12日泰晤土河水涌入盾構機

當前第15頁\共有237頁\編于星期五\7點1830年，英國的羅德發(fā)明“氣壓法”輔助解決隧道涌水。1866年，莫爾頓申請“盾構”專利。盾構最初稱為小筒（cell）或圓筒（cylinder），在莫爾頓專利中第一次使用了“盾構”（shield）這一術語。當前第16頁\共有237頁\編于星期五\7點1865年，英國的布朗首次采用圓形盾構和鑄鐵管片，1869年用圓形盾構在泰吾士河下修建外徑2.2m的隧道。在地下水方面沒遇到什么困難。

當前第17頁\共有237頁\編于星期五\7點1874年，工程師格瑞海德發(fā)現在強滲水性的地層中很難用壓縮空氣支撐隧道工作面，因此開發(fā)了用液體支撐隧道工作面的盾構，通過液體流，以泥漿的形式出土。1886年，格瑞海德在倫敦地下施工中將壓縮空氣方法與盾構掘進相組合使用，在壓縮空氣條件下施工，標志著在承壓水地層中掘進隧道的一個重大進步，20世紀初，大多數隧道都是采用格瑞海德盾構法修建的。當前第18頁\共有237頁\編于星期五\7點布魯諾爾發(fā)明盾構法之后的另一個技術進步是用機械開挖代替人工開挖。第一個機械化盾構專利是1876年英國人約翰·荻克英森·布倫敦和姬奧基·布倫敦申請的。這臺盾構有一個由幾塊板構成的半球形的旋轉刀盤，開挖的土料落入徑向裝在刀盤上的料斗中，料斗將渣料轉運至膠帶輸送機上，再將它轉運到后面從盾構中運出，這一構想后來被用于修建地鐵隧道工程。當前第19頁\共有237頁\編于星期五\7點1917年，日本引進盾構施工技術，是歐美國家以外第一個引進盾構法的國家。1963年，土壓平衡盾構首先由日本SatoKogyo公司開發(fā)出來。

當前第20頁\共有237頁\編于星期五\7點

1963年SatoKogyo公司土壓平衡盾構

當前第21頁\共有237頁\編于星期五\7點1974年第一臺土壓平衡盾構在東京被采用。該盾構由日本制造商IHI（石川島播磨）設計，其外徑3.72m，掘進了1900m的主管線。在以后的年代里，很多廠商以土壓盾構、壓力保持盾構、軟泥盾構、土壤壓力盾構、泥壓盾構等名稱生產了“土壓平衡盾構”。所有這些名稱的盾構都應有了同一種工法國際上稱為“土壓平衡系統(tǒng)”（EPBS）。當前第22頁\共有237頁\編于星期五\7點1989年，日本最引人注目的泥水盾構隧道工程開工。東京灣海底隧道長10km，是世界最長公路專用海底隧道，用八臺直徑14.14m泥水加壓式盾構施工。當前第23頁\共有237頁\編于星期五\7點日本東京灣海底隧道盾構機示意圖

當前第24頁\共有237頁\編于星期五\7點日本東京灣海底隧道泥水式盾構機當前第25頁\共有237頁\編于星期五\7點1992年，日本研制成世界上第一臺三圓泥水加壓式盾構，并成功地用于大阪市地鐵7號線“商務公園站”車站工程施工。當前第26頁\共有237頁\編于星期五\7點2、我國盾構機的發(fā)展歷程縱觀我國盾構法隧道的發(fā)展歷程，大體上可以分為三個階段：起步階段(20世紀60年代-80年代初)；平穩(wěn)發(fā)展階段(20世紀80年代中-2000年)；快速發(fā)展階段。當前第27頁\共有237頁\編于星期五\7點（1）起步階段(20世紀60年代-80年代初)：1962年2月，我國上海市城建局隧道處開始塘橋試驗隧道工程。采用直徑4.16m的一臺普通敞胸盾構在兩種有代表性的地層下進行掘進試驗，用降水或氣壓來穩(wěn)定粉砂層及軟粘土地層。選用由螺栓連接的單層鋼筋混疑土管片作為隧道襯砌，環(huán)氧煤焦油作為接縫防水材料。試驗獲得成功，采集了大量盾構法隧道數據資料。當前第28頁\共有237頁\編于星期五\7點（2）平穩(wěn)發(fā)展階段(20世紀80年代中-2000年)：這一時期，隨著改革開放和經濟發(fā)展，地鐵建設也由服務于戰(zhàn)備轉為服務于經濟發(fā)展。繼北京、天津修建地鐵外，上海、廣州也相繼修建了地鐵工程。地鐵施工技術突破了原有淺埋明挖法的限制，盾構法施工方法被引入地鐵施工中。

當前第29頁\共有237頁\編于星期五\7點1980年，上海開始進行盾構法隧道地鐵試驗工程，采用直徑6.412m網格式機械出土盾構機施工。掘進長度為565m，采用泥水加壓和局部氣壓施工。1980年11月開始地鐵試驗一期、二期盾構推進，1982年12月推進結束；1983年6月開始地鐵試驗三期盾構推進，1984年10月推進結束，隧道總長1130m。當前第30頁\共有237頁\編于星期五\7點1987年，上海市隧道工程公司承建市南站過江電纜隧道工程，成功設計了我國第一臺直徑4.35m加泥式土壓平衡盾構掘進機，由上海造船廠制造。當前第31頁\共有237頁\編于星期五\7點Ф4.35m土壓盾構研制當前第32頁\共有237頁\編于星期五\7點該盾構能控制正面土壓平衡和減少地面沉降，施工速度快，掘進長度達583m，該技術獲得1990年國家科技進步一等獎。工程于1988年1月開始盾構推進，9月推進結束。當前第33頁\共有237頁\編于星期五\7點1990年12月，上海市隧道工程公司承建的上海合流污水治理工程6.1標過江隧道推進施工。采用自己設計制造直徑5.17m加泥式土壓平衡盾構。盾構自重190t,總推力28800kN，總功率500kW。當前第34頁\共有237頁\編于星期五\7點直徑5.17m加泥式土壓平衡盾構

當前第35頁\共有237頁\編于星期五\7點1994年10月，上海隧道工程股份有限公司采用盾構法承建的南京第一條秦淮河治理工程夾江隧道推進。最具風險的是盾構推抵江中段，即鉆入全斷面粉砂層中，該粉砂層上方沒有其它土層與夾江水間隔。直徑6.34m土壓平衡盾構掘進機于1995年2月5日順利進入江心州接收井。當前第36頁\共有237頁\編于星期五\7點南京夾江隧道直徑6.34m盾構掘進機

當前第37頁\共有237頁\編于星期五\7點1992年6月，上海市承建上海地鐵1號線上?；疖囌尽珴h中路車站區(qū)間，采用盾構法隧道施工，1993年4月全線貫通。1993年8月，上海承建上海地鐵1號線黃陂路站～陜西路站區(qū)間隧道，1994年4月全線貫通。當前第38頁\共有237頁\編于星期五\7點與法國FCB公司合作設計制作的Φ6.34M土壓平衡盾構機

當前第39頁\共有237頁\編于星期五\7點1995年，我國開始研究矩形盾構隧道掘進技術，1996年上海隧道工程股份有限公司研制了一臺2.5m×2.5m可變網格矩形隧道掘進機，頂進矩形隧道60m，解決了推進軸線控制、糾偏技術、沉降控制、隧道結構等技術難題。當前第40頁\共有237頁\編于星期五\7點.當前第41頁\共有237頁\編于星期五\7點1999年5月，上海隧道工程股份有限公司研制成功國內第一臺3.8m×3.8m矩形組合刀盤式土壓平衡掘進機，在浦東陸家嘴地鐵車站掘進120m，建成兩條過街人行地道。當前第42頁\共有237頁\編于星期五\7點1998年12月，中國第一條較長距離的水底觀光游覽隧道――上海外灘觀光隧道建成。采用國外二手直徑7.65m鉸接式土壓平衡盾構施工。當前第43頁\共有237頁\編于星期五\7點隧道施工不僅工期短，還要在極大的坡度和曲率的條件下，穿越地鐵2號線的兩條越江隧道，觀光隧道與地鐵隧道間距離僅1.57m，形成越江隧道施工中罕見的“三隧疊交”，創(chuàng)造了中外越江隧道史上的奇跡，實現了中國軟土隧道施工史上的又一次飛躍。當前第44頁\共有237頁\編于星期五\7點.1999年6月，深圳開埠以來第一臺地鐵盾構開始掘進益田～香蜜湖區(qū)間隧道。此項目由深圳地鐵有限公司建設，由上海隧道工程股份有限公司設計、施工總承包。當前第45頁\共有237頁\編于星期五\7點深圳地鐵一號線引進2臺三菱和1臺

小松制造的?6.20m復合型土壓盾構

當前第46頁\共有237頁\編于星期五\7點（3）快速發(fā)展階段：進入21世紀，隨著國家經濟、技術的迅猛發(fā)展為地鐵建設帶來了重大機遇，同時也為盾構技術應用和發(fā)展提供了廣闊的平臺和空間。國家有關部門已經規(guī)定人口在300萬以上、GDP值在1000億以上、年財政收入在100億以上的城市可以建地鐵。當前第47頁\共有237頁\編于星期五\7點據中國交通運輸協會城市軌道交通專業(yè)委員分析報告稱：目前我國正處于軌道交通建設的繁榮時期，中國已經成為世界上最大的城市軌道交通市場。國內40多座百萬人口以上的特大城市中，已經有30多座城市開展了城市快速軌道的建設或建設前期工作，約有15個大城市上報城市軌道交通網規(guī)劃方案，擬規(guī)劃建設55條線路，長約1500km，總投資5000億元，其中“十一五”期間預計投資2000多億元，計劃在2010年前建成的地鐵線路長度超過1200km。當前第48頁\共有237頁\編于星期五\7點目前已有成熟盾構施工經驗的城市主要分布在長三角、珠三角和環(huán)渤海灣地區(qū)。如廣州、深圳、上海、南京、北京、天津。近兩年已開始盾構施工的有沈陽、成都、西安、杭州、武漢等。據有關信息寧波、無錫等都將修建城市地鐵。并且在越江道路、輸氣和市政排水隧洞等工程中廣泛采用盾構法施工。當前第49頁\共有237頁\編于星期五\7點2003年9月，上海隧道工程股份有限公司建設的中國首條雙圓隧道在軌道交通8號線應用當前第50頁\共有237頁\編于星期五\7點3、盾構設備保有情況由于近年來我國基礎建設和城市軌道交通發(fā)展迅速，盾構設備裝備大幅度提升。專家預計：到2020年前，我國的盾構需求量約為300多臺。據不完全統(tǒng)計，截至目前，國內保有的盾構機在170臺左右，其中小松32臺、三菱34臺、海瑞克45臺(不含7米以上盾構機)，其余的有法碼通、FCB、維爾特、川崎、石川島。當前第51頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構機的分布情況小松：主要在上海、北京、沈陽、西安使用。三菱：主要在上海、北京、天津、沈陽、廣州、南京、深圳使用。海瑞克：主要在北京、天津、廣州、深圳、成都、南京、沈陽使用。維爾特：在廣州、深圳使用，法碼通、FCB在上海使用。川崎、石川島：在上海、天津、北京使用。

當前第52頁\共有237頁\編于星期五\7點

直徑單位臺

數制造廠家＜6m6～7m＞7m中鐵一局0250海瑞克、小松中鐵二局0100海瑞克、小松中鐵三局080海瑞克、小松中鐵四局060三菱、小松、海瑞克中鐵五局010海瑞克中鐵隧道局22110海瑞克、維爾特、小松中鐵工程總公司系統(tǒng)盾構機情況表當前第53頁\共有237頁\編于星期五\7點集團公司盾構機情況2005年集團公司籌措資金4800萬元，購置日本三菱φ6340土壓平衡式盾構機2臺，分別由機械工程分公司（杭州）和二公司（上海）管理使用。2006年投入資金7222萬元，購置日本小松φ6340土壓平衡式盾構機2臺。日本小松盾構機正天津施工。2007年投入資金11426萬元，購置德國海瑞克φ6250土壓平衡式盾構機2臺。目前海瑞克即將在深圳下井施工。當前第54頁\共有237頁\編于星期五\7點二、盾構機概述盾構機是掘進機的一種類型。掘進機的定義是：用機械能破碎隧道掌子面、隨即將破碎物質連續(xù)向后輸出并獲得預期的洞型、洞線的機器。當前第55頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構法隧道的基本原理是用一件有形的鋼質組件沿隧道設計軸線開挖土體而向前推進。這個鋼組件在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護開挖出的土體、保證作業(yè)人員和機械設備安全的作用，這個鋼質組件被稱為盾構。盾構的另一個作用是能夠承受來自地層的壓力，防止地下水或流沙的入侵。當前第56頁\共有237頁\編于星期五\7點2008年3月31日發(fā)布的《盾構法隧道施工與驗收規(guī)范》定義：盾構是盾構掘進機的簡稱，是在鋼殼體保護下完成隧道掘進、拼裝作業(yè)，由主機和后配套組成的機電一體化設備當前第57頁\共有237頁\編于星期五\7點下圖是我局擁有的土壓平衡式日本三凌盾構機在上海彭浦廠組裝是的照片。該盾構機直徑6340mm，長10515mm，全長78m。我局共有兩臺：二公司和我們機械工程分公司各一臺。當前第58頁\共有237頁\編于星期五\7點當前第59頁\共有237頁\編于星期五\7點1掘進機的定義確定了以下作為掘進機的必要條件。1.1能量要求：必須是用機械能破碎隧道掌子面。主要表現形式是由機械能通過刀具擠裂巖石。這完全區(qū)別于鉆爆法用炸藥的化學能破碎巖石的機理和方法。1.2作業(yè)范圍：破碎范圍僅對隧道的掌子面。保持范圍為預期的洞線、洞型。1.3作業(yè)對象：開挖的對象是隧道掌子面的物質。當前第60頁\共有237頁\編于星期五\7點1.4出碴時間要求：掌子面物質破碎后隨即連續(xù)向后輸出，在出碴的時間上特別強調了隨即性和連續(xù)性，掘進機實現了邊掘進邊出碴同時連續(xù)作業(yè)。區(qū)別于鉆爆法和人工掘洞時將開挖和出碴分成二個在不同的時間進行的工序。1.5洞線要求：必須配置精確的導向裝置以確保開挖的洞線滿足設計預期的要求。1.6洞型要求：必須能開挖出滿足預期要求的隧道形狀和尺寸，并配置相應的支護和襯砌設備以保持所需洞型的穩(wěn)定。當前第61頁\共有237頁\編于星期五\7點2掘進機的分類掘進機種類繁多，根據不同的參照標準有不同的分類方法，如：按一次開挖斷面占全部斷面的份額分：全斷面、部分斷面。按開挖斷面的形狀分：圓型斷面、非圓型斷面。按開挖的洞線分：平洞、斜洞、豎井。按掘進機的頭部形狀分：刀盤式、護盾式按掘進機是否帶有盾殼分：敞開式、護盾式。按掘進機的盾殼的數量分：單護盾、雙護盾。按掘進機機體與推進機構是聯合一體還是分成二部分：整機式、分體式。當前第62頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構的分類當前第63頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構的分類為適應各種不同的土質，所以形成盾構的種類繁多。按其構造特點和開挖方法，可歸納為以下4類。當前第64頁\共有237頁\編于星期五\7點A類：敞口式盾構或稱普通盾構有全部的或部分的正面支撐，人工或正、反鏟開挖；無正面支撐，人工或正、反鏟開挖；正面有切削土體或軟巖的刀盤。當前第65頁\共有237頁\編于星期五\7點B類：普通閉胸式盾構或稱普通擠壓式盾構（半機械化盾構）正面全部胸板封閉，擠壓推進，留有可調節(jié)進土孔口的面積，局部擠壓推進；正面網格上覆全部或部分封板；或裝調節(jié)開挖面積的閘門，擠壓、局部擠壓推進。當前第66頁\共有237頁\編于星期五\7點C類：機械式閉胸盾構正面封閉艙中加壓，刀盤切削土體的，稱局部氣壓盾構；正面密封艙中設泥漿或泥漿加氣壓平衡裝置的稱泥水平衡盾構、泥水加壓式平衡盾構；正面密封艙中設土壓或土壓加泥水式平衡裝置的，稱土壓平衡盾構或加泥式土壓平衡盾構。當前第67頁\共有237頁\編于星期五\7點D類：TBM盾構在硬巖中（＞50MPa）使用的隧道掘進機（TBM），分敞開型和密閉型，盾構正面的切削由大刀盤加滾刀組成的復合刀盤。當前第68頁\共有237頁\編于星期五\7點土壓平衡式盾構機當前第69頁\共有237頁\編于星期五\7點泥土加壓式盾構機當前第70頁\共有237頁\編于星期五\7點泥漿式盾構機當前第71頁\共有237頁\編于星期五\7點泥水式盾構機當前第72頁\共有237頁\編于星期五\7點多圓式盾構機當前第73頁\共有237頁\編于星期五\7點矩形盾構機當前第74頁\共有237頁\編于星期五\7點硬巖掘進機——TBM當前第75頁\共有237頁\編于星期五\7點3、掘進機的基本功能全斷面掘進機在掘進工況時，必須具有掘進、出碴、導向、支護四個基本功能，并配置完成這些功能的機構。當前第76頁\共有237頁\編于星期五\7點

三、

盾構法施工的特點及工藝流程當前第77頁\共有237頁\編于星期五\7點1、盾構施工的特點

(1)地下施工，必須面對復雜的地質條件和敏感的地面環(huán)境。(2)

所用設備集成度高，技術含量高。(3)

涉及的專業(yè)領域較多，對復合型人才有較多需求。當前第78頁\共有237頁\編于星期五\7點2、盾構法施工的優(yōu)點當前第79頁\共有237頁\編于星期五\7點（1）盾構法隧道施工不受地面自然條件的影響。在盾構支護下進行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)、氣候等條件的影響，能較經濟合理地保證隧道安全施工；當前第80頁\共有237頁\編于星期五\7點

（2）盾構法施工隧道機械化、自動化程度高。

盾構的推進、出土、襯砌拼裝等可實行自動化、智能化和施工遠程控制信息化，掘進速度較快，施工勞動強度較低；

當前第81頁\共有237頁\編于星期五\7點（3）地面人文自然景觀受到良好的保護，周圍環(huán)境不受盾構施工干擾。在松軟地層中，開挖埋置深度較大的長距離、大直徑隧道，具有經濟、技術、安全、軍事等方面的優(yōu)越性。當前第82頁\共有237頁\編于星期五\7點3、盾構法施工的缺點

當前第83頁\共有237頁\編于星期五\7點（1）需要隧道襯砌管片預制、運輸、襯砌、襯砌結構防水及堵漏、施工測量、場地布置、機械安裝等施工技術的配合，系統(tǒng)工程協調復雜；當前第84頁\共有237頁\編于星期五\7點（2）施工過程變化斷面尺寸困難；只能前進，不能后退，當隧道曲線半徑過小或隧道埋深較淺時，施工難度大，在飽和含水的松軟地層中施工，地表沉陷風險較大；當前第85頁\共有237頁\編于星期五\7點（3）盾構機制造周期長，造價較昂貴，盾構的拼裝、轉移等較復雜，建造短于750m的隧道經濟性差。當前第86頁\共有237頁\編于星期五\7點4、盾構施工工藝流程大流程：盾構總體施工流程小流程：盾構掘進流程

當前第87頁\共有237頁\編于星期五\7點4.1大流程：盾構總體施工流程大流程：盾構總體施工流程

始發(fā)井交付使用→盾構托架就位→盾構機下井、安裝、調試→初始掘進（L=80~100m）→負環(huán)拆除及其它調整→正常掘進→盾構機到達中間站→盾構機通過中間站→盾構機再次安裝、調試→盾構機再次初始掘進→正常掘進→盾構機到達終點站→盾構機解體外運→隧道清理準備驗收當前第88頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構機下井盾構機就位調試初始掘進正常掘進到達車站過站再次始發(fā)到達終點站盾構機解體外運設備調整始發(fā)端頭加固反力架安裝洞門密封圈安裝洞門圍護墻鑿除到達端頭加固洞門密封圈安裝盾構機托架再次就位調試始發(fā)站中間站到達站盾構隧道施工流程圖當前第89頁\共有237頁\編于星期五\7點4.2小流程：盾構掘進流程準備工作→轉動刀盤→啟動次級運輸系統(tǒng)（皮帶機）→啟動推進千斤頂→啟動首級運輸系統(tǒng)（螺旋機）→停止掘進→安裝管片→回填注漿→準備下一環(huán)掘進，

開挖→出土→拼裝→注漿（請看動畫）當前第90頁\共有237頁\編于星期五\7點四、土壓平衡式盾構機的構造

當前第91頁\共有237頁\編于星期五\7點1、盾構體1.1盾構的外形作為一種保護人體的空間，隧道的形狀因其使用要求不同而造成盾構外形不同。無論盾構的形狀如何，隧道掘進總是沿軸線方向前進，所以，盾構的外形就是指盾構的斷面形狀，絕大多數盾構還是采用圓形。當前第92頁\共有237頁\編于星期五\7點1.2盾構的材料盾構在地下穿越，要承受水平荷載、豎向荷載和水壓力，如果地面有構筑物，還要承受這些附加荷載；盾構推進時，還要克服正面阻力，所以，盾構整體要求具有足夠的強度和剛度。盾構主要用鋼板成型制成。考慮到水平運輸和垂直吊裝的困難，大型盾構可制成分體式到現場拼裝，部件的連接一般采用定位銷定位、高強度螺栓連接，最后焊接成型的方法。當前第93頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構的種類繁多，所有盾構的形式，其本體從工作面開始均可分為切口環(huán)、支承、盾尾三部分，借以外殼鋼板聯成整體。擁有可充分承受土壓、水壓、盾構千斤頂推進反作用力、挖掘反作用力的強度。支承前部收納有刀盤裝置的驅動部分、通過艙墻與切口環(huán)區(qū)分開來。艙墻下方設置有螺旋輸送機。上方裝有人行孔，中央裝有人行閘、回轉節(jié)。支承外周呈圓周方向，均等配置有為推進盾構機運行的盾構千斤頂。1.3盾構本體的構造當前第94頁\共有237頁\編于星期五\7點1.4切口環(huán)

切口環(huán)部分是開挖和擋土部分,它位于盾構機的最前端,施工時最先切入土層并掩護開挖作業(yè)。切口環(huán)保持著工作面的穩(wěn)定，并作為開挖下來的土砂向后方運輸的通道，采用機械化開挖式盾構時，就根據開挖下來土砂的狀態(tài)，確定切口環(huán)的形狀、尺寸。當前第95頁\共有237頁\編于星期五\7點切口環(huán)的長度主要取決于盾構正面支承、開挖的方法。對于機械化盾構切口環(huán)內按不同的需要安裝各種不同的機械設備，這些設備是用于正面土體的支護及開挖，而各類機械設備是由盾構種類而定的。當前第96頁\共有237頁\編于星期五\7點切口環(huán)內主要設備情況：土壓平衡盾構安置有切削刀盤、攪拌器和螺旋輸送機泥水盾構安置有切削刀盤、攪拌器和吸泥口在局部氣壓、泥水加壓、土壓平衡等盾構中，因切口環(huán)內壓力高于隧道內常壓，所以在切口環(huán)處還需要布設密封隔板及人行艙的進出閘門。當前第97頁\共有237頁\編于星期五\7點1.5支承環(huán)支承環(huán)是盾構的主體結構，是承受作用于盾構上全部荷載的骨架。它緊接于切口環(huán)，位于盾構中部，通常是一個剛性很好的圓形結構。地層壓力、所有千斤頂的反作用力以及切口環(huán)入土正面阻力、襯砌拼裝時的施工荷載均由支承環(huán)來承受。當前第98頁\共有237頁\編于星期五\7點在支承環(huán)外沿布置有盾構千斤頂，中間布置拼裝機及液壓設備、動力設備、操縱控制臺。當切口環(huán)壓力高于常壓時，在支承環(huán)內要布置人行加、減壓艙。支承環(huán)的長度應不小于固定盾構千斤頂所需的長度，對于有刀盤的盾構還要考慮安裝切削刀盤的軸承裝置、驅動裝置和排土裝置的空間。當前第99頁\共有237頁\編于星期五\7點擁有可充分承受土壓、水壓、盾構千斤頂推進反作用力、挖掘反作用力的強度。支承前部收納有刀盤裝置的驅動部分、通過艙墻與切口環(huán)區(qū)分開來。艙墻下方設置有螺旋輸送機。上方裝有人行孔，中央裝有人行閘、回轉節(jié)。支承外周呈圓周方向，均等配置有為推進盾構機運行的盾構千斤頂。推進油缸用螺栓緊固在連接法蘭上并在活塞桿端帶有彈性軸承和頂在管片上的撐靴。它們可以分組由流量和壓力控制推進和轉向。當前第100頁\共有237頁\編于星期五\7點1.6盾尾盾尾鋼結構鋼板厚40mm，以適應預計的工作壓力,與盾體的連接是一種被動式鉸接設計。機加工的中盾尾部和盾尾前部為鉸接提供密封面。后體與中盾的連接采用的是鉸接油缸。鉸接油缸行程和壓力由數字顯示在控制室。當前第101頁\共有237頁\編于星期五\7點盾尾包括：盾尾密封：安裝在盾體的最后部分，3道鋼絲密封刷,采用非常先進的盾尾注脂系統(tǒng)和有極好密封性能的密封刷相結合。它的作用是：防止地下水、土砂、壁后注漿材料等進入管片與盾構殼體之間的縫隙。

雙鉸接密封：由重載型橡膠密封和緊急密封（緊急膨脹）組成。當前第102頁\共有237頁\編于星期五\7點為了提高密封刷的密封性能，需要在密封刷之間注入粘性油脂材料。盾構機對盾尾之間的前方一般有6處自動供給盾尾油脂，每條注脂管都連接到前油脂腔和后油脂腔。（6x2注脂管）盾尾密封裝置在加注密封油脂后能在0.4MPa壓力下應能不漏漿液，否則就應更換。注漿管路直徑50mm，整合在盾尾內（內置式）當前第103頁\共有237頁\編于星期五\7點注漿管設計有特制的窗口以便于進行維修或清洗堵塞在正常的工作情況下（例如足夠注脂等），不需要更換盾尾刷。如確有必要更換，選擇地質條件較好的地段進行盾尾刷更換作業(yè)。當前第104頁\共有237頁\編于星期五\7點更換盾尾刷上一環(huán)拼裝結束后，盾構推進，直至推進油缸完全伸出（2000mm）?？s回推進油缸，安裝墊木或頂鐵（寬度約650mm），伸出推進油缸繼續(xù)推進，至第一和第二道盾尾刷完全暴露。進行盾尾刷更換。拆除墊木或頂鐵，拼裝管片。恢復掘進。當前第105頁\共有237頁\編于星期五\7點盾尾密封示意圖當前第106頁\共有237頁\編于星期五\7點1.7盾構機的組成

盾構機主要由下列部件和系統(tǒng)構成：有盾構殼、推進油缸、刀盤、刀盤驅動、主軸承、人閘倉、管片安裝機、螺旋輸送機、皮帶輸送機等設備和裝置；還有控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、密封潤滑系統(tǒng)、隧道導向系統(tǒng)、報警裝置；以及服務于盾構工作要求的后配套設備、運輸設備、注漿設備等輔助設備。當前第107頁\共有237頁\編于星期五\7點2.盾構殼盾構機的鋼結構是根據土壓、水壓和動荷載及操作荷載的壓力而設計的。盾殼由兩片焊接構件組成。此焊接構件帶有機械加工的密封面和中心回轉軸承以及兩盾體間（前盾和中盾）的連接法蘭。這樣，組裝和拆卸工作將更加方便。盾構機集成了所有的接頭和工作所需的管線。當前第108頁\共有237頁\編于星期五\7點當前第109頁\共有237頁\編于星期五\7點3.推進油缸盾體的前進由推進油缸完成。每一組油缸均可獨立控制壓力進行操縱而不會引起管片移位或產生引起損壞的壓力過載。在控制室里，司機可以看到數字顯示的每組油缸行程及壓力。油缸的布置避開了管片接縫，所有的油缸撐靴均為球形絞接式以避開管片裂縫或損壞。推進油缸頂在壓力艙板后部。當前第110頁\共有237頁\編于星期五\7點

油缸缸體尾部由一個塑膠軸承支撐，這樣，這些油缸就可以不受側向力的作用從管片向壓力艙板自由伸展。推進油缸為兩個一組，每對油缸均有獨立的撐靴。在推進時，組油缸各自獨立進行壓力調節(jié)?？偟耐七M速度由一個總流量控制閥來調節(jié)。推進油缸回路設計最大推進速度為80mm/分鐘。推進系統(tǒng)具有糾偏和爬坡功能。當前第111頁\共有237頁\編于星期五\7點.根據計算，最大總推力約為35,180-40000kN,主驅動器全部輸出功率峰值為440kW，最高轉速為2.5rpm。并有安全余量。當前第112頁\共有237頁\編于星期五\7點油缸位置示意圖當前第113頁\共有237頁\編于星期五\7點4刀盤當前第114頁\共有237頁\編于星期五\7點4.1

刀盤設計要求(1)能夠降低對刀具的磨損(2)保護刀盤的鋼結構(3)能夠實現高的貫入度(4)刀盤開口率為最小36%。大的開口率能夠大大降低刀具的磨損。(5)4個幅輪設計以使每個旋轉方向都有4個碴土出口(6)2個旋轉方向(左/右)當前第115頁\共有237頁\編于星期五\7點(7)刀盤前面4條獨立的泡沫注入管用于渣土改良以降低磨損(8)連接到主驅動的連接臂（厚壁管）保證刀盤良好的穩(wěn)定性(9)出渣通道的幾何設計必須滿足開挖艙容易出渣(10)大的物料通道從刀盤外緣通到刀盤中心區(qū)域，這樣便于將挖掘的物料運輸到開挖艙。(11)渣土開口設計限制大的石塊進入，這些石塊可以通過螺旋輸送機運出去。當前第116頁\共有237頁\編于星期五\7點4.2刀盤的材料刀盤的結構材料為Q345B、16MnR、GS52或相當于這種材料的鑄鋼。當前第117頁\共有237頁\編于星期五\7點4.3刀盤結構

刀盤設計成盤形結構且?guī)в泻荛煹倪M料口。4根輻臂支撐的厚壁法蘭連接主驅動裝置，并且作為刀盤面板的基座。刀盤在下列的開口邊緣備有所需的刀具以便于將挖掘的物料運輸到開挖艙：刀盤中心的徑向開口邊緣

刀盤外圓周的開口邊緣

中心回轉體上配有注射調節(jié)土壤介質的通道。刀盤有4個泡沫/膨潤土/水通道和2個液壓油通道。當前第118頁\共有237頁\編于星期五\7點4.4切削刀具

切削刀具數量：軟土刀具（刮刀）：120把中心刀：1把鏟刀：16把仿形刀：2把當前第119頁\共有237頁\編于星期五\7點刮刀：

刮刀安裝在碴土通道的一側。高質量的碳質刀刃,寬度100mm。可以從刀盤后面更換刀具。當前第120頁\共有237頁\編于星期五\7點刮刀示意圖當前第121頁\共有237頁\編于星期五\7點鏟刀：

鏟刀的設計保證了快速、清潔的開挖；它們可以雙向進行開挖,同時保證了開挖直徑的穩(wěn)定不變。鏟刀用可更換的螺紋固定到鋼結構上，因此，可以被單獨更換。當前第122頁\共有237頁\編于星期五\7點鏟刀示意圖當前第123頁\共有237頁\編于星期五\7點仿形刀：刀盤上安裝了仿形刀。安裝的仿形刀通過一個行程（50mm海瑞克；120mm三菱）的油缸進行操作。仿形刀的伸縮則在主控室內按每10°事先加以設置控制。盾構具有仿形超挖功能是目前盾構中較為先進的一種，其仿形超挖方位、超挖量可根據不同的施工要求而調整。當前第124頁\共有237頁\編于星期五\7點仿形刀示意圖當前第125頁\共有237頁\編于星期五\7點刀具圖片當前第126頁\共有237頁\編于星期五\7點4.5耐磨保護

一般采用以下耐磨保護方法：刮刀：軟土齒形刀具有高耐磨的鋼刀體和高質量的碳化切削邊緣。刀齒的支撐有硬質堆焊層保護。鏟刀：鏟刀的前刀面硬質堆焊到切削邊緣，同時刀具后端由碳化襯片保護。刀盤：刀盤上某些極易磨損的部分安裝了特殊的耐磨保護：在外圍部分增加了硬質堆焊,圓周有耐磨保護環(huán).當前第127頁\共有237頁\編于星期五\7點4.6刀具更換

所有的滾刀、刮刀和鏟刀都可以在隧道內從刀盤后部更換。一般不需要中途換刀。如有必要，刀具更換作業(yè)可以在常壓和帶壓方式下進行。如果地面具備地層加固條件或事先已經進行了地層加固處理，開挖面的穩(wěn)定有保障，則可在常壓下進行刀具檢查和更換作業(yè)。盾構在選定地點停機后，將土倉里的土排出一部分，直至土倉內土體高度低于土艙隔板上的密封門，此時作業(yè)人員可以通過氣閘打開通往土倉的密封門在不帶壓的情況下進入土倉，從而進行刀具檢查和更換。當前第128頁\共有237頁\編于星期五\7點如果沒有注漿加固條件，開挖面又不是可以自穩(wěn)的地層，則需要用壓縮空氣來維持開挖面的穩(wěn)定。作業(yè)人員需在土倉內帶壓作業(yè)。做這項工作就由經過培訓的專業(yè)人員進行。當前第129頁\共有237頁\編于星期五\7點具體步驟如下：盾構推進到選定地點停機。將土倉內的土排出一部分，使倉內土體高度下降至土倉隔板上的密封門以下。在排土的同時，通過盾構機上自帶的保壓系統(tǒng)向土倉內注入壓縮空氣。壓縮空氣的壓力經過設定，可以自動維持在設定值，以確保倉內的壓力與在停機前的相同，從而保證開挖面穩(wěn)定。當前第130頁\共有237頁\編于星期五\7點與此同時，作業(yè)人員進入氣閘，開始對人閘加壓，逐步把人閘內的氣壓升到與土倉壓力一致。當人閘內壓力與土倉內壓力一致達到平衡時，作業(yè)人員從人閘內打開土倉隔板上的密封門，進入土倉。進行刀具檢查和更換。刀盤上的刀具可以方便地從刀盤后部更換，人員不需要到刀盤前方。逐步將刀具檢查和更換完畢后，人員退回到人閘，關閉密封門。人員在人閘內減壓。與此同時，可以恢復掘進。人員減壓結束，退出人閘。當前第131頁\共有237頁\編于星期五\7點注意：

加壓檢查刀具時人員應經過相關培訓和身體檢查，加壓和減壓過程中的壓力控制和調節(jié)應按相關規(guī)范進行。（見動畫）當前第132頁\共有237頁\編于星期五\7點5、刀盤驅動5.1概述刀盤驅動用螺栓安裝在壓力艙壁上，主要部件如下：齒輪箱主軸承密封支撐刀盤安裝法蘭環(huán)密封壓緊環(huán)內外密封系統(tǒng)小齒輪，齒輪馬達和軸承刀盤驅動是液壓驅動，通過在閉式回路的功率控制變量液壓泵,可實現雙向無級調速。當前第133頁\共有237頁\編于星期五\7點5.2齒輪箱，驅動齒輪安裝有3級液壓變速馬達并帶有齒輪沖刷裝置。變速箱齒輪的尺寸有足夠的富余量以保證在給定的工地能安全的運行。驅動齒輪的兩軸端都由球面滾動軸承支撐，可使承載時齒輪良好嚙合。當前第134頁\共有237頁\編于星期五\7點5.3 主軸承主軸承由三軸滾柱軸承支撐，帶有內齒圈。軸承設計使用壽命10,000小時。該軸承具有承受徑向和軸向推力的功能。當前第135頁\共有237頁\編于星期五\7點5.4 密封系統(tǒng)內外兩個密封系統(tǒng)可將小齒輪或軸承室與土倉分隔開。密封系統(tǒng)使用一個三道唇密封系統(tǒng)，該系統(tǒng)有連續(xù)的油脂進行潤滑。該三道密封是重載荷加強型唇形密封。潤滑脂均勻注入第一、二層密封之間的整個環(huán)形間隙。多余的潤滑脂從第一道密封溢出至土倉。潤滑脂除潤滑第一、二、三道密封唇外，還對第一道密封唇有清潔作用。第三層密封唇是通過小齒輪的潤滑油來潤滑。第二、三層密封之間的空間有孔通向后部，用來做泄漏檢查。當前第136頁\共有237頁\編于星期五\7點5.5齒輪的潤滑驅動小齒輪的潤滑由齒輪油完成。驅動齒輪軸承和嚙合通過飛濺潤滑和強制供油潤滑。對油位、流量和溫度的檢查同取樣程序一起進行。行星齒輪需要不間斷供油；它與主軸承使用的齒輪油型號一致。同時還有監(jiān)測系統(tǒng)以防止設備空轉。變速箱底部區(qū)域的齒輪油被吸出、再通過過磁性的濾器注入到存儲箱內。當前第137頁\共有237頁\編于星期五\7點5.6 主驅動輸出主驅動全為液壓驅動。在后配套上裝有電機驅動液壓泵。液壓驅動變速箱配備變量馬達。變量泵和變量馬達的聯合使用可將刀盤適宜的轉速控制在0-2.5rpm之間。刀盤的最大扭矩為5,213KNm（脫困扭矩）。當前第138頁\共有237頁\編于星期五\7點6管片安裝機當前第139頁\共有237頁\編于星期五\7點6.1概述管片安裝器安裝在盾尾區(qū)域，用來安裝襯砌管片。安裝器所具有的各種動作能在施工場地條件下使管片精密地就位。它主要的運動構件的功能均可通過比例控制來實現。在管片安裝模式下，為達到最理想的襯砌效果，每個/對推進油缸可以單獨控制。所有方向運動可靠，功率足夠，采用比例液壓控制的管片安裝器可以快速地達到毫米級的安裝精度。當前第140頁\共有237頁\編于星期五\7點管片安裝器由以下構件組成：臂梁移動機架回轉機架安裝頭管片安裝器的行程允許在隧道內更換前面兩排盾尾刷。當前第141頁\共有237頁\編于星期五\7點6.2懸臂梁

懸臂梁用于管片安裝器的縱向移動。它通過法蘭與中盾H架連接。盾構與拖車之間的所有管線連接都穿過管片安裝機敞開的中心部位。管片安裝器懸臂梁與橋架用油缸鉸接。當前第142頁\共有237頁\編于星期五\7點6.3 移動機架移動機架安裝在懸臂梁上，可通過兩個液壓缸的伸縮作縱向移動。帶內齒的滾動軸承用法蘭連接在移動機架上，并以此帶動回轉機架?；剞D驅動馬達安裝在移動機架上。回轉運動通過驅動馬達上的齒輪驅動，該液壓馬達具有制動裝置。當前第143頁\共有237頁\編于星期五\7點6.4 回轉基架回轉機架用法蘭安裝在滾動軸承的內圈上，其側向安裝有伸縮臂。由內部的伸縮油缸帶動，伸縮油缸可以單獨伸縮。當前第144頁\共有237頁\編于星期五\7點6.5 安裝頭內部伸縮管兩端固定在安裝頭的懸臂梁上，安裝頭帶有機械夾持系統(tǒng)。安裝頭上可以實現如下運動：安裝頭的旋轉與傾側。當前第145頁\共有237頁\編于星期五\7點6.6 動力輸入管片安裝器旋轉部件裝有：液壓動力、閥的信號電壓。動力通過組合供能系統(tǒng)供給。

當前第146頁\共有237頁\編于星期五\7點6.7技術參數結構

安裝器為中空式，并帶有管片夾持系統(tǒng)，有6個自由度。6.7.2運動全液壓驅動，速度可以比例調節(jié)縱向移動： 2000mm旋轉： ＋/-200度伸縮： 1000mm當前第147頁\共有237頁\編于星期五\7點.安裝頭旋轉： ＋/-2.5度安裝頭傾側： ＋/-2.5度6.7.3操作力縱向移動：50kN提升力：120kN額定扭矩：0-150kNm當前第148頁\共有237頁\編于星期五\7點6.7.4移動速度旋轉速度：0-1rpm縱向移動：0-8m/min主油缸伸縮：0-8m/min8.7.5規(guī)格：設備功率45kW。8.7.6對混凝土管片的要求：起吊螺紋管位于管片中心點，螺紋管的尺寸大于或等于M30，允許的拉力150kN，允許的徑向力90kN?？拷鸬蹩滋幱娩摻罴訌?，以承受管片拼裝或后配套系統(tǒng)上的管片吊車側向位移時產生的剪力。當前第149頁\共有237頁\編于星期五\7點6.8真圓保持器盾構向前推進時管片就從盾尾脫出，管片受到自重和土壓的作用會產生變形，當該變形量很大時，既成環(huán)和拼裝環(huán)拼裝時就會產生高低不平，給安裝縱向螺栓帶來困難。為了避免管片產生高低不平的現象，應有必要讓管片保持真圓，該裝置就是真圓保持器。當前第150頁\共有237頁\編于星期五\7點真圓保持器上裝有上、下可伸縮的千斤頂，上下裝有圓弧形的支架，它在動力車架挑出的梁上是可以滑動的。當管片拼裝成環(huán)后，就讓真圓保持器移到該管片環(huán)內，支柱千斤頂使支架圓弧面密貼管片后，盾構就可進行下一環(huán)推進。盾構推進后由于它的作用，圓環(huán)不易產生變形而保持真圓狀態(tài)。當前第151頁\共有237頁\編于星期五\7點7、螺旋輸送機

7.1物料運輸概述掘進過程中產生的碴土，通過速度可調的螺旋輸送機，從土倉運送到皮帶輸送機進料端，再由皮帶輸送機運送到盾構機后部的渣車。皮帶輸送機長度的確定取決于渣車的數量。每個渣車都可移動到皮帶輸送機出料口的下方。當前第152頁\共有237頁\編于星期五\7點7.2 螺旋輸送機

螺旋輸送機安裝在土倉壁的連接法蘭上。把碴土從盾構機土倉底部運送到皮帶輸送機進料端。驅動裝置由球面軸承支撐能應付螺旋輸送機如有磨損時并保護驅動密封系統(tǒng)。螺旋輸送機主要部件包括：安裝/連接法蘭（焊接在倉壁上）前段帶有耐磨保護伸縮段出料管當前第153頁\共有237頁\編于星期五\7點。驅動裝置，包括：·離合器座·離合器·帶有球面軸承的3排密封系統(tǒng)·帶有行星齒輪的液壓馬達有軸式螺旋（3分之1的螺旋具有耐磨保護）卸料口的閘門當前第154頁\共有237頁\編于星期五\7點當前第155頁\共有237頁\編于星期五\7點.螺旋輸送機外管有六個R2”螺紋接頭型的物料注射孔。螺旋輸送機內徑和軸徑決定了能通過的碴土的最大尺寸為520mmx290mm。如果孤石的尺寸超過可以通過螺旋輸送機的最大粒徑，可以將螺旋輸送機縮回，并關閉前閘門。然后可以從開挖艙人工搬除孤石。當前第156頁\共有237頁\編于星期五\7點.周末停機及維護期間，螺旋輸送機出料口可用滑動閘門關上?；瑒娱l門靠液壓油缸操縱，具備在停電時自動關閉的緊急功能。當前第157頁\共有237頁\編于星期五\7點。當前第158頁\共有237頁\編于星期五\7點7.3 螺旋輸送機前閘門閘門由分別位于盾體中心左右兩側的兩部分組成，兩個液壓油缸裝在艙壁后面通過連桿控制閘門。螺旋輸送機出料口可用滑動閘門關上?；瑒娱l門靠液壓油缸操縱，具備在停電時自動關閉的緊急功能。盾構機在掘進過程中，通過關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當前第159頁\共有237頁\編于星期五\7點閘門當前第160頁\共有237頁\編于星期五\7點7.4 螺旋輸送機伸縮正常工作時螺旋輸送機螺旋前端伸入土倉。為了關閉土倉，螺旋輸送機可以通過伸縮油缸自動縮回。伸縮行程1000mm。螺旋輸送機在任何位置上都可以進行操作，即使在其伸縮過程中。此特性使得螺旋輸送機被木頭或大石頭阻塞時可以自由進退。當前第161頁\共有237頁\編于星期五\7點8.皮帶輸送機

皮帶輸送機把螺旋機卸料口的出土運送到渣車。皮帶機由驅動單元和位于后配套上的出料口組成。皮帶上有防跑偏裝置。皮帶輸送機主要由以下部件組成：皮帶卸料部件張緊裝置在驅動裝置部分裝有一個機械式可調節(jié)的刮料器。皮帶輸送機有急停拉線裝置。當前第162頁\共有237頁\編于星期五\7點9.壓力傳感器與排水9.1土壓傳感器土壓傳感器安裝在艙壁上，可從壁后更換而無需進入前方的壓力艙。當前第163頁\共有237頁\編于星期五\7點9.2排水盾體內安裝了一臺氣動馬達泵（40m3/h）來進行盾體內的排水工作。廢水經由該泵泵入列車上的水箱內。當前第164頁\共有237頁\編于星期五\7點10、后配套設備后配套系統(tǒng)由盾體牽引，在架設在管片上的路軌上行走。后配套系統(tǒng)的外形輪廓確保了它可以在路軌上曲線前進。盾構機工作和管片安裝所需的設備和裝置均安裝在后配套拖車上。當前第165頁\共有237頁\編于星期五\7點當前第166頁\共有237頁\編于星期五\7點10.1構成

后配套系統(tǒng)主要由以下構成：運送管片的橋架吊運系統(tǒng)（管片存儲）5臺裝載盾構機工作必需的電氣及液壓元件的拖車所有設備都安裝在拖車行進方向左右兩側。這使得拖車中間有足夠的空間讓運輸車行走，把管片輸送到安裝器當前第167頁\共有237頁\編于星期五\7點10.2管片裝卸整環(huán)管片由2部特殊的管片運輸車運到1號拖車前。通過1號拖車上的吊機梁，利用管片吊機的兩個電動葫蘆將管片逐一卸到管片輸送小車上。管片吊機下方空間允許承載了三塊管片的管片車自由進入管片吊機下方。兩個平行工作的電動葫蘆由人工通過一個操縱板操縱。技術參數：管片吊車梁20.0m；起升力2×25kN；設備功率2×2.0kW。管片儲存在連接橋區(qū)域和喂片機上，喂片機安裝在連接橋區(qū)域下，用于將管片運輸到管片安裝機區(qū)域。當前第168頁\共有237頁\編于星期五\7點10.3拖車上的裝置

液壓系統(tǒng)(1)推進千斤頂和絞接油缸壓力控制的高壓泵輸出功率75KW,最大推進速度80mm/min,最大回程速度1,600mm/min。(2)電機驅動泵用于刀盤驅動電機液壓變量泵:輸出功率630kW(2x315kW)用于管片安裝機電機驅動變量泵：輸出功率45kW當前第169頁\共有237頁\編于星期五\7點(3)螺旋輸送機電機驅動泵驅動電機液壓變量泵：輸出功率200kW(4)濾油器過濾系統(tǒng)直接裝在液壓油箱下面。螺旋泵把油連續(xù)泵到過濾、冷卻系統(tǒng)，再回到油箱。連續(xù)過濾能夠確保液壓系統(tǒng)保持清潔和機器的正常工作。當前第170頁\共有237頁\編于星期五\7點10.3.3 刀盤主驅動油脂泵一個氣動油脂泵安裝在后配套系統(tǒng)中。此泵連接到多管路油脂泵，給主驅動，螺旋驅動和回轉單元提供油脂。10.3.4 冷卻回路盾構機具有一個封閉的回路用以冷卻設備上的電氣及液壓元件。

當前第171頁\共有237頁\編于星期五\7點10.3.5 通風系統(tǒng)新鮮的空氣是由一條空氣管來輸送。抽風管從拖車1一直延伸到整個后配套系統(tǒng)。它將盾體及液壓系統(tǒng)中的廢氣撤出，此管路中含有消音通風機（次級通風設備）。通風機及管路保證了隧道中有持續(xù)的新鮮空氣提供。10.3.6 盾尾密封油脂泵一個氣動油脂泵安裝在后配套系統(tǒng)中。當前第172頁\共有237頁\編于星期五\7點11. 電力系統(tǒng)(1)供應電力變壓器用變壓器將高壓電降到400V。變壓器為完全密封，戶外型，自帶風機用于盾構機上。類型：功率1,250KVA初級電壓10KV±10%次級電壓0.4KV頻率50HZ防護等級IP55監(jiān)控：溫度監(jiān)控，觸點斷開報警，觸點斷開停止制造標準：DINVDE0532/IEC60076o當前第173頁\共有237頁\編于星期五\7點(2) 配電柜配電柜位于后配套鋼架上，防護等級為IP55，配電柜相應地分成由總線相連的獨立部分。在配電柜面板裝有電壓表和電流表，以及獨立的回路過載保護和短路保護器件。(3)電容補償裝置機器上安裝了適當的功率補償設備以保證載荷于0.9功率補償器是自動的。功率因數在主配電盤上顯示。當前第174頁\共有237頁\編于星期五\7點(4) 控制室控制臺控制室控制臺需用IP48防護等級。本控制臺包括所有的遠程控制系統(tǒng)，盾構機安全操作及其環(huán)境的顯示器。顯示屏顯示盾構機及其系統(tǒng)的所有參數,盾構機的所有動作均由操作按鈕來實現。(5) 現場控制面板現場控制面板是用于調整機器上如安裝器，管片起重和管片輸送小車等移動部分的控制裝置。所有控制面板都適當的裝有急停和鑰匙開關，用以維修時現場隔離保護。當前第175頁\共有237頁\編于星期五\7點(6) 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用以控制盾構機的主要功能，安裝在帶有遠程接口的操作臺上。此PLC系統(tǒng)接入位于操作臺中的工業(yè)計算機，所有的軟件都可完全防止未經授權的登錄。所有系統(tǒng)都有失效保護，包括在錯誤情況下的錯誤操作引起的電路自鎖及斷路保護。所有的主要設備均設置有預先報警系統(tǒng)及遠程的控制功能。關鍵部件的硬件安全措施是與總控系統(tǒng)（PLC）分設的。(7) 電纜所有可能的地方的電纜都用橡膠包裹（HAR）。電纜懸掛系統(tǒng)足以使電纜可以永久的就位，很好的加以保護以防止外部損壞，及需要時可以方便的接線或維護。無論何時主電力電纜運轉都應與控制電纜分離以防電力干涉。當前第176頁\共有237頁\編于星期五\7點(8) 高壓電纜托盤尺寸 3×TBA+接地容量 200m(9) 控制電纜，動力電纜型號 Neoflex,H07RNF(10)電機電機為防護等級IP55。電機均采用完全密封，扇葉冷卻。對大于200kW的電機在電機的繞組上安裝了熱敏元件，熱敏元件控制電控柜中裝置實現自動跳閘的報警，在小型的自動斷路器中裝有常規(guī)的過載保護裝置。為了避免大的啟動電流，所有的電機啟動方式均特別加以選擇。大于30kW的電機使用星－三角啟動方式。當前第177頁\共有237頁\編于星期五\7點.(11)接地盾構機安全接地系統(tǒng)用一適當的接地線將所有拖車連結在一起，使得盾構機成為一個等勢區(qū)域，在此區(qū)域中所有暴露的導電零件和外部金屬件維持相同的電位。無論何時主電力電纜運轉都應與控制電纜分離以防電力干涉。當前第178頁\共有237頁\編于星期五\7點(12)電壓電力系統(tǒng)操作時應不超過以下最高電壓：隧道供電10kV 3相 50HZ動力400V 3相 50HZ控制230V 單相 50HZ<50V (移動設備)照明230V單相 50HZ當前第179頁\共有237頁\編于星期五\7點(13)插座分布于整個盾體和后配套設備。(14)照明(15) 安全裝置警報燈，警報喇叭滅火發(fā)覺系統(tǒng)(16)通訊和閉路電視系統(tǒng)當前第180頁\共有237頁\編于星期五\7點12 輔助設備12.1 注漿設備自啟動全液壓雙油缸活塞泵，帶有壓控制碟式提動閥，適用于輸送固體含量高的高密度物質，它有連續(xù)高精度定量給料流速。12.2清洗方法在每次注漿循環(huán)的結束，膨潤土將被注入來清洗注漿管，這樣來維保并能夠阻止注漿管發(fā)生堵塞。在盾尾內表面上有維?？凇Ｍㄟ^它們可以檢查注漿管內是否有堵塞情況。如果注漿管內發(fā)生了堵塞情況，將使用高壓水對注漿管進行沖洗來去除堵塞。當前第181頁\共有237頁\編于星期五\7點12.2泡沫發(fā)生系統(tǒng)泡沫是一種調節(jié)介質，適合于靠土壓支持的盾構在掘進過程中泥土粘性非常高的意外情況。經泡沫調節(jié)后的土壤有以下特點和好處：使支持壓力傳遞到隧道開挖面流動性好滲水性能低良好的彈性降低對盾構機的附著性減少對盾構機的磨損減少驅動功率當前第182頁\共有237頁\編于星期五\7點泡沫發(fā)生系統(tǒng)組成：1個水泵133ltr./min1個泡沫泵300ltr./h混合液控制裝置壓縮空氣控制裝置4個泡沫發(fā)生器測量裝置及其控制用水沖洗時的切換裝置當前第183頁\共有237頁\編于星期五\7點12.2 膨潤土系統(tǒng)膨潤土現場混合并運送到盾構機后配套。由潛水泵送到膨潤土罐體中。通過1個注射泵，膨潤土通過方向閥被泵到土倉，螺旋機和刀盤前端的注射點。當前第184頁\共有237頁\編于星期五\7點12.3 數據采集系統(tǒng)數據采集的任務可以概括如下：采集、處理、存儲、顯示和評估與掘進機聯網所獲得的數據。當前第185頁\共有237頁\編于星期五\7點(1) 數據處理機器的操作狀態(tài)在該系統(tǒng)中被轉換為數字數據的收集，信息如下：及時數據=在掘進過程由傳感器取得的數據狀態(tài)數據=表示機器操作狀態(tài)的數據，多數情況下，這些數據由及時數據產生平均數值=按管片環(huán)做出更改的數值：最小值、最大值、初始值和最終值錯誤信息=PLC系統(tǒng)中的錯誤單位，它可能已經被執(zhí)行，或被停止執(zhí)行，或正在新掘進循環(huán)中執(zhí)行當前第186頁\共有237頁\編于星期五\7點(2) 操作數據的顯示數據采集系統(tǒng)是獨立工作的，在沒有操作人員的情況下也是如此；因此需要一個圖像用戶環(huán)境來顯示測量到的重要數據。這樣就可以把最重要的盾構操作信息顯示給潛在用戶。(3)測量數據的評估測量的數據評估可以通過兩種不同的方法進行：通過自動打印出來的掘進報告（只要打印機與計算機相連），通過顯示的測量數據的人工圖像顯示。當前第187頁\共有237頁\編于星期五\7點12.4測量數據顯示測量的數據將以圖形方式顯示在控制室內的顯示器上。機器的類型將單個顯示器細分到具體的功能小組。通過功能鍵<F1>到<F8>、簡單的菜單、鼠標和鍵盤，用戶可以選擇單個的顯示區(qū)域。測量的數據以數字方式顯示。相關過程也將顯示出來。當前第188頁\共有237頁\編于星期五\7點12.5隧道導向系統(tǒng)系統(tǒng)可以提供盾構機高精度地沿著設計路線掘進所需的必要信息。為了進行文件處理，測量到的盾構機姿態(tài)和管片數據可以在任何時候保存、顯示或打印出來。明顯地，可以提供當前隧道的推進記錄。隧道推進和管片安裝的過程的圖形可以打印出來。當前第189頁\共有237頁\編于星期五\7點12.6雙室人閘倉雙室人閘倉與盾體上的連接法蘭相連。這些人閘倉的形狀與尺寸取決于盾構機安裝條件。雙室人閘倉的中間被一個供人進出的壓力門隔開此門的直徑為600mm。右邊的人倉用作進出土倉的正常通道，左邊的人倉可用于材料閘或在緊急情況下使用。人閘能同時容納3+2個人及一副1.8米長的擔架?？諝忾l可以進入刀盤檢查或更換刀具而不用使用昂貴的灌漿方法。當前第190頁\共有237頁\編于星期五\7點12.7壓縮空氣設備壓縮空氣調節(jié)裝在盾體上的壓縮空氣系統(tǒng)用于調節(jié)開挖面的支撐壓力和調節(jié)人閘倉的空氣壓力。系統(tǒng)包括：空氣壓縮機裝在后配套上、壓力調節(jié)器、壓力傳感器、控制閥、工地供給設備

工地提供氣閘操作所需的壓縮空氣，緊急氧氣設備，包括冷卻器的柴油空壓機和空氣過濾設備。當前第191頁\共有237頁\編于星期五\7點13備選設備13.1軟、硬巖鉆機系統(tǒng)13.2 渣土泵渣土泵設備也可作為防噴涌安全措施備選設備，可在泥土改良工作、螺旋輸送機出料口調節(jié)工作等仍不能完全有效控制噴涌時采用。在預期的高工作壓力和存在壓力水時，尤其是處在江河之下或埋深較深時，為了將開挖出來的土渣運送到渣車，用螺旋輸送機出土可能會使壓力操作很困難。該系統(tǒng)的主要要求是土渣（通過注入泡沫，膨潤土等材料處理后）可以被泵送。如果遇到大量地下水浸入的情況，該系統(tǒng)可以很容易把土渣運到渣車內。當前第192頁\共有237頁\編于星期五\7點.13.3 臨時連接管線(100m)提供必須的臨時始發(fā)接線（約100米）作為備選，包括如下： 液壓膠管、低壓電纜等。13.4 氣體檢測裝置氣閘系統(tǒng)內可以安裝多種有害氣體（CH4,CO,H2S）和氧氣的檢測裝置。氣體警報裝置安裝在后配套系統(tǒng)上的一個箱體內。所有傳感器都用電纜連接在該裝置內。警報信息通過喇叭上的無勢點接觸和閃爍燈發(fā)出。13.5 雙液注漿如果需要雙液注漿，可選用兩個1.5m3/h離心式螺桿泵來注入液體。當前第193頁\共有237頁\編于星期五\7點五、盾構機工作原理當前第194頁\共有237頁\編于星期五\7點1、盾構機的選型一般來說,用盾構法施工的地層都是復雜多變的,因此,對于復雜的地層要選定較為經濟的盾構是當前的一個難題。實際上，在選定盾構時，不僅要考慮到地質情況，還要考慮到盾構的外徑、隧道的長度、工程的施工程序、勞動力情況等，而且還要綜合研究工程施工環(huán)境、基地面積、施工引起對環(huán)境的影響程度等。當前第195頁\共有237頁\編于星期五\7點

選擇盾構的種類一般要求掌握不同盾構的特征。同時，還要逐個研究以下幾個項目：當前第196頁\共有237頁\編于星期五\7點開挖面有無障礙物；氣壓施工時開挖面能否自立穩(wěn)定；氣壓施工并用其他輔助施工法后開挖面能否穩(wěn)定；擠壓推進、切削土加壓推進中，開挖面能否自立穩(wěn)定；開挖面在加入水壓、泥壓、泥水壓作用下，能否自立穩(wěn)定；經濟性。當前第197頁\共有237頁\編于星期五\7點2.盾構機的選型依據

當前第198頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構掘進機選型依據按其重要性排列如下：

土質條件、巖性（抗壓、抗拉、粒徑、成層等各參數開挖面穩(wěn)定（自立性能）隧道埋深、地下水位設計隧道的斷面環(huán)境條件、沿線場地（附近管線和建筑物及其結構特性）當前第199頁\共有237頁\編于星期五\7點襯砌類型工期造價宜用的輔助工法設計路線、線性、坡度電氣等其他設備條件當前第200頁\共有237頁\編于星期五\7點地層滲透系數對于盾構機的選型是一個很重要的因素。根據歐美和日本的施工經驗，當地層的透水系數小于10-7m/s時，可以選用土壓平衡盾構；當地層的滲水系數在10-7m/s和10-4m/s之間時，既可以選用土壓平衡盾構也可以選用泥水式盾構；當地層的透水系數大于10-4m/s時，宜選用泥水盾構。當前第201頁\共有237頁\編于星期五\7點土壓平衡式盾構土壓平衡式盾構適用于含水量和粒度組成比較適中的粉土、粘土、砂質粉土、砂質粘土、夾砂粉粘土等土砂可以直接從掘削面流入土艙及螺旋排土器的土質。但對含砂粒量過多的不具備流動性的土質，不宜選用。當前第202頁\共有237頁\編于星期五\7點泥水加壓式盾構泥水加壓式盾構適用于沖積形成砂礫、砂、粉砂、粘土層、弱固結的互層地基以及含水率高開挖面不穩(wěn)定的地層；洪積形成的砂礫、砂、粉砂、粘土層以及含水很高固結松散易于發(fā)生涌水破壞的地層，是一種適用于多種土質條件的盾構型式。但是對于難以維持開挖面穩(wěn)定性的高透水性地基、礫石地基，有時也要考慮采用輔助施工方法。當前第203頁\共有237頁\編于星期五\7點地層滲透性與盾構選型粉細砂粗砂礫層中細砂礫層粉細礫層粗砂泥砂粘土-10泥水盾構土壓平衡盾構透水系數(m/s)-1-10-1-10-2-10-2-10-4-10-5-10-6-10-7-10-8-10-9-10-10-10-11地層滲透系數與盾構選型關系示意圖當前第204頁\共有237頁\編于星期五\7點盾構掘進機選型首先要看該盾構機是否有利于開挖面的穩(wěn)定，其次才考慮環(huán)境、工期、造價等限制因素，同時，還必須將宜用的輔助工法加以考慮，只有這些才能選擇出一種較為合適的盾構掘進機在相同條件下，盾構復雜，操作困難，造價高；反之，盾構簡單，制造使用方便，造價低。當前第205頁\共有237頁\編于星期五\7點3土壓平衡式盾構機當前第206頁\共有237頁\編于星期五\7點土壓平衡式當前第207頁\共有237頁\編于星期五\7點

為了土壓的平衡，防止地表的隆陷，隧道開挖面由刀盤挖出的碴土來支撐。為了使其成為支撐介質，挖出的碴土應具有以下特性：高的可塑性；具有流動性，密度低；低的內摩擦；低的滲水性。當前第208頁\共有237頁\編于星期五\7點一般來說，開挖出來的泥土不經處理是不具有以上特性的，因