盾构技术培训讲义

1、1、相关概念及结构原理 2、主要部件及系统介绍3、主机装配4、下井吊装 主要培训内容盾构，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。1.1盾构的概念1.1盾构的分类盾构按开挖面与作业室之间隔板构造可分为全敞开式、半敞开式及闭胸式三种。具体划分见下图。手掘式半机械式机械式全敞开式半敞开式挤压式泥水式土压式闭胸式盾构土压平衡式加泥式土压平衡式1.1.1、土压平衡盾构的概念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

2、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。1.2结构原理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。刀盘旋转切削开挖面的泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的碴车上。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进。盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。1.3盾构类型与颗粒级

3、配的关系 一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水的塑流体，容易充满土仓，在土仓中可以建立压力，平衡开挖面的土体。粗颗粒含量高的碴土塑流性差，实现土压平衡困难 盾构机主要由主机、液压系统、盾尾密封系统、集中润滑系统、同步注浆系统、加泥加水系统、泡沫系统、聚合物系统、冷却系统、车架系统、PLC自动控制和数据采集系统、供配电系统等几大部份组成。盾构掘进机总图1.4 盾构机组成盾构机主机图 盾构机主机主要由壳体、刀盘及驱动系统、拼装机、螺旋输送机、推进系统、铰接系统等几大部份组成。1.4 盾构机组成1号车架（右）操作室1号车架(右)1.6 设备布置介绍1号车架（左）同步注浆系统，包括注浆泵、 A液注

4、浆搅拌桶。1号车架(左)2号车架（右）： （1）集中润滑系统，包括补脂泵和注脂泵； （2）盾尾油脂系统，包括盾尾油脂压注泵和空压机； （3）液压蓄能器。2号车架(右)2号车架（左） 泡沫系统：包括2台泡沫发生器；B液泵、B液箱；污水箱。2号车架(左)3号车架（右）液压泵站3号车架(右)3号车架（左）加泥系统，包括三台泥浆泵3号车架(左)4号车架（右） 变频器柜； 4号车架(右)4号车架（左）加泥箱。4号车架(左)5号车架（右）控制柜；5号车架(右)5号车架（左）水箱，聚合物箱。5号车架(左)6号车架（右）功率补偿器，高压变压器；6号车架(右)6号车架（左）空压机，储气罐，空气过滤器。6号车架(

5、左)7号车架（右）备用空压机；7号车架(右)7号车架（左）高压电缆存放车架。7号车架(左)第二部分 主要部件及系统介绍2.1 盾构壳体结构 2.2 刀盘及驱动系统2.3 螺旋机输送系统2.4 拼装机系统2.5 推进铰接系统2.6人行闸2.7皮带输送机2.8双梁系统盾构机结构与功能概要(盾构各主要部件和系统结构) 盾构壳体由切口环前盾、中盾和盾尾组成。盾构壳体具有足够的强度以承受土压力、水压力、盾构千斤顶推进反力和掘进反力。 由密封舱隔板将盾构分隔成开挖区和工作区，刀盘驱动装置安装在前盾上，螺旋机安装在前盾下部预留法兰座上。 中盾内部焊有加强环圈和“H”型梁，以保证足够的强度和刚度。“H”梁上安

6、装工作平台，盾构机的推进千斤顶沿圆周方向均布于中盾的千斤顶安装孔座上，拼装机安装在盾尾的前部。 盾尾具有足够的长度满足开挖和衬砌管片安装的工作空间。盾尾密封由三道钢丝刷组成。2.1盾构壳体结构刀盘系统结构图刀盘盘体 刀盘驱动中心回转接头2.2 刀盘及驱动系统2.2 刀盘及驱动系统刀盘驱动系统 刀盘驱动共设有8道土砂组合密封圈、内外圈密封均配有集中润滑系统，以确保大型土砂组合密封圈始终处于良好的润滑状态。 大轴承中的滚柱，及大轴承大齿轮和与其啮合的小齿轮设有润滑系统，以确保部件始终处于良好的工作状态。驱动结构局部放大图密封圈小齿轮大轴承刀盘驱动装置为刀盘开挖掘进提供所需的转动扭矩，是整个盾构的核

7、心部件。它是由10 组变频电机和1 套重型三排圆柱组合轴承（带外齿）等组成。系统按下列路线传输转矩：变频电机小齿轮大轴承的齿轮主受力环刀盘，推力、径向负荷和倾覆力矩同时由大轴承承受。2.2 刀盘及驱动系统变频电机大轴承采用具有高可靠性的机械配件2.2 刀盘及驱动系统 螺旋输送机的功能主要是有以下三点：1、运送在切削密封舱中切削下来的土；2、在螺旋输送机内充满形成螺旋状连 续体的切削土，提高止水效果；3、保证土压平衡功能。2.3 螺旋输送机系统 螺旋输送机位于开挖室下部，其作用是有效地排除弃土和更好地控制土压力。螺旋机驱动采用两台液压马达直接驱动,同时配置液压比例控制系统，转速能实现无级调节，实

8、现了盾构机土压平衡功能。螺旋机的壳体上设有2个加水口，用来改善土体流动性。另外还配备了1对闸门紧急开关装置，用于紧急状态时及时关闭螺闸门。螺旋输送机 螺旋输送机驱动螺杆桶体螺旋机驱动结构图闸门装置轴承测速编码器液压马达2.4 管片拼装机系统 管片拼装机采用挡轮、托轮将拼装机盘体支承于盾构盾尾上，具有回转、提升、平移和支撑调整夹紧四个动作，以满足管片拼装的动作要求，并配有电缆卷筒和软管卷筒，以改善拼装机的工况条件。 拼装机的回转动作是由两台伊顿公司（带制动）液压马达驱动的；提升动作由2只提升油缸来完成；平移动作由1只平移油缸来完成；支撑调节夹紧动作由4只支撑油缸来完成。拼装机回转有快慢速度，采用

9、了遥控拼装机技术。管片拼装机遥控式拼装机 拼装机回转采用盘体周边支撑形式，利用两台带制动器的低速大扭矩液压马达驱动，回转角度为210度。盘体提升横梁悬臂梁配重挡托轮利用遥控技术进行管片拼装 电缆卷筒2.5 推 进 铰接系 统 盾构的推进系统 提供盾构向前推进的动力。推进系统包括22个推进油缸和推进液压泵站。推进千斤顶行程为2150 mm。其中4只油缸（1#，6#，12#，17#）设有行程传感器。 盾构的铰接系统主要是盾构转弯时用。铰接系统包括20个铰接油缸和铰接液压泵站。铰接千斤顶行程为220 mm。其中4只油缸（1#，6#，12#，17#）设有行程传感器。铰接系统油缸的分区如下图所示，分为八

10、个压力区域，其中4只油缸设有行程传感器。特点： 1、油缸单独推进结构，使用灵活2、油缸分区控制，无级调速，提高施工效率2.6人行闸 人行闸由主舱和预备舱组成，两舱被压力门分隔开。在检查和维护作业的过程中，负责作业的人员可携带工具进入开挖舱。 人行闸配有在压缩空气下操作所必需的电路和标准装置，包括：压缩空气阀连通气闸室、调节器、压力计、电话、照明(包括紧急照明)等。 人行闸及承压隔板上有1个直径为600mm圆形闸门以进入开挖室。2.7皮带输送机皮带输送机的作用是把螺旋机卸料口的出土运送到土箱车。皮带输送机主要由以下部件组成：皮带、卸料部件、张紧装置。全长采用挡板结构，皮带输送机的头部采用螺旋拉紧

11、装置，尾部设有清扫器，头部设有喷淋水管，用以清扫。整机能够在水平曲线250m的弯道上使用。2.8 双梁系统双梁系统主要由梁结构件、行走小车、5T电动起吊葫芦及起吊横梁组成。用于管片运输。3、主机装配3.1前盾用50t副钩挂两20t钢丝绳，连接吊耳，用100t主钩挂两根40T钢丝绳连接40T吊耳，挂两个30T手拉葫芦连接20T吊耳，水平吊起，在空中升主钩，放副钩，使主钩40t钢丝绳受力，用手拉葫芦调节长度，将盾体调整至竖直状态,缓慢放置在托架上，前部用10t手拉葫芦锚固上3.2 中盾装配用两个30t手拉葫芦连接30t吊耳，两根30t钢丝绳连接30t吊耳，用100t主钩起吊，调整至水平，中盾法兰面

12、缓慢接近前盾法兰面，如需要微调，用手拉葫芦调整，对正就位后，定位销固定，拧紧M36*115螺栓3.3螺旋机安装先将螺旋机拉杆放入盾体内，使用20t手拉葫芦两点吊装螺旋机，安装螺旋机，使螺旋机在井字梁中间，螺旋机到井字梁两侧（或者机加工法兰面刻画圆）一样，调整螺旋机角度，利用水平尺检测出料口水平，连接拉杆机构，调节拉杆长度，点焊上耳座；螺栓连接螺旋机壳体与机闸门，螺旋机调整后固定，点焊上，出料口用垫墩支撑焊接机闸门上壳体三；拉杆耳座、拉杆3.4 工作平台前部安装水平吊装安装工作平台前部,拧紧螺栓3.5 盾尾装配用50t副钩挂两根20T钢丝绳，连接20T吊耳，用100t主钩挂两个30T手拉葫芦连接

13、40T吊耳，挂两根20T钢丝绳连接20T吊耳，水平吊起，在空中升主钩，放副钩，使主钩30T葫芦受力，用手拉葫芦调节长度，将盾体调整至竖直状态，缓慢接近中折盾法兰，两盾体法兰对正就位后，定位销规定，拧紧M36*100螺栓3.6 工作平台后部水平吊装安装工作平台后部,与前部连接，拧紧螺栓3.7 刀盘装配用两个等长20t钢丝绳挂与主钩上，竖直吊起刀盘与前盾连接，如角度需要微调，用副钩挂钢丝绳吊刀盘下部吊耳调整，对正就位后，用M24*75螺栓拧紧4.1下井准备工作 1）始发基座的安装 2）始发井隧道内按台车行走范围中心线和盾体位置铺设符合要求的两对钢轨。并在始发基座上铺设临时平台，将钢轨按固定轨距前后水平延伸至始发洞门口； 3）各种工具、使用材料、安装用辅助设备下井就位； 4）地面把各节台车装好车轮，并在车轮附近用 14b 槽钢焊接支撑左右，防止台车在吊装过程中变形； 5）各号台车相连接的管线做好编码记号，整齐堆码在将要布置的相应台车走道板上，连同台车一起吊下井，以方便盾构机组装的有序进行； 6）盾构机各部件运输、摆放到位。合理布置场地，安排专人做好防雨准备，随机工具特别照看和回收。台车进场后立即组织卸车并配合组装人员进行轮子的装配，并及时下井； 7）始发井内需具备完善的排水、照明