盾构机适应性评价

***盾构机对**地铁*号线**标的适应性评价

1 概述

2 工程概况

3 工程重难点

4 盾构机主要系统适应性评价

针对以上工程特性，选用两台海瑞克复合式土压平衡盾构机完成盾构隧道施工。主要技术参数如下：

盾构机主要性能参数表

序号名称技术参数备注

一管片设计

外径6,000mm

内径5,400mm

管片长度1,500mm

分布3+2+1

二盾体

前盾体外径/长度φ6250 mm /1.7m

中盾体外径/长度φ6240 mm /2.8m

盾尾外径/长度φ6230 mm /3.7m

盾尾油脂管数量12个(2x6) DN25

盾尾密封3排钢丝刷

盾尾注浆口4个＋4个备用DN50

盾构类型复合式土压平衡盾构

最小水平转弯半径250m

最大工作压力 4.5bar

三推进油缸

数量30个10组双缸+10个单缸分组数量4组

最大推进力39,914kN @350bar

行程2,200mm

伸出速度80mm/min 所有油缸

缩回速度1,800mm/min 一组油缸

四绞接油缸

类型被动式

数量14个

行程150mm

五刀盘

型式装配有滚刀式

直径6,280mm

旋转方向左/右

刀具4把中心双刃滚刀,31

把单刃滚刀,50把刮

刀,8把铲刀,1把仿形

刀

2把刮刀带有液压磨损检

测器

六刀盘驱动装置

型式液压回转驱动

液压马达数量8个

额定转矩6,228kNm

最大脱困扭矩7,440kNm

转速 4.4rpm

功率945kW 3x315kW

主轴承型式固定式

主轴承外径2,600mm

主轴承寿命10,000小时根据ISO281L10 七人闸

数量1个

型式双仓式

直径1,600mm

工作压力 4.5bar

人数(容纳) 3+2 主室/紧急室

八管片安装器

型式中空旋转式

抓紧系统机械式

自由度 6

旋转角度+/-200°比例控制

举升油缸行程1,000mm 比例控制

纵向移动行程2,000mm 比例控制

控制装置无线控制

九螺旋输送机

型式有轴螺旋式

直径800mm

功率250kW

最大脱困扭矩224kNm

转速0到22.7rpm 无级调速

输送量450m3/h

螺距630mm

出料口闸门2个

土压计2个

十皮带输送机

驱动电动

带宽800mm

最大输送量450m3/h

十一后配套设施

台车数量5+连接桥在轨道上行进,开式结构

砂浆注浆泵2个流量10m3/h

压力测量装置4个

砂浆罐1个容量7m3带搅拌器

膨润土注浆泵1个10m3/h

膨润土储存罐1个4m3带空气搅拌器

泡沫发生器6个

泡沫泵6台

空压机2台30kW;7.5bar;5m3/min

高压空气储存罐1个1,000ltr

主驱动装置润滑泵1个容量:200kg

盾尾油脂泵1个容量:200kg

导向系统1套型号SLS-T_APD

十二电气系统

初级电压10kV

次级电压400V

变压器2,000kVA

控制电压24V/230V

照明电压230V

阀工作电压24V

频率50Hz

系统绝缘保护IP55

PLC S7(西门子)

总功率1479kW

4.1 刀盘、刀具

4.1.1 刀盘型式选择

盾构机刀盘按工程地质条件和施工控制要求，大致可分为面板式

和辐条式两种形式。依据地质条件，对两种刀盘型式的特性进行了比较。根据比较结果，决定采用辐条加面板式，既能满足工程施工需要、保证有较好的掘进性能，又能节省设备投资。

不同型式的刀盘特性比较

特性面板式辐条式

开挖面水、土压

力控制一般存在3 个压力:

P1 :开挖面～面板之间;

P2 :面板开口进出口之间;

P3 :面板与密封舱内壁之间(即土压

计压力) 。

其中: P2 受面板开口影响不易确

定,而P3 = P13/P2 开挖面压力不

易控制,同时控制压力实际低于开

挖面压力。

只有一个压力P ,密封舱

内土压计压力与开挖面

的压力相等,因而平衡压

力易于控制。

砂、土适应性由于开挖面土体受面板开口影响,

进入密封舱内不顺畅,易粘结,易堵

塞。

仅有几根辐条,同时辐条

后均设有搅拌叶片,土、砂

流动顺畅,不易堵塞。

刀盘扭矩

刀盘扭矩阻力大,需增加设备能力,

造价高刀盘扭矩阻力小,设备造价低。

换刀安全性

由于有面板,在隧道内更换刀具时

安全可靠在隧道内更换刀具时安全性差,加固土体费用高。

4.1.2 刀盘结构

根据海瑞克公司对刀盘的设计经验和本区间的地质情况，使用闭式刀盘，刀盘开口率约30%，使隧道开挖面获得机械支撑（包括检查刀盘、更换刀具的时候）并尽可能的阻止大块孤石进入开挖仓，避免造成对螺旋机的阻塞。同时，辐条式设计使每个旋转方向都有足够的渣土出口。

刀盘前端面有8条辐板，其上配有滚刀、刮刀、铲刀刀座和搅拌棒，刀盘与驱动装置是用法兰连接，法兰与刀盘之间利用中间焊接牛腿相连，保证了刀盘良好的稳定性。刀盘中心部分、辐条和法兰是采用整体铸造，周边部分和中心部分采用焊结的方式连接。

刀盘的周边焊有5mm厚耐磨层，面板上焊有栅格状的耐磨材料，能有效降低对刀盘的磨损。