盾构掘进机设计论文
盾构施工技术论文
盾构施工技术论文盾构施工不影响航道,也完全不受气候影响;对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全;在费用和技术难度上不受覆土深度影响。
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盾构施工技术论文篇一土压平衡盾构施工技术[摘要]土压平衡盾构以其高效、安全、环保等优点,已被广泛应用于地铁施工中,虽然技术成熟,但施工中一些常见的问题,施工方依然应当采取预防及处理措施,从而确保地铁工程的施工质量。
本文详细介绍了土压平衡盾构机组成、工作原理,重点对盾构隧道的主要施工过程和关键工艺技术进行总结和分析。
[关键词]土压平衡;盾构;施工;技术中图分类号:U455.43 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)43-0251-01一、盾构施工法概述1.盾构施工程序。
盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行,因而是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。
其主要施工程序为:建造盾构工作井;盾构机安装就位;出洞口土体加固处理;初推段盾构掘进施工;隧道正常连续掘进施工;盾构接收井洞口的土体加固处理;盾构进入接收井解体吊出。
2.盾构施工优点。
盾构施工与矿山法施工具有以下优点:地面作业少,隐蔽性好,因噪音、振动引起的环境影响小;自动化程度高、劳动强度低、施工速度快;因隧道衬砌属工厂预制,质量有保证;穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时,周围可不受施工影响;穿越河底或海底时,隧道施工不影响航道,也完全不受气候影响;对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全;在费用和技术难度上不受覆土深度影响。
二、盾构推进隧道施工1.掘进原理。
盾构在粉质粘土、粉质砂土和砂质粉土等粘性土层中掘进施工时,由刀盘旋转切削下来的土体进入密封土仓后,可对开挖面地层形成被动土压力,与开挖面上的主动土压力相抗衡。
使开挖面的土层处于稳定状态。
当盾构推进时,启动螺旋输送器排土,使排土量等于开挖量,即可使开挖面地层始终处于稳定。
盾构毕业设计
盾构毕业设计引言盾构是一种常用于地下工程中的隧道开挖技术,具有快速、高效、安全等优点。
因此,盾构技术在现代城市建设中得到广泛应用。
随着城市化进程的加快,对盾构技术的需求也在不断增长。
为了进一步提高盾构技术的质量和效率,本文将探讨盾构毕业设计的相关内容。
盾构技术概述盾构是一种静力掘进方法,通过在地下挖掘隧道时使用盾构机械进行推进。
盾构机械由盾构机和配套设备组成,可以根据工程需要进行定制。
盾构机械通常由刀盘、螺旋输送机、脱泥装置、推进液供应系统等部分组成,确保隧道开挖的顺利进行。
盾构毕业设计的目标盾构毕业设计的目标是设计一个能够满足实际工程需求的盾构机械。
具体而言,该设计需要考虑以下方面:1.功能需求:盾构机械需要具备可靠的推进功能,能够适应不同地质条件下的隧道开挖工作。
2.安全性:盾构机械需要具备可靠的安全系统,能够及时发现和处理故障,确保操作人员的安全。
3.效率:盾构机械需要具备高效的工作性能,能够完成预定的工程任务,并具备快速更换刀盘等配件的能力。
盾构毕业设计的步骤1. 需求分析在设计盾构机械之前,需要进行充分的需求分析。
这包括分析盾构工程的特点、难点,以及现有盾构机械存在的问题和不足。
2. 方案设计根据需求分析的结果,设计一个创新的盾构机械方案。
在方案设计中需要考虑盾构机械的结构、工作原理、动力系统等方面。
3. 模型制作和测试根据方案设计的结果,制作盾构机械的模型,并进行各项测试。
测试需要包括盾构机械的推进性能、安全性能、可靠性等方面。
4. 效果评估和改进根据测试结果,评估盾构机械的效果,并对设计进行改进。
改进可能包括优化盾构机械的结构、调整工作参数等方面。
5. 报告撰写根据设计过程和结果,撰写盾构毕业设计报告。
报告需要包括设计目标、设计过程、测试结果、效果评估和改进等内容。
结论通过盾构毕业设计,可以提高对盾构机械设计的理解,培养设计能力和创新意识。
同时,该设计可以为城市化建设提供更加先进、高效、安全的盾构技术,推动城市建设的进一步发展。
盾构法论文
1
盾构法指的是利用盾构进行隧道开挖,衬砌等作业的施工方法。用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。盾构是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。
盾构是19世纪初期发明,首先用于开挖英国伦敦泰晤士河水底隧道。盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式,以水力式居多。水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室。澎润土液既用于平衡土压力和地下水压力,又用作输送排出土体的介质。
2.1.2推进系统
盾构掘进的动力是靠液压系统带动千斤顶的推进机构,它是盾构重要的基本构造之一。
(1)盾构千斤顶的选择和配置:① 千斤顶要尽可能地轻,且经久耐用,易于维修保养和掉换;② 采用高液压系统,使千斤顶机构紧凑。目前使用的液压系统压力值为30~40MPa; ③ 千斤顶要均匀地配置在靠近盾构外壳处,使管片受力均匀;④ 千斤顶应与盾构轴线平行。
5.盾构法施工准备工序和施工次序
采用盾构法施工时,首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井,用作盾构及其设备的拼装井(室)和拆卸井(室),特别长的隧道,还应设置中间检修工作井(室)。拼装和拆卸用的工作井,其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口,井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6~2.0米,以满足铆、焊等操作的要求。当采用整体吊装的小盾构时,则井宽可酌量减小。井的长度,除了满足盾构内安装设备的要求外,还要考虑盾构推进出洞时,拆除洞门封板和在盾构后面设置后座,以及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度,还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪,经运转调试后,就可拆除出洞口封板,盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工(图2)。盾构拆卸井设有盾构进口,井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。盾构法和取水管道、街坊的地下通道等。隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。
盾构论文
盾构法隧道施工技术摘要:盾构施工方法是一种适宜于城市的隧道施工方法,今年来取得了长足的发展,为了满足特定的施工需要,国外还发展了多种新型盾构技术。
关键词:盾构;施工技术;隧道随着城市地下空间的开发利用,隧道间相互交叉,与其他地下结构物的穿插重叠,施工场地的小规模化,使常规盾构技术想着特殊化,多元化的方向发展。
为适应这一实际条件,在国内外出现了大量的新型盾构技术。
构法开挖隧道是现今比较流行的开挖方式,施工方法属于地表以下暗挖施工,不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节等条件的影响,能比较经济合理地保证隧道安全施工。
盾构法施工与其它传统的地下工程施工工法一样,其终极目标是完成一项特色的地下工程,比如一条地下隧道或地下车站,它的不同点在于,盾构法采用了特殊的施工工具盾构机。
盾构机是一种钢制的活动防护装置或活动支撑,是通过软弱含水层,特别是河底、海底以及城市居民区修建隧道时使用的一种施工机械。
城市基础设施、交通、地下隧道工程采用盾构掘进机施工在国外已有一百六十多年历史,我国也于20世纪60年代开始应用盾构掘进技术。
而我国是个多山国家,地域辽阔,地质状况十分复杂,既有自立性差的软质粘土地层,又有坚硬的岩石地层,还有具有过渡地带的交互地层。
开发、研制复合型的盾构掘进机,以适用软土和硬岩交互地层,是我国隧道建设的需要。
盾构掘进机是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。
盾构机是根据施工对象“量身定做”的,盾构机制造所依据的对象,称之为施工环境,它是基础地质、工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征的总和。
由此可以看出,如果不详细研究施工环境,也就造不出适应性强的盾构机,也就谈不上顺利地进行盾构施工。
我国的盾构掘进机制造和应用始于1963年,上海隧道工程公司结合上海软土地层对盾构掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数、隧道接缝防水进行了系统的试验研究。
盾构机论文
隧道机械:浅谈盾构机摘要:盾构机是一种隧道专用的掘进机械,广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程.其必须具有高可靠性和稳定性。
其在当今中国应用数量非常大,但是目前我国的技术同世界先进技术还存在一定的差距,一些方面的功能要求还不能满足需要.本文主要研究一下内容:一、概述盾构机的种类及其特点和作用和适用范围。
二、分析国内外市场和行业情况。
三、分析我国取得的成就及不足。
四、浅谈其发展趋势,跟上先进国家的步伐。
一、概述构隧道掘进机,简称盾构机。
是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点,在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下,用盾构机施工更为经济合理。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构,挤压式盾构,半机械式盾构(局部气压、全局气压),机械式盾构(开胸式切削盾构,气压式盾构,泥水加压盾构,土压平衡盾构,混合型盾构,异型盾构)。
根据盾构机不同的分类,盾构开挖方法可分为:敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。
为了减少盾构施工对地层的扰动,可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层,然后在切口内进行土体开挖与运输。
机械机电毕业论文(设计)_盾构刀盘回转驱动液压系统建模与仿真研究
摘要集机械、电气、信息、测量、液压与控制等多学科技术为一体的盾构掘进机以其高效、快速、优质、安全等特点成为了全球范围应用最为广泛的大型地下隧道掘进工程装备,其刀盘驱动系统具有大惯性、大功率和变负载的特点,而近来迅速发展起来的电液控制技术在继承了原有液压系统优点的基础上与电子技术紧密结合于一体,成为盾构机驱动方式的发展趋势。
论文从盾构机刀盘驱动的实际工况出发,针对盾构掘进过程中出现的负载突变冲击乃至刀盘卡死等现象,分析了现有盾构刀盘驱动方式所存在的问题,探讨了一种具有更高可靠性和节能性的盾构刀盘驱动液压系统,重点研究了系统的动态特性及其冲击适应性,主文主要研究内容如下:1.介绍了国内外盾构施工技术和盾构掘进机的发展历程和研究现状。
分析了盾构刀盘的现有驱动方式的特点,对变频电机驱动和液压驱动两种方式进行了对比。
2.从负载的角度论述了盾构刀盘切削作用对象岩土的基本特性,分析了盾构刀盘上主要刀具的切削物理现象以及切削力模型,论述了盾构扭矩的构成情况及计算方法。
重点研究了盾构刀盘在切削过程中负载冲击和刀盘卡死产生的原因以及冲击带来的影响。
通过盾构刀具切削实验和盾构实际现场测试的数据相结合,验证和分析了盾构掘进过程中负载的随机性和冲击的产生原因。
3.分析了盾构刀盘驱动系统的结构形式,研究了现有盾构刀盘驱动液压系统的优缺点,针对盾构的负载特点设计了一种基于负载变化的变量泵一变量马达容积控制驱动回路,并采用比例阀控蓄能器来控制负载的动态冲击。
4.建立了盾构刀盘液压驱动系统的数学模型,从系统动态特性入手研究了刀盘在剧烈负载冲击下液压系统的各个参数对系统本身的影响,揭示了液压冲击的物理现象以及峰值的计算方法,在蓄能器模型的基础上分析了其吸收压力冲击时的动态特性。
5.在已建立的数学模型的理论基础上,利用A州[ESim图形化仿真软件建立了盾构刀盘液压驱动系统仿真模型,对所构建系统的动态特性以及对冲击的适应性进行了仿真研究。
盾构机在隧洞施工中应用论文
盾构机在隧洞施工中应用论文【摘要】用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点,在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下,用盾构机施工更为经济合理。
盾构机是盾构法施工中的主要施工机械。
盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法,它使用盾构机在地下掘进,在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时,在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。
其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑,将盾构机吊入安装,盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
1施工工艺1.1前期工作(1)开挖面稳定。
需建立合适的能真实反映实际物理现象的模型,选择合理的比例和量纲进行实验研究,研究结果将用于盾构机的设计及施工运行指导。
(2)泥水的配比及分离装置。
对泥水的比重、透水性及粘性等要调整在一个合理的范围内;分离装置的效率会影响掘进进尺,分离程度又影响效率及弃渣成份,对弃渣的处理要考虑环保因素。
(3)竖井施工。
竖井要求做到不透水层,其深度达70~80m或以上,还要考虑与两岸进出口建筑物配合,接口部分的应力、防渗等问题要解决好。
(4)刀具的磨损与更换。
在砂层中掘进时盾构机刀具的寿命及更换被磨损刀具的方法和时间将直接影响总的掘进速度和设备的一次性投入。
(5)隧洞穿越地层的组成和参数是盾构机选型设计及盾构机施工需要考虑的重要因素。
有条件时,需超前深入研究,并选择合适地层进行试验性掘进。
1.2施工流程划分不同工法施工区段→钻爆法隧道参数选择→隧道硬岩段钻爆法施工→盾构机到达→导向平台顺接→盾构机推进至导向平台→拼装管片、吹填豆砾石→盾构机空载推进、同步注浆→补充注浆。
1.3二次灌浆隧道内部施工的灌浆按照完成顺序有两种,第一次是背填灌浆,第二次是补强灌浆。
前者是盾构机掘进时产生的盾尾空隙,于管片组立完成后的同步回填灌浆。
毕业设计-盾构机的施工障碍分析与维修维护
毕业设计题目:盾构机的施工故障分析及维修维护摘要本文从盾构机的施工过程、盾构机的施工障碍分析与维修维护,重点论述了盾构机在工程中的维修和维护。
盾构机的发明和应用,大大促进了工程建设的发展,其在工程中的作用日益明显。
而盾构机的出现又掀起了一场革命,使盾构机的施工过程更有效率,更加的安全。
关键词:盾构机;特点;高效;安全。
AbtractThis article from the shield machine, construction process of shield machine construction obstacle analysis and repair maintenance, focuses on the shield machine in the engineering of repair and maintenance. The invention and application of shield machine, greatly promoted the development of engineering construction in project, the obvious role of. While the shield machine there and set off a revolution, the shield machine construction process more efficient, more safety.Key words:shield machine; characteristic; performance; security。
目录摘要 (2)目录 (3)第一章概述 (5)1.1、盾构机及其工作原理 (5)1.2、盾构机的分类 (5)1.2.1、按断面形状分类 (5)1.2.2、按支护地层的形式分类 (5)1.2.3、按开挖面与作业室之间隔板的构造分类 (5)1.3、盾构机组装流程 (5)1.3.1、后配套拖车下井下井程序 (6)1.3.2、连接桥下井 (6)1.3.3、主机下井 (6)1.3.4、安装机梁下井安装 (6)1.3.5、调试 (7)第二章盾构机的施工故障分析及防范措施 (8)2.1、盾构基座变形 (8)2.1.1、原因分析 (8)2.1.2、预防措施 (8)2.2、盾构后背支撑位移及变形 (8)2.2.1、原因分析 (8)2.2.2、预防措施 (9)2.3、盾构出洞段轴线偏离设计 (9)2.3.1、原因分析 (9)2.3.2、预防措施 (9)2.4、注浆效果不佳 (10)2.4.1、原因分析 (10)2.4.2、预防措施 (10)2.5、管片端面不平整 (10)2.5.1、原因分析 (10)2.5.2、预防措施 (11)2.6、错缝拼装管片碎裂 (11)2.6.1、原因分析 (11)2.6.2、预防措施 (11)第三章盾构机的维修维护 (12)3.1.1、辐条式刀盘与面板式刀盘优缺点比较 (12)3.1 2、刀盘外圆端面的维修 (12)3.1.3、主切削刀的维修 (12)3.1.4、撕裂刀的维修 (13)3.1.5、先行刀的维修 (13)3.1.6、中心刀的维修 (14)3.1.7、螺栓保护套筒的维修 (14)3.2、盾构机液压系统的维护 (14)3.2.1、液压油的选择及清洁度 (14)3.2.2、泵站日常维护 (15)3.2.3、液压元件维护 (15)谢辞 (17)参考文献 (18)第一章概述1.1、盾构机及其工作原理1) 盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高。
盾构法在岩层隧道掘进中的优化设计
盾构法在岩层隧道掘进中的优化设计岩层隧道的建设通常需要借助盾构机进行掘进作业。
盾构法作为一种现代化的隧道掘进工艺,具有高效、安全、环保等特点,在岩层隧道的建设中被广泛应用。
针对盾构法在岩层隧道掘进中的优化设计问题,本文将从盾构机设计、刀盘设计、土压平衡掘进等方面进行详细阐述。
首先,盾构机的设计是岩层隧道掘进中的重要环节。
盾构机设计的优化包括机身结构设计、刀盘布置设计、动力系统设计等方面。
机身结构设计要考虑盾构机的整体强度、稳定性和抗磨损性能,以应对复杂的地质条件。
刀盘布置设计要考虑刀盘的数量、直径、刀头材料等参数,以达到高效的掘进效果。
动力系统设计要选用合适的动力源,如液压动力、电动或混合动力等,以满足隧道掘进过程中的不同工况要求。
其次,刀盘的设计也是岩层隧道掘进中的关键问题。
刀盘的设计要满足隧道掘进时的切削、磨损和排渣等要求。
切削效果直接影响到掘进速度和掘进质量。
磨损是刀盘使用过程中不可避免的现象,因此,刀盘材料的选择和刀头的维护很关键。
排渣系统的设计也要考虑到不同类型的岩层,避免堵塞和排渣不畅的问题。
此外,土压平衡掘进在岩层隧道施工中得到广泛应用。
土压平衡掘进是指在盾构机前方形成稳定的土层,由土层承担起来的水平和垂直力来平衡隧道前方的土压力。
在岩层隧道的掘进中,合理设计土压平衡掘进的参数是非常重要的。
首先,要根据岩层的力学性质和稳定性来选择合适的压力。
其次,还需要根据地质条件来选择合适的土层类型和土体特性。
最后,要合理设计掘进速度、平衡压力和导流系统等参数,以确保掘进过程的安全稳定。
综上所述,盾构法在岩层隧道掘进中的优化设计涉及到盾构机的设计、刀盘的设计和土压平衡掘进的设计。
通过合理优化这些设计,可以提高隧道施工的效率和质量,降低工程风险,为隧道工程的快速、安全、环保建设提供有力的支撑。
在将来的隧道工程建设中,盾构法的优化设计将发挥越来越重要的作用。
盾构施工毕业论文
毕业设计(论文)题目:盾构施工姓名:学号:班级:专业:指导教师:毕业设计(论文)任务书******* 系 20102322 班学生 ******* 学号 20102322057 毕业设计(论文)课题盾构施工毕业设计(论文)工作自 2012 年 11 月 30 日起至 2012 年 5 月 28 日止毕业设计(论文)进行地点: *******一、课题的背景、意义及培养目标《盾构施工》是管道穿越里面不可缺少的一个重要环节,长输管道施工中要穿越许多山川及河流,而盾构施工方法可以解决这些管道施工穿越遇到的问题,而且在以后管道运输中才能更加安全。
随着石油工业的飞速发展,油气储运设施的建设也越来越快。
由于管道的增加,施工更多的管道式必不可少的,为了减少施工时间和施工人数,以及防止一些安全事故的发生,那么管道穿越中用盾构施工是一个很好的方法。
二、设计(论文)的原始数据与资料《油气储运工程施工》三、课题的基本要求(含技能技术指标)1、对盾构施工具有较详细的认识和了解,写出当前的发展状况及今后的发展趋势;2、了解石油工业管道施工的现状及发展趋势;3、掌握管道穿越的现状及发展趋势;5、具备化工识图与制图能力、反应过程运行控制能力;2四、完成任务后提交的书面材料要求(图纸规格、数量,论文字数等)1、字数6000字2、格式符合学院要求主要参考资料[1]何利民、高祁编著《油气储运工程施工》北京:石油工业出版社,2007.3。
[2].陈允仁、金维昂、李明主编《油气储运建设工程》北京:中国建筑工业出版社,1999。
[3.高祁主编《长输管道施工作业技术》西安:陕西科学技术出版社,1999。
指导教师:接受设计(论文)任务日期: (注:由指导教师填写)学生签名:3毕业设计进度计划表4摘要盾构施工的基本原理就是一个钢制盾构体沿隧洞轴线,边向前推进边对土壤进行挖掘。
该盾构体组成的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
文献综述-土压平衡式盾构机液压系统设计与分析
1.文献综述盾构掘进机是一种隧道工程专用的大型高科技综合施工设备。
它集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。
采用盾构掘进机,施工速度快,自动化程度高,一次成型,有利于环境保护和降低劳动强度。
而且盾构掘进机适用范围广,从软土、淤泥到硬岩都可应用,施工质量高,可控制地面沉降,开挖时不影响面上建筑和交通,与传统的隧道工程相比,具有明显的优势。
我国幅员辽阔,不同地区的地质情况复杂多变,有必要形成适合我国国情的适应性理论指导。
搭建盾构模拟实验平台,可为我国盾构掘进机的设计、制造提供实验数据和理论支持,具有重要的意义。
推进液压系统作为模拟盾构掘进机的一个关键部分,它的协调动作可以使其保持合适的姿态,是模拟盾构掘进机能够沿着设计路线方向准确向前推进的关键所在。
本文主要讨论模拟盾构推进液压系统的设计和控制研究。
盾构根据其断面形状可分为单圆盾构,复圆盾构(多园盾构)、非圆盾构,其中复圆盾构可分为双圆盾构和三圆盾构,非圆盾构可分为椭圆形盾构、矩形盾构、马蹄形盾构、半圆形盾构。
复圆盾构和非圆盾构统称为“异形盾构”。
盾构按支护底层的形式分类,主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式,土压平衡支护式5种类型。
盾构按开挖面与作业式之间隔板构造可分为全敞开式、部分敞开式及闭胸式三种。
国外用盾构施工已经有180多年历史,1866年,莫尔顿在申请专利中第一次使用了“盾构”这一术语。
当今世界上最具有实力的全断面隧道掘进机制造公司,有美国的罗宾斯公司、佳伐公司、德国维尔特公司、海伦公司,日本川崎、三菱公司,法国FCB公司、法马通公司,英国豪顿公司等。
我国全断面隧道掘进机的研制是从20世纪60年代开始的,但与国外掘进机相比差距很大。
本文介绍了国内外盾构技术的发展历程和应用现状,阐述了盾构施工法新技术的特点,并在此基础上对盾构技术的发展趋势进行了展望。
盾构机论文
隧道机械:浅谈盾构机摘要:盾构机是一种隧道专用的掘进机械,广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程.其必须具有高可靠性和稳定性。
其在当今中国应用数量非常大,但是目前我国的技术同世界先进技术还存在一定的差距,一些方面的功能要求还不能满足需要.本文主要研究一下内容:一、概述盾构机的种类及其特点和作用和适用范围。
二、分析国内外市场和行业情况。
三、分析我国取得的成就及不足。
四、浅谈其发展趋势,跟上先进国家的步伐。
一、概述构隧道掘进机,简称盾构机。
是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造,可靠性要求极高。
盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点,在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下,用盾构机施工更为经济合理。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构,挤压式盾构,半机械式盾构(局部气压、全局气压),机械式盾构(开胸式切削盾构,气压式盾构,泥水加压盾构,土压平衡盾构,混合型盾构,异型盾构)。
根据盾构机不同的分类,盾构开挖方法可分为:敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。
为了减少盾构施工对地层的扰动,可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层,然后在切口内进行土体开挖与运输。
地铁施工盾构法的施工技术研究论文[精选5篇]
地铁施工盾构法的施工技术研究论文[精选5篇]第一篇:地铁施工盾构法的施工技术研究论文引言随着我国现代化建设进程的逐步加快,城市建设水平逐步提高,与之相对应的庞大的城市人群给城市交通带来巨大压力。
为了缓解城市交通压力,保障人们出行正常,各级政府千方百计寻找新的交通解决方案。
地下铁路就是其中重要一项内容。
地铁以其低碳环保、高效便捷的优点有效缓解了大型城市人群出行交通困难的问题,广泛应用于世界各国大型都市中,已经成为城市现代化水平的一个重要标志。
我国第一条地铁于上世纪70 年代初期在北京投入使用,至今已有四十多年。
目前,各地大中城市都已经或正在实施地铁工程,地铁建设已经成为我国城市建设的一项重要组成部分,受到社会各界的普遍关注。
由于地铁工程大部分工程都在地面以下,地下施工的特殊性给地铁项目工程建设带来很多与其它交通工程截然不同的特点和问题。
作为地铁工程中的关键部分,隧道施工目前普遍使用盾构法进行施工。
该技术相对成熟,其以盾构机为主要施工设备,在土层中实施迅速的挖掘作业。
在盾构机外壳强大的支护作用和千斤顶等其它设备的配合下,盾构挖掘作业施工速度快,安全系数高,受到世界各地地铁工程建设单位的普遍欢迎,进而广泛应用于地下工程隧道挖掘施工中。
我国地铁事业正处于高速发展阶段,加强盾构施工技术研究,深入把握盾构施工技术特点,对于改进我国地铁工程建设质量,提高施工水平,保障施工安全,降低工程成本,促进地铁事业顺畅健康发展具有极为有利的促进作用。
地铁工程盾构施工技术的施工原理盾构施工技术,顾名思义,其以盾构机为主要施工设备进行施工。
盾构机具有坚强的盾构钢壳,可以为地下挖掘施工提供极为可靠的安全保障。
在盾构机挖掘行进过程中,盾构机的尾部同步进行持续的注浆作业。
注浆作业可以最大限度降低盾构机挖掘过程中对周围土层的扰动,从而保障隧道的稳定。
盾构机由刀盘、压力舱、盾型钢壳、管片和注浆体等部分组成,各部分各有作用,又相互配合,协调运转,使得盾构机挖掘作业得以顺利实施。
复合式盾构掘进机的研制
复合式盾构掘进机由壳体、推进系统、刀盘系统、 螺旋机系统、铰接纠偏系统、管片拼装系统、整圆器、 皮带输送机、液压系统和电气系统等组成( 见图 1) 。 2.1 盾构的长度
盾构长度分盾构本体长度 ( l M) 和盾构机总长 L。
盾构采用铰接时, 其盾构本体长度应包括前壳 体长度、后壳体长度、前后壳体间的空隙和盾尾长 度, l M=8 215mm。
盾构在硬岩及复合土层时, 呈低转矩高转速状态。
已知液压马达的额 定 输 出 转 矩 Mm=35.2 kN·m ( 额 定 压 力 pe=36.8 MPa) , 大 齿 轮 齿 数 Z2=160, 小 齿 轮齿数 Z1 =14, 速比 i =160/14=11.4286。 2.4.1 !!刀盘在硬岩地层中所需的工作压力 py
出控制电流, 控制螺旋输送机的调速装置来调节螺 涌水、喷砂、钻探孔贯穿、刀盘上形成泥饼、开挖速度
旋出土速度。正面土压高于设定值时螺旋机自动加 变慢、推力增大等艰难险阻, 经历了各种地质条件考
速, 增加出土使土压降下来; 正面土压低于设定值 验, 累计推进长度 2 601 m, 取得了复合土层隧道开
时, 螺旋机自动减速, 使土压上升, 从而使土仓土压 挖的成功经验, 填补了国内空白。
FR=FP+Ff+FZ 经计算, FR=33 390 kN 分析比较上述两种工况下盾构所需推力, 在硬
部件为针轮、针销啮合传动形式, 盘体回转设置快、 慢两挡速度。拼装机的提升系统采用密闭油箱, 设置 在盘体悬臂梁内。为方便施工操作, 提高施工效率和 安全, 拼装机采用遥控和有线两种操作模式。 2.8 铰接纠偏系统
在强风化岩层、砂土层等复合地层中的掘削原 理: 施工时高浓度泥浆注入刀盘前和土舱内, 将刀盘 切削下的岩土在土舱内进行混和搅拌, 使岩土改良 成塑性的土体, 通过调节螺旋机转速、推进速度, 控 制出土量来维持土压的稳定。
盾构机始发方案论文
随着我国国民经济和城市轨道交通事业的蓬勃发展,在一些大、中城市出现了大量的地铁盾构隧道工程。
在一些盾构隧道工程施工中,因场地狭小或与即有地铁车站相接,施工工期紧等因素影响,在盾构推进时,始发车站内无后置出土口,为保证盾构机的正常始发掘进,在始发前需采取一系列的措施保证盾构机的始发掘进。
本文根据多年的盾构施工经验将无后置出土口盾构始发方案总结归纳一下几种。
并分别对各种方案进行了分析和研究,以便使盾构施工同仁根据不同的施工情况在综合分析后采取更为合理的始发方案。
2、无后置出土口盾构始发方案的类型:无后置出土口盾构始发方案总体可分为两种情况:2.1下井具有一定的富余量,在这种情况下,盾构始发可分为以下几种类型:(1)直接进行盾构机转接(2)如果车站条件许可可在车架后面的空间内铺设道岔,用电机车将土箱转运到另一条线的端头井内进行出土。
(3)在车架后面装一个单轨梁直接将土通过单轨梁转运到另一条线的端头井内进行出土。
2.2盾构始发车站长度不够,不能满足盾构机机身及后配套全部下井,在这种情况下,盾构始发只有一种方案—进行盾构机转接始发。
3、无后置出土口盾构始发方案分析3.1盾构机转接始发盾构机转接即盾构机机身进行掘进施工而车架不随机身推进而前进,车架仍停留在原来位置,车架与盾构机机身连接用的供电缆、控制缆。
油管全部改用加长型的,待盾构机机身推进的长度达到能容纳后配套车架的长度后,再将车架拖入隧道,将加长的电缆、控制电缆、油管拆除,换成正常型的。
即完成了盾构机的转接。
有些车站无后置出土口或因其它原因在盾构始发时只能从始发井出土,而无法从后置出土口和其它地方进行出土。
2站场内铺设道岔始发铺设道岔始发可分为两种情况第一种情况:盾构始发车场通过两副30°道岔将两条隧道道轨连接。
在盾构始发的隧道车场内装一个30°道岔,将轨道铺至另一条隧道车场内,在另一条隧道车场内再装一副道岔,将轨道铺至另一条隧道的端头井内。
隧道盾构掘进机推进系统设计
隧道盾构掘进机推进系统设计摘要:盾构机属于一种大型的隧道掘进设备,包含机、液、控制、信息等多种科学技术,在铁路、公路、市政、水电等隧道工程应用的较为广泛。
盾构机的重要部分之一即为推进系统,在盾构机的掘进中它承担了定金工程。
研究盾构机的推进系统,能够更为全面的掌握其特点和性能,并为我国企业在设计、建造和完善盾构机上提供基础支撑。
关键词:隧道;盾构掘进机;推进系统一、原理简介因隧道土层地质非常庞杂,盾构机在隧道施工中会遇到不同的地质阻力、涂层反推理和水压力,从而导致掘进过程中会遇到各种各样的低层阻力。
为了确保土压平衡,盾构机在推进系统设计上,要充分考虑到不同的土层压力,同时也要及时调整液压缸推进压力。
盾构机在施工中,其推进系统应符合推进力要求以及推进速度控制。
因此,在设计突进系统时,选择的是比例变量泵与比例减压阀来达到流量压力的控制,通过这一控制方法,能够单独过连续控制推进力和速度,减轻压力与能量的损失,从而完成节能的目标,并增强系统运作的效率。
二、推进系统分组联合控制理论在施工过程中,盾构机通过推进系统来对液压缸推进力和速度进行控制,以此来调整盾构机的各种姿态,对其掘进时碰到的土层阻力进行控制,确保土压平衡,纠正前进路线。
由于盾构机属于大型机械,多在极端情况下进行工作,需要极大的动力,其有很多推进液压缸,若是单独控制每一个液压缸,会导致变得较为繁琐,控制成本大大增加。
所以,在控制诸多的液压缸时,通常选择发散分布,即分为顶、左、低、右等区。
盾构机在俱进过程中经常受到不均匀、梯形分布的压力,上部承受的压力要小于下部。
因此,分区控制液压缸时,上部的液压缸数量要少于下部。
通过分组联合控制,可以确保系统的运行,在调整姿态和行进路线的同时,一方面大大降低了系统的复杂程度,另一方面也减少了控制成本。
三、控制技术在掘进中为确保盾构机的土压平衡,通产会选择一下控制方式:1)排土量控制:这一方式是按照不同土压,来控制排土量。
盾构工程施工机械论文
摘要:随着我国城市化进程的加快,隧道建设成为城市交通、市政工程的重要组成部分。
盾构施工技术因其高效、安全、环保等优点,成为隧道施工的主要方法。
本文从盾构施工机械的概述、关键技术、应用现状及发展趋势等方面进行探讨,以期为我国隧道建设提供参考。
一、引言盾构施工机械是隧道施工的核心设备,其性能直接影响施工质量、安全及进度。
近年来,随着我国隧道建设规模的不断扩大,盾构施工技术得到了快速发展。
本文旨在分析盾构施工机械在现代隧道建设中的应用与发展。
二、盾构施工机械概述盾构施工机械主要包括盾构机、掘进机、管片拼装机、吊装设备、监测设备等。
其中,盾构机是盾构施工的核心设备,主要由刀盘、推进系统、驱动系统、控制系统等组成。
三、盾构施工机械关键技术1. 刀盘设计:刀盘是盾构机切削土体的关键部件,其设计直接影响到掘进效率和施工质量。
目前,刀盘设计主要采用面板辐条复合式刀盘,增大刀盘开口率,提高切削效率。
2. 推进系统:推进系统是盾构机实现掘进的关键部件,主要由液压系统、驱动装置等组成。
推进系统性能直接影响掘进速度和施工质量。
3. 驱动系统:驱动系统是盾构机实现推进、旋转等动作的关键部件,主要采用电机驱动。
驱动系统性能直接影响盾构机的运行效率和稳定性。
4. 控制系统:控制系统是盾构机实现自动化、智能化施工的关键部件,主要由计算机、传感器、执行器等组成。
控制系统性能直接影响盾构机的施工精度和安全性。
四、盾构施工机械应用现状1. 土压平衡盾构机:适用于软土地层施工,具有掘进效率高、施工质量好等优点。
2. 水力平衡盾构机:适用于泥沙质土层施工,具有施工成本低、施工速度快等优点。
3. 开挖式盾构机:适用于复杂地质条件下的隧道施工,具有适应性强、施工质量好等优点。
五、盾构施工机械发展趋势1. 智能化:盾构施工机械将朝着自动化、智能化方向发展,提高施工精度和安全性。
2. 环保:盾构施工机械将更加注重环保,降低施工对环境的影响。
3. 高效:盾构施工机械将不断提高掘进效率,缩短施工工期。
分析盾构机掘进系统的思考
1 盾构机掘进系统设计据有关调查显示,我国目前所采用的盾构机掘进系统大部分是在借鉴国外盾构机掘进系统设计的基础上而展开的本土化设计突破,使其更加符合我国应用的实际情况,并逐渐向自动化的方向发展。
然而,自主研发的过程仍旧离不开盾构机掘进系统的主要构成和功能设计。
下面针对盾构机掘进系统设计内容展开论述。
1.1 设计原理我国目前所应用的盾构机掘进系统基本实现了一定程度的自主研发,并逐步推动了以隧道掘进施工现场为依据的产业链应用,做到了地下空间掘进前端、后端、施工、反馈等多个环节的有效衔接。
这种发展实况主要受到盾构机掘进系统应用的实际影响,从多个角度推动了盾构机掘进系统应用效果的实现。
在盾构机掘进系统设计过程中,是以掘进机设备功能为核心而向四周辐射。
通过保护隧道开挖面或者周围岩石的措施,可以减少隧道崩塌或者陷落等情况的出现;同时做好隧道的清理和掘进工作,为衬砌安装和注浆工作提供基础。
考虑到盾构机设备的型号差异,通常是根据掘进区域的土层性质来选择相应的刀具种类,在实践中以泥水盾构机与土压盾构机最为常见。
1.2 设备构成调查显示,盾构机掘进系统通常是由不同机械设备组合在一起发挥作用,从而完成隧道的掘进工作。
在盾构机掘进系统设备构成当中,核心设备为盾构机的刀盘,其起到掘进、切割土层或者岩层的重要价值,是完成掘进工作的核心元件,同时其切削效果将影响到整个隧道施工的工程进度以及施工成本。
由此,加强对于盾构机刀盘的性能改进则成为推动掘进工作高效开展的重要切入点。
而在其他设备构成中,大致分为推进系统、排渣系统、润滑密封系统、同步注浆系统、管片拼装系统等五部分,并发挥其所具有的特有价值,整体协作完成隧道掘进工作。
当然,在盾构机掘进系统的设备构成当中,也存在一些大型的设备部件如螺旋输送机和盾构千斤顶等设备,起到渣土出送和隧道支撑的效果。
1.3 刀盘扭矩设备结合盾构机刀盘所具有的核心作用,在盾构机掘进系统研发当中,完善盾构机刀盘扭矩设备的性能则是提升其应用效果的基础方法。
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第 1 章绪论1.1 引言近年来,我国开展大规模的城市市政工程建设,尤其是几个重要城市都已开始了地下铁路的建设工程。
在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍适用。
在这种情况下,对城市正常机能影响很小的隧道施工方法--盾构施工法普遍得到了人们的关注,并且在一些地区已经有了较为广泛的使用。
盾构法施工技术已被广泛应用于铁路隧道、过江隧道、公路隧道和城市地下工程。
全断面隧道掘进机是集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型地下工程施工装备,是大规模开发利用地下空间的前提条件。
1.2盾构机掘进机概况盾构掘进机作为典型的复杂机电产品的代表,是机电液一体化高度集成的大型设备,也是多单元集成的大型水利、国防、地铁、交通等领域的基础关键设备。
“十一五”期间,国家在先进制造领域重点扶持盾构掘进机系列化设计和制造关键技术的研究与开发,以制造样机和进行工程试用为目标,争取2015年实现系列化和产业化。
近年来,由于我国基础设施建设的需要,盾构法施工技术的应用在国内得到快速发展。
据不完全统计,国际建筑市场的全断面隧道掘进机年需求量上千台,年营业额超过100 亿美元;到2020 年我国对各类大型全断面隧道掘进机可以预见的需求将超过1000 台。
由于重大技术装备制造水平的发展跟不上我国经济快速发展的要求,一些大型重要工程为保证工期和质量,倾向依赖于进口装备,造成我国机械产品贸易逆差逐年加大,核心技术对外依赖性不断增强,蕴涵着较高的国际经济及政治风险。
与传统的隧道掘进技术相比,盾构掘进机施工隧道断面一次成型,支护和衬砌及时,具有安全可靠、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点,尤其在地质条件复杂、地下水位高而埋深较大时,只能依赖全断面盾构掘进机。
根据国外全断面掘进机的发展经验和趋势,结合我国国情,目前,国内盾构生产、施工过程中遇到的主要问题及难点主要集中在以下几个方面:(1)液压推进系统实时、智能化精确控制技术;(2)刀具和刀盘设计技术;(3)结构参数的优化和系统集成技术;(4)精确控制地表沉降技术;(5)提高姿态控制精度的激光导向技术;(6)隧道管片拼装的全自动化技术等。
盾构管片拼装系统是盾构掘进机成套装备系统的关键子系统,是一种典型的复杂机电液产品,一般由管片输送系统、管片夹持系统、管片举重定位系统、管片螺栓安装系统、管片正圆装置、检测/控制系统、驱动系统等组成。
一般要求实现管片在空间 6 个自由度的无干涉运动,其工作效率应与盾构掘进机的掘进速度一致。
由于结构复杂、工作效率高、定位/检测精度高、动静态特性复杂、工作负载大等原因,盾构管片拼装机至今没有全部实现国产化。
管片拼装作业是盾构施工的关键作业之一。
一方面管片环承担着盾构前进的推进反力,另一方面管片环的拼装速度又直接决定着盾构的掘进速度。
目前,盾构的开挖、掘进作业已实现了自动化,甚至智能化,但管片拼装作业的自动化进程却相对滞后,作业方式主要存在着以下两个问题,即:(1)管片拼装定位精度低,管片环易出现裂缝和缺口;(2)管片安装效率较低,影响隧道开挖的掘进速度;基于以上问题,本文结合全自动盾构管片拼装系统的研发,运用相关理论开展盾构管片拼装机的设计及研究工作。
盾构机是一种用于软土隧道暗挖施工,具有金属外壳,壳内装有整机及辅助设备,在其掩护下进行土体开挖、土碴排运、整机推进和管片安装等作业,而使隧道一次成形的机械。
盾构作为一种安全、快速的隧道掘进机械,经历了四个发展阶段:一是以Brunel盾构为代表的手掘式盾构;二是以机械式、气压式、网格式盾构为代表的第二代盾构;三是以闭胸式盾构为代表(泥水式、土压式 )的第三代盾构;四是以大直径、大推力、大扭矩、高智能化、多样化为特色的第四代盾构。
目前,最常见的是第三代盾构--土压平衡盾构和泥水加压式盾构。
土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板,在刀盘的旋转作用下,刀具切削开挖面的泥土,破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓,使土仓和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的泥土,依靠盾构千斤顶的推力通过隔板给土仓内的土碴加压,使土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。
土压平衡盾构主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统等组成。
士压平衡盾构无泥水处理设备,施工速度较高,比泥水盾构价格低,能获得较小的沉降量,也可实现自动控制和远距离遥控操作,由于开挖面得到安全的支护,因此现在的泥浆盾构和土压平衡盾构,甚至可以在困难的水文、地质条件下广泛应用。
其工作原理如图1-1所示。
图1-1 土压平衡盾构的开挖原理泥水加压式盾构(slurry pressure balance shield ),简称SPB盾构,是在机械式盾构的前部设置隔板,与刀盘之间形成泥水仓,开挖面的稳定是将泥浆送入泥水仓内,在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜,通过该泥膜的张力保持水压力,以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。
开挖的土砂以泥浆形式输送到地面,通过泥水处理设备进行分离,分离后的泥水进行质量调整,再输送到开挖面。
图1-2 泥水加压式盾构的开挖原理早在1950 年代初期,我国东北阜新煤矿就有使用手掘式隧道修建疏水巷道,1957 年在北京市下水道工程中使用小断面盾构施工的记载。
随着我国国民经济和城市现代化的快速发展,从九十年代起盾构技术在我国开始广泛使用,从目前各地盾构技术的使用情况来看,我国盾构技术已经全面进入了使用的阶段,尤其是土压平衡式盾构的使用已经非常广泛。
经过一些工程实践,我国在盾构隧道施工方面已有了一定的成功经验和技术积累,但仍然存在大量的技术问题。
除盾构机械制造和施工控制管理等综合技术问题以外,在岩土工程的领域内也存在许多尚待解决的理论和技术问题。
比如,盾构隧道管片设计理论的统一、系统化问题;隧道开挖面稳定机理和控制问题;相邻或叠交隧道相互影响的评价问题等等,都还需要我们进行不懈的研究和积累。
虽然我国已有很多成功的施工经验,但距离盾构技术的产业化、系统化尚有一定的距离。
因此,还需要进行不懈的开发、研究和积累,以图形成我国独立的机械制造、隧道设计、施工管理技术。
盾构掘进机的技术发展较为显著,归纳起来主要有以下五个特点:(1)盾构掘进机地层适应性广,可用于沙砾层、卵石层、沙层和软土等各种地层;掘进断面尺寸变化范围大,具有向超大、微小两个方向发展的趋势(直径18m的大型盾构机与直径0.2m的微型盾构)。
(2)盾构掘进机的类型向多样化方向发展。
从断面形状方面出现了矩形,马蹄形、椭圆形、MF 形(双圆搭接、三圆搭接)等多种异圆断面盾构;从功能讲出现了球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换刀具(无需竖井)盾构、障碍物直接切除盾构等特种盾构;从掘削方式上出现了摇动、摆动掘削方式的盾构。
图1.3 三圆搭接型盾构机图 1.4 偏心多轴式盾构机图 1.5 母子盾构机图 1.6 球体盾构机(3)盾构机的技术科技含量越来越高。
液力驱动和电液比例控制技术、遥控技术、现场总线控制技术、摄象及视觉信号处理技术等现代高新技术成果不断得到应用。
(4)土压平衡盾构(图 1.1)、泥水盾构(图 1.2)是当前时期盾构机的主流产品,基本实现掘进、衬砌、排土施工工艺的全机械化和全自动化。
(5)在未来的发展方向上,盾构掘进机将不断采用类似机器人的技术,如控制、遥控、传感器、导向、测量、探测、通讯技术等,盾构的机器人化发展趋势不可阻挡。
随着我国国民经济和城市现代化的不断发展,高度商业化、效率化和功能密集化的现代城市对于工程施工的要求越来越高。
另一方面,由于城市用地、城市交通立体化的要求,向地下发展的地下工程会越来越多。
作为一种适用于现代城市地下工程的施工方法- 盾构隧道施工法必将受到人们的重视。
目前,我国的许多大城市都开始了地下铁路的工程、城市上下水隧道工程,如:北京、上海、天津、南京等。
在2006~2020年的15年间,我国将有20余座城市建设地铁,至少将建3000km。
此外,国家的重点建设项目如南水北调及西气东输工程都涉及到穿越江河的问题,其中一些区段都可能需要采用盾构法进行隧道施工。
因此,盾构隧道施工法在我国的发展前景非常广阔。
所以开展盾构机零部件的研究和开发,实现盾构的国产化将会促进我国建设的快速发展。
1.3 盾构技术盾构隧道施工法是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动围岩而修筑隧道的方法。
盾构机的所谓盾是指保持开挖面稳定性的刀盘和压力舱、支护围岩的盾构钢壳。
所谓构是指构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体。
由于盾构一般使用于以土为围岩的隧道工程施工中,与岩石围岩不同,土体不具有自立稳定性,所以保持开挖面稳定的系统(盾) 就非常重要。
盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工,从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。
为了达到这一目的,除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外,使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力;使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙,主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关键。
盾构隧道施工技术的特点可以归纳为以下几点:(1)对城市的正常功能及周围环境的影响很小。
除盾构竖井处需要一定的施工场地以外,隧道沿线不需要施工场地,无需进行拆迁而对城市的商业、交通、住居影响很小。
可以在深部穿越地上建筑物、河流;在地下穿过各种埋设物和已有隧道而不对其产生不良影响。
施工一般不需要采取地下水降水等措施,也无噪声、振动等施工污染。
(2)盾构机是根据施工隧道的特点和地基情况进行设计、制造或改造的。
盾构机必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造,所以是适合于某一区间的专用设备。
当将盾构机转用于其它区段或其它隧道时,必须考虑断面大小、开挖面稳定机理、围岩粒径大小等基本条件是否相同,有差异时要进行改造。
(3)对施工精度的要求高。
区别于一般的土木工程,盾构施工对精度的要求非常之高。
管片的制作精度几乎近似于机械制造的程度。
由于断面不能随意调整,对隧道轴线的偏离、管片拼装精度也有很高的要求。
(4)盾构施工是不可后退的。
盾构施工一旦开始,盾构机就无法后退。
由于管片外径小于盾构外径,如要后退必须拆除已拼装的管片,这是非常危险的。
另外盾构后退也会引起的开挖面失稳、盾尾止水带损坏等一系列的问题。
所以,盾构施工的前期工作是非常重要的,一旦遇到障碍物或刀头磨损等问题只能通过实施辅助施工措施后,打开隔板上设置的出入孔进入压力舱进行处理。
1.4 盾构管片拼装系统研究概况管片拼装作业的重要性主要体现在两个方面:一方面管片环承担着盾构前进的推进反力,另一方面管片环的拼装速度又直接决定着盾构的掘进速度。