海瑞克技术规范

1、海瑞克盾构掘进机技术说明 1 通则 1.1地质 1.1.1此标段大概地质情况 该段地质状况是由渗透性粉质粘土，粉质沙土和粉质泥土组成。 疏松土壤的粘稠度介于超软和软之间。 由于土壤低粘稠度从而预示含水量高，所以地层的腐蚀性能应是中度以下。应加入泡沫 或膨润土减少磨损。 1.1. 2 地下水 全线位于地下水位以下，仰拱处的最大液态静力高度约2.5巴，泥土的水渗透性为弱渗 透到较弱（5X105m/S 1.2管片设计 海瑞克是根据以下数据设计机器的： 管片内径：5500mm 管片外经： 6200mm 管片长度： 1200mm 管片设计：5+封顶块（3X67.5; 2X66.25 1X25） 1.3

2、轨道延伸 每次以6米铁轨延伸轨道。 当机器已经向前推进6米时，吊车1前面应留出必要空间可使一段新的6米铁轨得到铺 设。 在此之前，铁轨由空碴车运往隧道内并由起重机起吊，然后人工运到桥梁段。 在双线铁轨铺设前应安装一个仰拱钢梁或管片。 1.4 后勤 1.4.1管片运输 管片（共6块）由2个管片车运送到TBM上。管片车进入到后配套系统里。 在掘进中，管片车必须和出碴车脱钩。 管片起吊机从管片车卸下管片，然后再将管片送给管片输送机。 1.4.2注浆 浆车应跟在碴车后面。在砂浆车上安装一个传输泵将砂浆从砂浆车送入拖车中1 的砂浆 罐里。 在掘进过程中，注浆泵将砂浆从砂浆罐压入缝隙中 143出碴车 每一

3、个出碴车（共3组）的最大容积是9m3 （有待确定）。出碴车编组为半个循环尺寸在以 下范围内： L=4,150mm W=1,500mm H=2,450mm 1.5基本参数 1. 6概念 以下构件是TBM概念的基础： 刀盘 盾构包括尾盾 刀盘驱动 拼装机 后配套系统 1.6. 1单一部件的主要特点和相互作用 刀盘一刀盘驱动一推进缸 刀盘是一个“耐用的钢结构”南京的地质需要装上刮刀。 推进缸最大推力3.165足够适应水压盾构的磨擦和负载。 在盾构内驱动系统与一个巨大的结构块结合在一起。 相对于安装直径，最大输出功率630KW,最高速度2.9rpm. 拼装机一推进缸 管片安装时间对工程进度至关重要。

4、所以，选择的拼装机类型是一个久经考验的系统，该系统曾在几项工程中使用过。合适的液 压传动控制保证了快速的管片安装速度和至毫米的精确度。 单独的汽缸传动控制和推进缸的管片安装方式可以使管片安装时间达至30分钟以下。 1. 6. 2人身安全 根据欧洲标准ptEN 12336（1998）人身安全贯穿在整个的TBM机器和设计中。材料运输（管 片运输和运料车的运行）和人员车工区的分开构成了这一概念的基础。 工区进入的安全性以及必要的维修点也是需要强调的地方。 多年来，海瑞克已经在隧道建设中成功的实施了相关的安全程序。 1.6. 3隧道安全 1.6. 3. 1 渗水 下列措施可以防止水的渗透： a）带有三

5、排密封刷的隧道TBM的严密性。 该系统在全世界的使用已被证明是成功的。随着油脂系统传动控制的进一步发展和每排密封 刷之间严密的协调性，海瑞克已将最佳压力值成功控制至6.5巴。 b）（隧道）TBM机器在隧道掌子面的屏蔽性。 安装在盾构前部的受压隔板将挖掘仓和隧道的大气环境隔开。板壁可以承受3巴的工作压 力。 在出碴的过程中，随着螺旋输送机出碴门的关闭,TBM和隧道也被迅速而安全的与水隔开。 停电时出碴门将自动关闭。 1.6. 3. 2火灾的预防 a）液压油料 海瑞克使用的主要是高度易燃的液压油。测试表明，火灾危险主要来自于高压系统下油料细 小的渗漏。因此，海瑞克使用了带有4螺旋钢壳的适度高压线。

6、 1982年以来，在海瑞克工作的大直径隧道工程中，从没有火灾事故的发生。 b）电缆 所有使用的电缆皆为H07电缆（不易燃，非PVC材料）。 c）电力安装 尺寸大小和安装遵照欧洲标准。 d）皮带输送机的皮带传送 皮带传送在防火和防毒方面满足地下施工标准。 2. 功能 2. 1概述 土压平衡盾构（简称EPB盾构）主要应用在粘稠土壤中，该类型土壤富含粘土，亚粘土或 淤土，低渗透性。 为避免下沉或隆起，刀盘控掘的泥土支撑掌子面。作为支撑媒介，该开挖的土壤应具有下列 特点： 高可塑性 液态到软粘稠度 低内摩擦 低渗透性 一般来说，开挖前后碰不到这些特点。为了使该泥土可以运输，必须掺进诸如膨润土和泡沫 等

7、添加剂，但必须考虑土层压力的变化。 2. 2挖掘/推进 在旋转的刀盘的作用下，土层通过刀盘开口被压进开挖仓，在开挖仓里与已有的塑性泥膏相 混合。为了防止泥土从掌子面进入开挖仓，推进千斤顶通过受压隔板将推力传到泥膏。在开 挖仓里，在土压和水压的作用下，泥膏被挤到一定程度后，平衡产生了。在掌子面上的当前 泥土压力与平时的压力大致一样。泥膏支撑压力进一步增加，超过平衡压力时，开挖仓里的 泥膏和掌子面之间被进一步挤紧，这将导致盾构前方的泥土隆起。减小压力后，泥土进入开 挖仓，然后泥土下沉。 螺旋输送机将挖出的泥土从具有压力的开挖仓运到大气压力下的隧道中为了实现碴料从螺 旋输送机出口到皮带输送机的转移，

8、而不用闸门，土壤水的渗透性应低到不能流进螺旋输送 机。 土压主要受以下因素影响： 推进速度 开挖弃碴的数量 泥土改良的添加物 在掘进中，在一定的速度下，土压一般受螺旋输送机的转速控制。随着螺旋输送机转速的增 加，弃碴排放速度加快，土压减弱。速度减缓则土压增加。 一般来说，通过改变掘进速度也可以改变土压。降低掘进速度则使土压减小，反之则使土压 增加。 目的是在掘进时保持土压的连续性，开挖仓产生的压力可以补充刀盘前面的压力，以防止泥 土下陷或渗漏。 通过安装在受压隔板不同位置的传感器，泥压和支撑压力可以在控制仓里显示出来。 掘进中为了混合和改良泥土以及减小盾构滚动，可以改变刀盘的转速。 2. 3多

9、种模式 可以设想，TBM作为一种多种操作模式的机器，胜任在不同的基本模式下工作，以及轻松 的在这些模式间进行转换。根据泥土强度的不同，机器可以在以下方式下操作： 2. 3. 1 土压平衡模式 开挖仓封闭起来由螺旋输送机出碴。弃碴在开挖仓里改良。螺旋上碴栓可以挡住开挖仓里的 有限压力。控制系统可以根据TBM推进速度来控制螺旋速度和泡沫注浆速度以保持掌子面 压力。 2. 3. 2半土压平衡模式压力空气模式 在一定的泥土环境里，可以在刀盘仓里只有部分空间有碴料的情况下使用。而其它部分则由 TBM空气压力控制系统调节的压力空气进行支撑。螺旋机负责将碴料从刀盘仓较低的地方 运出。螺旋机里的塞子结构可以保

10、证掌子面上的压力空气。 在这种操作模式下，如果可行，将会降低对泥土改良的要求，也不需要在弃碴前对碴料进行 多大的处理。 2. 3. 3敞开模式 泥土的稳定性允许TBM在没有一定压力的情况下操作，螺旋输送机可以将弃碴从也盘仓运 出。在该种模式下，不需要对泥土进行加工。 2. 4控制 所有数据和必需的控制设备都在控制仓中。推进速度，刀盘速度以及螺旋输送机的速度也可 以在这里看到。 控制仓还可以控制隧道方向。 2. 5管片安装过程 掘进中，接下来需要安装的管片放在管片输送机或管片车上。 在机器推进中，将要衬砌的管片环外表面和刀盘开挖直径之间的缝隙必须填上否则一旦该 缝隙被周围的泥土填充，将会导致下陷

11、。完成一个推进循环后，将会撤下一定数量的推进千 斤顶，为第一环管片让出空间。其它千斤顶保持与待衬管片环之间的接触，以防止盾构在土 层压力下后移。 拼装机举起管片，将它放到需要栓到上一环的位置。在拼装头松开管片前，必须保证退下的 千斤顶固定了管片，以防止管片发生错位。 剩下的管片以相同的方式安装，衬砌环完成。 第5页 海瑞克盾构掘进机技术说明 第30页 4 盾壳 4 1 概述 盾壳的钢结构根据具体的土压、水和动荷载、发生的工作荷载和在大气压大于 3 巴时的操作荷载而设计。 它由两块结构焊接而成，带机械加工密封面（机械加工）和轴承座，两节盾壳之间 是法兰盘。 所有土压平衡盾构操作所需的联接均连为一

12、体。 盾壳由三个管筒部分组成： 前盾部分 中盾部分 盾尾部分 42 开挖段（前盾和中盾部分） 带有焊接压力壁的开挖段是刀盘驱动的基座， 它将搅合舱和工作面舱分开， 它可 产生压力以支撑隧道掌子面。 开挖段还承担刀盘接的触压力。 16 个双节推进油缸的柱塞端支撑在压力壁上，活塞杆端可机械调节。 推进油缸的顶脚作用在 5+1 管片上。 它们可以单个控制，或者按数量和压力分成 4 组，以顶进和调整隧道开挖方向 盾尾通过铰接油缸与开挖段相连。 铰接接头为机械加工而成，并备有一个可调密封和一个紧急膨胀密封 外径 6390mm -带有5mn硬化表面的盾壳切割端6400mm 最小 S=60MM S=20MM

13、 最小 S=60MM ND1400 DN700mm DN80 5 盾尾壳 周边锥形壳 压力壁 双室人员舱的连接法兰盘 螺旋输送机连接法兰盘 空压控制件的连接法兰盘 压力壁的土压传感器数量 管片安装机的支撑架 机械加工的主驱动支撑架 43 盾尾 盾尾是一个整块焊接结构件，与前部盾壳连接在一起。 向3排钢丝刷密封连续供应油脂，以密封隧道外径，REXSO油脂泵包含在尾盾 控制系统的交货范围内。 5. 刀盘 5. 1概述 本刀盘是根据施工现场的具体地质条件进行设计制造。 5. 2结构 刀盘设计为一个带有宽出料口的切割式圆盘。 其开口率约为28%。带有4辐条的 厚壁法兰板用来作为联接法兰连接主驱动和切割

14、式圆盘的连接基础。 4辐条结构为厚 壁钢管。 切割式圆盘形刀盘四周是支座，具有下列构造： 4个通到中心的碴槽 刀盘的周围有4个出料口 出料口的最大宽度为280mm这就保证了通过刀盘的碴的大小也可以通过螺旋输 送机 一个用于向刀盘前注入土质改良剂的孔位于在刀盘中心。 5. 3钢结构 用于制造钢结构的材质为 S355J2G3( St52-3 )或G552中心为铸铁。 整块结构为一强焊结构。 5. 4刀具 铲刀安装在进碴口的左右两边，刀具覆盖了整个碴口的长度。 外边缘另配备边刀，它可以从背面更换。 刀具的切割边通常与实际开挖直径一致。 刀盘配有一个行程为50mn的液压式可延伸超挖刀。超挖刀可用于曲径

15、开挖。 在刀盘前的开挖量约为90MM 在刀盘中心为单侧锥形中心刀。其在刀盘前正中心的最大开挖线为269MM 6. 盘驱动 6. 1概述 刀盘驱动紧栓于开挖段压力壁上的可动法兰上。主要部件如下： 变速箱 主轴承 密圭寸支撑 安装刀盘的环形法兰 密封接触环 内外密封系统 小齿轮马达，轴承 刀盘为液压驱动，通过一个带有可控流量的液压泵的封闭循环操作。它可以以不 同的速度在两个方向工作。 6. 2变速箱，小齿轮 8个三级液压驱动变速箱马达，带不间断齿轮油。 对于给定施工现场不断增长的安全需要，变速箱可加工成所需的尺寸。 小齿轮的两边都装在球形滚子轴承上，可以消除重压下啮合几何结构偏移。 6. 3主轴承

16、 主轴承的设计为3轴滚子轴承和内部啮合。 有可能签订合同生产主轴承的公司有Hoesch Rothe Erde/Dortmund（德国）或者 RKS（SKF）/Avallon（法国）。我方与这两个公司都有长期的合作关系。两个公司都可 按期提供优质的产品。 6. 4密圭寸系统 小齿轮或轴承腔由内外部密封系统密封，与掌子面舱隔开。 一个三道密封系统均有不间断的油脂润滑。 这个三道密封都是耐用的纤维强化唇型密封。油脂均匀的供给第一道和第二道封 密间的整个环形空隙。 多余的油脂排出第一道密封，流入掌子面。 油脂供应除了能润滑第一道和第二道封密外，还有清洗第一道封密的功效。 第三道密封由旁边的小齿轮箱里的

17、油进行润滑。 第二道和第三道密封间有一个向后的开口，以进行漏油检查。 密封的接触面为硬化的接触环。 6. 5主驱动输出功率 刀盘驱动为全液压式。 每台输出功率为315kW的两台马达驱动式泵装置安装在后配套上。 8个液压驱动的齿轮马达都配有可变活塞式马达。 通过可变活塞式泵和可变活塞式马达，可以在0-rpm之间选设最佳的刀盘速度。 最大速度是2.9rpm. 7. 人员舱 7.1. 概述 双室人员舱的连接在开挖段的脊部区。这一连接法兰的几何形状符合盾构半径和 刀盘驱动。 这一连接法兰可使人员通过压力墙中的门进入工作面仓， 该门的直径为600mm。 连接法兰在中央分开，人员可通过压力门从一边进入另一

18、边。 7.2双室人员舱 双室人员舱与5.1节所述的连接法兰相接， 人员舱的形状和尺寸与盾构的安装条件适应， 右边舱作为正常进入开挖舱的通道，左边舱在紧急情况下使用。 7.3设备 人员舱根据CEN标注装配，考虑在压缩空气条件下工作，它包括下列设备： 供通过人员舱用的压缩空气阀 气流调节器 压力表 钟表 温度计 绝缘凳 照明，包括应急照明 记录压力计 加热器 8. 片安装机 8. 1概述 管片管片安装机安装在尾盾上，用来安装单层管片衬砌。 它的运动与施工现场的条件特别适应，能将管片准确的放到恰当的位置上。主要 动作功能正常发挥作用。所有动作里的能量储备都是经过精心计算的，可以确保其 动作精确到位。

19、 管片安装机由下列设备组成： 行走横梁 行走框架 带机械抓取系统的轭架 操作员可在盾构里通过一固定操作板操纵管片安装机。 8 . 2行走横梁 管片安装机的行走横梁用于纵向移动。它通过法兰与盾构的后部支撑架相连。盾 构与拖车间所有的连接都通过管片安装机中部的开空部分。 拖车的联结点铰接在行走横梁上。 8 . 3行走框架 行走框架安装在管片安装机的行走横梁上，可纵向移动。行走框架在两个横向液 压油缸的作用下纵向移动。 行走框架上通过法兰盘装有一个环行齿接滚子轴承回转凸缘，从而与旋转框架相 连接。回转马达安装在行走框架内。回转驱动装置在带有液压提升制动器的液压传 动齿轮马达的带动下工作。齿轮都罩在内

20、部。 5.4转动架 转动架连接在滚子轴承回转凸缘内则，是可伸缩臂（横向安装）的基座. 可伸缩臂（内/外套管）由滑动导向。它们通过套管内的臂式柱塞伸展，且它们 的伸展相互独立。 8. 5轭架和抓取头 伸缩内套管的两端由轭架连接。轭架支撑安装机头部或抓取系统。 无论是绕着横向轴的旋转还是纵向轴的上下运动都汇集在管片安装机的头部上。 8. 6回动架的动力供应 管片安装机的转动部分由下列驱动： 液压能 阀门信号电压 动力通过一个综合能量供给系统提供。 8. 7技术参数 结构 可伸缩臂管片安装机，中空，带抓取系统，自由度为6度。 约 2000MM +/-200 度 约 1000MM 全液压式，可按比例调

21、节速度 纵向 回转 伸缩 转动，头部 旋转，头部 斜向，头部 +1-2 度 +/-2.5 度 +/-2.5 度 工作动力 纵向 回转 提升力 速度 纵向 回转 伸缩 规格 装配功率 50KN 150KNM 120KN 0-8M/MIN 0-2RPM 0-8M/MIN 30KW 对砼管片的要求 起吊栓位于重心位置 起吊栓的尺寸为M30或以上 允许拉力150KN 允许径向力90KN 在起吊栓附近装有加强钢部件，用以在安装管片过程中吸收剪切力 楔形块在两轴之间要做到足够的倾斜。 9. 1概述 在隧道掘进过程中，碴土由开挖段的拌和舱进入螺旋输送机， 然后再由可控制速 度的螺旋输送机送入皮带输送机的进料

22、斗，再由皮带输送机输送到停在轨道上的碴 车。 皮带输送机的长度取决于碴车的数量。 碴车可在皮带输送机卸料站下移动。 9. 2螺旋输送机 螺旋输送机安装在开挖段压力壁的法兰上，从盾构的底部到皮带输送机的出碴 点，倾斜角约为17度。 非常耐用，它包括以下部件； 安装/连接凸缘（焊接在开挖段） 前筒 伸缩筒 出碴筒 驱动，配有： 离合器外壳，离合器，带有行星齿轮的液压马达。 带心螺旋 出碴筒门阀 螺旋筒配有6个R2注入连接。由于螺旋直径和杆体直径的限制， 沿一边的最大 弃碴颗粒为240mm 在周末和机器维修期间，由滑动式关闭门将出碴筒关闭。滑动式关闭门由液压 油缸操纵，还有一个紧急功能是如果断电，滑

23、动门可以自动关闭。 9. 2. 1螺旋输送机的前门 概述 门本身包括两个部分，分别位于盾构中间的左右两侧。隔板后面装有两个液压油 缸，以操纵平板门。柱杆传输必要的力矩，以打开 /关闭隔板。 注：该门在关闭状态下既无紧水性也无紧气性。 9. 2. 2螺旋输送机的伸缩 概述 在通常情况下，螺旋输送机的终端达到土舱内。螺旋输送机也可从土舱内缩回， 直到可使用分开的平板门，以关闭隔板。可在任何位置操作螺旋输送机，即便在伸 展/回缩螺旋输送机时。这种特点可防止螺旋输送机被木块或漂石卡死。 9. 3皮带输送机 皮带输送机将碴土从螺旋输送机出碴点运到碴车里。它包括一个驱动装置和一 个位于后配套上的卸碴站，适

24、合曲线行走。橡胶皮带配有一个横向导轮。 皮带输送机的主要部件： 皮带结构 卸碴站 张拉站 一个机械的可调皮带清洁机安装在驱动站上。 10. 配套设备 10. 1概述 后配套系统靠轮子在轨道上滚动，由盾构机牵引。 后配套系统装有导向板，以保证其即使在曲线处也能保持在轨道上。 EPB盾构操作和管片安装所需要的机械设备均安装在拖车上。 10. 2概念、制造、安装 拖车系统主要包括： 运输管片的桥吊 管片输送机（管片储存） 装有EPB盾构机操作所需的所有设备 所有设备都安装在拖车的左右两侧。这样可保证有足够的空间供碴车通过和管片运 输。 10. 3管片装卸 10. 3. 1吊桥 一个完整的管片环由两台

25、专门的管片车运到第1号拖车区。管片车与碴车相连。 盾体与第一拖车之间的梁和第一、二号区拖车之间的吊机在管片车和卸管片点 （管片输送机）之间起桥梁作用。平行移动的两个2.5T吊机将管片卸下放到管片输 送机，每次一块。两台吊机由人工在一个悬挂式操纵台上控制和操纵。 技术参数 吊桥长度约18M 承载力2*20KN 行起速度10/40M/MIN 提升速度4M/MIN 装配功率2*2KW 10. 3.2管片输送机 管片输送机的作用是暂时储存管片和将管片输送到管片安装机。 管片输送机位于底部，直接管片安装机后面开始，约4.5M长。它可储存3块管 片。 管片输送机与拖车独立，主要由提升管片的提升架和带可换塑

26、料条的滑行板组 成。 当所有管片都放在管片输送机上后，管片安装开始时，移向管片安装机的接应 点，行程为一管片长度。它通过滑行板上的两个液压油缸完成。 管片安装机吊起管片。 管片输送机的底部在钢导轨上滑行，一链子将它拉向盾构方向。安装管片时， 放松链子。 重载提升架由4个液压油缸提升，它轮流将管片从滑行板上吊起。滑行板还可 返回一管片长度的距离。 升架降下来，并且管片被放在滑行板的塑料条上。每块管片重复这一程序。 技术参数 滑动油缸 数量：两个油缸 柱塞直径：80mm 杆直径:45mm 行程:1200mm 滑动力200KN 前进速度:6cm/分 返程速度：12cm/分 起吊油缸 数量：四个油缸

27、柱塞直径：43mm 杆直径:38mm 行程:51mm 起吊能力：约130KN 10.4拖车设备 拖车的安装包括以下部件: 10.4.1液压系统 10.4.1.1推进驱动千斤顶 高压泵，可控压力：1组 输出电压：55KW 最大推进速度：80mm/分 所有千斤顶最大返程速度：1600mm/min 10.4.1.2马达驱动泵组 刀盘驱动 数量：2组 输出：2X 315KW 可变液压活塞泵 断开压力 可控输出电压 可控体积 二次供应电路 1041.3拼装机 输出：30KW 可变活塞泵 断开压力 可控体积 泵操纵： 拼装机转动架 行走架 拼装机的自由度为6度 10.4.1. 扩挖刀 输出：7.5KW 内

28、齿泵 10.4.1.5马达驱动泵组 螺旋驱动 数量：1组 输出：160KW 可变液压活塞泵 断开压力 可控输出电压 可控体积 10.4.1.6液压箱 在2号拖车上的箱子可用做刀盘驱动和螺旋输送器中的液压泵供给箱。油位和温度 的检测装置安装在箱子里。 型的号是ISO VG46。 尺寸 体积：8000L 1041.7油过滤装置 刀盘驱动的过滤系统直接安装在液压箱的下面。 一个螺旋泵不断使液压油通过一个大功率的过滤器再回液压箱。 不断经过并联过滤可保证液压系统保持清洁，而且减少故障和停机所造成的费用 技术参数 输出：5.5KW 螺旋泵： 操作压力：8bar 过滤器制造商：Pall 过滤器装置：6 1

29、0.4.2盾尾密封油脂泵 在3号拖车上安装了一个风动密封油脂泵 10.4.3主驱动油脂泵 在3号拖车上安装了一个风动油脂泵 10. 4. 4冷却管路 TBM上有一个封闭的冷却管路，以冷却电气和液压部件。要求用户提供最高温度 为25C的干净水源，总流量约为30M/H。 11. 电气系统 11. 1 TBM供电变压器 高压通过一个或更多变压器降压至400V。 TBM上的变压器为密封式，户外型。 绝缘液 功率 初始电压 二级电压 频率 保护类型 监测 硅酮 1250KVA 10KV 0.4KV 50HZ 最低IP55 温度监测，接触断开 密封监测，接触断开 无载损失按IEC 短路损失按IEC 连接按

30、DIN47636第一部和DIN42530 11. 2配电盘 配电盘位于后配套上，为金属板结构，IP55级，适应外部条件，适当分成若干 个带母线接头的独立部分。底部为密封板，如结构要求侧入口，则装防水盖。 为防止直接接触，所有活动连接处都有有机玻璃罩，所有活动端头和母线都有套 罩。配电盘前部装有伏特表和安培表。独立电路都有过载和短路保护。 11. 3控制台 控制台为IP55级。控制台包括所有安全操作 TBM的遥控装置和指示器，显示屏 显示TBM系统的所有操作参数。按钮可控制所有功能。各控制板都适合人的操作。 控制板按功能分成以下部分： -推进油缸/ 土压显示 -输碴图/刀盘驱动 推进油缸 -推进

31、油缸控制按钮：停/推进/安装管片 -独立控制推进油缸组的压力控制装置 -推进油缸组的压力显示 -4个推进油缸的行程的显示，带测量系统 -推进速度分压器 -油位指示灯 输碴图 5个土压传感器的压力显示 控制按钮： -启动/停止/反向操作螺旋输送机 -启动/停止/反向操作皮带输送机 -启动/停止螺旋输送机的马达驱动泵 -启动/停止皮带输送机的马达 控制按钮： -开/关螺旋输送机后部的滑门 -显示螺旋输送机的转速 -显示螺旋输送机后部滑门的压力 刀盘驱动 控制按钮： -启动/停止刀盘驱动1+2 -启动/停止变速箱 -启动/停止过滤管路 -启动/停止油脂泵 -伸出回缩扩挖刀 选择开关： -刀盘的转速

32、-顺时针或逆时针旋转刀盘 -油冷却的手动/自动功能 显示： -刀盘的工作压力 -刀盘的转速 -箱内的油温 -变速箱的油温 -扩挖刀的压力 -泄漏油的温度 油位和过滤器的指示灯 11. 4现场控制板 现场控制板位于移动件的附近，如管片安装机，管片吊机，管片输送机等。所有 现场控制板都备有紧急按钮和钥匙开关，以便在维修期间局部断开。 11. 5控制系统 西门子S7PLC是控制系统的核心，它可控制TBM的主要功能，安装有控制台上， 它的远程按口单元安装有配电盘内。PLC系统与控制台内的工业电脑相连。 所有软件 都被保密。 所有系统包括停止线路都可防停电，所有线路都相互连锁，以防错误启动设备。 为确保

33、安全，主要机器系统有启动预报警，远程悬挂控制板上有闭锁装置。关键线 路单独通过电线接向PLC 11. 6电缆 都为橡胶包层电缆（HAR。电缆支固系统能永久地固定电缆，保护其免受外界的 损坏，同时又可提供必要的通道。主电缆应尽可能地与控制线路分开，以防相互干 扰。 11. 7高压电缆圈筒，包括高压电缆 尺寸 长度 NTSCGE W 0矿山型 3*TBA+EARTH 200M 11. 8控制电缆、供电电缆 类型NEOFLE，H07 RNF 11. 9马达 马达为IP55级。 马达为全封闭式，由风扇冷却。在马达线圈内装有热敏电阻（如大于200KW, 这样可从总控制台控制跳闸和报警。还装有MCB呆护和

34、传统的过载保护。可选择合 适的马达启动方式，以防止过高的启动电流。大于30KW勺马达由STAR-DELTA-STARTER 启动。 11. 10接地 TBM的主要接地系统通过适当的接地导体将所有拖车都牢固地连在一起，这样整 个TBM即是一个等电势区，在这个范围内所有裸露导体和附加金属件都完全保持相 等的电势。 11. 11电压 电气系统工作的最高电压如下: 隧道供电 10KV 3相 50HZ 动力 400V 3相 50HZ 控制 230V 单相 50HZ 50V（行走设备） 照明 230V 单相 50HZ 11. 12插座 盾构和后配套上的插座均带 30MA RC保护。 400V 16-32A

35、 CEE型插座， 在每台拖车上 400V 63A CEE型插座， 在每台拖车上 400V 16A 在每台拖车上 11. 13照明 TBM上装有带聚碳酸酯漫射器的防雨日光灯。 TBM上的紧急照明灯由单独的蓄电 池供电（LUX15,能力为1小时 11. 14闭路电视系统 在卸碴处装2台摄象机，与操作室相连。 闭路电视系统： -2台黑白摄象机 -1台黑白显示器 12附加设备 12. 1数据采集系统 测量数据采集任务可归纳如下： “采集，处理，保存，显示和评估由隧道施工机械产生的所有数据。” 按预设时钟连续记录、显示和保存所有数据。每个掘进循环的数据按连续编号保 存为单独的文件。这样就可记录与各个文件

36、相对应的掘进循环的日期和时间。 每次启动PC时，数据采集程序就会自动启动，并在内存中启动所有必要的程序 块。然后它就可确定机器的实时工作状态。程序的终止可通过菜单、键盘和鼠标操 作，并且它有口令保护。 插图 从接口 COM2通讯 在串联接口 COM2上有一 MODEM （调制解调器）与PC相连。如果接上公共电 话线，就可从其它地方操作 PC。每台电脑都需要相同的远程软件。 保存在中央数据文件夹中数据可传输到其它PC上。通过公共电话线可进行世界 范围的机器服务（远程诊断和维护）。 来自TBM的报警信息将被自动保存起来，附带日期和时间。它们在晚些时候可 在报告中打印出来。 所有记录的实时数据以图形

37、的形式显示在 程序的显示屏上。操作司机可在几个窗 口中选择。当开始一个新的掘进循环后，报告中要求的数值将从平均数值表中调出。 在一个新的掘进循环中将分别产生均值、最低、最高、初始和最终文件。 由于报告是通过已存格式和所记录的数据之间的联系生成，因此可随时打印报 告。数据以DBASE的格式保存，有转换成其它数据库格式的界面。 12. 2 SLS-T隧道导向系统 12.2.1前言 VMT :作为测量技术公司，成立于1994年，为隧道施工业开发掘进机导向 系统和提供测量服务。过去 4年业务讯速发展，已向未衬砌、管片衬砌和顶管法 隧道提供了超过55个隧道导向系统，同时从其它几个隧道导向设备厂家招募了一

38、 流的人员。受世界范围隧道施工业的需求，新设备和测量系统的研制继续快速发 展。 自从过去2年APD （自动定位）版本的演变以来，购买的大约 75%SLS-T系 统已经成为SLS-T APD。本系统很快成为标准系统使用在遍布欧洲的主要管片衬 砌隧道工程。现在常常由客户指定使用在他们的项目上。 1222介绍 隧道掘进机（TBM ）司机需要关于主机轴线相对于设计隧道线路（DTA）是 如何定位和取向的连续不断信息。在如今掘进速度为每分钟几个厘米比较平常的 情况下，为使主机尽可能实际的与设计隧道线路（DTA）相接近，司机必须立即 得到关于其控制行为产生结果的反馈。SLS-T APD隧道导向系统与自动定位

39、和隧 道掘进软件一起向用户连续不断地提供关于 TBM立体方位和走向的最新信息。因 此，通过适当的转向控制，可将 TBM控制在设计隧道线路（DTA）狭小公差范围 内。 SLS-T系统的主要基准点是由一个从激光经纬仪发射出的可见激光束提供， 此激光经纬仪安装在隧道较稳定区域洞壁或衬砌上。本激光束发射距离取决于激 光功率、洞内环境条件和其所受的折射量，一般在 100200米之间。 激光束穿过主机和后配套设备（激光窗口）无障碍空间照射到装在主机前部 的靶上。有效激光到靶的距离也取决于激光窗口尺寸和隧道曲度。因此，定期前 移激光至一新位置是必要的。测量组确定首发位置后，接下来的激光位置由自动 定位（AP

40、D）设备来确定。 激光束照射到ELS靶上时，光束相对于靶心的精确中心已测定。水平角在激 光束照射ELS靶时也确定了。在ELS靶内安装的是一个监测ELS靶倾角和转角的 双轴倾角计传感器。附装在前部 ELS靶上的是一个后向三棱镜。激光基准点位置 至ELS靶间距离由经纬仪内电子测距仪测定。因此，激光基准点固有位置形成了。 ELS靶固有位置和方位以及TBM位置和方位可以建立起来了。 本信息结合所需掘进路线给主机司机一个简单的提示，主机在哪儿及应在哪 儿。SLS-T APD自动测量系统不仅提供了测定TBM随时的精确位置的方法，尤其 是在掘进中。而且它将这些结果提供给司机以使其能按清楚、简洁方式采取必要

41、校正措施。于是使用本信息控制主机转向以使其能与所需路线尽可能接近。 当然，如果TBM继续沿着所需的准确线路前进（施工质量较好、计划实施的 较准确），对所有有关方面来说是最好不过的。然而，隧道掘进不可能精确地按规 划隧道路线施工。障碍物、TBM护盾变形、围岩密度和水文地质变化等，都对TBM 方向有影响。不管轴线是直的或曲的，随时校正转向是必要的。如果护盾必须沿 着狭小曲线路线，那么校正过程更至关重要并且比直线掘进更困难。带铰接油缸 的TBM较灵活机动，但转向更复杂。 然而，因为隧道衬砌必须与TBM掘进相随进行，所以校正控制范围是受限的。 校正必须与环轮廓相适应，应避免对TBM和衬砌的损坏。如果管

42、片衬砌采用楔形 环，那么校正尤为重要。如果一环安装不正确， TBM超出公差会越来越快，校正 将更难。TBM必须沿着一个预先确定的几何形校正曲线成切线退回到设计隧道线 路（DTA） 1223特征概述 在介绍中阐述了为什么导向系统对于 TBM来讲是必要的。VMT公司的SLS-T 自动定位系统已经考虑到开发此功能并提供必要信息使TBM按设计路线高精确 度地向前掘进。并提供完整的隧道掘进记录，甚至更多。SLS-T自动定位系统已 经很快成为全世界TBM使用的标准系统。 SLS-T自动定位系统是经现场验证的导向系统并具备完整的基本功能，不带 众多的麻烦的电缆线和元件。任何训练有素的技术人员都能很快掌握本系

43、统结构。 因此，人员经快速培训后就能操作和使用本系统。一名带班工程师就能在包括测 工不参与的情况下前移激光位置，全面操作SLS-T自动定位系统。测工可以将精 力集中在主要控制测量工作上。 12.2.3.1 SLS-T自动定位系统特征 TBM位置计算与曲线图和数字表格显示 安装后安装环和环位置计算和显示 TBM方位计算和显示 环方位计算和显示 使TBM成切线退回到设计隧道路线的校正曲线计算 欲安装管片环（相对于校正曲线）预先计算 竣工隧道掘进（进尺记录、掘进日志文件等）全面记录 沿计算校正曲线设计油缸伸展显示 PC全面操纵各个元件 用基本几何原理计算设计隧道线路（DTA） 自动检测激光方位（方位

44、控制） 激光经纬仪自动定位 环安装期间激光位置导向变化 程序屏面在办公室或世界其它任何地方的任意显示 操作便捷（Windows NT程序） 尾封间隙随意自动测量 12.2.4 SLS-T自动定位系统操作 12.2.4.1 依据 SLS-T自动定位隧道导向系统中采用的基本坐标系如下： 地球坐标系：一整个现场测量与本坐标系有关。用其计算所有固定测点、始 发位置、中点等。 TBM坐标系：一TBM上所装ELS靶、控制测点和基准点导向元件尺寸的测 量都在本坐标系内计算。本坐标系与TBM轴线有关。它包括和记录了测量用的所 有必要测点。对于主控测量，控制测点可用来确定TBM位置。由此，TBM位置 可独立决定

45、而不取决于通过程序转化的隧道掘进软件。 设计隧道线路（DTA）系统：一在本系统内，显示TBM前后基准点变化和 偏移。坐标系在本系统内的确定是 SLS-T的主要目的。总是显示TBM相对于本系 统位置的水平/垂直偏移和变化。 TBM坐标系一般由VMT事先确定。 建立隧道掘进基准点的地球坐标系测量位置值、设计隧道线路（ DTA）数据 和其它相关值，是SLS-T自动定位系统所需的，并提供给 VMT以便输入本系统 内。如果使用环排序设备，那么也需要详细的环设计。 开始掘进前TBM定位 隧道掘进软件使与TBM （油缸安装尺寸等）和主机目前、出发位置相关的数 据具体化。为获得TBM位置，测出盾构内基准点并转

46、化到设计隧道线路（DTA）。 就用这些坐标系来计算TBM精确位置。位置由隧道掘进软件以曲线图和数字形式 在监视器上按序排列显示。由VMT工程师进行微调。现场工程师按基准点进行测 量。这可视为用户熟悉控制测量的练习。 1224.2环序和TBM掘进预先计算 当TBM位置和最后安装环确定后，可计算出进一步的进尺。对于小的校正， 计算出的曲线可以直接认为是设计隧道线路（DTA）。如果几个厘米的校正是必要 的，必须计算校正曲线。这从最后安装环开始，经TBM返回到设计隧道线路 （DTA），成切线与设计隧道线路（DTA）横切。本曲线将把 TBM机动性和管片 环弯曲限制考虑在内。（用户可自行确定水平和垂直校正

47、曲径，以及使 TBM多快 回到设计隧道线路（DTA ）。 12.2.4.3掘进数据记录 经测量的TBM和环数据保存并可随时显示或打印出来以作文件之用。可提供 清楚的隧道掘进数据。可打印出隧道掘进和环安装过程的曲线图。 12.2.4.4办公室数据传输 如果需要，TBM位置可经现场电话连接到办公室进行传输，并且隧道掘进可 以几乎同步传输到办公室的监视器上。如果需要，TBM位置和环安装数据的传输 可经国家通讯网传到较远的公司总部进行显示。 12.2.5系统元件 所有元件已经在运转的 TBM上进行了集中测试并在恶劣的隧道掘进环境中 进行了全面试验和测试。为说明系统概述，所附草图解释了元件间的关系，简要

48、 说明如下： 激光经纬仪 VMT概念激光经纬仪（莱卡TCA1100/ART/GUS64）是一个测量（水平和垂直） 角度和距离的测量仪器，并发射出一束可见激光基准光束。 黄色盒 用来向经纬仪和激光提供电源。计算机和经纬仪间的通讯连接也在此组织。 电缆卷筒 当TBM向前掘进时，安装在洞壁上的激光经纬仪和安装在 TBM上的其它设备 间的距离增大。由于系统的这两部分间连接用的是一根电缆，因此，使用带滑 动连接的电缆卷筒证明是延伸电缆长度的最有效办法。 ELS靶 活动的ELS （电子激光系统）靶接受激光束。它决定入射点的水平和垂直方向。 另外，转角和倾角由所带的倾角仪测定。偏角由激光在ELS上的入射角确

49、定。 ELS固定在TBM上，其位置安装时再定。由此，得知其相对于隧道轴线的安装 尺寸。 工业用计算机 在工业用计算机内，所有确定的数据自动组合和计算。由隧道掘进软件执行。 本信息以图表和数字表格显示在监视器上。由此，TBM位置一目了然。 隧道掘进软件 隧道掘进软件构成了 SLS-T自动定位系统的心脏。其通过所附通信装置接收所 有上述通信装置来的数据。TBM位置由隧道掘进软件计算得出。以图表和数字 显示。由Windows用户接口确保操作便捷。 控制盒 控制盒连接系统的各种传感器，并将这些输出转换为合适的条目输入工业用计 算机内。来自工业用计算机的控制信号也转换并传输到传感器上。 调制解调器 通过

50、现场安装的普通电话网用调制解调器来遥控操作或检测。TBM位置可任意 显示在办公室内。 TBM-PLC TBM数据（例如油缸伸展）是从 TBM程序逻辑控制器（PLC）输入。PLC独 立于SLS-T自动定位系统。由TBM制造商提供。 插图 12.3注浆装置 12.3.1概况 后配套系统的左侧和右侧装有带一台 4个独立的压力接口的两个双活塞泵。每个压 力接口都直接连到各注浆管并由一个压力传感器监测。 活塞泵的注浆量可以按要求设置，它靠电气流量控制液压泵所实现的。 活塞泵的填装靠工地提供的泥浆车完成。 控制系统控制以下操纵模式： 当使用人工操纵模式时，操作者可以单独选择每一个注浆点并且靠电位器控制注浆

51、 量。 当使用全自动操纵模式时，所有的注浆点都是既选择既开始工作。 每个注浆点都装有一个电子显示器和一个计程器，另外该系统的行程总数和每环的 注浆量都有所显示。 注浆量被不断监控。该系统的每个注浆点都有两个可调限值。 限制值1是当达到最高注浆压力时断开活塞泵。 限制值2是当超过最低压力时再次启开活塞泵。 12.3.2技术参数 全液压2-缸活塞泵，带测试好的液压力控制片座阀；适合传输富含固态物质的高稠 物质；在很大程度上为连续的高精确的配剂流量。 泵机组概况 该泵机组包括带2个泥浆活塞的两台相邻的硬铬泥浆缸，一个吸压阀壳，液压驱动 的盘座阀一因此这样不会因为磨损（吸力仓和压力仓连接处）而导致的短路，一个 为从泥浆缸冲泥浆的水箱，驱动泥浆活塞和盘座阀的液压油缸，一个据行程和时间 全自动控制装置，和一个带