盾构机和全断面掘进机课件

掘进机械第一节盾构机与全断面掘进机概述第二节盾构机的构造和工作原理第三节盾构的施工工艺过程第四节全断面掘进机第五节机械化钻爆法与掘进机法比较掘进机械第一节盾构机与全断面掘进机概述1第一节盾构机与全断面掘进机概述一、隧道施工方法概述开挖隧道的方法：明挖法，暗挖法；明挖法：挖掘机等土石方机械和桩工机械；暗挖法：钻爆法、盾构法和掘进机法。凿岩、装药机械；装碴运输机械；喷锚支护机械；二次模筑衬砌机械和动力通风机械；盾构机和全断面掘进机：开挖＋支护＋衬砌；第一节盾构机与全断面掘进机概述一、隧道施工方法概述2第一节盾构机与全断面掘进机概述二、盾构机分类介绍盾构的分类方法有以下几种：按开挖面上的挡土方式：开敞式、封闭式；按开挖面土的挖掘方式：手掘式、半机械式和机械式；按开挖面压力平衡的方式：气压式，泥水加压式、土压平衡式、混和式。第一节盾构机与全断面掘进机概述二、盾构机分类介绍3第二节盾构机的构造和工作原理1-刀盘2-刀盘驱动3-盾壳4-推进液压缸5-人员仓6-管片安装机7-螺旋输送机第二节盾构机的构造和工作原理1-刀盘2-刀盘驱动3-盾4一、盾壳1-切口环;2-支承环;3-推进千斤顶;4-盾尾;5-盾尾密封.一、盾壳1-切口环;2-支承环;3-推进千斤顶;4-盾5二、切削刀盘二、切削刀盘6二、切削刀盘广州地铁引进的Herrenknecht盾构：开口率：28％；刀盘直径：6.28m；刀盘和刀盘驱动机构：用4根支撑辐条的法兰板连接；硬岩刀具；软土刀具；外侧装有超挖刀；油缸杆行程50mm；所有刀具均采用螺栓连接，可从泥土舱进行更换。二、切削刀盘广州地铁引进的Herrenknecht盾构：7三、刀盘驱动支承机构用以驱动刀盘旋转，对物体进行挤压和切削。位于盾构切口环的中部，前部与刀盘的法兰相连，后部与压力壁法兰以螺栓连接。主要由驱动支承轴承、大齿圈、密封支承、带轴承的小齿轮、减速器及马达等组成。刀盘支承方式：中心支承式、中间支承式和周边大轴承支承式。三、刀盘驱动支承机构用以驱动刀盘旋转，对物体进行挤压和切削。8四、双室气闸工作人员进入泥土舱的工作程序如下：工作人员甲先从前室进入主室，关闭主室和前室之间的隔离门，按照规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土舱的压力相同时，打开主室和泥土舱之间的间阀、使两者之间压力平衡；这时打开主室和泥土舱之间的隅离门、工作人员甲进人泥土舱；如果这时工作人员乙也需要进入泥土舱工作，乙就可以先进入前室，然后关闭前室和常压操作环境之间的隔离门，给前室加压，直到和主室及泥土舱中的压力相同，打开前室和主室之间的闸阀，使两者之间的压力平衡，打开主室和前空之间的隔离门，工作人员乙进入主室和泥土舱中。四、双室气闸工作人员进入泥土舱的工作程序如下：9五、管片安装机三个动作：提升管片，沿盾构轴向平行移动，绕盾构轴线回转。相应的拼装机构为：举升装置、平移装置和回转装置。进行管片安装时：先粗定位，即用举重钳抓住管片，举升油缸将其提升，平移机构将提起的管片移到拼装的横断面位置，回转机构再将该管片旋转到相应的径向位置；然后再用偏转油缸、仰俯油缸和举升油缸的不同步伸缩进行微调定位，最后完成安装。管片安装机能实现锁紧、平移、回转、升降、仰俯、横摇和偏转七种动作。五、管片安装机三个动作：提升管片，沿盾构轴向平行移动，绕盾构10六、排土机构螺旋输送机、皮带输送机；渣土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的渣土车的土箱中，土箱装满后，再由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将土箱吊至地面、并倒入渣土坑中。螺旋输送机有前后两个闸门：前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断；后者可以在停止掘进或维修时关闭；在整个盾构机断电的情况下，此闸门也可由蓄能器储存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构工作区。六、排土机构螺旋输送机、皮带输送机；11七、后配套设备管片运输设备，四节后配套台车，以及其上面安装的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。一号台车上装有操作室及注浆设备。操作室中有操作控制台、控制电脑、PLC自动控制系统、VMT隧道掘进激光导向系统、螺旋输送机出土口监视器。二号台车：液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。三号台车上装有2台空压机、1个1m3储气罐、一组配电柜及1台二次风机。四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷简、风管盒。七、后配套设备管片运输设备，四节后配套台车，以及其上面安装的12第三节盾构的施工工艺过程第三节盾构的施工工艺过程13第四节全断面掘进机一、掘进机的分类按切削头的回转方式：单轴回转式和多轴回转式；按刀具破碎岩石的方式：切削式、铣削式、挤压剪切式和滚压式；按掘进机无护盾：开式、单护盾式和双护盾式。第四节全断面掘进机一、掘进机的分类14第五节机械化钻爆法与掘进机法比较与钻爆法开挖隧洞相比：1．主要优点掘进机是以机械能破碎岩石，并使隧洞全断面一次形成的机器。它是长隧洞快速施工的有效手段。与钻爆法开挖隧洞相比，它具有快速、优质、经济和安全4大优点。2．不足之处（1）掘进机设备的一次性投资大。（2）据进机本身的加工制造周期长。（3）掘进机的实际利用率较低，一般不超过50％。（4）掘进机的使用，常受洞长和洞径的限制。（5）在溶洞较多的石灰岩地段不宜采用掘进机施工。第五节机械化钻爆法与掘进机法比较与钻爆法开挖隧洞相比：15钻爆法作业循环示意图钻爆法作业循环示意图16盾构法盾构法17隧道全断面掘进机(TBM)隧道全断面掘进机(TBM)18手掘式盾构敞开式；障碍物处理；超挖、纠偏、曲线施工；结构简单；含水地层；塌方及沼气爆炸事故；劳动强度大。手掘式盾构敞开式；障碍物处理；超挖、纠偏、曲线施工；结构简单19半机械式盾构在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖；根据地层条件，可以安装反铲挖掘机或螺旋切削机。如果土质坚硬，可安装软岩掘进机的切削头。半机械式盾构的适用范围基本上和手掘式一样；优缺点除可减轻工人劳动强度外，均与手掘式相似。半机械式盾构在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖；20机械式盾构在盾构的开挖面安装与盾构直径同样大小的刀盘，以实现全断面切削开挖。若地层能够自立或采取辅助措施后能自立，可用开放式盾构；如果地层较差，则采用封闭式盾构。气压式、泥水加压式、土压平衡式等几种。机械式盾构在盾构的开挖面安装与盾构直径同样大小的刀盘，以实现21泥浆式盾构机泥浆式盾构机22刀盘支承方式刀盘支承方式23管片安装机管片安装机24开式掘进机开式掘进机25X型支撑靴X型支撑靴26单护盾掘进机1-刀盘；2-护盾；3-驱动装置；4-推进油缸；5-皮带输送机；6-主轴承及大齿圈；7-刀盘支承壳体；8-混凝土管片；9-管片拼装机单护盾掘进机1-刀盘；2-护盾；3-驱动