zte6250盾構(gòu)機(jī)說(shuō)明及詳細(xì)資料

附件二合同設(shè)備的性能和技術(shù)要求

中6250mm土壓平衡盾構(gòu)

型號(hào)ZTE6250

技術(shù)規(guī)格書(shū)

中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司

2014年n月

目錄

第一章工程地質(zhì)概況.......................................................3

詳見(jiàn)附件一................................................................3

第二章設(shè)計(jì)依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn).....................................................4

第三章盾構(gòu)構(gòu)造與配置.....................................................7

3.1概述.......................................................................7

3.2刀盤(pán).......................................................................9

3.3盾體......................................................................11

3.4刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)..................................................................17

3.5.管片拼裝機(jī)..............................................................19

3.6螺旋輸送機(jī)...............................................................22

3.7皮帶輸送機(jī)...............................................................22

3.8同步注漿系統(tǒng)..............................................................22

3.9水系統(tǒng)...................................................................24

3.10<1±改良系統(tǒng)............................................................24

3.11壓縮空氣系統(tǒng).............................................................26

3.12.通風(fēng)系統(tǒng)...............................................................27

3.13.注脂系統(tǒng)...............................................................27

3.14.自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)...........................................................27

3.15.后配套系統(tǒng).............................................................31

3.16.液壓系統(tǒng)...............................................................32

3.17.電氣系統(tǒng)...............................................................32

3.18.超前加固系統(tǒng)...........................................................34

第四章技術(shù)參數(shù)..........................................................35

4.1技術(shù)參數(shù)表................................................................35

4.2主驅(qū)動(dòng)扭矩曲線圖...........................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

4.3盾構(gòu)設(shè)備的主要部件供應(yīng)商...................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第五章.圖紙清單..........................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第六章盾構(gòu)各部件外形尺寸及重量...........................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

2

第一章工程地質(zhì)概況

詳見(jiàn)附件一

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第二章設(shè)計(jì)依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)

本規(guī)格書(shū)是根據(jù)本工程所提供的設(shè)計(jì)條件及地質(zhì)條件所設(shè)計(jì)的，并依據(jù)以下通用標(biāo)

準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)

GB9969.1-2008工業(yè)產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)

GB/T15706.1—2007機(jī)械安全基本概念與設(shè)計(jì)通則第1部分：基本術(shù)語(yǔ)、方法學(xué)

GB/T15706.2—2007機(jī)械安全基本概念與設(shè)計(jì)通則第2部分：技術(shù)原則與規(guī)范

GB150-2011《壓力容器》

GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB699-1999優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

GB3098.1-2010緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱

GB50205-2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范

GB/T3632-2008鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副技術(shù)條件

GB/T985.1-2008氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高能束焊的推薦坡口

GB/T985.2-2008埋弧焊的推薦坡口

GB11345-2007鋼縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)

GB/T1184-1996形狀和位置公差未注公差值

GB/T1231-2006鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件

GB/T1801-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）極限與配合公差帶和配合的選擇

JB/T4730-2005承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)

ISO3411-2007土方機(jī)械-司機(jī)的身材尺寸與司機(jī)的最小活動(dòng)空間

GB435.1-2005手提滅火器第1部分：性能和結(jié)構(gòu)要求

GB3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范

ISO3795-1989道路車(chē)輛農(nóng)業(yè)和林業(yè)用拖拉機(jī)和機(jī)械內(nèi)部裝飾材料裝飾性能的測(cè)定

GB/T16855.1—2008機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件第1部分設(shè)計(jì)通則

GB/T17888.2—2008機(jī)械安全進(jìn)入機(jī)器和工業(yè)設(shè)備的固定設(shè)施第2部分：工作平臺(tái)

和通道

GB/T17888.3—2008機(jī)械安全進(jìn)入機(jī)器和工業(yè)設(shè)備的固定設(shè)施第3部分：樓梯、階

梯和護(hù)欄

4

GB/T17888.4—2008機(jī)械安全進(jìn)入機(jī)器和工業(yè)設(shè)備的固定設(shè)施第4部分：固定式直

JB6028-1998工程機(jī)械安全標(biāo)志和危險(xiǎn)圖示通則

GB10595-2009帶式輸送機(jī)

DTII(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)

GB50270-2010輸送設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范

JB/T5943-91工程機(jī)械焊接件通用技術(shù)條件

GB/T3766-2001液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件

JB/T10205-2010液壓缸技術(shù)條件

GB/T7935-2005液壓元件通用技術(shù)條件

GB/T15622-2005液壓缸試驗(yàn)方法

NAS1638污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

GB16754—2008機(jī)械安全急停設(shè)計(jì)原則

GB18209.1-2000機(jī)械安全指示、標(biāo)志和操作第1部分：關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)信

號(hào)的要求

GB18209.2—2000機(jī)械安全指示、標(biāo)志和操作第2部分：標(biāo)志要求

GB17945—2000消防應(yīng)急燈具

GB13495—1992消防安全標(biāo)志

GB15630—1995消防安全標(biāo)志設(shè)置要求

GB6070—2010起重機(jī)械安全規(guī)程

GB12158—2006防止靜電事故通用導(dǎo)則

GB2894-2008安全標(biāo)志及使用導(dǎo)則

GB15052-1994起重機(jī)械危險(xiǎn)部位與標(biāo)志

GB15630-1995消防安全標(biāo)志設(shè)置要求

JB6028-1998工程機(jī)械安全標(biāo)志和危險(xiǎn)圖示通則

GB/T16710.1-1996工程機(jī)械噪聲限值

GB/T17771-2010土方機(jī)械落物保護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和性能要求

GB50052-2009低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50054-20U通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范

5

GB50062-2008電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

GB50168-2006電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范

GB50169-2006電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范

GB50170-2006電氣裝置安裝工程旋轉(zhuǎn)電機(jī)施工及驗(yàn)收規(guī)范

GB50171-2012電氣裝置安裝工程盤(pán)、柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范

GB4028-2008外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）

GB4205-2010人機(jī)界面（MMI）—操作規(guī)則

GB/T2900.18-2008電工術(shù)語(yǔ)低壓電器

GB755—2008旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能

GB/T3956-2009電纜的導(dǎo)體

GB/T4208—2008外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）

GB/T2900.18-2008電工術(shù)語(yǔ)低壓電器

GB/T2900.65-2004電工術(shù)語(yǔ)照明

GB50034-2004建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T14048.1-2000低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則

GB/T4728-2008電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)

GB/T17468-2008電力變壓器選用導(dǎo)則

GB1094.11-2007電力變壓器第H部分：干式變壓器

GB/T10228-2008干式變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)和要求

GB/T18268-2010測(cè)量、控制和實(shí)驗(yàn)室用的電設(shè)備電磁兼容性要求

GB/T18858.1-2012低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器一設(shè)備接口（CDI）第1部分:

總則

GB/T18858.2-2012低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器一設(shè)備接口（CDI）第2部分:

執(zhí)行器傳感器接口（AS-I）

GB/T18858.3-2012低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器一設(shè)備接口（CDI）第3部分:

DeviceNet

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第三章盾構(gòu)構(gòu)造與配置

A.3.1概述

3.1.1選型原則與方法

選擇合適的盾構(gòu)是盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵，選擇盾構(gòu)應(yīng)在深入研究分析工程對(duì)象

的具體地質(zhì)條件、隧道施工條件、環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，參考國(guó)內(nèi)外已有的類(lèi)似盾構(gòu)工程

經(jīng)驗(yàn)，特別是同一地區(qū)盾構(gòu)隧道工程的經(jīng)驗(yàn)，遵循安全可靠、適用、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)、環(huán)保

的原則來(lái)選型。

用于地下工程的EPB選型依據(jù)有很多標(biāo)準(zhǔn)，但主要還是取決于工程中所要遇到的

地質(zhì)狀況。在本項(xiàng)目中，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的變化很大。這種含有不穩(wěn)定的地質(zhì)狀況

下，建議選擇全新的、未曾使用過(guò)的復(fù)合式土壓平衡式盾構(gòu)，目的是為了減少工作面前

方沉降的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2土壓平衡盾構(gòu)的地層適應(yīng)性

一般說(shuō)來(lái)，土壓平衡技術(shù)（EPB盾構(gòu)）適合在含有足夠的細(xì)顆粒軟土地層里開(kāi)挖

隧道。開(kāi)挖室和螺旋輸送機(jī)里的混合土應(yīng)呈現(xiàn)塑性。比較理想的顆粒尺寸的地層包括粘

土、淤泥、砂以及礫石等，并且含有25-30%的水分（如下圖）。然而，根據(jù)實(shí)際的地

質(zhì)狀況，采用土壓平衡盾構(gòu)，要配備必要的渣土改良系統(tǒng)，充分改良渣土特性，以滿足

土壓平衡盾構(gòu)施工的需要。

盾構(gòu)所穿越的地層中有各種不同直徑及材質(zhì)的管線，所以控制地表隆、陷值及隧道

方向不超標(biāo)尤為重要。土壓平衡盾構(gòu)的工作原理是通過(guò)控制土艙內(nèi)已開(kāi)挖渣土的壓力

（土艙壓力），使之與刀盤(pán)前方的水土壓力相平衡（水壓+土壓），達(dá)到控制地表沉降

的目的。通過(guò)采取輔助措施可使地表沉降值+10mm、-30mm范圍內(nèi)，隧道軸線控制在上、

下、左、右3cm的范圍內(nèi)。同時(shí)通過(guò)渣土改良使得渣土具有所要求的止水性、流動(dòng)性與

塑性，以便于土艙壓力的控制及排土的目的。

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中礫砂礫相砂細(xì)砂

1050

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Gr”naz。4mm)

粒徑分布參數(shù)與盾構(gòu)選型關(guān)系示意圖

利用被開(kāi)挖的渣土作為支承的方式可以更好地控制地表的沉降。開(kāi)挖室里固體混合物

（約占容積7096以上）的巨大慣性可以阻止渣土量異常變化引起的壓力變化。這種慣性

能起到穩(wěn)定壓力變化的效果。

如果地質(zhì)條件良好（刀盤(pán)前方穩(wěn)定、低水壓）盾構(gòu)可以快速轉(zhuǎn)換成敞開(kāi)模式，在

大氣壓力下掘進(jìn)，由于沒(méi)有反壓力，通常在這種情況下能夠達(dá)到最佳的掘進(jìn)速度。

3.1.3土壓平衡盾構(gòu)總體設(shè)計(jì)

土壓平衡盾構(gòu)是一個(gè)具備多種功能于一體的綜合性隧道掘進(jìn)設(shè)備，它集合了盾構(gòu)施

工過(guò)程中的開(kāi)挖、出土、支護(hù)、注漿、導(dǎo)向等全部的功能。

土壓平衡盾構(gòu)在結(jié)構(gòu)上主要包括刀盤(pán)、盾體、人艙、螺旋輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、管

片小車(chē)、皮帶機(jī)和后配套拖車(chē)等設(shè)備；在功能上包括開(kāi)挖系統(tǒng)、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、推進(jìn)系

統(tǒng)、出硝系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、油脂系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、激光導(dǎo)向系統(tǒng)及通風(fēng)、

供水、供電系統(tǒng)等。

8

B.3.2刀盤(pán)

3.2.1概述

根據(jù)西安地鐵指定標(biāo)段地質(zhì)資料，刀盤(pán)采用輻條+面板式刀盤(pán)設(shè)計(jì)，支撐方式為中

心支撐。刀盤(pán)上安裝有魚(yú)尾刀、貝殼刀、切刀、邊緣刮刀、保徑刀、導(dǎo)流刀和超挖刀，

對(duì)隧道進(jìn)行全斷面開(kāi)挖，開(kāi)挖直徑中6280mm,并可實(shí)現(xiàn)正反雙向旋轉(zhuǎn)出硝。所有可拆式

刀具（不包括超挖刀）均可從刀盤(pán)背部進(jìn)行更換，刀盤(pán)主體結(jié)構(gòu)的正常使用壽命大于

10km。

3.2.2刀盤(pán)鋼結(jié)構(gòu)

刀盤(pán)鋼結(jié)構(gòu)采用Q345C高強(qiáng)度鋼板焊接而成。

刀盤(pán)上設(shè)計(jì)有四個(gè)大尺寸中心進(jìn)磴口及多個(gè)大尺寸正面進(jìn)楂口。刀盤(pán)開(kāi)口率約50%o

中心進(jìn)磴口可有效降低刀盤(pán)中心結(jié)“泥餅”的可能性。進(jìn)楂口采用錐形設(shè)計(jì)，進(jìn)硝口部

位的支撐筋板采用Z字形設(shè)計(jì)，特殊的設(shè)計(jì)有利于移土順暢地流入土艙，避免磴土口堵

塞。

3.2.3刀具

刀盤(pán)上配置有中心魚(yú)尾刀、切刀、貝殼刀、保徑刀、邊緣刮刀、導(dǎo)流刀和超挖刀7

種刀具。每種刀具都進(jìn)行了針對(duì)性的加強(qiáng)設(shè)計(jì)以延長(zhǎng)其使用壽命。

＞中心刀魚(yú)尾

刀盤(pán)中心區(qū)域焊接1把魚(yú)尾刀；

刀刃采用大尺寸的耐磨硬質(zhì)合金設(shè)計(jì)，可延長(zhǎng)刀具使用壽命；

中心魚(yú)尾刀刀高450mm,可改善土體切削和攪拌效果。

＞切刀

刀盤(pán)上安裝有48把切刀，切刀根據(jù)西安地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)。

切刀寬度為160mm,刀間距為150mm,切刀側(cè)面堆焊耐磨網(wǎng)格，有利于保護(hù)刀具

邊角以及減少磨損。

刀刃采用大尺寸的三排耐磨硬質(zhì)合金設(shè)計(jì)可延長(zhǎng)刀具使用壽命。

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刀頭設(shè)計(jì)為帶5度尖角結(jié)構(gòu)形式，有效提高了切刀切削剝離磴土的能力。

刀體上堆焊耐磨層可以防止刀體受到磴土的沖刷磨損。

切刀的開(kāi)挖強(qiáng)度高達(dá)25MPa,可開(kāi)挖始發(fā)豎井和中間豎井的素混凝土。

在靠近刀盤(pán)邊緣區(qū)域，增加了刀具布置的數(shù)量，提高了周邊切刀的使用壽命。

＞貝殼刀

在刀盤(pán)的正面布置有32把貝殼刀，貝殼刀可對(duì)掌子面磴土進(jìn)行剝離破碎，改善刀

盤(pán)前方磴土的流動(dòng)性。貝殼刀的針對(duì)性設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

①刀刃采用兩端大合金與中間三排合金的組合設(shè)計(jì)，刀高為160mm,刀寬為

60mm；

②刀體四周堆焊耐磨層可以防止刀體受到磴土的沖刷磨損。

＞保徑刀

在刀盤(pán)外圍部分焊有16把保徑刀，保徑刀的作用是保護(hù)刀盤(pán)的外緣，降低對(duì)刀盤(pán)

外緣的直接磨損。保徑刀設(shè)計(jì)包括：

①高質(zhì)量的雙排耐磨合金刀刃；

（2）高耐磨的刀體。

＞邊緣刮刀

刀盤(pán)上安裝有8對(duì)邊緣刮刀（左右各4對(duì)），邊緣刮刀的主要作用是清理外圍開(kāi)挖

的磴土，防止刀盤(pán)外緣的直接磨損，保證開(kāi)挖直徑的精度。邊緣刮刀設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

①刀刃采用三排大尺寸的耐磨硬質(zhì)合金，可延長(zhǎng)刀具使用壽命。

②采用雙排螺栓緊固使刀具受力更加均勻。

包刀體后部和前部的堆焊耐磨層可以防止刀體受到砧土的沖刷磨損。

＞導(dǎo)流刀

刀盤(pán)外圍部分焊有8把導(dǎo)流刀，導(dǎo)流刀采用大尺寸耐磨合金設(shè)計(jì)，作用是保護(hù)邊緣

刮刀刀座和刀盤(pán)外周過(guò)渡區(qū)。

＞超挖刀

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刀盤(pán)外緣裝有1把超挖齒刀，用于增加開(kāi)挖直徑，超挖刀的超挖量為50mm,最大超

挖直徑為中6380mm。

3.2.4磨損檢測(cè)裝置

刀盤(pán)上安裝有2個(gè)液壓式的磨損檢測(cè)裝置，當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力下降時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信

號(hào)。

磨損檢測(cè)裝置為可更換式，磨損后可以從刀盤(pán)背面進(jìn)行更換。

3.2.5回轉(zhuǎn)接頭

回轉(zhuǎn)接頭設(shè)計(jì)為6道泡沫+6道液壓+6路電氣形式。

回轉(zhuǎn)接頭內(nèi)部密封采用特殊的旋轉(zhuǎn)密封設(shè)計(jì)。

3.2.6耐磨措施

刀盤(pán)的耐磨設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

刀盤(pán)面板焊有10mm厚度Hardox耐磨板。

刀盤(pán)外周焊有50mm厚度Hardox耐磨板，可提高刀盤(pán)外周在全斷面硬巖掘進(jìn)時(shí)的

耐磨性能，保證刀盤(pán)的開(kāi)挖直徑。

刀盤(pán)邊緣過(guò)渡區(qū)、刀盤(pán)進(jìn)磴口、刀盤(pán)背部以及刀盤(pán)支腿邊角過(guò)渡區(qū)加焊致密耐磨網(wǎng)

格，提高刀盤(pán)整體的耐磨性能。

C.3.3盾體

盾體主要分為前盾、中盾和盾尾及一些附件如人員艙等，結(jié)構(gòu)主要材質(zhì)為Q345B,

能夠承受預(yù)期的水壓和土壓。

3.3.1前盾

前盾設(shè)計(jì)有連接主驅(qū)動(dòng)、螺旋輸送機(jī)等的接口，布置有方便設(shè)備維護(hù)和檢修的

盾體內(nèi)行走平臺(tái)。前盾與中盾采用10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓連接；連接法蘭面機(jī)通過(guò)加工

來(lái)保證精度，法蘭面之間通過(guò)O型圈來(lái)密封。

前盾隔板與刀盤(pán)體之間形成一個(gè)密閉的土艙，通過(guò)控制土艙的壓力來(lái)滿足開(kāi)挖

面的穩(wěn)定。隔板有預(yù)留接口，可以注入水、泡沫膨潤(rùn)土等添加劑，另外專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)有

11

開(kāi)挖艙內(nèi)維修所用的電氣接盒、水氣接盒。隔板上的四根被動(dòng)攪拌棒以及刀盤(pán)上的

四根主動(dòng)攪拌棒一起攪拌土艙內(nèi)渣土以及添加進(jìn)的水、泡沫、膨潤(rùn)土等，使其充分

混合均勻。刀盤(pán)保養(yǎng)和檢修時(shí)，螺旋輸送機(jī)葉片軸收回，防涌門(mén)關(guān)閉防止噴涌。

以下是前盾內(nèi)設(shè)計(jì)的接口以及安裝的設(shè)備：

1套土艙保壓系統(tǒng)

1套主驅(qū)動(dòng)減速機(jī)冷卻器

1個(gè)主驅(qū)動(dòng)齒輪油泵

4根中空被動(dòng)攪拌棒（用以攪拌開(kāi)挖艙內(nèi)渣土，孔徑Rp2預(yù)留口可注入渣土改

良劑）

1個(gè)人員艙連接法蘭

1個(gè)DN600的人艙前艙門(mén)

1個(gè)防涌門(mén)（防止水從螺旋輸送機(jī)進(jìn)口大量涌出）

4個(gè)DN100超前地質(zhì)勘探接口（方向?yàn)榫蜻M(jìn)正方向）

1個(gè)水氣接盒（直徑DN180,可通入壓縮空氣、氧氣、工業(yè)水、切割氣等，并

設(shè)置有一路預(yù)留水氣通道）

1個(gè)電氣接盒（直徑DN180,可通入兩路液壓油，并設(shè)置有五路電纜通道）

5個(gè)土壓傳感器（上部1個(gè)，中部2個(gè)，下部2個(gè)）

15個(gè)以上的Rp2的預(yù)留接口（注入水、渣土改良劑等）

6個(gè)Rp2徑向潤(rùn)滑孔（前盾殼體上，注入膨潤(rùn)土等以減小盾殼與土層的磨擦，

或臨時(shí)止水）

4個(gè)DN80預(yù)留口（安裝刀閘閥）

4個(gè)Rpl的預(yù)留接口（分布在螺旋輸送機(jī)進(jìn)口周?chē)?，可注入止水添加劑等?/p>

2個(gè)DN125預(yù)留接口（配有刀閘閥）

3.3.2中盾

中盾內(nèi)部布置30根推進(jìn)油缸（6220/6180-2100mm,布置詳見(jiàn)推進(jìn)系統(tǒng)）；中盾

與盾尾采用14根較接油缸（巾180/巾80T50mm）連接。在中盾盾殼圓周布置6個(gè)Rp2

的徑向潤(rùn)滑孔，需要時(shí)可以通過(guò)這些預(yù)留孔注入膨潤(rùn)土等以減小盾殼與土層間磨擦系

12

數(shù)，或?qū)嵤┡R時(shí)止水。同時(shí)內(nèi)部設(shè)置有盾體內(nèi)行走梯，便于設(shè)備的維護(hù)與檢修。

3.3.3超前注漿

沿中盾殼體分布有12根超前注漿管預(yù)留口，通徑為DN100（如下圖所示），用以超

前加固地層。錨桿鉆機(jī)可通過(guò)事先設(shè)計(jì)的接口安裝在管片拼裝機(jī)抓舉頭上，從而方便快

捷地實(shí)現(xiàn)超前注漿。

超前注漿管

超前注漿管示意圖

3.3.4推進(jìn)系統(tǒng)

推進(jìn)系統(tǒng)包括30根推進(jìn)油缸，分頂部（A組）、右部（B組）、底部（C組）、左

部（D組）四個(gè)組。在推進(jìn)時(shí)，推進(jìn)油缸伸出，撐靴作用到管片上提供盾構(gòu)前進(jìn)的反力。

四組油缸的壓力可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，推進(jìn)速度由一個(gè)流量控制閥調(diào)節(jié)。最大總推力為

39914kN/350bar,最大推進(jìn)速度為80mm/min。通過(guò)調(diào)整每組油缸的推進(jìn)壓力和速度可實(shí)

現(xiàn)盾構(gòu)糾偏和調(diào)向。推進(jìn)系統(tǒng)油缸的分組如圖所示，其中4個(gè)位置的油缸安裝有位移傳

感器。施工人員在控制室內(nèi)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每組油缸的行程和壓力。

推進(jìn)油缸活塞桿前端與撐靴通過(guò)球軸承和碟形彈簧連接，撐靴可以在側(cè)向力的作用

下自由轉(zhuǎn)動(dòng)4°。撐靴表面和油缸墊板能保證推力均勻緩和地作用在管片上，防止管片

損壞。

13

推進(jìn)油缸分組控制示意

3.3.5校接系統(tǒng)

本設(shè)備為被動(dòng)錢(qián)接，位置在中盾與盾尾連接處。依靠推進(jìn)油缸分組控制行程和

壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)轉(zhuǎn)向，錢(qián)接油缸只是被動(dòng)跟隨。原理如下：所有錢(qián)接油缸并聯(lián)在液

壓回路中，直線掘進(jìn)時(shí)進(jìn)油口和出油口均被鎖住。需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過(guò)每組推進(jìn)油缸

的行程差來(lái)調(diào)節(jié)中盾與盾尾之間的夾角，此時(shí)被接油缸進(jìn)油口和出油口相互連通，

行程可自行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。當(dāng)錢(qián)接油缸行程超限時(shí)（行程小于10mm或者大

于140mm）可手動(dòng)給的錢(qián)接油缸供油，保證油缸安全。

3.3.6盾尾

中盾和盾尾之間用14較接油缸連接，連接處設(shè)計(jì)有一道較接密封和一道橡膠氣

囊密封，較接密封的壓緊量可調(diào)，從而保證隧道內(nèi)泥砂等不進(jìn)入盾構(gòu)主機(jī)內(nèi)。（如

下圖所示）

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中盾與盾尾較接結(jié)構(gòu)示意圖

盾殼內(nèi)設(shè)置同步注漿管道數(shù)量為2X4根共8根，4用4備用。每路注漿管均有

單獨(dú)的砂漿傳感器，在盾尾殼體處均設(shè)計(jì)有兩個(gè)200X50mm的清洗口，意外堵塞可

以用高壓水進(jìn)行清洗（如盾尾注漿管油脂管示意圖所示）。

盾尾與管片接觸的地方安裝了2道密封鋼絲刷和1道鋼板束，并在密封刷與管

片外徑形成的腔內(nèi)注入密封油脂，防止盾殼隧道內(nèi)水或砂漿進(jìn)入盾構(gòu)內(nèi)。油脂管數(shù)

量為12根，每一根設(shè)計(jì)有單獨(dú)的壓力傳感器。盾尾尾部設(shè)置有一道止槳板，阻止砂

漿流到開(kāi)挖艙內(nèi)。

盾尾與管片密封示意圖

3.3.7防涌門(mén)

防涌門(mén)位于隔板的底部，且由位于盾體中心左右兩側(cè)的兩部分組成，兩個(gè)液壓

油缸裝在隔板后面通過(guò)連桿控制閘門(mén)。把螺旋機(jī)收縮并關(guān)閉防涌門(mén)能防噴涌現(xiàn)象；

15

或更換螺旋軸時(shí)能起到隔離土艙與螺旋機(jī)筒體內(nèi)腔，保證了土艙壓力而使開(kāi)挖面穩(wěn)

定。

3.3.8人員艙

人艙是盾構(gòu)掘進(jìn)途中進(jìn)行帶壓作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，它具有壓力調(diào)節(jié)和安全過(guò)渡功能，

當(dāng)工作人員需要在不良地質(zhì)條件下（如軟弱地層、高滲透性地層等）進(jìn)入土艙作業(yè)時(shí)可

通過(guò)人艙安全地進(jìn)入土艙或刀盤(pán)前方。

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：QY/HY005-2008盾構(gòu)氣壓過(guò)渡艙。

人艙具有主、副兩個(gè)艙室。主艙和前盾通過(guò)法蘭連接，是帶壓作業(yè)的主要艙室，內(nèi)

部?jī)艨臻L(zhǎng)度1810mm,可同時(shí)容納3人并能放置急救擔(dān)架（折疊式，約1.8m）。副艙是

輔助艙，用于帶壓作業(yè)期間艙外物資的出入轉(zhuǎn)運(yùn)，另外在作業(yè)期間出現(xiàn)緊急情況時(shí)可作

為急救艙供艙外人員進(jìn)入艙內(nèi)實(shí)施救助，內(nèi)部?jī)艨臻L(zhǎng)度1490mm,可容納2人。

人艙各艙室均配置以下系統(tǒng)：加減壓系統(tǒng)（內(nèi)外雙向控制）、壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示

系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)（包括一套緊急通信系統(tǒng)）、消防系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等。進(jìn)入人艙的空氣

經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾并達(dá)到人體呼吸空氣的要求。

人艙

主要參數(shù)和元器件:

主艙（3人）+副艙（2人），艙室直徑1600mm,主艙內(nèi)

艙室數(shù)量及容積

部長(zhǎng)度1810mm

照明2只防爆燈/艙室，額定電壓24V

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3套（主、副艙和艙外）

通信系統(tǒng)

每套系統(tǒng)具有緊急通信和常規(guī)通信功能

最大工作壓力4.5bar

壓力級(jí)別

艙體水壓試驗(yàn)的測(cè)試壓力為6.75bar

3扇,矩形600X800mm

艙門(mén)形式

氣壓壓緊密封，密封材料為硅橡膠

空氣系統(tǒng)2臺(tái)螺桿空壓機(jī)，6.3m3/min,額定壓力8bar,儲(chǔ)氣罐1m3

空氣加減壓系統(tǒng)內(nèi)外控制，設(shè)有流量計(jì)

氣動(dòng)記錄儀（美國(guó)Reynolds）＞流量計(jì)（德國(guó)CROHNE）、

主要元件聲力電話（美國(guó)AMRON）、安全閥（美國(guó)apollo）、減

壓閥（SAMSON）等

D.3.4刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)

3.4.1概述

刀盤(pán)連接法蘭通過(guò)高強(qiáng)度螺柱分別與主軸承內(nèi)圈和刀盤(pán)連接。刀盤(pán)推進(jìn)動(dòng)力由推進(jìn)

系統(tǒng)提供，刀盤(pán)連續(xù)正反轉(zhuǎn)掘削及脫困動(dòng)力扭矩，則由主驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供給。

3.4.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包含1個(gè)變速箱、1個(gè)主軸承、8個(gè)液壓馬達(dá)、8個(gè)減速機(jī)、9個(gè)小

齒輪、1個(gè)法蘭、1套內(nèi)外唇形密封和一套位于后配套拖車(chē)上的主驅(qū)動(dòng)液壓泵站。主驅(qū)

動(dòng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

17

主驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)

3.4.3密封系統(tǒng)

主驅(qū)動(dòng)有兩套密封系統(tǒng)：外密封系統(tǒng)對(duì)開(kāi)挖艙方向進(jìn)行密封，內(nèi)密封系統(tǒng)對(duì)盾體內(nèi)

部常壓進(jìn)行密封。

外密封系統(tǒng)主要由三道唇形密封組成，通過(guò)自動(dòng)持續(xù)注脂方式防止開(kāi)挖艙的砂石、

污水等進(jìn)入變速箱。內(nèi)密封系統(tǒng)主要由兩道唇形密封組成，防止盾體內(nèi)部固體微細(xì)顆粒

等進(jìn)入變速箱。

內(nèi)外密封環(huán)采用表面淬火處理，可通過(guò)螺栓調(diào)整密封環(huán)與密封唇口接觸位置，有效

提高密封系統(tǒng)使用壽命,主軸承密封壽命大于10000小時(shí)。

3.4.4潤(rùn)滑系統(tǒng)

變速箱齒輪油采用循環(huán)冷卻方式對(duì)主軸承、小齒輪、小軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。

3.4.5安全設(shè)置

減速機(jī)油溫超過(guò)80℃,主驅(qū)動(dòng)自動(dòng)停機(jī)；

變速箱油溫高于65C,主驅(qū)動(dòng)自動(dòng)停機(jī)；

變速箱低于最低液位，高于最高液位，主驅(qū)動(dòng)自動(dòng)停機(jī);

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電機(jī)脫困時(shí)間超過(guò)5S,主驅(qū)動(dòng)自動(dòng)停機(jī)；

E.3.5.管片拼裝機(jī)

3.5.1管片拼裝機(jī)概述

管片安裝機(jī)由一對(duì)舉升油缸、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、管片抓持機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)和支撐梁等組成。

管片安裝機(jī)共有6個(gè)自由度，管片安裝機(jī)的控制方式有遙控和線控兩種方式。

管片拼裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.5.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

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1回轉(zhuǎn)架2回轉(zhuǎn)支承3移動(dòng)架4行星減速機(jī)5液壓馬達(dá)6小齒輪

液壓馬達(dá)安裝在行星減速器上，行星減速器安裝在移動(dòng)架4上，移動(dòng)架3和回

轉(zhuǎn)架1分別與回轉(zhuǎn)支承的固定外圈和轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)圈固定在一起，小齒輪與回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)齒

圈嚙合，形成一級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。液壓馬達(dá)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速通過(guò)行星減速傳

給小齒輪，再經(jīng)小齒輪與回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)齒圈的一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)傳給回轉(zhuǎn)架，從而驅(qū)

動(dòng)回轉(zhuǎn)架及安裝在回轉(zhuǎn)架上的舉升機(jī)構(gòu)、舉重鉗及管片旋轉(zhuǎn)。

3.5.3安全保護(hù)

管片拼裝機(jī)與液壓、電控系統(tǒng)配合，可實(shí)現(xiàn)以下安全保護(hù):

管片拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)角度不超限

液壓系統(tǒng)超壓保護(hù)

管片拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)、平移等動(dòng)作制動(dòng)可靠

管片抓持壓緊狀態(tài)采用壓力檢測(cè)

兩個(gè)回轉(zhuǎn)馬達(dá)均帶制動(dòng)器

可實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控

3.5.4管片吊運(yùn)系統(tǒng)

管片吊運(yùn)系統(tǒng)主要由雙梁式管片吊機(jī)與管片小車(chē)組成:

20

管片被管片吊機(jī)運(yùn)送到管片小車(chē)上，再被管片小車(chē)送到管片拼裝機(jī)能夠抓到的

位置。管片轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)一次可以存放3塊管片。

管片吊機(jī)也可以不通過(guò)管片小車(chē)，直接將管片運(yùn)送至管片拼裝機(jī)工作區(qū)域。

管片吊機(jī)的行走驅(qū)動(dòng)方式采用鏈輪鏈條式，行走制動(dòng)可靠，維護(hù)保養(yǎng)方便。

管片吊運(yùn)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

21

F.3.6螺旋輸送機(jī)

螺旋輸送機(jī)采用有軸式螺旋，閘板門(mén)結(jié)構(gòu)形式。螺旋輸送機(jī)安裝傾角為22°,固定

在前盾底部套筒法蘭上。在掘進(jìn)時(shí)，刀盤(pán)開(kāi)挖的硝土掉落到土艙底部，通過(guò)螺旋輸送機(jī)

輸送到皮帶輸送機(jī)上。螺旋輸送機(jī)通過(guò)油缸的伸縮使螺旋軸與筒體形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以此

來(lái)處理堵塞現(xiàn)象；在筒體上設(shè)有5個(gè)檢修門(mén)，必要時(shí)可以打開(kāi)檢修門(mén)來(lái)清理被卡在螺旋

葉片間的磴土。螺旋機(jī)筒體上布置有8個(gè)注入口，可通過(guò)這些孔注入膨潤(rùn)土或泡沫來(lái)改

善磴土的流動(dòng)性。螺旋輸送機(jī)正常使用壽命大于10000小時(shí)。

螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式為后部周邊驅(qū)動(dòng)，包含3個(gè)液壓馬達(dá)、3個(gè)減速機(jī)、1個(gè)回轉(zhuǎn)

支撐、1個(gè)螺旋軸等。螺旋輸送機(jī)可以在0?23rpm內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，通過(guò)控制出土量維持

土艙壓力的平衡。驅(qū)動(dòng)裝置如下圖所示。

代期飄^

驅(qū)動(dòng)裝置示意圖

螺旋葉片直徑800mm,筒體內(nèi)徑820mm,節(jié)距630mm,最大轉(zhuǎn)速23rpm,螺旋輸

送機(jī)理論最大出磴量為416m3/h,通過(guò)的磴土最大粒徑為590mmX300mmo

G.3.7皮帶輸送機(jī)

皮帶機(jī)用于將螺旋輸送機(jī)輸出的磴土傳送到盾構(gòu)后配套的砂車(chē)上。皮帶機(jī)布置在后

配套拖車(chē)的上面。皮帶機(jī)的兩側(cè)高度可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的曲線段掘進(jìn)。

H.3.8同步注漿系統(tǒng)

盾構(gòu)采用同步注漿系統(tǒng)，可以使管片外面的間隙及時(shí)得到充填。

盾構(gòu)配有兩臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)的注漿泵，通過(guò)盾尾的注漿管道將砂漿注入到開(kāi)挖直徑和管

片外徑之間的環(huán)形間隙中。注漿壓力可以根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)節(jié)，注漿泵泵送頻率在可調(diào)范

22

圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，并通過(guò)注漿同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)其壓力變化。單個(gè)注漿點(diǎn)的注入量和

注漿壓力信息可以在主控室看到。隨時(shí)可以?xún)?chǔ)存和檢索砂漿注入的操作數(shù)據(jù)。

雙液注漿說(shuō)明

雙液注漿采用ZBYSB-120/T型液動(dòng)注漿泵，注漿壓力W7MPa,流量

120L/min,水玻璃和水泥漿配比可調(diào)，功率7.5KW。采用JB-500型水泥漿

攪拌桶，容量0.5m3,立式雙軸機(jī)械攪拌，電機(jī)功率3KW。裝配位置為連

接橋右側(cè)平臺(tái)。

23

雙液注漿泵

I.3.9水系統(tǒng)

3.9.1冷卻回路和工業(yè)用水

盾構(gòu)機(jī)水系統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，內(nèi)循環(huán)主要用來(lái)冷卻刀盤(pán)主動(dòng)的電機(jī)，主驅(qū)動(dòng)

的齒輪潤(rùn)滑油、螺旋輸送機(jī)的減速機(jī)、空氣壓縮機(jī)、配電柜等。外循環(huán)主要用來(lái)冷卻液

壓油、沖洗用水及設(shè)備用水等。

從隧道外引水至6號(hào)臺(tái)車(chē)處，與盾構(gòu)機(jī)的延伸管路連接上，給盾構(gòu)機(jī)供水。4號(hào)臺(tái)

車(chē)左側(cè)安裝1臺(tái)水泵給內(nèi)循環(huán)提供動(dòng)力，保證內(nèi)循環(huán)水的流量和壓力。2號(hào)臺(tái)車(chē)膨潤(rùn)土

罐旁安裝有1臺(tái)增壓泵，保證盾構(gòu)機(jī)上的設(shè)備用水、沖洗用水有一定的壓力。

3.9.2排水系統(tǒng)

污水經(jīng)污水隔膜泵吸入泵送至5號(hào)臺(tái)車(chē)污水罐，再由渣漿泵排出。

J.3.10硅土改良系統(tǒng)

土壓平衡盾構(gòu)配有兩套脩土改良系統(tǒng)：泡沫系統(tǒng)和膨潤(rùn)土系統(tǒng)。兩者在注入口共用

24

一套輸送管路。

3.10.1泡沫系統(tǒng)

盾構(gòu)配有一套泡沫發(fā)生系統(tǒng)，每路泡沫發(fā)生器單獨(dú)配置一個(gè)高壓泵，用于對(duì)磴土進(jìn)

行改良。泡沫系統(tǒng)主要由泡沫泵、高壓水泵、電磁流量閥、泡沫發(fā)生器、壓力傳感器、

管路組成。在2號(hào)臺(tái)車(chē)處，泡沫泵將泡沫原液吸入，流經(jīng)流量計(jì)與外循環(huán)水混合至橋架

處，經(jīng)過(guò)高壓水泵與壓縮空氣混合進(jìn)入泡沫發(fā)生器進(jìn)行發(fā)泡膨脹，一部分送至盾體內(nèi)的

中心回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入刀盤(pán)面板處給開(kāi)挖面的土壤改良；一部分連接到盾體隔板處，給土倉(cāng)

內(nèi)的土壤改良便于輸送；一部分連接到螺旋輸送機(jī)上，給螺旋輸送機(jī)內(nèi)輸送的土壤改良

以便順利地輸出。

3.10.2膨潤(rùn)土系統(tǒng)

盾構(gòu)還配有一套膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)。在確定不使用泡沫劑的情況下，關(guān)閉泡沫輸送管

道，同時(shí)將膨潤(rùn)土輸送管道打開(kāi)，通過(guò)輸送泵將膨潤(rùn)土壓入刀盤(pán)、砧艙和螺旋輸送機(jī)內(nèi)，

達(dá)到改良磴土地目的。膨潤(rùn)土系統(tǒng)主要由軟管泵、流量計(jì)、管路、控制閥等組成。膨潤(rùn)

土輸送泵采用軟管泵，不易結(jié)泥餅，輸送暢通。通過(guò)流量計(jì)可以隨時(shí)觀察膨潤(rùn)土的泵送

量，適時(shí)更改膨潤(rùn)土的輸送量達(dá)到最佳的渣土改良效果。

根據(jù)實(shí)際需要，可以往膨潤(rùn)土箱內(nèi)裝入泥漿注入土艙內(nèi)

25

盾構(gòu)后配套

混

合

液

泡沫及膨潤(rùn)土系統(tǒng)示意圖

K.3.11壓縮空氣系統(tǒng)

3.11.1概述

壓縮空氣系統(tǒng)主要有空壓機(jī)、過(guò)濾器、儲(chǔ)氣罐、三聯(lián)件、控制閥門(mén)及管路等組成。

空壓機(jī)吸入外界空氣壓縮成高壓氣體，通過(guò)2個(gè)高效過(guò)濾器進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，一部分流經(jīng)管

路分配到各個(gè)臺(tái)車(chē)處供工業(yè)用氣和給氣動(dòng)球閥提供動(dòng)力；一部分再次經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器給

土倉(cāng)調(diào)壓提供氣源。

3.11.2空壓機(jī)設(shè)備

①2臺(tái)37kW的螺桿式空壓機(jī)，在8bar壓力下時(shí)流量為6.4m3/min；設(shè)置卸載壓

力8bar,力口載壓力6.5baro

②1個(gè)空氣罐，In?@8bar,裝配有一個(gè)安全閥、一個(gè)單向閥和壓力表。

3.11.3土倉(cāng)調(diào)壓

土倉(cāng)調(diào)壓的氣源來(lái)自壓縮機(jī)，主要由自力式減壓閥、氣體處理單元、減壓閥、控制

器、氣動(dòng)控制閥、壓力變送器及管路組成。來(lái)自壓縮機(jī)的空氣經(jīng)自力式減壓閥由8bar

26

降至6bar,進(jìn)入氣體處理單元，由6bar降至4bar,再經(jīng)減壓閥后變成1.4bar,1.4bar給

氣動(dòng)控制閥、控制器及壓力變送器提供動(dòng)力，壓力變送器將土倉(cāng)的壓力變送至0.2bar給

控制器，控制器輸出0.2bar給氣動(dòng)控制閥作為信息輸入，來(lái)調(diào)節(jié)氣動(dòng)控制閥的開(kāi)度，保

證土倉(cāng)維持在設(shè)定的壓力值。

L.3.12.通風(fēng)系統(tǒng)

隧道通風(fēng)機(jī)送入的新鮮空氣進(jìn)入6號(hào)臺(tái)車(chē)的通風(fēng)筒內(nèi)，通過(guò)通風(fēng)管送至橋架前端，

給作業(yè)臺(tái)提供新鮮的空氣。風(fēng)管直徑0600mm,通風(fēng)管儲(chǔ)存裝置2個(gè)（DN1000風(fēng)管/00m

儲(chǔ)量）。

M.3.13.注脂系統(tǒng)

注脂系統(tǒng)包括三大部分：主軸承密封系統(tǒng)，盾尾密封系統(tǒng)和主機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。三部分

都以壓縮空氣為動(dòng)力源，靠油脂泵油缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將油脂輸送到各個(gè)部位。

主軸承密封可以通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定油脂的注入量，并可以從外面檢查密封系統(tǒng)是否

正常。盾尾密封可以通過(guò)PLC系統(tǒng)按照壓力模式或行程模式進(jìn)行自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，

對(duì)盾尾密封的注脂次數(shù)及注脂壓力均可以在控制面板上進(jìn)行監(jiān)控。

當(dāng)油脂泵站的油脂用完后，油脂控制系統(tǒng)可以向操作室發(fā)出指示信號(hào)，并鎖定操作

系統(tǒng)，直到重新?lián)Q上油脂。這樣可以充分保證油脂系統(tǒng)的正常工作。

N.3.14.自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)

盾構(gòu)安裝了一套自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)Χ軜?gòu)在掘進(jìn)中的各種姿態(tài)、以及盾構(gòu)

的線路和位置關(guān)系進(jìn)行精確的測(cè)量和顯示。操作人員可以及時(shí)的根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)提供的信

息，快速、實(shí)時(shí)地對(duì)盾構(gòu)的掘進(jìn)方向及姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)特點(diǎn)：

無(wú)線纜作業(yè)模式：采用專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的R型控制箱進(jìn)行全站儀的通訊和電源管理，真正

的無(wú)線纜作業(yè)。

先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念：科學(xué)的數(shù)學(xué)建模方法，模塊化設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)理念；基于Geocom

指令的人機(jī)對(duì)話，基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理模式，人性化的界面設(shè)計(jì)。

先進(jìn)的硬件基礎(chǔ)：系統(tǒng)采用由瑞士彳來(lái)卡生產(chǎn)的TS15-A型全站儀，更穩(wěn)定的自動(dòng)功

能，更寬闊的工作溫度。

全面的信息顯示：盾構(gòu)的位置和偏差以數(shù)字和圖形的形式實(shí)時(shí)顯示在工業(yè)電腦上，

并且盾構(gòu)司機(jī)還可以實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行的工作狀態(tài)。基于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理模式，對(duì)所有測(cè)

量和計(jì)算數(shù)據(jù)都進(jìn)行了備份，便于后繼數(shù)據(jù)查詢(xún)和分析。

27

導(dǎo)向系統(tǒng)說(shuō)明

激光靶導(dǎo)向原理：已知在A坐標(biāo)系下，盾首中心、盾尾中心、激光靶坐標(biāo)、俯仰角、滾

動(dòng)角、方位角（零位測(cè)量測(cè)得，輸入到導(dǎo)向的程序中），此時(shí)盾首中心、盾尾中心、激

光靶位置關(guān)系已知且固定。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)激光靶坐標(biāo)發(fā)生改變，通過(guò)軟件測(cè)量激光靶坐標(biāo)

及3個(gè)角度就可以反算出盾首及盾尾的中心坐標(biāo)，此時(shí)可知盾構(gòu)的推進(jìn)方向與工地要求

的推進(jìn)方向的偏差，盾構(gòu)司機(jī)可以通過(guò)軟件顯示的偏差調(diào)整推進(jìn)方向。

導(dǎo)向系統(tǒng)工作流程：

28

a）由測(cè)量隊(duì)測(cè)得全站儀中心坐標(biāo)及后視棱鏡中心坐標(biāo)，輸入導(dǎo)向軟件中

b）全站儀發(fā)射激光測(cè)激光靶坐標(biāo)，并通過(guò)無(wú)線電臺(tái)傳送給導(dǎo)向軟件。同時(shí)激光靶傳送

此時(shí)激光靶的3個(gè)角度給導(dǎo)向軟件。軟件計(jì)算出此時(shí)盾構(gòu)盾首盾尾中心坐標(biāo)。

c）多次測(cè)量后，全站儀發(fā)射激光測(cè)量后視棱鏡坐標(biāo)并傳送給導(dǎo)向軟件，軟件對(duì)此次后

視棱鏡坐標(biāo)與測(cè)量隊(duì)輸入的后視棱鏡坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比來(lái)檢核全站儀位置的坐標(biāo)是否發(fā)

生變化。若變化較大則需換站。

d）隨著盾構(gòu)的推進(jìn)激光靶與全站儀距離越來(lái)越遠(yuǎn)，當(dāng)超過(guò)測(cè)量距離或轉(zhuǎn)彎時(shí)全站儀激

光被管片擋住時(shí)須換站

廠內(nèi)零位測(cè)量（A坐標(biāo)系）

目的：測(cè)出盾首、盾尾中心（擬合圓）

激光靶坐標(biāo)及3個(gè)角度（通過(guò)軟件測(cè)量）

特征點(diǎn)坐標(biāo)

原理及具體操作見(jiàn)：零位測(cè)量操作規(guī)范.doc

工地零位測(cè)量（B坐標(biāo)系）

目的：測(cè)出B坐標(biāo)系下激光靶坐標(biāo)及3個(gè)角度（通過(guò)軟件測(cè)量）、特征點(diǎn)坐標(biāo)。使用SPMS

軟件對(duì)A、B坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)確定特征點(diǎn)及激光靶相對(duì)盾構(gòu)的位置

是否發(fā)生變化。

原理及具體操作見(jiàn)：“零位測(cè)量操作規(guī)范.doc”

零位數(shù)據(jù)的處理

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a）使用擬合圓軟件，擬合出盾首、盾尾中心坐標(biāo)

b）使用SPMS軟件對(duì)2次測(cè)量的特征點(diǎn)坐標(biāo)、激光靶坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，檢查測(cè)量中是否有

錯(cuò)誤。若有錯(cuò)誤則須再測(cè)1組特征點(diǎn)坐標(biāo)、激光靶坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。

SPMS軟件使用見(jiàn)“spms盾構(gòu)姿態(tài)檢核軟件使用說(shuō)明.doc”

導(dǎo)向系統(tǒng)工地的使用

工地測(cè)量隊(duì)提供數(shù)據(jù)：DTA數(shù)據(jù)、吊籃坐標(biāo)。

DTA數(shù)據(jù)由施工方測(cè)量隊(duì)提供，確認(rèn)DTA數(shù)據(jù)為隧道設(shè)計(jì)軸線中心A點(diǎn)的坐標(biāo)（非

軌道面中心B點(diǎn)坐標(biāo)）。

DTA數(shù)據(jù)位工地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，此坐標(biāo)系為坐標(biāo)系Co

最終導(dǎo)線系統(tǒng)軟件顯示的為坐標(biāo)系C下的坐標(biāo)。

30

說(shuō)明見(jiàn)：“導(dǎo)向系統(tǒng)工地服務(wù)流程”

導(dǎo)向軟件操作

操作軟件說(shuō)明（具體界面功能可查看“激光靶說(shuō)明書(shū)”及“導(dǎo)向系統(tǒng)工地服務(wù)流程”）

0.3.15.后配套系統(tǒng)

后配套拖車(chē)安裝液壓泵站、注漿泵、砂漿罐及電氣設(shè)備等。拖車(chē)行走在專(zhuān)用軌道上,

拖車(chē)之間用拉桿相連。每節(jié)拖車(chē)上的安裝設(shè)備如下表:

拖車(chē)號(hào)主要安裝設(shè)備

左：泡沫發(fā)生裝置、泡沫混合液泵

連接橋中：管片吊機(jī)、皮帶輸送機(jī)

右：注漿管路、液壓油管、二次注漿系統(tǒng)

左：控制室

1#

右：注漿攪拌系統(tǒng)、同步注漿設(shè)備、儲(chǔ)水罐

左：膨潤(rùn)土罐、膨潤(rùn)土泵、泡沫罐

2#

右：液壓泵站

左：油脂泵站、空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐

3#

右：低壓配電柜

左：循環(huán)水泵站、工具箱

4#中：二次風(fēng)機(jī)

右：干式變壓器

左：污水罐

5#

右：電纜存儲(chǔ)區(qū)

左：設(shè)備預(yù)留區(qū)

6#中：風(fēng)筒儲(chǔ)存架

右：水管卷筒、水管托架

皮帶機(jī)從前6節(jié)拖車(chē)的上面通過(guò)，在6號(hào)拖車(chē)的位置設(shè)卸砧點(diǎn)。大部分的液壓管、

31

水管、泡沫管及油脂管從拖車(chē)內(nèi)通過(guò)到達(dá)盾構(gòu)主機(jī)。

在拖車(chē)的左側(cè)鋪設(shè)有人員通過(guò)的通道。拖車(chē)和主機(jī)之間通過(guò)一個(gè)連接橋連接，拖車(chē)

在主機(jī)的拖動(dòng)下前進(jìn)。

P.3.16.液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)是盾構(gòu)為各主要執(zhí)行元件提供動(dòng)力并執(zhí)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，主要包括主驅(qū)動(dòng)、

推進(jìn)(錢(qián)接)、螺旋輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、輔助系統(tǒng)、循環(huán)過(guò)濾冷卻系統(tǒng)等，采用通用

成熟進(jìn)口液壓元件，性能穩(wěn)定，配件通用。

主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和螺旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)共用一個(gè)泵站，安裝在二號(hào)拖車(chē)上。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

和螺旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)各自為一個(gè)獨(dú)立的閉式循環(huán)系統(tǒng)，這樣可以保證液壓系統(tǒng)的高效

率及系統(tǒng)的清潔。

盾構(gòu)的液壓系統(tǒng)元器件全部采用國(guó)際知名品牌的產(chǎn)品，泵和馬達(dá)絕大部分采用力士

樂(lè)的產(chǎn)品，閥主要采用力士樂(lè)、哈威等國(guó)際知名公司的產(chǎn)品。合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及可靠的

元器件質(zhì)量，充分保證了液壓系統(tǒng)的可靠性。

為了進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性我們還對(duì)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控

1.油箱內(nèi)的油位和油溫是連續(xù)被監(jiān)測(cè)的，當(dāng)達(dá)到規(guī)定界限時(shí)就會(huì)自動(dòng)停止供應(yīng)。

2.主要的過(guò)濾器工作狀態(tài)在主控室內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控。

Q.3.17.電氣系統(tǒng)

3.17.1變壓器

配置：干式變壓器兩臺(tái)，封閉在一個(gè)箱體中。

初次電壓：10KV(+/-10%)

二次電壓：400V

頻率：50HZ

容量：1000KVA+800KVA

變壓器箱體防護(hù)等級(jí)：IP55

其他功能：溫度監(jiān)控，全功能電能表

3.17.2無(wú)功補(bǔ)償

32

配備無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以保證功率因數(shù)大于等于0.9,補(bǔ)償方式為電容分組自動(dòng)投

切。

3.17.3控制系統(tǒng)

設(shè)備采用PLC作為整機(jī)的核心控制設(shè)備，主站選用西門(mén)子S7-400系列PLC,

變頻電機(jī)控制采用AB公司1769系列PLC作為從站控制，主站與從站之前采用

Profibus-DP進(jìn)行通訊。

現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備與主站采用ProfiNet協(xié)議進(jìn)行通訊。

3.17.4數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通訊系統(tǒng)

主控室配置3臺(tái)17寸工業(yè)級(jí)液晶監(jiān)視器，一臺(tái)作為盾構(gòu)機(jī)各部分工作情況監(jiān)

控畫(huà)面顯示，兩臺(tái)用于盾構(gòu)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息顯示、參數(shù)的設(shè)置以及進(jìn)行相關(guān)的操

作。另外還有一臺(tái)導(dǎo)向系統(tǒng)用工控機(jī)。

主控室工控機(jī)通過(guò)光纖通訊向地面實(shí)時(shí)傳輸?shù)叵露軜?gòu)運(yùn)行信息并與之同步。

在盾構(gòu)機(jī)下列地方安裝電話機(jī)

主控室兩臺(tái)，一臺(tái)用于與地面進(jìn)行通訊，一臺(tái)用于盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部通訊

人艙3臺(tái)（防爆電話）

1號(hào)拖車(chē)1臺(tái)（防爆電話）

5號(hào)拖車(chē)1臺(tái)（防爆電話）

在盾構(gòu)機(jī)下列地方安裝視頻監(jiān)控?cái)z像頭

螺旋機(jī)出渣口

橋架后部

皮帶機(jī)出渣口

6號(hào)拖車(chē)后部

3.17.5安全

配有獨(dú)立于PLC系統(tǒng)之外的安全回路，每個(gè)系統(tǒng)都設(shè)有安全繼電器，在每節(jié)

拖車(chē)、變壓器，主控室，變頻控制柜上均設(shè)置緊急停止按鈕，可迅速切斷整車(chē)電

源，確保人員以及設(shè)備的安全。

33

3.17.6照明

設(shè)備的每個(gè)部分都配有多個(gè)防水型熒光燈，以保證盾構(gòu)操作人員以及施工維

護(hù)人員的正常工作。重要區(qū)域的照明均配置了應(yīng)急電源。

3.17.7電壓

隧道供電10kV3相50Hz

動(dòng)力配電400VAC3相50Hz

控制供電230VAC/24VDC單相50Hz

照明供電230VAC單相50Hz

3.17.8接地

設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)地線連成一體，使整個(gè)設(shè)備成為一個(gè)等勢(shì)體。

R.3.18.超前加固系統(tǒng)

在中盾盾殼圓周上設(shè)有14個(gè)預(yù)留管道，供超前鉆機(jī)鉆孔及注漿用，根據(jù)地質(zhì)情況

和需要，可在管片拼裝機(jī)抓持機(jī)構(gòu)部位安裝超前鉆機(jī)，對(duì)盾構(gòu)前方進(jìn)行鉆孔和注漿作業(yè),

加固地層。

超前注漿系統(tǒng)示意圖

34

第四章技術(shù)參數(shù)

S.4.1技術(shù)參數(shù)表

西安地鐵ZTE6250盾構(gòu)技術(shù)參數(shù)表

1主部件名稱(chēng)細(xì)目部件名稱(chēng)參數(shù)

盾構(gòu)類(lèi)型土壓平衡盾構(gòu)

盾構(gòu)型號(hào)ZTE6250