盾构关键参数计算

盾构关键参数计算
盾构关键参数计算

第七节 关键参数得计算

1.地质力学参数选取

,汉溪站南~市桥站北,选择右MCZ3-HG-063A 7-7-1,作为该标段盾构32、5m,盾构机壳体计算外、75m,地下稳定水位2、5m 。

地质要素表

表7-7-1

隧道基本上在<4-1>、<5Z-2>与<6Z-2>地层中穿过,为相对得隔水地层。按上述条件对选用盾构得推力、扭矩校核计算如下:

2、盾构机得总推力校核计算:

土压平衡式盾构机得掘进总推力F,由盾构与地层之间得摩擦阻力F 1、刀盘正面推进阻力F 2、盾尾内部与管片之间得摩擦阻力F 3组成,即按公式

F=( F 1+F 2+F 3)、K c

式中:K c ——安全系数,

2、1 盾构地层之间得摩擦阻力F1

计算可按公式 F1= *D*L*C

C —凝聚力,单位kN/m 2 ,查表7-7-1,

取C= 30、6kN/m2

L—盾壳长度,9、150m

D—盾体外径,D=6、25m

得: F

1

=π*D*L*?C=3、14159?6、25?9、15?30、6

= 5498 kN

2、2 水土压力计算

D——盾构壳体计算外径,取6、25m;

L——盾构壳体长度,9、15m;

p

e1

——盾构顶部得垂直土压。按全覆土柱计算,为校核计算安全,采用岩土得天然密度ρ值计算。

qf

e1——盾构机拱顶受得水平土压;qf

e1

=λ×p

e1

p

e2

——盾构底部得垂直土压。按全覆土柱计算,为校核计算安全,采用岩土得天然密度ρ值计算。

qf

e2——盾构底部得水平土压。qf

e2

=λ×p

e2

qf

w1

——盾构顶部得水压

qf

w2

——盾构底部得水压λ——侧压系数,取0、37;

计算qf

e1 qf

e2

qf

w1

qf

w2

p

e1

=12×1、95×9、8+13×1、88×9、8+(32、5-12-13)×1、91×9、8 =609、2kN/m2

p

e2

=609、2 +6、25×1、91×9、8

=726、2 kN/m2

qfe1=0、37×609、2

=225、4 kN/m2

qfe2=0、37×726、2

=268、7 kN/m2

qf

W1

=(32、5-2、5) ×9、8

=294 kN/m2

qf

W2

=294+6、25×9、8

=355、3 kN/m2

2、3 盾构机前方得推进阻力F 2

作用于盾构外周与正面得水压与土压见图7-7-2所示。

按水压与土压分算公式计算,将以上各项代入公式得:F 2 = 17539、5 kN

2、4 盾尾内部与管片之间得摩阻力F 3

F 3=μc 、ωs

μc ——管片与钢板之间得摩擦阻力,取0、3 ωs ——压在盾尾内得2环管片得自重

F 3=0、3×2×(3、1416/4)(62-5、42)×1、5×2、5×9、8 =118、46 kN 计算盾构机得总推力F

F=( F 1+F 2+F 3)、K c K c 取1、8 F=(5498 +17539、5+118、46) ×1、8 = 32770、7 kN

2、5 盾构机总推力得经验计算

《日本隧道标准规范<盾构篇>》,根据大量工程实践得统计资料,推荐单位面积上得推力值为:

F j =1000 kN/m 2~1300 kN/m 2 则选型盾构机得总推力F 应为 F=(π/4)×6、252(1000~

1300)

图7-7-2盾构机受力示意图

44

2

2112

2w e w e D F ?

=

π 2

=(30679、69~39883、60) kN

2、6 结论

选型盾构机得推力为36000kN,它大于校核计算值32770、7kN,又控制在经验值范围内,说明该盾构机得推力值合理。

3 盾构机刀盘扭矩校核计算

3、1.计算条件

选取地质条件同前,由于该地段埋深较大,考虑土体得自成拱效应,土压力计算按2倍得盾构直径按水土分算进行。

3、1、1 天然地基得强度、地压、水压

天然地基得抗压强度(查表) P= 500 kN/m2

盾构中心得水平土压 Pd= 107、7kN/m2

盾构中心得水压 Pw= 324、7kN/m2

上部垂直土压 P0= 232、5kN/m2

盾构上部得水平土压 P2= 86、0kN/m2

盾构下部得水平土压 P3= 129、3kN/m2

下部垂直土压 P0'= 349、5kN/m2

3、1、2 摩擦系数

滚刀盘与天然地基之间得摩擦系数μ= 0、3

刀面与天然地基之间得摩擦系数μ1= 0、15

滚动摩擦系数μ2= 0、004

滚刀密封装置与钢板之间得摩擦系数μ3= 0、2

3、1、3 滚刀盘

装备得扭矩 Tn= 7340kN-m

开挖速度 V= 4、0cm/min

刀盘得旋转 Nc= 1、15r/min

刀盘得外半径 Rc= 3、14m

刀盘得宽度 lk= 0、544m

刀盘得重量 G= 50t (assumed)

刀盘与工作面得接触率ξ= 72%

径向滚柱得半径 R

= 1、65m

1

= 1、7m

推力滚柱得半径 R

2

= 2、2m

刀环得内直径 d

1

= 3、4m

刀环得外直径 d

2

3、1、4 滚刀密封装置

密封装置得推力 Fs= 1、5kN/m

密封装置得附件 No、 1 2 3 4

密封装置得数量 ns 3 3 1 1

密封装置得半径 Rs 1、05 1、7 1、1 1、7 3、2 滚刀盘得阻力扭矩

T1:切削扭矩

T2:旋转枢纽轴承所承受得、与滚刀重量成比例得阻力扭矩

T3:旋转枢纽轴承所承受得、以对应滚刀推力负荷得阻力扭矩

T4:密封装置得摩擦扭矩

T5:滚刀盘得正面摩擦扭矩

T6: 滚刀盘外沿所承受得摩擦阻力扭矩

T7:滚刀盘得背面摩擦扭矩

T8:滚刀驱动部位得剪切扭矩

T9:滚刀轴得搅拌扭矩

3、2、1 切削扭矩(T1)

=(1/2)P*h*Rc2

h:切削深度=V/Nc、r0=Rc×100

T1=(1/2)×500、0×(4/1、15)×(3、14×100)2/105=857、4 kNm

3、2、2 旋转枢纽轴承所承受得、与滚刀重量成比例得阻力扭矩(T2)

T2=G*g*R1*μ2

=50×9、8×1、65×0、004

=3、23kNm

3、2、3 旋转枢纽轴承所承受得、以对应滚刀推力负荷得阻力扭矩(T3)

T3=Wr*R2*μ2

推力负荷“Wr”应该如下表示

Wr=ξ*π*Rc2*Pd +(π/4)(d

22-d

1

2)Pw=72/100×π×3、14×3、14×107、7+

(π/4)(3、40×3、40-2、20×2、20)×324、65 =4115、4kN

T3=4115、4×1、7×0、004

=28kNm

3、2、4 密封装置得摩擦扭矩(T4)

T4=2π*μ3*Fs(ns1*Rs

12+ns2*Rs

2

2+ns3*Rs

3

2+ns4*Rs

4

2)

=2π×0、2×1、50×(3×1、05×1、05+3×1、65×1、65

+1×1、10×1、10+1×1、70×1、70)

=29、4kNm

3、2、5 滚刀盘得正面摩擦扭矩(T5)

T5=2/3*ξ*π*μ1*Rc3*Pd

=2/3×72/100×π×0、15×3、14×3、14×3、14×107、7

=753、8kNm

3、2、6 滚刀盘外沿所承受得摩擦阻力扭矩(T6)

T6=Rc*2π*Rc*lk*μ*Pr

Pr: 滚刀盘周围得平均地压

Pr=(P0+P0'+P2+P3)/4

=(232、5+349、5+86+107、7)/4

=193、9kN/m2

T6=3、14×2π×3、14×0、544×0、3×193、9

=1960、4 kN-m

3、2、7 滚刀盘得背面摩擦扭矩(T7)

当滚刀盘旋转、而腔地压同时作用于滚刀盘得背面时,进行滚刀盘得背面摩擦扭矩得计算。

T7=2/3*ξ*π*μ1*Rc3*1、0*Pd

=2/3×72/100×π×0、15×3、14×3、14×3、14×1、0×107、7

=754、2kN-m

3、2、8 滚刀驱动部位得剪切扭矩(T8)

T8=2/3*π*τ*Rc3(1-ξ)

τ: 土层切削时得剪切阻力(kN/m2)

利用滚刀盘在滚刀腔搅拌含水得出碴,使之与淤泥混合起来。然后就获得了“改性粘土”

此时,“改性粘土”可以大致如下进行规定为:

C=10、0 kN/m2、内摩擦角φs=5、0°,σ=Pd

τ=C+σtanφs

=10、0+107、7×tan5°

=18、5kN/m2

T8=2/3×π×18、5×3、14×3、14×3、14×(1-72/100) =335、9 kNm

3、2、9 滚刀轴得搅拌扭矩(T9)

T9=2R

cb *B

cb

*l

cb

*τ*N

cb

=2×3、00×0、60×0、90×18、5×4

=239、8kNm

3、3 需要得扭矩(T)与装备得扭矩

T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9

=857、4+3、23+28+29、4+753、8+1960、4+754、2+335、9+239、8

=4962、1kNm

实际装备得扭矩应该就是

Tn=7340kNm

而且其安全系数就是

Tn/T=1、48

因此,盾构机具备足够得扭矩

另外,盾构刀盘扭矩也可按如下常用得经验公式计算求得:

3、4扭矩较核

按《日本隧道标准规范<盾构篇>》,根据大量工程实践得统计资料,推荐扭矩得控制标准为:

T=α、D3(kN-m)

式中α—刀盘扭矩系数,土压平衡盾构机α=14~23;

D—盾构计算外径6、25m。

选用盾构得扭矩得经验值范围就是:

T=(14~23)×6、253=(3417、97~5616、23)KN、m

制造商提供得计算扭矩在经验值范围内。

3、5结论

选用盾构得最大工作扭矩值为7340KN、m > 计算值4962、1 kN、m,处于经验值范围且就是计算值得1、48倍。故该盾构机刀盘扭矩满足该段盾构工程得施工需要。

4 、刀盘驱动功率验算

a:刀盘功率P按下式计算

P= Tc*N/9555

—刀盘驱动最大工作扭矩7340(kN?m)

式中:T

C

N—刀盘最大扭矩时得转速1、15(r/min)

与该盾构机设计得最大扭矩相对应得转速为1、15r/min,则刀盘执行机构实际功率为:

P= Tc*N/9555 = 1、15*7340000/9555 =883kN

该盾构机得刀盘驱动电机功率设计取值为900kW,满足上述计算要求。

5、刀盘推进功率验算

)可按

盾构机最大推进功率(P

T

=F?V

P

T

式中F—总推力(kN)

V—最大推进速度(m/s)

盾构机得设计总推力为34210kN,最大推进速度按60mm/min计,则

=F?V=36000×60×10-3/60=36kW

P

T

盾构机推进功率得设计取值为50kW,满足上述计算要求。

6、螺旋输送机功率验算

螺旋输送机功率为160kW情况下,最大扭矩105kN、m工况下,其理论转速可达14、5r/min,因输送机在22r/min时得最大排土量,为270m3/h,则在14、5r/min得排土量约178m3/h,完全可以满足施工要求。

7、盾尾内径与管片外径间隙验算(按300m 曲线半径)

曲线开挖时要求得盾尾间隙计算如下: a:设计参数

盾尾内径D 0=6130mm 管片外径D=6000mm 管片宽度W=1500mm 曲线半径R=250m 盾尾覆盖管片得长度L=3、0m b:盾尾间隙 理论值X=X 1+X 2

其中:X 1—为拼装管片方便并考虑到管片安装误差及偏移所取得间隙裕量。 通常,X 1得按下表选择,取X 1=30mm 。 X 2-曲线施工与修正盾构机蛇行所需得间隙。 按下图所示,可求

得:

2X 2=R1-R1·COS θ, R1=R-D/2,sin θ=L/R1, 化简成:

()()2

2

2

2

22L R R x D D ----=

假设最小转弯半径R=250m, 将R,D 代入上式,得 X 2≈9mm

X=X 1+X 2=30+9=39mm

设计值X =(6080-6000)/2=40mm

这个结果说明在选定得直径与设定得250m 转弯半径条件下,只要能保证有39mm 得盾尾间隙即可满足施工要求。而所选盾构机得盾尾间隙设计为40mm,大于计算值。很显然,同样亦能满足施工要求得转弯半径2000m 。

8、管片安装器扭矩与功率得计算:

D <4m

4m ≤D <6m

6m ≤D <8m 8≤D <11m 20m m

25mm

30mm

40mm

假设前提

管片重量: 40 kN

管片密封处压缩负载: 50 kN/m

计算

动态扭矩C等于:40 x (De + Di)/4 = 114 kNm

De:管片外径,6、0m

Di:管片内径,5、4m

在转速为2 r/min(输送管片时得速度)

功率= C x ω/9555= 24 kw

ω:转动角速度

静态扭矩就是加载于管片负荷产生得扭矩:330 kNm

转速:0、2 r/min(安装管片时得转速)

功率= C x ω/9555=6、9 kW

管片安装器所选功率为:30 kW,满足旋转与安装时得需要。

9、盾构机得运行参数计算

隧道开挖设备所能达到得掘进速度取决于很多因素,其中有些因素在设备设计者得控制范畴之外。然而,根据经验,可以使用以下方法得到近似得运行数据。

此方法建立在设备平均运行数据基础之上:

平均掘进速度40mm/min

平均衬砌环安装时间30 min

管片长度1500 mm

掘进与管片安装得转换时间1、5 min

循环时间69 min

为了包含循环挖掘停机时间以及对沉降得特殊处理,我们估计使用系数为0、6,每个循环约120min,这样我们每个班次工作时间12小时,其中2个小时维修保养,10小时掘进, 7、5 m / 12 hours,根据经验判断,第二班掘进速率与第一班差不多。两个班次工作时间内最高掘进速率为15 m / 24 hours。

第八节盾构机得运转

1、挖掘开始

挖掘开始于启动刀盘旋转与盾构机推进,用挖出得碴土充填土仓以产生限定压力,然后螺旋输送机开始旋转与掘进速率匹配并保持限定压力。

由于很多因素影响盾构机得运行,如实际排碴效率、当时得地层条件,螺旋输送机得旋转速度等,要依据前一挖掘阶段采集得数据优化而定。

挖掘开始时得设备运行模式如下:

1、1 刀盘开始旋转,确定旋转速度,推进油缸与螺旋输送机停止运转。

1、2 开始推进,并通过控制室里得电位计逐渐提高盾构机得掘进速度。

1、3 一旦土仓里得土压达到限定土压要求,即可旋转螺旋输送机,并调整其旋转速度以保持土仓中得限定压力。

2、挖掘过程中

在挖掘过程中,使土仓得进土量与出土量保持平衡,即土仓里填满了被挖掘得碴土。螺旋输送机要送出与土仓进土量同样数量得碴土,所以就必须仔细监控土仓中得土压与螺旋输送机得排土量。采取以下措施:

2、1 盾构机掘进速度根据保持刀盘前方稳定所需得限定压力而设定。刀盘上还要储备足够得动力,以处理突然发生得问题。

2、2 螺旋输送机得转速设定为可以排出与被挖掘泥土与注入物质相等得弃土量。在选定转速之前,要了解螺旋输送机在实际地层条件下得排碴效率。

2、3 当限定压力因为地层条件、螺旋输送机排碴效率或土仓里得混合条件发生变化而变化时,就必须再次优化螺旋输送机得转速。

2、4 如果调整螺旋输送机得转速不能使限定压力达到要求得数值时,就改变盾构机掘进速度。

以上描述,可用以帮助理解土压平衡得基本原理,但更重要得就是经验,就是工程特定地层条件下得盾构机得运行性能与掘进参数优化,例如:有高含量粘土得粘质地层可能会闭合刀盘开口、粘附于搅拌部件、堵住螺旋输送机,增加了刀盘扭矩与推力,最后就会大大限制了盾构机得掘进速度,此时应认真观察添加剂向刀盘前方或土仓内得注入;不管以任何方式向前推进盾构机,如果土仓里碴土得流动性条件不好,不仅会降低掘进速率,而且会导致严重得机械异常,

更不准在螺旋输送机停止时推进盾构机。

3、开挖监控

3、1限定压力

限定压力有三种效果:

3、1、1 与地下水静压保持平衡,防止盾构机周围得地下水循环以及大量地下水涌入土仓干扰刀盘前方得稳定。

3、1、2平衡水平压力,防止刀盘前方坍塌。

3、1、3分担洞顶得稳定性,防止其坍塌而导致沉降,甚至危及地面。

3、2选择以下参数得最大值可以确定限定压力得数值:

3、2、1 由地下水位与隧道得相关位置给出得静水压力;

3、2、2 地层平衡应力。一般说来,完全平衡没有必要。在过高压力下操作盾构机会导致土仓严重发热,设备结构与切削刀具得严重磨损,以及刀盘与土仓卡壳得危险。为了使盾构机正常运行而有效工作,应尽可能保持低压。

3、2、3根据承压隔板上土压传感器压力显示,设定螺旋输送机得转速与推力油缸得前进速率以调整限定压力。土压传感器测出得压力比刀盘前面实际支承压力低,其差异来源于渣土通过刀盘开口时产生得压降,刀具室里混合物密度得变化以及刀盘旋转得动力效应。潮湿粘土得影响比较低,但就是颗粒很大得干土影响就变得很大。

3、3土压控制

所选用得盾构机得承压隔板在不同位置上安装了4个土压传感器。在控制室里得监视屏上显示其压力,可帮助操作人员选择必需得限定压力;另外一个土压传感器安装在螺旋输送机外壳里,可向操作人员显示螺旋输送机沿途得压降,检测“栓塞”与弃土流动性得变化。如果有必要,要改变盾构机得掘进参数(泡沫或注水量,限定压力等)

●1个位于上部(顶部压力)

●2个位于水平轴(平均压力)

●1个位于下面(最大压力)

3、4挖方量得控制

开挖隧道时,尤其就是在市区地下,重要得一

点就是严格限制地面得异常。然后,在整个工程进

展中,操作人员必须检查盾构机就是否按开挖路径

排出泥土而没有超量。检查出土量得一般方法就是清点一个挖掘行程内装满泥土得矿车数量,可在一个行程结束之际得出结果。

为了在掘进过程中及时检查弃土量并使操作人员参与,该盾构机安装了弃土称量系统,操作人员观察其中一个监视屏上显示得该行程得开挖弃土量,并与上一校准理论重量作比较验证排土量。当弃土量过大或过小时,弃土称量系统会发出警报,提醒操作人员改变掘进参数,以避免地面发生过大得沉陷或隆起。

第九节盾构机附图

787 PE 16012: 盾构机主机图

787 PE 16006: 后配套系统图

787 PE 16066: 刀盘间距图

787 PE 16008: 刀盘,用于混合地层

787 PE 16076: 刀具结构图

787 PE 16 011: 刀盘,用于软土

787 PE 16 036: 片式刮刀图

787 PE 16 009/A: 管片安装器

787 PE 16 010/A: 驱动装置

787 PE 16 078: 螺旋输送机液压系统图

804SHCZ002: 推进与铰接液压图

999 SH GB 001/A: 同步注浆系统原理图

787 SH 160 EO 泡沫注入系统原理图

第十节管模加工精度与保证措施及相关图纸

1、管片模具

本工程使用6套管片环模具。其中4套为标准环,1套左弯环,1套右弯,每环管片模具中由6副模具组成,有3副就是标准管片模具,2副邻接管片模具,1副封顶管片模具。这样,6环管模中共计36副模具在车间生产线上参与管片生产。

管片钢模具制造拟选上海隧道工程股份有限公司机械厂制造,意大利CIFA公司作为管模备选供应商。上海隧道机械厂得钢模尺寸得允许偏差见表10-1-1:

表10-1-1管模加工精度表

2、管模加工保证措施及相关图纸

2、1底模

1)底模以10mm厚得钢板通过在冷弯板上形成轮廓,并以重型钢框架承托。

2)依据混凝土自重与震动力产生得荷载计算钢结构构件得厚度。

3)底模得外边缘用一台数控机床加工,所有得部件被安装在固定架上。

4)固定架用于固定机械构件,并将这些构件焊到钢结构上。

2、2侧挡板及顶盖板

2、2、1侧挡板及顶盖板在特厚得钢板上进行加工,以便适合接缝形状(依据图纸),构件加工后最终厚度不低于15mm。

2、2、2 侧板上设有重型铰链,螺杆式锁杆与锥形导向定位孔,可快速准确地运动。

2、2、3 钢板通过一台数控式氧气割枪进行切割。

2、2、4 所有部件均固定在台架上,点焊临时固定。

2、2、5 装配件喷砂并最终焊接。

2、2、6 然后所有得部件被送去热处理去除一切焊接应力,防止在最后精细加工时,

模板出现变形。

2、2、7 精密机床用于加工接缝,例如密封带坑槽与斜倾角等。

2、3装配

2、3、1 模具在工厂通过专用台架装配。

2、3、2 在侧挡板与顶盖板之间以及她们与底板之间得铰链与轴承,在装配时定位并焊接,以便这些构件正确就位。

2、3、3 每个装配工作完成后,采用专用模片用于检测达到得精度

2、3、4 2套检测模片同模具一起提供,以确保在生产期间,模具在容许偏差内。2、4 选择试验环测试

在工厂内进行一个混凝土环得组装试验,并进行检测,以便检查模具就是否在期望得偏差内。

2、5管模得性能与特征

2、5、1 适用于2000件管片生产,无损其精度。

2、5、2 适宜于加速蒸气养护系统(最大75度)。

2、5、3 适宜于在底部装上震动器,每台钢模下部设有两个震动器接合底座。

2、5、4 每个标准模具带有12个螺栓与手孔。

2、5、5 在拱部得密封带坑槽。

2、5、6 每个模具在中部带有注浆孔。

2、6 模具尺寸检查

2、12、1 每一种类型模具配有检测仪器,用于常规尺寸检查。

1、1

2、2 通过在模板上得插入薄垫片或直接读取检查尺寸。

2、13检测仪器清单

、一套模板

、一套薄垫片

、一个10米口径检测器

、一套角模板

2、7 交付

2、15、1 首先2套模具

2003年6月15日交付前两套模具

2、15、2 后4套模具

2003年7月15日交付后四套模具,详见《第十一节》。

2、8 附图

标准块管模总图 MG/6、2D-01

3、钢模制作质量控制计划

3、1 目得

通过编制本质量计划,达到落实资源、进度与措施并对质量进行严格得控制,从而使钢模得质量满足规定得要求。

3、2 适用范围

本质量计划适用于广州地铁钢模得图纸设计、工艺制定、加工过程、质量检验等环节得指导,本产品生产结束,本质量计划即告失效。

3、3 质量目标

3、3、1 产品质量满足设计图纸得要求。

3、3、2 产品交货期满足合同得要求,并可根据顾客得要求,在协商一致得基础上进行调整。

3、4 职责

3、4、1 总工程师负责质量计划得策划、编制等组织工作,并对质量计划得适用性进行批准。

3、4、2 设计技术科、质安科、经营科、调度室参与质量计划得策划,并组织实施。

3、5 合同评审

按隧道股份有限公司机械厂正在运行得质量体系文件QG/SDJ、ZLCX、03《合同评审程序》,由经营科牵头,各部门参与,对钢模制作得合同条款进行评审,确保合同中得要求均被落实。

3、6 设计控制

按隧道股份有限公司机械厂正在运行得质量体系文件QG/SDJ、ZLCX、04、01《设计控制程序》,具体见“设计输入与设计输出简图”。(P4、P5)

3、7 文件控制

3、7、1 按AG/SDJ、ZLCX、05《文件与资料控制程序》执行。

3、7、2 还需对钢模涉及得下列文件与资料进行控制。

A 钢模制作得全套图纸。

B 钢模结构件制作质量控制计划。

C 钢模金加工、结构件及总装检测记录表。

3、8 采购

3、8、1 所有钢材均按设计图纸得要求采购。

3、8、2 对模芯得精密铸造从木模、缩水余量得加放、表面粗糙度以及几何尺寸对分包方提出严格得要求。

3、8、3 按QG/SDJ、ZLCX、06《采购控制程序》对分包方得供货质量进行检查。

3、9 产品标识与可追溯性

按QG/SDJ、ZLCX、08《产品标识与可追溯性程序》执行。

3、10 过程控制

3、10、1 针对钢模得制作特点,由设计技术科指定相应得“产品过程控制图”。

3、10、2 在优先执行“产品过程控制图”得前提下,按QG/SDJ、ZLCX、09《过程控制程序》进行。(P6)

3、11 检验与试验

3、11、1 编制《钢模结构制作质量计划》,对结构件进行重点控制,其中应控制:

A放样允许偏差得控制;

B零伯矫正允许偏差得控制;

C机械加工余量得控制;

D装配允许偏差;

E钢模焊接允许偏差得控制;

F制订钢模侧板外形尺寸检查内容;

G制订钢模端板外形尺寸检查内容;

H制订钢模底座外形尺寸检查内容;

3、11、2 对钢模得侧板、端板与底座得金加工尺寸进行检测,并列表检查。

3、11、3 对钢模得模芯棒、定位装置、定位销、紧固螺栓等得金加工质量进行控制。

3、11、4 对钢模总装过程中得关键尺寸进行列表检查,并进行三环试拼装得检测。(P7、P8)

3、11、5 按QG/SDJ、ZLCX、10《进货、过程与产品最终检验与试验控制程序》执行。

3、12 检验、测量与试验设备

按QG/SDJ、ZLCX、11《检验、测量与试验设备控制程序》执行。

3、13 检验与试验状态

按QG/SDJ、ZLCX、12《检验与试验状态控制程序》执行。

3、14 不合格品控制

按QG/SDJ、ZLCX、13《不合格品控制程序》执行。

3、15 纠正与预防措施

按QG/SDJ、ZLCX、14《纠正与预防措施程序》执行。

3、16 搬运、贮存、包装、防护与交付控制

按QG/SDJ、ZLCX、15《搬运、贮存、包装、防护与交付控制程序》与合同得规定执行。

3、17 质量记录

对设计图纸、主要部件检测表(侧板、端板与底座)、总装检测表、主要材料质量保证书与出厂合格证等,按QG/SDJ、ZLCX、16《质量记录控制程序》执行。

3、18 内部质量审核

按QG/SDJ、ZLCX、17《内部质量审核控制程序》执行。

3、19 培训

3、19、1 对钢模得生产过程技术要求进行培训。

3、19、2 对从事钢模产品质量检验得人员进行必要得培训。

按QG/SDJ、ZLCX、18《培训控制程序》执行。

3、20 服务

按QG/SDJ、ZLCX、19《服务程序》与合同得规定执行。

3、21 统计技术

按QG/SDJ、ZLCX、20《统计技术应用程序》执行。

3、22质量计划得管理

3、22、1 质量计划由总工程师批准,档案室发放。

3、22、2 与钢模设计、生产、检验有关得主要部门均属发放范围,发放时做好签收、登记工作,以便实施跟踪检查。

3、22、3 质量计划得保管

A 持有质量计划得人员应妥善保管,不得给她人随意复印,以保持现场使用经标识得

有效版本。

B本次广州地铁钢模生产结束,本质量计划自行失效,由档案室负责收回。

设计输入简图

盾构主要参数的计算和确定

盾构主要参数的计算和确定 1、盾构外径: 盾构外径D=管片外径D S+2(盾尾间隙δ+盾尾壳体厚度t) 盾尾间隙δ--为保证管片安装和修复蛇行,以及其他因素的最小富余量,一般取25—40mm; 结合五标地质取多少? 2、刀盘开挖直径: 软土地层,一般大于前盾0—10mm,砂卵石地层或硬岩地层,一般大于前顿外径30mm,五标刀盘开挖直径如何确定的? 3、盾壳长度 盾壳长度L=盾构灵敏度ξx盾构外径D 小型盾构D≤3.5M,ξ=1.2—1.5;中型3.5M<D≤9M,ξ=0.8—1.2; 大型盾构D>9M;ξ=0.7—0.8; 4、盾构重量 泥水盾构重量=(45---65)D2,由于本线路存在线下溶土洞的可能,再掘进中能否通过此核算,盾构主机是否沉陷? 5、盾构推力 盾构总推力F e=安全储备系数AX盾构推进总阻力F d 安全储备系数A---一般取1.5---2.0。 盾构推进总阻力F d=盾壳与周边地层间阻力F1+刀盘面板推进阻力F2+管片与盾尾间摩擦力F3+ 切口环贯入地层阻力F4+转向阻力F5+牵引后配套拖车阻力F6 盾壳与周边地层间阻力F1计算中,静止土压力系数或土的粘聚力取盾体范围内的何点的? 刀盘面板推进阻力F2,对于泥水盾构或土压盾构土仓压力如何确定的? 管片与盾尾间摩擦力F3中,盾尾刷与管片的摩擦系数取偏大好吗?盾尾刷内的油脂压力如何定? 计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算? 6、刀盘扭矩 刀盘设计扭矩T=刀盘切削扭矩T1+刀盘自重形成的轴承旋转反力矩T2+刀盘轴向推力形成的旋 转反力矩T3+主轴承密封装置摩擦力矩T4+刀盘前面摩擦扭矩T5+刀盘圆周摩擦反力矩T6+刀盘 背面摩擦力矩T7+刀盘开口槽的剪切力矩T8 刀盘切削扭矩T1中的切削土的抗压强度q u如何确定? 刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3 计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算? , 刀盘圆周摩擦反力矩T6计算中,土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算? 刀盘背面摩擦力矩T7中土仓压力P W如何确定? 7、主驱动功率 主驱动工率储备系数一般为1.2---1.5,主驱动系统的效率η如何确定? 8、推进系统功率 推进系统功率W f=功率储备系数A W X最大推力FX最大推进速度VX推进系统功率ηW 功率储备系数A W一般取1.2---1.5, 最大推力F、最大推进速度V如何定? 推进系统功率ηW=推进泵的机械效率X推进泵的容积率X连轴器的效率 9、同步注浆能力 每环管片理论注浆量Q=0.25X(刀盘开挖直径D2—管片外径D S2)X管片长度L 推进一环的最短时间t=管片长度L/最大推进速度v 理论注浆能力q=每环管片理论注浆量Q/推进一环的最短时间t 额定注浆能力q p=地层的注浆系数λX理论注浆能力q/注浆泵效率η 地层的注浆系数λ因地层而变一般取1.5---1.8。

盾构掘进主要参数计算方式

目录 1、纵坡 (1) 2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 (1) 2.1深埋隧道土压计算 (3) 2.2浅埋隧道的土压计算 (3) 2.2.1主动土压力与被动土压力 (3) 2.2.2主动土压力与被动土压力计算: (4) 2.3地下水压力计算 (4) 2.4案例题 (5) 2.4.1施工实例1 (5) 2.4.2施工实例2 (7) 3、盾构推力计算 (9) 4、盾构的扭矩计算 (9) 1、纵坡 隧道纵坡:隧道底板两点间数值距离除以水平距离 如图所示:隧道纵坡=(200-100)/500=2‰ 注:规范要求长达隧道最小纵坡>=0.3%,最大纵坡=<3.0% 2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析,笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中,土仓内的土压力设置方法为:

a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况,对隧道进行分类,判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道(一般来说埋深在2倍洞径以下时,算作是浅埋段,2倍以上算深埋); b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力; c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度,计算水平侧向力; d、根据隧道所处的地层以及施工状态,确定地层水压力; e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验,考虑0.010~0.020Mpa 的压力值作为调整值来修正施工土压力; f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为: σ初步设定=σ水平侧向力+σ水压力+σ调整 式中, σ初步设定-初步确定的盾构土仓土压力; σ水平侧向力-水平侧向力; σ水压力-地层水压力; σ调整--修正施工土压力。 g、根据经验值和半经验公式进一步对初步设定的土压进行验证比较,无误时应用施工之中; h、根据地表的沉降监测结果,对施工土压力进行及时调整,得出比较合理的施工土压力值。

海瑞克φ8800mm土压平衡盾构机参数书讲解

TABLE OF CONTENTS TECHNICAL DATA E D I T I O N 09/2010V E R S I O N 001S -591/592 G U A N G D O N G I N T E R C I T Y R A I L W A Y L O T 3I I - 1 D O C U M E N T : 7686-001 II. Technical Data 1. Tunnel boring machine general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 3 1.1Tunnel boring machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 31.2Tunnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 31.3Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 4 2. Shield general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 5 2.1Steel construction shield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.2Tailskin articulation cylinder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.3Advance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 52.4Man lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 62.5Screw conveyor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 6 3. Cutting wheel general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 7 3.1Steel construction cutting wheel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II - 7 4. Drive general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II - 8

盾构机结构详解

盾构机技术讲座 一.盾构机结构(EPB总体结构图) 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能,目前,盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用。其优点如下: 1. 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。 2. 能够经济合理地保证隧道安全施工。 3. 盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控制信息化。 4. 掘进速度较快,效率较高,施工劳动强度较低。 5. 地面环境不受盾构施工的干扰。 其缺点为: 1. 盾构机械造价较高。 2. 在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。 3. 隧道曲线半径过小或埋深较浅时难度较大。 4. 设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。 盾构作为一种保护人体和设备的护体,其外形(断面形状)随所建的工程要求不同有圆形、双圆形、三圆形、矩形、马蹄形、半圆形等。(如:人行道方形能最大限度的利用空间、过水洞马蹄形符合流体力学、公路隧道半圆形利用下玄跑车)。而因圆形断面受力好、圆形盾构设备制造相对简单及成本相对低廉,绝大部分盾构还是采用传统的圆形。 为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同,盾构机可分为三种类型、四种模式:

三种类型: (1)软土盾构机; (2)硬岩盾构机; (3)混合型盾构机。 四种模式: (4)开胸式; (5)半开胸式(半闭胸式、欠土压平衡式); (6)闭胸式(土压平衡式); (7)气压式。 软土盾构机适应于未固结成岩的软土、某些半固结成岩及全风化和强风化围岩。刀盘只安装刮刀,无需滚刀。 硬岩盾构机适应于硬岩且围岩层较致密完整,只安装滚刀,不需要刮刀。 混合盾构机适应于以上两种情况,适应更为复杂多变的复合地层。可同时安装滚刀和刮刀。 气压盾构是在加气压状态下的施工模式,即可用于泥水加压式盾构机,也可用于土压平衡式盾构机。

海瑞克土压平衡式盾构机分析

海瑞克土压平衡式盾构机分析 盾构机的工作原理 1.盾构机的掘进 液压马达驱动刀盘旋转,同时开启盾构机推进油缸,将盾构机向前推进,随着推进油缸的向前推进,刀盘持续旋转,被切削下来的碴土充满泥土仓,此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上,后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中,再通过竖井运至地面。 2.掘进中控制排土量与排土速度 当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时,开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大,当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时,开挖面就能保持稳定,开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起,这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时,开挖工作就能顺利进行。 3.管片拼装 盾构机掘进一环的距离后,拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片,使隧道—次成型。 盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用 盾构机的最大直径为6.28m,总长65m,其中盾体长8.5m,后配套设备长56.5m,总重量约406t,总配置功率1577kW,最大掘进扭矩5300kN?m,最大推进力为36400kN,最陕掘进速度可达8cm/min。盾构机主要由9大部分组成,他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。 1.盾体 盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分,这三部分都是管状简体,其外径是6.25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动,同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离,推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上,以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器,可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。 前盾的后边是中盾,中盾和前盾通过法兰以螺栓连接,中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸,推进油缸杆上安有塑料撑靴,撑靴顶推在后面已安装好的管片上,通过控制油缸杆向后

海瑞克盾构机基本参数

海瑞克土压6.3m盾构基本参数 名称技术参数备注 管片设计 外径6米 内径5.4米 管片宽度1.5米 数量5+1 盾体 前体 6.25x6.25x2.9米86.5吨 中体 6.24x6.24x2.58米80吨 前盾数量1个 中盾数量1个 直径6.25米不计耐磨堆焊层 长度(前体和中体) 4.68米螺栓连接并带密封盾构类型土压平衡 300米 盾构最小水平转弯 半径 最大工作压力3BAR 土压传感器(数量) 5个 气闸连接法兰1个 1个 螺旋输送机连接法 兰 盾尾 6.23x6.23x3.61米30吨 盾尾数量1个 型式绞接 长度3.61米 密封3排钢丝刷 注浆口4个DN50,单管 推进油缸液压 数量30个10组双缸+10组单缸分组数量4组 推力34 210KN 最大300BAR 行程2米 工作压力300BAR 伸出速度80mm/min 所有油缸 绞接油缸 类型被动式 数量14个 行程150 mm 刀盘 6.28x6.25x2.6米65吨 数量1个 形式装配有滚刀式 直径6.28米

旋转方向左/右 刀具配置4把17寸中心双刃滚刀,32把17寸单刃滚刀,28把齿刀(250 mm 宽),8组边刮刀(1组两把)。 8个 刀盘上泡沫喷嘴数 量 中心回转体1个 刀盘驱动 数量1个 形式液压驱动 液压马达数量9个 额定转矩6000KNm 最大脱困扭矩7150KNm 转速0~4.5转/分 功率945KW 3x315KW 主轴承形式固定式 人闸 数量1个 形式双仓 直径1.6米 工作压力3BAR 测试压力4.5BAR 额定人数(容纳)3+2 主仓/副仓 管片安装器 管片安装器及行走 5.0x4.0x3.8米22吨 梁 数量1个 形式中心回转式 抓紧系统机械式 自由度6个 旋转角度+/—200度比例控制 管片宽度1.2/1.5米 纵向移动行程2米比例控制 控制装置无线、有线控制 螺旋输送机 形式双螺旋转、有轴式 1号螺旋输送机13.4x1.2x1.4米23吨 长度13.4米 直径800mm 功率160KW 最大扭矩198 KNm 拖困扭矩225 KNm 转速1~22转/分无级调速 285方/时100%充满时 最大出土量(理论 值)

盾构机操作及参数控制

盾构机操作及参数控制 目前,住总集团大多采用德国海瑞克盾构机、日本小松及日立盾构机,现就其小松盾构机操作情况及参数控制作如下总结: 1 开机前准备 1) 检查延伸水管、电缆连接是否正常; 2) 检查供电是否正常; 3) 检查循环水压力是否正常; 4) 检查滤清器是否正常; 5) 检查皮带输送机、皮带是否正常; 6) 检查空压机运行是否正常; 7) 检查油箱油位是否正常; 8) 检查脂系统油位是否正常; 9) 检查泡沫原液液位是否正常; 10)检查注浆系统是否已准备好并运行正常; 11)检查后配套轨道是否正常; 12)检查出碴系统是否已准备就绪; 13)检查盾构操作面板状态:开机前应使螺旋输送机前门应处于开启状态,螺旋输送机的螺杆应伸出,管片安装模式应无效,无其它报警指示; 14)检查测量导向系统是否工作正常; 若以上检查存在问题,首先处理或解决问题,然后再准备开机。 15)请示技术负责人并记录有关盾构掘进所需要的相关参数,如掘进模式,土仓保持压力,线路数据,注浆压力等; 16)请示设备机修负责人并记录有关盾构掘进的设备参数; 17)若需要则根据技术负责人和设备机修负责人的指令修改盾构参数; 2 开机 1)确认外循环水已供应,启动内循环水泵; 2)确认空压机冷却水阀门处于打开状态,启动空压机; 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式,即选择采用行程控制还是采用压力控制模式;

4)在“报警系统”界面,检查是否存在当前错误报警,若有,首先处理; 5)将面版的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位; 6)启动前后液压泵站冷却循环泵,并注意泵启动是否正常,包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动情况均需注意其启动情况; 7)依次启动润滑脂泵(EP2)、齿轮油泵、HBW 泵、内循环水泵; 8)依次启动推进泵及辅助泵; 9)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统; 10)启动盾尾油脂密封泵,并选择自动位;至此,盾构的动力部分已启动完毕,下面根据不同的工序进一步进行说明。 3掘进 1)启动皮带输送机 2)启动刀盘 根据测量系统面版上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮,一般选择能够纠正盾构转向的旋转方向; 选择刀盘启动按扭,当启动绿色按钮常亮后。并慢慢右旋刀盘转速控制旋钮,使刀盘转速逐渐稳定在 2rpm 左右。严禁旋转旋钮过快,以免造成过大机械冲击,损机械设备。此时注意主驱动扭矩变化,若因扭矩过高而使刀盘启动停止,则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动; 3)启动螺旋输送机 慢慢开启螺旋输送机的后门; 启动螺旋输送机按钮,并逐渐增大螺旋输送机的转速; 4)按下推进按钮,并根据 ZED 屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值,并逐渐增大推进系统的整体推进速度; 5)至此盾构开始掘进; 4土仓压力调整 1)如果开挖地层自稳定性较好采用敞开式掘进,则不用调正压力,以较大开挖速度为原则; 2) 如果开挖地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进,则注意调节螺旋输送机的转速,使土仓内保持一定的渣土量,一般约保持 2/3左右的渣土。

盾构选型及参数计算方法

盾构选型及参数计算方法 1.1、序言 盾构是一种专门用于隧道工程的大型高科技综合施工设备,它具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳),盾构内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置,进行土层开挖、碴土排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作,使隧道结构施工一次完成。它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点,从松散软土、淤泥到硬岩都可应用,在相同条件下,其掘进速度为常规钻爆法的4~10倍。较长地下工程的工期对经济效益和生态环境等方面有着重大影响,而且隧道工程掘进工作面又常常受到很多限制,面对进度、安全、环保、效益等这些问题,使用盾构机无疑是最好的选择。些外,对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道,采用盾构法施工,也具有十分明显的技术和经济优势。 采用盾构法施工,盾构的选型及配置是隧道施工中关键环节之一,盾构选型应根据工程地质水文情况、工期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。盾构的选型及配置是一种综合性技术,涉及地质、工程、机械、电气及控制等方面。 1.2盾构机选型主要原则 1.2.1盾构的选型依据 盾构选型主要应考虑以下几个因素: 1)工程地质、水文条件及施工场地大小。 2)业主招标文件中的要求。

3)管片设计尺寸与分块角度。 4)盾构的先进性、适应性与经济性。 5)盾构机厂家的信誉与业绩。 6)盾构机能否按期到达现场。 1.2.2 盾构的型式 1)敞开式型盾构 敞开式型盾构是指盾构内施工人员可以直接和开挖面土层接触,对开挖面工况进行观察,直接排除开挖面发生的故障。这种盾构适用于能自立和较稳定的土层施工,对不稳定的土层一般要辅以气压或降水,使土层保持稳定,以防止开挖面坍塌。有人工开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。 2)部分敞开式型盾构 部分敞开式型盾构是在盾构切口环在正面安装挤压胸板或网格切削装置,支护开挖面土层,即形成挤压盾构或网格盾构,施工人员可以直接观察开挖面土层工况,开挖土体通过网格孔或挤压胸板闸门进入盾构。根据以往大量工程经验,通常都将挤压胸板和网格切削装置组合在一起安装在盾构上,形成网格挤压盾构。这种盾构适用于不能自立、流动性在的松软粘性土层、尤其是对隧道沿线地面变形无严格要求的工程。当盾构采用网格开挖时,应将安装在网格后面的挤压胸板部分或大部分拆除,利用网格孔对土层的摩擦力或粘结力对开挖面土层进行支护,当盾构向前推进时(一般是盾构穿越江湖、海底或沼泽地区),应将挤压胸板装上,盾构向前推进时,可将土体全部

海瑞克盾构机技术说明

目录 隧道掘进机的技术说明 5.1 概述 (3) 5.2 功能(EPB盾构) (4) 5.2.1 土料挖掘 / 推进 (5) 5.2.2 控制 (6) 5.2.3 管环拼装周期 (7) 5.3 技术数据/总览 (8) 5.4 操作步骤 (16) 5.4.1 进入开挖室 (16) 5.4.2 人行气闸 (19) 准备和注意事项 (19) 加压 (21) 加压步骤 (22) 加压图 (24) 通过通道室加压(加压附加人员) (26) 附加人员加压图 (27) 卸压 (28) 卸压步骤: (29) 卸压图 (31) 对一个人员的紧急卸压图 (33) 紧急情况下,通道室和主室内应分别采取的措施 (36) 紧急情况卡卡样 (37) 5.4.3 将开挖工具送入压力室 (39) 5.4.4 拼装管环 (40) 5.4.5 回填 (42) 通过尾部机壳进行回填 (42) 灌浆泵的工作原理 (43) 5.4.6 压缩空气供给 (45) 工业用空气 (45) 压缩空气调节 (46) 5.4.7 发泡设备说明 (47) 安装设计 (47) 设备功能 (48)

高压聚合物系统 (48) 5.5 隧道掘进机各部件 (49) 5.5.1 盾构 (50) 概述 (50) 前部盾构 (50) 中间盾构 (51) 尾部机壳 (51) 推力缸 (51) 盾构关节油缸 (52) 5.5.2 人行气闸 (53) 5.5.3 刀盘驱动装置 (55) 原理 (55) 旋转工作机构系统,主轴承 (55) 齿轮润滑 (55) 密封系统 (56) 5.5.4 拼装机 (57) 技术说明 (57) 支架梁 (57) 行走机架 (58) 旋转机架 (58) 带抓取头的横向行走装置 (59) 旋转机架的动力提供 (60) 安全设备 (60) 5.5.5 螺旋输送机 (61) 一般说明 (61) 伸缩缸 (61) 前部闸阀 (61) 前部闸阀 (62) 驱动装置 / 密封系统 (63) 安全装置 (63) 5.5.6 后援装置 (64) 一般说明 (64) 桥 (65) 龙门架1 (66) 龙门架2 (67) 龙门架3 (69) 龙门架4 (70) 龙门架5 (72)

盾构机参数

随着地下空间的开发,盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。在我国的各项施工中,盾构机的种类越来越多,其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现,笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例,结合施工中的一点经验与理解,对其控制原理和参数设置等做简要总结。 控制原理 土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制,切削刀盘切下的弃土进入土仓,形成土压,土压超过预先设定值时,土仓门打开,部分弃土通过螺旋机排出土仓,从而保持土仓内土压平衡,土仓内的土压反作用于挖掘面,防止地层的坍塌。 土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视,土压计监测到的数值传送到PLC,PLC计算出测量值与设定值之间的差值E,通过PID 控制,自动调整螺旋机转速,使E值趋向于零,当E值大于零时,PLC发出指令,增加螺旋机转速,提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态,反之当E值小于零时,PLC 会降低螺旋机转速,以减少偏差。以保持土仓内土压平衡,使盾构机正常掘进。 主要参数 抽样周期:PID 演算处理的时间间隔,周期越短,动作越连续,但增加了单位时间的处理次数,因此PID以外的控制变慢,不需要细微变动时,可延长周期。 过滤系数:用来除去输入模拟值上的高频成分,数值越大,则过滤效果越强,系统反应也就越迟钝。 比例常数P:为了提高系统灵敏度,使土压保持在一定范围,把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数,所得结果再与目标值相比较,这个系数就是比例常数P,P 值越大,调控效果越好。 积分时间I:系统引入比例常数后,PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E, 也就是偏差被放大了P倍,这样当系统产生偏差时,可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多,形成超调现象,于是又反过来调整,这就引起螺旋机转速忽大忽小,形成振荡。为了消除振荡,引入积分环节,使操作量mv 在积分时间内逐渐完成,即螺旋机转速平稳变化,直到消除偏差。积分时间越小,调控效果越好。 微分时间:根据偏差变化率de/dt 的大小,提前给出一个相应的调节动作,从而缩短了调节时间,可以克服因积分时间太长而使恢复滞后的缺点。 参数设定 参数设置分为两步,第一步是在设备组装完毕,无负荷的状态下进行的一次调试,第二步是在掘进开始,土层稳定后,根据土层状况和操作习惯进行的微调。 1、无负荷调试 (1)比例系数P,首先不执行 I和D,I调至数值上限,D设定为 0,这样系统只执行比例动作P,变动土压目标值,制造约0.01 - 0.03Mpa 的系统偏差,接下来逐渐增大 P 值,使螺旋机转速逐渐增大,当 P 值上升到一定值时,螺旋机的旋转速度会出现大幅度地反复升降,即系统形成振荡,我们把出现振荡时P 值的 85% - 90% 设定为系统的比例系数。 (2)积分时间I,比例系数确定后,调节积分时间I,变动土压目标值,制造一个系统偏差,观察螺旋机回转速度以怎样的速度变化,继续加一定的偏差时,系统向偏差减小的方向增加或减小操作量,操作量的变化程度随积分时间I的变化而变化,此时可以根据操作人员的操作习惯来确定积分时间,一般来说,I在数值上为P值的70% 左右。 (3)微分时间D,在盾构机PID 控制中,管理对象是土仓内的土压,如果掘进速度一定,则土压与切削土量减排土量之差的时间累积成正比,另一方面,系统的控制对象是螺旋机转速,而螺旋机转速同单位时间的排土量成正比,这样从系统输入来看,系统的输出是

盾构机司机操作流程及参数控制

盾构机操作流程及参数控制1开机前准备 1) 检查延伸水管、电缆连接是否正常; 2) 检查供电是否正常; 3) 检查循环水压力是否正常; 4) 检查滤清器是否正常; 5) 检查皮带输送机、皮带是否正常; 6) 检查空压机运行是否正常; 7) 检查油箱油位是否正常; 8) 检查脂系统油位是否正常; 9) 检查泡沫原液液位是否正常; 10)检查注浆系统是否已准备好并运行正常; 11)检查后配套轨道是否正常; 12)检查出碴系统是否已准备就绪; 13)检查盾构操作面板状态:开机前应使螺旋输送机前门应处于开启状态,螺旋输送机的螺杆应伸出,管片安装模式应无效,无其它报警指示; 14)检查ZED导向系统是否工作正常; 若以上检查存在问题,首先处理或解决问题,然后再准备开机。 15)请示土木工程师并记录有关盾构掘进所需要的相关参数,如掘进模式(敞开式、半敞开式或土压平衡式等),土仓保持压力,线路数据,注浆压力等; 16)请示机械工程师并记录有关盾构掘进的设备参数; 17)若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构参数; 2 开机 1)确认外循环水已供应,启动内循环水泵; 2)确认空压机冷却水阀门处于打开状态,启动空压机; 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式,即选择采用行程控制还是采用压力控制模式; 4)在“报警系统”界面,检查是否存在当前错误报警,若有,首先处理;

5)将面版的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位; 6)启动前后液压泵站冷却循环泵,并注意泵启动是否正常,包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动情况均需注意其启动情况; 7)依次启动润滑脂泵(EP2)、齿轮油泵、HBW 泵、内循环水泵; 8)依次启动推进泵及辅助泵; 9)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统; 10)启动盾尾油脂密封泵,并选择自动位;至此,盾构的动力部分已启动完毕,下面根据不同的工序进一步进行说明。 3掘进 1)启动皮带输送机 2)启动刀盘 ?根据ZED 面版上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮,一般选择能够纠正盾构转向的旋转方向; ?选择刀盘启动按扭,当启动绿色按钮常亮后。并慢慢右旋刀盘转速控制旋钮,使刀盘转速逐渐稳定在2rpm 左右。严禁旋转旋钮过快,以免造成过大机械冲击,损机械设备。此时注意主驱动扭矩变化,若因扭矩过高而使刀盘启动停止,则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动; 3)启动螺旋输送机 ?慢慢开启螺旋输送机的后门; ?启动螺旋输送机按钮,并逐渐增大螺旋输送机的转速; 4)按下推进按钮,并根据ZED 屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值,并逐渐增大推进系统的整体推进速度; 5)至此盾构开始掘进; 4土仓压力调整 1)如果开挖地层自稳定性较好采用敞开式掘进,则不用调正压力,以较大开挖速度为原则;

海瑞克盾构机电气系统概述

海瑞克盾构机电气系统概述

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海瑞克盾构机电气控制系统概述 李剑祥 (中铁六局集团有限公司深圳地铁2号线项目部广东深圳 518056) 摘要:对海瑞克土压平衡盾构机电气控制系统进行概述,并分别对其配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分的设计进行总结,以加深对其整个电气控制系统原理的理解。 关键词:电气系统配电系统可编程控制系统计算机控制及数据采集分析系统 0 海瑞克盾构机电气系统简介 盾构机是一种集机械、液压、电气和自动化控制于一体、专用于地下隧道工程开挖的技术密集型重大工程装备,其技术先进、结构庞大。如果把机械部分比喻成人的四肢,那么液压系统比喻成人的血液系统,则电气控制系统就是人的神经系统。当前盾构机电气控制系统均采用世界上最先进、可靠的技术以保证系统稳定可靠地运行。海瑞克盾构机电气控制系统分为配电系统、可编程控制系统和计算机控制及数据采集分析系统三个部分。下面对该三个部分进行介绍。 1 配电系统 盾构施工是参考工厂式的流程化作业施工,盾构机的配电系统设计原则也是参照工厂供配电原理设计的。配电系统分为高压系统和低压系统,其用电设备列表如下: 序号用电设备设备容量备注 1 刀盘驱动945kW 2 超挖刀7.5kW 3 推进系统75kW 4 管片安装机45kW 5 螺旋输送机250kW 6 皮带输送机22kW 7 注浆泵30kW 8 砂浆储存罐的搅拌器7.5kW 9 液压油过滤泵11kW 10 主轴承润滑4kW 11 管片吊机2x2kW 12 排水泵12kW 13 冷却水系统7.5kW 14 二次通风机11kW 15 空压机110kW

土压平衡盾构机技术规格及要求

土压平衡盾构机技术规格及要求 1.土压平衡盾构机(以下简称盾构机)技术要求的说明 1.1盾构机技术要求以南昌轨道交通工程、周边环境及地质条件要求,兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 1.2本技术要求为南昌轨道交通3号线盾构区间掘进的盾构机最低技术规格和施工要求。 1.3本技术要求对盾构机部件结构不作具体的规定,但其必须满足本标准对盾构机所需的功能、性能、配置等要求。 1.4本技术要求仅限于主要部件、总成、系统的功能、性能、配置等,未描述部分应自动满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件。 2.新机技术规格要求 2.1整机 盾构机技术规格必须满足南昌轨道交通3号线工程、周边环境及地质条件要求,兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境及地质条件要求及各项施工条件。 盾构机的各项安全性能指标必须满足国家及南昌地区相关安全使用和施工规范要求。 盾构机应满足南昌地铁三号线管片规格:外径Φ6000mm,内径Φ5400mm,宽度1200/1500mm,纵向螺栓分度36°。 盾构机最大推进速度应≤80mm/min。 盾构机最小掘进转弯半径应≤250m;适用隧道纵向坡度应≥±45‰。 盾构机最大工作压力应≥0.5Mpa。 盾构机主要部件及总成使用寿命应≥10km或10000小时。 盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌及产品。 盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌及产品。 2.2刀盘 2.2.1基本结构 刀盘支腿数量≥4个,≤6个。 宜采用复合式刀盘,刀盘开口率应≥30%。 复合式刀盘滚刀的安装刀座宜采用单楔块方式。软岩刀具的安装可采用螺栓紧固或销轴安装方式。

盾构机掘进技术(基础)(含参数)

盾构机掘进技术培训总结 一、掘进参数的选择 1、掘进参数的选择依据:①地质情况判断②盾构机当前姿态③地面监测结果反馈④盾构机状况; 地质情况的判断依据:①地质资料及补勘资料②掘进参数变化③渣土状态。 也就是说,盾构机目前要在什么样的地层中施工,是硬岩、软岩、沙层,还是断层等;目前盾构机的中心线是不是与隧道设计中心线相吻合,有偏差,怎样的偏差?地表面是不是有沉降?沉降了多少?建筑物是否有影响?盾构机目前的刀具状况怎样的?各系统是不是完好?等等 由于盾构机的可操作性很强,掘进参数的选择不能一概而定,需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。如:在地质条件较破碎的地质情况下应采用低速掘进,但刀具磨损较快时,应考率调整刀盘准速和掘进速度已获得最佳的贯入度;又如:盾构机栽头且偏离中线较大时,应考虑蛇行纠偏,防止过急纠偏造成管片开裂、错台或渗水等问题;所以掘进中一定要根据现场实际情况,灵活正确地选择掘进参数。 2、影响掘进的主要参数:掘进模式、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进力、推进速度、螺旋输送机扭矩、铰接油缸的行程、泡沫注入率等 二、掘进模式的选择 1、土压平衡式盾构机的掘进有三种模式:①敞开模式②半敞开模式③土压平衡模式 采取何种掘进模式关键在于地层的自稳性和地下水含量决定的。 a 、敞开模式 该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。该掘进模式类似于TBM掘进,盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出,土仓内仅有极少量的碴土,土仓基本处于清空状态,掘进中刀盘所受反扭力较小。由于土仓内压力为大气压,故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。

b 、半敞开模式 半敞开式有的又称为局部气压模式,该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。掘进中土仓内的碴土未充满土仓,尚有一定的空间,通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。 c 、土压平衡模式 该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓,并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防止地下水的渗入。该掘进模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力,并通过测量土仓内土压力来随时调整、控制盾构推进速度和螺旋输送机转速。在该掘进模式下,刀盘所受的反扭力较大。 2、土压平衡的建立 通过对掘进速度、出土速度的控制实现盾构机的土仓压力与掌子面的土压和水压平衡防止地层坍塌。 即掌子面的压力控制因素:①盾构机的掘进速度②螺旋输送机的转速③螺旋输送机的开度

盾构机技术参数

TB 880E隧道掘进机 一、概述 TB 880E型隧道掘进机由德国维尔特(Wirth)公司制造。TBM 880E型隧道掘进机为开敞式硬岩掘进机,适用于硬岩的一次成型开挖。隧道掘进机的英文为“Tunnel Boring Machine”,所以隧道掘进机又简称为“TBM”。TBM集机、电、液、气、仪于一体,采用微电脑全程监控操作。采用TBM施工,无论是在隧道的一次成型、施工进度、施工安全、施工环境、工程质量等方面,还是在人力资源的配置方面都比传统的施工工法有了质的飞跃,实现了隧道施工工厂化作业。该机曾用于18.46km的西康铁路秦岭隧道施工,最高月进度达528.1m。在6113m长的西安南京铁路磨沟岭隧道的施工中,创造最高日掘进达41.3m,最高月掘进达573.9m的国内新记录。 TBM具有优良操作性能,其主要特点是使用可靠性的内外凯(Kelly)机架。TBM主机主要由刀盘、刀盘护盾、主轴承与刀盘驱动器、辅助液压驱动、主轴承密封与润滑、内部凯式、外部凯式与支撑靴、推进油缸、后支撑、液压系统、电气系统、操作台、变压器、行走装置等组成。外凯机架上装有X型支撑靴;内凯机架的前面安装主轴承与刀盘驱动,后面安装后支撑。刀盘与刀盘驱动由可浮动的仰拱护盾、可伸缩的顶部护盾、两侧的防尘护盾所包围并支承着。刀盘驱动安装于前后支撑靴之间,以便在刀盘护盾的后面提供尽量大的空间来安装锚杆钻机和钢拱架安装器。刀盘是中空的,其上安装许多刮板和铲斗,将石碴送到置于内凯机架中的输送机上。后配套系统为双线轨道及加利福尼亚道岔系统,装有主机的供给设备与装运系统,石碴的运输通过矿车运出。后配套系统由若干个平台拖车和一个皮带桥组成,皮带桥用来联接平台拖车与主机,平台拖车摆放在仰拱上的轨道上。前进时皮带桥被TBM后端拉着,在掘进过程中后配套平台拖车是固定的,在掘进结束时被两个液压油缸牵引。在后配套系统上,装有TBM液压动力系统、配电盘、变压器、总断电开关、电缆卷筒、除尘器、通风系统、操纵台、皮带输送系统、混凝土喷射系统、注浆系统、供水系统等。另外在TBM拖车上还安装有钢拱架安装器、仰拱块吊装机、超前探测钻机、锚杆钻机、风管箱、辅助风机、除尘器、通风冷却系统、机器通讯系统、数据处理系统、导向系统、瓦斯监测仪、注浆系统、混凝土喷射系统、高压电缆卷筒、应急发电机、空压机、水系统、电视监视系统等辅助设备。 二、TBM技术参数 1、外形尺寸 掘进机型号TBM 880E 掘进直径8800mm 扩孔直径8900mm 外形尺寸(主机)25530×8800×8800mm(其中后部斜坡1680mm长)掘进速度 1.0m/h(饱和抗压强度260MPa时) 3.5m/h(饱和抗压强度100~120MPa时) 主机重量780000 kg 2、主轴承

盾构机参数设定

土压平衡式盾构机控制原理与参数设置 随着地下空间的开发,盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。在我国的各项施工中,盾构机的种类越来越多,其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现,笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例,结合施工中的一点经验与理解,对其控制原理和参数设置等做简要总结。 控制原理 土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制,切削刀盘切下的弃土进入土仓,形成土压,土压超过预先设定值时,土仓门打开,部分弃土通过螺旋机排出土仓,从而保持土仓内土压平衡,土仓内的土压反作用于挖掘面,防止地层的坍塌。 土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视,土压计监测到的数值传送到PLC,PLC计算出测量值与设定值之间的差值E,通过PID控制,自动调整螺旋机转速,使E值趋向于零,当E值大于零时,PLC发出指令,增加螺旋机转速,提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态,反之当E值小于零时,PLC 会降低螺旋机转速,以减少偏差。以保持土仓内土压平衡,使盾构机正常掘进。 主要参数 抽样周期:PID 演算处理的时间间隔,周期越短,动作越连续,但增加了单位时间的处理次数,因此PID以外的控制变慢,不需要细微变动时,可延长周期。 过滤系数:用来除去输入模拟值上的高频成分,数值越大,则过滤效果越强,系统反应 也就越迟钝。 比例常数P:为了提高系统灵敏度,使土压保持在一定范围,把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数,所得结果再与目标值相比较,这个系数就是比例常数P,P 值越大,调控效 果越好。 积分时间I:系统引入比例常数后,PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E,也就是偏差被放大了P倍,这样当系统产生偏差时,可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多,形成超调现象,于是又反过来调整,这就引起螺旋机转速忽大忽小,形成振荡。为了消除振荡,引入积分环节,使操作量mv 在积分时间内逐渐完成,即螺旋机转速平稳变化,直到消除 偏差。积分时间越小,调控效果越好。 微分时间:根据偏差变化率de/dt 的大小,提前给出一个相应的调节动作,从而缩短了调节时间,可以克服因积分时间太长而使恢复滞后的缺点。 参数设定 参数设置分为两步,第一步是在设备组装完毕,无负荷的状态下进行的一次调试,第二步是在掘进开始,土层稳定后,根据土层状况和操作习惯进行的微调。 1、无负荷调试 (1)比例系数P,首先不执行I和D,I调至数值上限,D设定为0,这样系统只执行比例动作P,变动土压目标值,制造约0.01 -0.03Mpa 的系统偏差,接下来逐渐增大P 值,使螺旋机转速逐渐增大,当P 值上升到一定值时,螺旋机的旋转速度会出现大幅度地反复升降,即系统形成振荡,我们把出现振荡时P 值的85% -90% 设定为系统的比例系数。 (2)积分时间I,比例系数确定后,调节积分时间I,变动土压目标值,制造一个系统偏差,观察螺旋机回转速度以怎样的速度变化,继续加一定的偏差时,系统向偏差减小的方

海瑞克盾构机中英文对照表

海瑞克盾构设备-英汉对照英文汉语 proportional valve block 流量阀 brake valve闸阀 double prestress valve 流量阀 proportional valve block 流量阀 valve 闸阀 valve 闸阀 ball valve球阀 ball valve w/lever/ 球阀 shuttle valve闸阀 ball valve球阀 check valve sae11/2 闸阀 valve 闸阀 ball valve球阀 nozzle 喷嘴 proportional valve流量阀 pressure reducing valve 减压阀 plate 连接块 plate 连接块 erector 管片安装机 cutting wheel drive 刀盘主驱动 tank 水箱 cylinder 液压油缸 waggon 运输料槽 jack 千斤顶 thrust jacks unit+stroke meas 主推进油缸 planetary gear齿轮箱 gear oil cooler齿轮油冷却器 thermometer0-80degrees c温度计 ball valve球阀 valve 闸阀 control block接线板 plate 连接块 mechanical directional control 方向控制器 pressure control valve 流量阀 control block接线板 slide block滑动轴承阻挡块 hydraulik block液压阀组 pressure reducing valve 减压阀 non return valve止回阀 one-way restrictor zp 闸门 directional control valve流量阀 pressure reducing valve zp 流量阀

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