盾构推进工筹

盾构推进系统设计

盾构推进系统设计 隧道网 https://www.360docs.net/doc/bb9785611.html,(2006-8-4) 来源：隧道建设 摘要：分析了盾构推进系统的设计需要满足的功能要求，对盾构设计推力进行了详细的计算，结合盾构的结构及尺寸，确定了推进油缸的规格参数、外形尺寸和数量，分析了推进油缸的布置方式以及与管片间的匹配适应关系，阐述了盾构推进系统的控制。通过研究，掌握了盾构推进系统的设计方法，为盾构的施工提供参考。 关键词：盾构推进系统设计布置控制 中图分类号：U455．3+9 文献标识码：B 1 概述 盾构法施工以自动化程度高、施工速度快、安全可靠、对周边环境影响小等优点，得到了日益广泛的应用。但是，由于盾构的制造工艺复杂，现在国内施工用的盾构，主要依赖进口。在国内的隧道建设中，德国和日本在中国盾构市场占有率处于绝对垄断地位。 为了实行盾构国产化，在盾构关键技术领域内得到突破和发展，在引进设备并不断消化吸收的过程中，在盾构的设计方面有一定的进展，以下就盾构的推进系统的设计作一探讨。 盾构是集开挖、支护、衬砌、出碴于一体的隧道施工专业设备。盾构实现隧道的开挖，主要是由以下两个运动完成：一是刀盘切削，二是盾体的推进。刀盘的切削、盾体的推进均依靠支承环内大体等距布置的推进油缸作用于管片从而提供反作用力为基础。因此，盾构推进系统的设计需要满足以下功能要求：为盾构前进提供足够的动力；控制盾构的前进速度，与出碴速度相配合，实现土压平衡状态；能够控制盾构的姿态，实现盾构的纠偏及转向要求；适应管片的尺寸及操作要求；从整体角度考虑，满足盾构的总体功能设计、综合施工作业要求。 以下盾构的推进系统的设计主要包括确定盾构的推力；推进油缸的规格参数、外形尺寸和数量的计算；推进油缸的布置方式；推进油缸的控制。 对于如盾构的推力等主要技术参数的确定要基于具体的工程地质条件和隧道管片的设计，以下以越秀公园一三元里盾构区间的工程地质资料为依托进行盾构的推进系统的设计。 2 盾构推力计算 盾构在掘进时，需要克服五种推进阻力：盾体和外部土层的摩擦力；管片与盾尾间的摩擦阻力；刀具切人岩土时的贯人阻力；盾构机正面的土压力；后续设备的牵引阻力。盾构配备的推力除克服以上阻力，还应考虑盾构转向时，只有部分油缸工作的因素，并作足够的 推力储备。 2.1 地质参数及盾构的主要技术参数 越秀公园一三元里区间主要为含水的风化岩和泥土；最大埋深约26 m，计算中地质参数均按照此埋深对应断面的地层选取如下：岩土容重：γ=19.9kN/m3；岩土的内摩擦角：Φ=19.5°；土的粘结力：c=49kN/m2；覆盖层厚度：H nax≈26m；地面荷载：P 0=20kN/m2；地下水压：P W=30kN/m2；水平侧压力系数：λ=0.7；盾构外径：D=6.25 m；盾构主机长度：L=7.5 m；盾构主机重量：W=370t。 2.2 土压计算 对于深埋隧道首先按太沙基卸拱理论计算上覆地层压力，当上覆地层压力值小于2 D(D为隧道外径)隧道高度的上覆地层自重时，取2 D(两倍掘进机直径的全土柱土压)作为上覆地层压力。 (1) 松驰土压计算： 太沙基公式 其中：K0一般取值1．0；B1为盾构顶部松弛宽度，m； B1=(D/2)2cot[(45°+Φ/2)/2]=3.1253cot[(45°+19．5°/2)/2]=6.04m

盾构机刀盘驱动控制系统分析和使用

盾构机刀盘驱动控制系统分析和使用 [摘要] 刀盘驱动系统是盾构机的重要组成部分，本文分析了国内盾构机中刀盘常用的几种典型的驱动方式，结合广佛地铁十二标中罗宾斯盾构机的刀盘驱动系统进行重点分析。并使用GX Developer和GT Designer2进行联合仿真，分析其控制过程，供施工人员进行学习检修作参考。 [关键词] 盾构机；刀盘驱动；PL 前言 刀盘是盾构设备的重要组成部分，是进行掘进作业的主要工作装置。虽然盾构机刀盘工作转速并不高，但是由于广佛地铁十二标地质构造复杂、刀盘作业直径较大。要求刀盘的驱动系统需具备: 大功率、大转矩输出、抗冲击、转速双向连续可调。在满足使用要求的前提下减小装机功率，具备节能降耗等工作特点。盾构机中主要使用三菱电机自动化生产的Q2大型PLC进行分布式控制，各个部分在控制系统中分工明确，整个控制系统具有一定的复杂性。因此，刀盘的驱动系统以及控制系统必须具有高可靠性和良好的操作性能。通过使用GX Developer 和GT Designer2进行联合仿真可以很好地克服整套大型设备难以开展调试、学习、检查等工作的缺点。 1刀盘驱动系统分类 刀盘驱动系统是盾构机的主要系统之一, 分析盾构机刀盘驱动系统液压驱动方式和电驱动方式, 并对两种驱动方式进行了优缺点比较,结果如表1-1所示。 表1-1 驱动方式优缺点对比表 驱动形式特点 电机驱动能源使用效率高，噪音小，价格上比液压驱动具有优势，但是在前盾中占用空间比较大。 液压驱动起动力矩大，容易同步控制，效率低，噪音高。前盾内空间宽敞，后续台车配套设备所占空间比较大。 虽然液压控制在控制精度以及起动转矩方面有一定的优势，但是随着异步电机变频控制技术的发展和完善，在刀盘驱动中使用电机驱动技术更加符合生产和设备使用和维护实际情况。刀盘采用电机驱动将会越来越普遍。 2刀盘电驱动分析 电驱动方式分为单速电机驱动方式、双速电机驱动方式和变频电机驱动方式。单速电机驱动方式不能调节速度，近年来在投入和功能的比较上，越来越缺

海瑞克盾构机液压系统说明(附电路图)

一、液压系统元件 1液压泵 液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量 泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。 泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作 用，控制着执行元件的运行。 在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向 变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统 中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。

a.定量齿轮泵 注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量是一定的

c.定量叶片泵 注：转子转动，带动叶片推动油液1、2进油，3、4出油，排量一定 d.斜盘式柱塞泵 注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的

2液压阀 液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。 压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。 流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。 方向控制阀主要控制液压回路中液压油的流动方向，由此可以改变液压油缸的伸缩。 各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说比较集中，便于检查和维修。 a.单向阀 注：油液从P1口进入，克服弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2 口流出，油液只能从p1流向p2

b.溢流阀 注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，克服弹簧压力，推开阀芯，油液 从溢流口

c.液控单向阀 注：x口接压力油时，阀芯将a与b口堵死，当x口接油箱时，若Pa大于Pb，则从a口进油，打开阀芯，流向b口，若Pb大于Pa时，则油液从b 口流向a口，

盾构推进轴线控制及调整

盾构推进轴线控制技术研究

1项目概述 1.1工程概况 上海地铁杨浦M8线Ⅲ标段我管段区间包括黄兴绿地站～延吉中路站（简称黄延区间）、延吉中路站～黄兴路站（简称延黄区间），其中延黄区间上行线长1112.774m,下行线长1127.929m、有15.155m长链。上、下行线均有一缓和曲线长70m、半径为500m的曲线；黄延区间上行线长381.456m、下行线长398.334m，上、下行线曲线多、半径小（最小为350m），且下行线进、出洞段均位于缓和曲线上。 洞口的导线测量受现场条件的限制，一般只能短边控制长距离；洞内的导线点及吊篮点经常受管片的沉降、旋转、及电瓶车振动等因素的影响；测量条件差受到天气、洞内光线（主要是大气折光、旁折光、大气密度、光线强弱）的影响，根据以上影响因素通过提高仪器精度，增加测量频率，采用不同测量方法、途径，以确保测量结果的精度及可靠性。 1.2项目目标 盾构轴线偏离设计值不得大于±50mm，并且将施工后地表沉降的最大变形量控制在+10～30mm之内，保证隧道顺利贯通，为今后类似工程积累经验。 2研究方法 2.1测量控制 依据规范和招标文件要求，根据现场实际条件,编制切实可行的测量方案，进行误差分配理论分析，从布置控制、施工导线点，到不同测量方法、途径的比较，采用主、副导线相结合的方法和分两阶段的测量方法,结合隧

道轴线偏差情况确定最优控制方法。 2.1工艺控制 针对不同土质进行盾构机土压分析、通过100米试推进采集相关原始数据进行分析、设定参数，然后通过施工信息反馈，不断优化参数，最终通过盾构姿态的控制及调整、千斤顶推力的分布、管片纠偏、注浆孔位置、注浆量的调整等各项工艺有效地控制及调整盾构机轴线。 3研究内容 3.1测量控制 3.1.1测量施工流程 3.1.2测量依据 严格执行《中华人民共和国国家标准GB50308-1999地下铁道、轻轨交通工程测量规范》。（参阅其中的第8、11、18章节）

盾构机液压系统原理

盾构机液压系统原理 一.液压系统原理 盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为： 1. 盾构机液压推进及铰接系统 2. 刀盘切割旋转液压系统 3. 管片拼装机液压系统 4. 管片小车及辅助液压系统 5. 螺旋输送机液压系统 6. 液压油主油箱及冷却过滤系统 7. 同步注浆泵液压系统 8. 超挖刀液压系统 以上8个系统除同步注浆泵液压系统在1号拖车、超挖刀液压系统在盾壳前体为两个独立的系统外，其余6个液压系统都共用一个油箱，并安装在2号拖车上组成一个液压泵站。有的系统还相互有联系。下面就分别介绍一下以上8个液压系统的作用及工作原理。 (一)盾构机液压推进及铰接系统 1. 盾构机液压推进 （1）盾构机液压推进系统的组成 盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的

转弯调向及 纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。 （2）推进系统液压泵站： 推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300）调整，流量在0-q m ax范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。

盾构机控制系统绿色改造

盾构机控制系统绿色改造 发表时间：2020-01-08T16:41:47.990Z 来源：《科技新时代》2019年11期作者：徐华良秦倩云马俊江[导读] 项目通过WAGO 750IO系统和三菱A800变频器的应用，成功对老旧型号盾构机增加泡沫系统，满足了地铁隧道掘进需求，提高了掘进效率和质量,加速了改造周期，减少了材料成本、增加了企业效益。徐华良秦倩云马俊江 秦皇岛天工重工有限公司 摘要项目通过WAGO 750IO系统和三菱A800变频器的应用，成功对老旧型号盾构机增加泡沫系统，满足了地铁隧道掘进需求，提高了掘进效率和质量,加速了改造周期，减少了材料成本、增加了企业效益。本文详细介绍了运用绿色制造理念，对老旧盾构机的绿色改造过程。 关键词盾构机绿色制造总线控制 1．前言 绿色制造也称为环境意识制造(Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品全寿命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调并优化。 改革开放以来，随着我国经济飞速发展，城镇化进程日益扩大，城市人口增加迅猛，交通压力逐年加大，地铁成为各大城市解决公共交通的优选建设目标。近年来，智慧城市、海绵城市的规划已成为国家战略，地铁、电力管线、给排水隧道投资需求日益增多，我国盾构机产业也从无到有、蓬勃发展起来，如何响应国家青山绿水的基本国策，保护环境，应用绿色制造理念，对大量老旧盾构机进行绿色改造、再利用，成为各企业面临的课题。 2．系统改造需求分析 2．1 原控制系统分析 该盾构机刀盘、盾壳、螺旋机、拼装机、推进、铰接、后配套各台车等整体结构保持较好，机械、液压、电气进行了部分零部件的检修和更换，整机采用FDS总线控制，中心选用施耐德P340高性能CPU，配备4路工业以太网现场总线，使得整个控制系统人机交互、驱动、逻辑、算法从分布式安装到集中控制有机结合，安全、稳定、可靠。 2．2 改造需求和实现 整机需要增加泡沫系统一套，作为主机辅助系统之一,需要采集原主机系统的许多开关量和模拟量信号，并将泡沫参数反馈回主机系统，还要进行人机显示和操控。 最简单实用的办法是泡沫控制系统独立成套，采用PLC、触摸屏和变频及低压系统的方式实现，并增加IO点数和原主机控制系统交互。如此一来，泡沫系统虽然独立成套，能够实现预设功能，但是独立于原主机控制系统，破坏了整个盾构机控制系统的完整性、系统性、统一性，而且操控和检修不便，造成资源浪费和成本提升。我们分析了原控制系统的硬件、网络、软件配置，依据绿色制造理念，在原系统中增加一个工业以太网现场总线的IO站点，实现泡沫系统的集中控制、现场分布式安装，完美契合整个盾构控制系统的一致性，可靠解决了泡沫子系统和主机系统的数据交换，并使用原系统的上位工控机实现人机交互，大大减少了企业生产成本，符合国家绿色制造政策。系统控制原理和网络结构如图1所示。 图1 控制网络结构图 3．控制系统的硬件设计 3．1 IO站点选型 德国WAGO公司的远程IO系列产品，网络模式多、IO规格齐全、抗干扰性强，行业内应用广泛。本次改造选用原机采用的750系列模块化产品，延续了整机控制系统的一致性，搭配灵活可靠、占用空间小、系统稳定可靠。具体配置如下：以太网模块 750-352 1台 开关量输入模块 750-1415 2台 开关量输出模块 750-1515 1台 模拟量输入模块 750-455 5台 模拟量输出模块 750-555 4台 3．2 变频器选型选型 本机增加泡沫系统，原液泵1台，混合液泵4台，调速范围宽，拟采用三菱A800系列变频器，该系列变频器调速精度高、操控简易、成本低，而且体积小，易于安装和集成。 2.2KW变频器 FR-840-00083 4台

海瑞克土压平衡盾构机结构分析

海瑞克土压平衡式盾构机结构分析 [2008-08-07] 关键字：盾构机结构分析 承担修建深圳地铁—期工程第七标段(华强至岗厦区间内径为5.4m的双线隧道)的施工任务，根据施工地段地层自立条件差，地下水较丰富的特点，购进了两台德国海瑞克公司生产的世界上最先进的土压平衡式盾构机。这两台盾构机都由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。 本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 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＆#82 26;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

土压平衡盾构机推进液压系统设计分析解读

收稿日期：2011－05－27 基金项目：国家科技支撑项目（No．2006BAJ16B06） 作者简介：刘福东（1982—），男，黑龙江双城人，2004年毕业于东北大学机械工程及自动化学院液压与控制专业，本科，现从事盾构机液压系统设计。 土压平衡盾构机推进液压系统设计分析 刘福东1，郭京波 2 （1．北京华隧通掘进装备有限公司，北京100081；2．石家庄铁道大学，石家庄050043） 摘要：盾构机具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械。本文就北京地铁施工中所使用的一种直径10．22m 土压平 衡盾构机的推进液压系统， 对其功能、原理及设计进行分析研究。关键词：土压平衡；盾构机；推进系统；液压原理 中图分类号：TH 137文献标志码：A 文章编号：1672－741X （2011）增刊1－0405－06 Analysis on Design of Hydraulic System of EPB Shield Stepping LIU Fudong 1，GUO Jingbo 2 （1．Beijing Huasuitong Boring Equipment Co．，Ltd．，Beijing 100081，China ；

2．Shijiazhuang Tiedao University ，Shijiazhuang 050043，China ） Abstract ：Tunnel boring machine is a kind of construction machinery which includes machine ，electricity ，hydraulic ，monitoring and control and civil engineering．The functions ，principles and design of screw conveyer hydraulic system of a 10．22m-diameter EPB shield adopted in the construction of Beijing Metro are analyzed． Key word ：EPB shield ；stepping system ；hydraulic ；theorery 0引言 盾构是城市地铁及地下隧道施工中的重要设备，随着城市进程的加快，其使用范围越来越广，在工程施工中所占的比重也越来越大，盾构机是具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械。 在地下隧道施工过程中，为保证地面建筑以及地表设施的安全、防止地表隆起或塌陷，必须严格控制地表沉降。所谓土压平衡就是密封土仓中切削下来的土体和泥水充满密封土仓，并建立适当压力与开挖面的土体压力平衡，以减少对土体的扰动，控制地表沉降。要做到土 压平衡控制， 就要依赖推进系统及螺旋机系统（见图1）配合使用。本文就北京地铁施工中的某一土压平衡盾构机，对其推进液压系统设计进行分析研究。 图1螺旋输送机在盾体中布置示意图 Fig．1Position of screw conveyer in the shield machine 盾构机中盾周边均匀设置36根推进油缸，该油缸通过对已安装完的隧道管片施力，使盾构获得向前掘进的推力。改变推进油缸的推进速度或者改变螺旋输送机的转速均可以达到改变土仓压力的目的。

盾构

盾构施工安全知识 1 盾构机 2 盾构机施工 3 盾构机施工应注意的事项 4 盾构施工进场和盾构进洞整个流程 5 盾构施工开工阶段 6 盾构进出洞作业 7 管片堆放作业 8 行车垂直运输作业 9 电机车水平运输作业 10 车架段交叉施T作业 11 管片拼装作业

1 盾构机 盾构机是开挖土砂围岩的主要机械，由切口环、支承环及盾尾三部分组成，以上三部分总称为盾构壳体。盾构的基本构造包括盾构壳体、推进系统、拼装系统三大部分。盾构的推进系统有液压设备和盾构千斤顶组成。 2 盾构机施工 (1)随着施工技术的不断革新与发展，盾构的种类也越来越多，目前在我国地下工程施工中主要有：手掘式盾构、挤压式盾构、半机械式盾构、机械式盾构等四大类； (2)盾构施工前，必须进行地表环境调查、障碍物调查以及工程地质勘察，确保盾构施工过程中的安全生产； (3)在盾构施工组织设计中，必须要有安全专项方案和措施，这是盾构设计方案中的关键； (4)必须建立供、变电、照明、通信联络、隧道运输、通风、人行通道，给水和排水的安全管理及安全措施；

(5)必须有盾构进洞、盾构推进开挖、盾构出洞这三个盾构施工过程中的安全保护措施； (6)在盾构法施工前，必须编制好应急预案，配备必要的急救物品和设备。 3 盾构机施工应注意的事项 (1)拼装盾构机的操作人员必须按顺序进行拼装，并对使用的起重索具逐一检查，确认可靠方可吊装； (2)机械在运转中，须小心谨慎，严禁超负荷作业。发现盾构机械运转有异常或振动等现象，应立即停机作业； (3)电缆头的拆除与装配，必须切断电源方可进行作业； (4)操作盘的门严禁开着使用，防止触电事故。动力盘的接地线必须可靠，并经常检查，防止松动发生事故； (5)连续启动二台以上电动机时，必须在第一台电动机运转指示灯亮后，再启动下一台电动机； (6)应定期对过滤器的指示器、油管、排放管等进行检查保养；

盾构机主要部件组成及施工工艺

盾构机主要部件组成及施工工艺 雷宏 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了隧道施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。盾构施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。 盾构在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、供电系统、有害气体检测装置等。 1、刀盘和刀具 刀盘：根据北京地铁特殊地质条件设计。辐条式刀盘，开口率约为50%。6个刀梁。刀梁及隔板上有5路碴土改良的注入孔（泡沫、膨润土、水注入管路）。刀盘表面采用耐磨材料或堆焊耐磨材料，确保刀盘的耐磨性。刀盘具有正反转功能，切削性能相同。 刀具：中心鱼尾刀1把，先行刀36把、主切刀82把（高64把、低18把），保径刀24把；合计：143把。另配超挖刀2把。 2、盾体 盾体钢结构承受土压、水压和工作荷载（土压3bar）。 盾体包括：前盾、中盾、盾尾。 ●前盾 前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。隔板上面设人舱、球阀通道、四个搅拌器。前盾上有液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的前闸门。前盾的隔板上装有土压传感器。 ●中盾和盾尾 中盾又称支承环，前盾和中盾用螺栓联接，并加焊接联接。 中盾内布置有推进油缸、铰接油缸和管片安装机架。中盾的盾壳园周布置有超前钻孔的预留孔。

中盾和盾尾之间通过铰接油Array缸连接，两者之间可以有一定的 夹角，从而使盾构在掘进时可以 方便的转向。 盾尾安装了三道密封钢丝刷 及8个油脂注入管道、8根内置 的同步注浆管道（4根正常使用4 根注浆管为备用）。 3、主驱动系统 主驱动机构包括主轴承、八个液压马达、八个减速器和安装在后配套拖 车上的主驱动液压泵站。刀盘通过螺栓与主轴承的内齿圈联接在一起，刀盘 驱动系统通过液压马达驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转。 主轴承采用大直径三滚柱轴承，外径2820mm。 4、推进系统 盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推进机构包括32个推进油缸 和推进液压泵站。推进油缸按照在圆周上的区域分为四组，顶部3对油缸一 组、左侧4对油缸一组、右侧4对油缸一组、底部5对油缸一组。油缸的后

盾构机各系统原理浅析

盾构机各系统原理浅析 本文针对分析海瑞克EPB土压平衡盾构机的各个系统及其工作原理，及整个盾构施工介绍。 海瑞克盾构机由西门子公司的S7-PLC自动控制系统控制，配备了机电一体化的液压驱动系统、同步注浆设备、泡沫设备、膨润土设备及SLS-T隧道激光导向设备，并可在地面监控室对盾构机的掘进进行实时监控。本文将就盾构机的工作原理、盾构机的组成、及各组成部分的功能结合实际施工情况做一简要阐述。 1盾构机的工作原理 1．1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。 1．2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。 1．3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1 577kW，最大掘进扭矩5 300kN·m，最大推进力为36400 kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾休、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。 2.1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伸

盾构主要部件组成及功能描述

地铁盾构主要部件功能描述 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了隧道施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。盾构施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。 盾构在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、供电系统、有害气体检测装置等。 1、刀盘和刀具 刀盘：根据北京地铁特殊地质条件设计。辐条式刀盘，开口率约为50%。6个刀梁。刀梁及隔板上有5路碴土改良的注入孔（泡沫、膨润土、水注入管路）。刀盘表面采用耐磨材料或堆焊耐磨材料，确保刀盘的耐磨性。刀盘具有正反转功能，切削性能相同。 刀具：中心鱼尾刀1把，先行刀36把、主切刀82把（高64把、低18把），保径刀24把；合计：143把。另配超挖刀2把。 2、盾体 盾体钢结构承受土压、水压和工作荷载（土压3bar）。 盾体包括：前盾、中盾、盾尾。 ●前盾 前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。隔板上面设人舱、球阀通道、四个搅拌器。前盾上有液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的前闸门。前盾的隔板上装有土压传感器。 ●中盾和盾尾 中盾又称支承环，前盾和中盾用螺栓联接，并加焊接联接。 中盾内布置有推进油缸、铰接油缸和管片安装机架。中盾的盾壳园周布置有超前钻孔的预留孔。

中盾和盾尾之间通过铰接油 缸连接，两者之间可以有一定的 夹角，从而使盾构在掘进时可以 方便的转向。 盾尾安装了三道密封钢丝刷 及8个油脂注入管道、8根内置 的同步注浆管道（4根正常使用4 根注浆管为备用）。 3、主驱动系统 主驱动机构包括主轴承、八个液压马达、八个减速器和安装在后配套拖车上的主驱动液压泵站。刀盘通过螺栓与主轴承的内齿圈联接在一起，刀盘驱动系统通过液压马达驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转。 主轴承采用大直径三滚柱轴承，外径2820mm。 4、推进系统 盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推进机构包括32个推进油缸和推进液压泵站。推进油缸按照在圆周上的区域分为四组，顶部3对油缸一组、左侧4对油缸一组、右侧4对油缸一组、底部5对油缸一组。油缸的后端顶在管片上以提供 左侧推进右侧推进 顶部推进 底部推进

盾构理论试题库100道

盾构操作、结构、流体试题库合理化建议：简答题及问答题答案只作为参考答案，不完全作为给分依据。考生答案如若与参考答案达到70%以上的相似度（正常情况下，答题人根据所学进行阐述，很难做到与参考答案较高的相似度），视为有作弊嫌疑，评卷人员应降低给分分值；反之，考生按照平时工作积累所学知识进行答题，阐述内容确合理，考试态度诚恳评卷人员应提高给分分值。 建议按照建造师考试制度进行考试，禁止携带手机、与考试有关的纸张等进入考场，一经发现，需严肃处理。 一、填空题(1~40题为操作、41~50题为结构、51~60题为流体) 1．盾构机操作包括了、铰接油缸、、泡沫系统、螺旋输送机、皮带输送机、、仿形刀、膨润土等部分的控制。（推进系统、主驱动系统、盾尾油脂密封） 2．泡沫系统界面显示了泡沫系统各路的实际值。（空气及混合液） 3．泡沫注入分、、三种模式。（手动、半自动、自动） 4．盾壳膨润土控制有、两种模式。（手动、自动） 5．报警系统界面显示了盾构的，方便检修人员进行检修。（运行故障） 6．曲线图界面能通过曲线趋势图，实时对盾构机的进行曲线描绘。（参数） 7．通常情况下，绿灯快速闪烁是显示；绿灯闪烁（慢）是泵过程中；绿灯常亮：正常运行。（故障、启动） 8．泡沫参数的设定应根据工程地质的具体情况设定泡沫的。（压力及流量）。 9. 盾尾油脂密封的自动控制模式又分为和两种模式。(行程控制、压力控制) 10．泡沫混合液和压缩空气的流量由进行检测，PLC 控制电控阀

门的开度，得到最佳的混合比例。（流量传感器） 11．在界面设定各液压系统的报警温度，一般最大报警温度不超过 60℃。（参数设置） 12．在“参数设置”界面根据土木工程师的要求下，设定注浆系统的 及。（起始压力、终止压力） 13．导向系统是用来监视盾构精确姿态，提供盾构相对于的详细偏差信息，便于用户及时纠正盾构的姿态。（隧道设计轴线） 14．衬砌背后注浆量的确定，是以为基础，结合地层、线路及掘进方式等，并考虑适当的饱满系数，以保证达到充填密实的目的。（盾尾建筑空隙量） 15．管片输送小车在盾构联接桥下方，它起着管片储备的作用。（运输和中间） 16．如果开挖地层稳定性不好或有较大的地下水时，需采用掘进，此时需根据前面地层的不同来保持不同的渣仓压力，具体压力值应由 决定。（土压平衡模式、土木工程师） 17．当盾构推进油缸左侧压力大于右侧时，盾构姿态。（自左向右摆） 18．在施工进行期间结合反馈信息及情况进行总结分析，对掘进参数进行动态管理。(地面监测、实际施工) 19．在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有保持一致，以保证盾构机正确的掘进方向。(油缸的推力) 20．压力传感器连接于盾尾注浆管处，用于注浆时，采 集。(入口、注浆压力) 21．注浆压力过大，可能会损坏管片，而反之浆液不易注入，故应综合考虑地质情况、、设备性能、、等，以确定能完全充填且安全的最佳压力值。(管片强度、浆液性质、开挖仓压力) 22．在粘性土层，添加泡沫则可以防止碴土附着刀盘和土仓室内壁，另一方面，由于泡沫中的微细气泡可以置换土颗粒中的空隙水，因而可以到达效果。(止水)

盾构推进阻力计算

计算公式 说明：以下各式中c （土的粘聚力）、φ（内摩擦角）、K 0（静止侧压力系数）等按龙华站-浦江南浦站-大木桥路站地质勘查报告取值。土的重度γ取18KN/m 3 K 1、K 2为上海地区经验系数取值K 1=4.3、K 2=1.8 H 为盾构中心埋深 本次计算以863盾构为基础，D=6.34m 、L=8.6m ，盾构机自重N=2500KN 1、 正面阻力 210D H 4f k =πγ 2、摩阻力 022 1+k tan DL=H DL 2k f N =????φ μπγπ 3、自重阻力 3tan f N N ==?μφ 4、粘结力 41 DL c f k =π 推进阻力 1234f f f f +++

浦江南浦-大木桥路区间泵站位置 断面中心埋深：H=27.4m 断面土质构成及土力学参数 计算过程中c 、k 、φ按各土层所占比例取加权平均值 1正面阻力 2 3210D H 0.43818KN/m 27.431.5568154 f k m m KN ==???=πγ2 2摩阻力 022 3 1+k tan DL=H DL 2k 1+0.4380.43=18KN/m 27.4171.214502KN 2 1.8f N m =???????=φ μπγπ㎡ 3自重阻力 3tan KN 0.431075KN f N N ==??=μφ=2500 4粘结力 4116.2KPa DL=171.2645KN 4.3 c f k =?=π㎡ 推进阻力 12346815KN 14502KN 1075KN 645KN 23037KN f f f f +++=+++=

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。

盾构机液压系统原理

盾构机液压系统原理 液压系统原理 盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为： 盾构机液压推进及铰接系统 刀盘切割旋转液压系统 管片拼装机液压系统 管片小车及辅助液压系统 螺旋输送机液压系统 液压油主油箱及冷却过滤系统 同步注浆泵液压系统 超挖刀液压系统 以上8个系统除同步注浆泵液压系统在1号拖车、超挖刀液压系统在盾壳前体为两个独立的系统外，其余6个液压系统都共用一个油箱，并安装在2号拖车上组成一个液压泵站。有的系统还相互有联系。下面就分别介绍一下以上8个液压系统的作用及工作原理。 (一)盾构机液压推进及铰接系统 盾构机液压推进 盾构机液压推进系统的组成 盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸组成，30个油缸分20组均布的安装在盾构中体内圆壁上（见图），并分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的转弯调向及 纠偏功能。铰接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。 推进系统液压泵站： 推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵（1P001）和一定量泵（1P002）组成的双联泵，功率为75KW，恒压变量泵为盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（A300）调整，流量在 0-q max范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。 由恒压变量泵输出的高压油分别送达A、B、C、D四组并联的推进方向控制阀组，经过阀组的流量、压力调整和换向后再去控制推进油缸，从而使推进油缸的推进速度、推力大小及方向得到准确控制。因每组油缸的控制原理都一样，下面就以B组中的第一个油缸控制为例，介绍其作用和工作原理。 油泵输出的高压油经高压管路由B组的P口进入，一路径F1（过滤）→A111（流量调整）→A101（压力调整）→经电液换向阀进入推进油缸。缸的快进快退，提高工作效率。A783控制的插装阀。A403为推进油缸底端预卸荷阀。阀组中还有液控单向阀、载荷溢流阀，以及A256压力传感器和油缸行程传感器。四组阀组中的电液换向阀的液控油由定量泵（1P002）经减压阀（1V034）提供。 铰接装置工作模式分三种：

盾构机液压系统说明

液压系统说明目录 一、液压系统的基本元件 二、盾构机液压系统说明

一、液压系统元件 1液压泵 液压泵是液压系统的动力元件，按结构可以分为柱塞泵、齿轮泵、叶片泵，按排量可以分为定量泵、变量 泵，按输出出口方向又可以分为单向泵、双向泵。 泵都是由电动机或其他原动机带动旋转，通过这种往复的旋转将油不断地输送到管路中，通过各种阀的作 用，控制着执行元件的运行。 在大连地铁盾构机中，螺旋输送机使用一个双向变量泵和一个定量泵，推进系统中使用一个大排量的单向 变量泵，管片安装机种使用两个单向变量泵，注浆系统 中使用一个单向变量泵，辅助系统使用一个单向变量泵。

a.定量齿轮泵 注：右侧油液进入泵内，齿轮旋转带动油液从左侧出口流出，排量是一定的

c.定量叶片泵 注：转子转动，带动叶片推动油液1、2进油，3、4出油，排量一定 d.斜盘式柱塞泵 注：斜盘由联轴器带动转动，往复吸油、压油，斜盘角度是可以调控的

2液压阀 液压阀根据作用可以分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。 压力控制阀可以控制液压回路的压力，如当液压回路中压力过大时，溢流阀或卸荷阀打开泄压。 流量控制阀可以控制液压回路中的流量大小，根据流量的不同可以控制执行元件的速度。 方向控制阀主要控制液压回路中液压油的流动方向，由此可以改变液压油缸的伸缩。 各种阀一般安装在靠近泵的油液管路中，相对来说比较集中，便于检查和维修。 a.单向阀 注：油液从P1口进入，克服弹簧力推开单向阀的阀芯，经孔隙从p2 口流出，油液只能从p1流向p2

b.溢流阀 注：油从压力口进入，通过阻尼孔进入后腔，克服弹簧压力，推开阀芯，油液 从溢流口

盾构分类及选型

第二章盾构分类及选型 隧道建设与盾构掘进机不可分离，所以盾构掘进机对各种地层的适应性非常重要。1823年～1843年，世界上第一条人工开挖盾构隧道是由法国人Brunnel在伦敦泰晤士河下建成的，由于隧道掘进机与地层条件的不适应，长366m的隧道耗时达20年左右，隧道施工过程中遭遇了多次涌水，并付出了6个隧道工人生命的代价。 1991年6月29日贯通的长达49km（单条）英法海底隧道，耗时仅仅两年半，在如此短时内取得如此的成绩与隧道盾构正确选型密不可分。英法海峡隧道法国侧隧道工程是在含水的白色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层里施工，然后进入完全不渗透的兰色白垩地层，选择了土压平衡盾构；而英国侧则根据地层的变化采用了通用型盾构。前者掘进速率达1071m/mon，后者更是达到1487m/mon，说明该隧道的盾构选型是合适的。 1989开始动工建设的东京湾海底公路隧道全长15.1km，其中盾构隧道长9.1km，穿越的地层为软弱的冲积、洪积性土层，另外，该盾构隧道的一个最大特点是盾构必须能够承受 0.6MPa的水压，故采用8台直径14.14m的泥水式土压平衡盾构施工，东京湾隧道的成功建设也表明该类盾构的选择是合适的。 第一节盾构的构造 一、盾构外形和材料 1．盾构的外形 作为一种保护人体的空间，隧道的形状因其使用要求不同、而造成盾构外形不同是理所当然的。隧道掘进，无论盾构的形状如何，总是向轴线方向发展而成，所以，盾构的外形就是指盾构的断面形状。从采用过的盾构来看，其外形有圆形、双圆、三圆、矩形、马蹄形、半圆形或与隧道断面相似的特殊形状等。例如：将人行隧道筑成矩形，最大地利用了挖掘空间；将水利隧道筑成马蹄形，使流体的力学性能达到最佳状态；将穿山隧道筑成半圆形，可以使底边直接与公路连接等等。但是，绝大多数盾构还是采用传统的圆形。 2．制造盾构的材料 盾构在地下穿越，要承受水平载荷、垂直载荷和水压力，如果地面有构筑物，要承受这些附加载荷，盾构推进时，还要克服正面阻力，所以，盾构整体要求具有足够的强度和刚度。盾构主要用钢板成型制成。钢板间连接可采用焊接和铆接两种方法，大型盾构考虑到水平运输和垂直吊装的困难，可制成分体式，到现场进行就位拼装，部件的连接一般采用定位销定位，高强度螺栓联接，最后焊接成型的方法。盾构壳体可有单层厚板或多层薄板制作而成。 二、盾构的基本构造 盾构种类繁多，从盾构在施工中的功能而言，其基本构造主要分为盾构壳体、推进系统、拼装系统三大部分。 图2-1-1 盾构基本构造示意图 1．盾构壳体 所有盾构的形式，其本体从工作面开始均可分为切口环、支承环和盾尾三部分，借以外壳钢板联成整体。 （1）切口环