第二節(jié)盾構(gòu)機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)簡介介盾構(gòu)是一個(gè)具具備多種種功能于于一體的的綜合性性隧洞開開挖設(shè)備備,它集集和了盾盾構(gòu)施工工過程中中的開挖挖、出土土、支護(hù)護(hù)、注漿漿、導(dǎo)向向等全部部的功能能，目前前，盾構(gòu)構(gòu)機(jī)已成成為地下下交通工工程及隧隧道建設(shè)設(shè)施工的的首選設(shè)設(shè)備被廣廣泛使用用優(yōu)點(diǎn)①不受受地面交交通、河河道、航航運(yùn)、季季節(jié)、氣氣候等條條件的影影響。②能夠夠經(jīng)濟(jì)合合理地保保證隧道道安全施施工。③盾構(gòu)構(gòu)的掘進(jìn)進(jìn)、出土土、襯砌砌、拼裝裝等可實(shí)實(shí)行自動(dòng)動(dòng)化、智智能化和和施工運(yùn)運(yùn)輸控制信息化化。④掘進(jìn)進(jìn)速度較較快，效效率較高高，施工工勞動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度較低低。⑤地面面環(huán)境不不受盾構(gòu)構(gòu)施工的的干擾。。缺點(diǎn)①盾構(gòu)機(jī)械械造價(jià)較高。。②在飽和含含水的松軟地地層中施工地地表沉陷風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)大。③隧道曲線線半徑過小或或埋深較淺時(shí)時(shí)難度較大。。④設(shè)備的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸、、安裝及場地地布置等較復(fù)復(fù)雜。為適應(yīng)各種不不同類型土質(zhì)質(zhì)及盾構(gòu)機(jī)工工作方式的不不同，盾構(gòu)機(jī)機(jī)可分為三種類型、四四種模式：三種類型：①軟土盾構(gòu)構(gòu)機(jī)；②硬巖盾構(gòu)構(gòu)機(jī)；③混混合型型盾構(gòu)構(gòu)機(jī)。。四種模模式：：圖2-1盾盾構(gòu)構(gòu)機(jī)總總圖①開開胸式式；②半半開胸胸式（（半閉閉胸式式、欠欠土壓壓平衡式式）；；③閉閉胸式式（土土壓平平衡式式）；；④氣氣壓式式。圖2-1盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)總圖圖圖2-2盾盾構(gòu)機(jī)機(jī)主機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖（一））刀盤盤刀盤是盾構(gòu)構(gòu)機(jī)的的核心心部件件，其其結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式、強(qiáng)強(qiáng)度和和整體體剛度度都直直接影影響到到施工工掘進(jìn)進(jìn)的速速度和和成本本，并并且出出了故故障維維修處處理困困難。。常見的的結(jié)構(gòu)構(gòu)有：：平面面圓角角刀盤盤、平平面斜斜角刀刀盤、、平面面直角角刀盤盤。盾構(gòu)機(jī)機(jī)刀盤盤應(yīng)滿滿足以以下要要求：：①刀刀盤應(yīng)應(yīng)有足足夠的的強(qiáng)度度和剛剛度。。②刀刀盤應(yīng)應(yīng)有較較大的的開口口率。。③針針對(duì)地地層的的變化化，能能夠方方便地地更換換硬巖巖滾刀刀和軟軟巖齒齒刀。。④刀刀盤結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)有足足夠的的耐磨磨強(qiáng)度度。⑤刀刀盤上上應(yīng)配配置足足夠的的渣土土攪拌拌裝置置。⑥刀刀盤上上應(yīng)配配置足足夠的的注入入口，，各口口并裝裝有單單向閥閥。以以滿足足刀具具的冷冷卻、、潤滑滑和渣渣土改改良。。硬巖盤口部分開挖直徑6280mm圖2-3刀刀盤（1））下面面是海海瑞克克公司司的刀刀盤結(jié)結(jié)構(gòu)和和參數(shù)數(shù)：結(jié)結(jié)構(gòu)形形狀：：平面面圓角角形刀刀盤。。鑄造造和焊焊接混混合型型。外形尺尺寸：：F6280mmF6130mm（（刀圈圈外經(jīng)經(jīng)）ＸＸ1410mm總厚厚（刀刀盤厚厚580mm））刀盤盤質(zhì)量量：57000kg開口口率：：28%超挖刀刀行程程：50mm刀刀盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)0-6.1r/min最最大大扭矩矩：I-4500KN.mmII-1970KN.mm脫脫困扭扭：5300KN.mm結(jié)構(gòu)構(gòu)：：刀刀盤盤前前端端面面有有8條條輻輻板板（（開開有有8個(gè)個(gè)對(duì)對(duì)稱稱的的長長條條孔孔）），，其其上上配配有有滾滾刀刀（（齒齒刀刀））座座、、刮刮刀刀座座和和2根根攪攪拌拌棒棒，，刀刀盤盤與與驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝裝置置是是用用法法蘭蘭連連接接，，法法蘭蘭與與刀刀盤盤之之間間是是靠靠四四根根粗粗大大的的輻輻條條相相連連。。為為保保證證刀刀盤盤的的抗抗扭扭強(qiáng)強(qiáng)度度和和整整體體剛剛度度，，刀刀盤盤中中心心部部分分、、輻輻條條和和法法蘭蘭是是采采用用整整體體鑄鑄造造，，周周邊邊部部分分和和中中心心部部分分采采用用先先拴拴接接后后焊焊結(jié)結(jié)的的方方式式連連接接。。（（以以前前該該件件需需從從國國外外進(jìn)進(jìn)口口，，現(xiàn)現(xiàn)在在已已國國產(chǎn)產(chǎn)化化））。。為為保保證證刀刀盤盤在在硬硬巖巖掘掘進(jìn)進(jìn)時(shí)時(shí)的的耐耐磨磨性性，，刀刀盤盤的的周周邊邊焊焊有有耐耐磨磨條條，，面面板板上上焊焊有有柵柵格格狀狀的的Hardox耐耐磨磨材材料料。。刀刀盤盤上上裝裝有有4路路泡泡沫沫管管并并分分8個(gè)個(gè)出出口口，，各各口口都都裝裝有有單單向向閥閥。。裝裝有有塔塔形形滾滾刀刀超超挖挖刀刀一一套套，，配配油油管管2根根,其其行行程程為為：：50mm。。刀刀盤盤上上可可裝裝雙雙刃刃滾滾刀刀4把把，，單單刃刃滾滾刀刀31把把，，正正面面齒齒刀刀64把把。。邊邊緣緣齒齒刀刀16把把。。（2）刀刀具的配配置：刀具的的結(jié)構(gòu)構(gòu)、材材料及及其在在刀盤盤上的的數(shù)量量和位位置關(guān)關(guān)系直直接影影響到到掘進(jìn)速度度和使使用壽壽命。。不同同的地地層條條件對(duì)對(duì)刀具具的結(jié)結(jié)構(gòu)和和配置置是不不相同同的。。①刀刀具種種類圖2-4單單刃滾滾刀結(jié)結(jié)構(gòu)圖圖圖2-5雙雙刃刃滾刀刀結(jié)構(gòu)構(gòu)圖雙刃中中心刀刀單刃滾刀中心齒刀窄齒刀切刀弧形刮刀仿形刀②刀具的的破巖機(jī)理理：分軟巖切削削機(jī)理和硬硬巖破巖機(jī)機(jī)理。軟巖巖切削機(jī)理理是刀具對(duì)對(duì)土層的擠擠壓所產(chǎn)生生的剪切力力來破壞土土層而達(dá)到到切削效果果。

圖2-6軟土刀具切削機(jī)理示意圖滾刀破巖要要想達(dá)到滿滿意效果，，必須滿足足兩個(gè)條件件：a.工作面面的巖層要要有一定強(qiáng)強(qiáng)度；b.滾刀的的啟動(dòng)扭矩矩要小。因?yàn)橐韵乱蛞蛩睾茈y滿滿足以上條條件：a.地質(zhì)因因素；b.滾刀的的制造質(zhì)量量及工藝；；c.滾刀質(zhì)質(zhì)量一致性性；d.開挖模模式問題。。③刀具配配置的差異異性刀具配置的的差異性表表現(xiàn)在滾刀刀和刮刀的的配置數(shù)量量和高等級(jí)級(jí)組合高度度差等方面面。刀具的高度度差及組合合高度差對(duì)對(duì)開挖的影影響：a.刀具高高對(duì)防結(jié)泥泥餅有利。。b.刀具具的高度差差大有利于于破巖。制造商/參數(shù)海瑞克公司維爾特公司三菱公司滾刀啟動(dòng)扭矩/mm20-5050-8030-50滾刀直徑/in171713或17滾刀磨損量限制/mm20（刀圈厚70）30（刀圈厚80）20邊緣滾刀高度/mm高出盾殼15-20高出盾殼15-20高出盾殼15-20中心滾刀高度/mm/把數(shù)175/8110/10110/8正面滾刀高度/mm/把數(shù)175/30110/25110/30切刀高度/mm/把數(shù)140/（32X2）70（37X2）70/（30X2）刮刀高度/mm/把數(shù)140/16---70/42刀盤先行刮刀無，滾動(dòng)與刮刀互換無，滾動(dòng)與刮刀互換90,滾動(dòng)與刮刀互換表2-2配配置差差異表④滾刀與與滾刀之間間的刀間距距圖2-8刀刀間距距示意圖滾刀的刀間間距也是影影響破巖能能力的關(guān)鍵鍵因素。刀刀間距過大大會(huì)在兩刀刀之間出現(xiàn)現(xiàn)破巖的盲盲區(qū)而形成成“巖脊””。刀間距距過小會(huì)將將巖體碾成成小碎塊，，降低破巖巖功效。刀盤邊緣部部分的刀間間距一般都小于于90mm,正面刀具的的刀間距一一般在100mm,有的在115-120mm。（二）前體體前體又叫切切口環(huán)，是是開挖土倉倉和擋土部部分，位于于盾構(gòu)的最最前端，結(jié)結(jié)構(gòu)為圓筒筒形，前端端設(shè)有刃口口，以減少少對(duì)底層的的擾動(dòng)圖2-9前前體結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖圖在圓筒垂直直于軸線、、約在其中中段處焊有有壓力隔板板，隔板上上焊有安裝裝主驅(qū)動(dòng)、、螺旋輸送送機(jī)及人員員艙的法蘭蘭支座和四四個(gè)攪拌棒棒，還設(shè)有有螺旋機(jī)閘閘門機(jī)構(gòu)及及氣壓艙（（根據(jù)需要要），此外外，隔板上上還開有安安裝5個(gè)土土壓傳感器器、通氣通通水等的孔孔口。不同同開挖形式式的盾構(gòu)機(jī)機(jī)前體結(jié)構(gòu)構(gòu)也不相同同。舉例參數(shù)：：F6250mm（直徑徑）X1700mm（長度））X60mm（板厚厚）X57t（質(zhì)量量）（1）主驅(qū)驅(qū)動(dòng)裝置主驅(qū)動(dòng)裝置置由主軸承承、八個(gè)液液壓驅(qū)動(dòng)馬馬達(dá)、八個(gè)個(gè)減速器及及主軸承密密封組成，，軸承外圈圈通過連接接法蘭用螺螺絲與前體體固定，內(nèi)內(nèi)（齒）圈圈用螺絲和和刀盤連接接，借助液液壓動(dòng)力帶帶動(dòng)液壓馬馬達(dá)、減速速器、軸承承內(nèi)齒圈直直接驅(qū)動(dòng)刀刀盤旋轉(zhuǎn)。。舉例參數(shù)：：最大扭矩矩：I-4500KN.mII-1970KN.m脫困困扭矩：5300KN.m輸輸出轉(zhuǎn)速速：0-6.1r/min主主軸承外外徑：F2600mm質(zhì)質(zhì)量：6.64t壽壽命：：10000h圖2-10主驅(qū)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖圖（三）中體體圖2-11中體結(jié)構(gòu)示意圖中體又叫支支承環(huán)是盾盾構(gòu)的主體體結(jié)構(gòu)，承承受作用于于盾構(gòu)上的的全部載荷荷。是一個(gè)個(gè)強(qiáng)度和剛剛性都很好好的圓形結(jié)結(jié)構(gòu)，地層層力、所有有千斤頂?shù)牡姆醋饔昧α?、刀盤正正面阻力、、盾尾鉸接接拉力及管管片拼裝時(shí)時(shí)的施工載載荷均由中中體來承受受。中體內(nèi)內(nèi)圈周邊布布置有盾構(gòu)構(gòu)千斤頂和和鉸接油缸缸，中間有有管片拼裝裝機(jī)和部分分液壓設(shè)備備、動(dòng)力設(shè)設(shè)備、螺旋旋輸送機(jī)支支承及操作作控制臺(tái)。。????舉例參參數(shù)：：F6240mm（（直徑徑）X2580mm（長長度））X40mm（（板厚厚）X31.4t（（質(zhì)量量）（1））人員員艙人員艙艙是在在需要要壓縮縮空氣氣以平平衡盾盾構(gòu)圍圍巖的的水土土壓力力，以以保持持作業(yè)業(yè)面的的穩(wěn)定定作業(yè)業(yè)時(shí)使使用。。圖2-12人人員員艙結(jié)結(jié)構(gòu)示示意舉例參參數(shù)：：結(jié)構(gòu)構(gòu)雙雙艙型型、1800mm（（長））X2550mm（（寬））X1600mm（（高））；工作壓壓力：：0.3Mpa實(shí)驗(yàn)壓壓力：：0.45Mpa容納人人數(shù)：：普通通艙3人、、緊急急艙2人。

圖2-13推進(jìn)油缸分區(qū)圖2-14推推進(jìn)進(jìn)系統(tǒng)統(tǒng)油缸缸分組組圖（2））推進(jìn)進(jìn)油缸缸盾構(gòu)的的推進(jìn)進(jìn)機(jī)構(gòu)構(gòu)提供供盾構(gòu)構(gòu)向前前推進(jìn)進(jìn)的動(dòng)動(dòng)力。。推進(jìn)進(jìn)機(jī)構(gòu)構(gòu)包括括30個(gè)推推進(jìn)油油缸和和推進(jìn)進(jìn)液壓壓泵站站。推推進(jìn)油油缸按按照在在圓周周上的的區(qū)域域分為為四組組，每每組7~8個(gè)油油缸。（3））鉸接接油缸缸為了使使盾構(gòu)構(gòu)在掘掘進(jìn)時(shí)時(shí)能夠夠靈活活的進(jìn)進(jìn)行姿姿態(tài)調(diào)調(diào)整及及小曲曲線半半徑掘掘進(jìn)時(shí)時(shí)能夠夠順利利通過過，必必須減減少盾盾構(gòu)的的長徑徑比。。它是是通過過鉸接接油缸缸把盾盾構(gòu)的的中體體和盾盾尾相相連接接來實(shí)實(shí)現(xiàn)的的。鉸鉸接系系統(tǒng)包包括十十四個(gè)個(gè)鉸接接油缸缸和預(yù)預(yù)緊式式鉸接接密封封。鉸鉸接油油缸一一般處處于保保持位位置，，盾尾尾在主主機(jī)的的拖動(dòng)動(dòng)下被被動(dòng)前前進(jìn)。。當(dāng)盾盾構(gòu)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎時(shí)時(shí)，油油缸也也應(yīng)處處于保保持位位置，，盾尾尾可以以根據(jù)據(jù)調(diào)向向的需需要自自動(dòng)調(diào)調(diào)整位位置。。舉例參數(shù)數(shù)油缸數(shù)量量：14]油缸尺尺寸：F180mmXF80mmX150mm工作壓力力：30Mpa牽牽引力：：7340KN（四）盾尾尾及盾尾密密封圖2-16盾尾密封示意圖圖2-15盾尾尾結(jié)構(gòu)示意意圖盾尾主要用由于施工中中糾偏的頻頻率較高，，盾尾密封封要求彈性性好，耐磨磨、防撕裂裂，能充分分適應(yīng)盾尾（五）螺旋旋輸送機(jī)圖2-18螺旋輸送機(jī)葉片圖2-17螺旋旋輸送機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖圖螺旋輸送機(jī)機(jī)是土壓平平衡盾構(gòu)機(jī)機(jī)的重要部部件。其作作用是：①掘進(jìn)渣渣土排出的的唯一通道道；②掘進(jìn)時(shí)時(shí)通過螺旋旋機(jī)內(nèi)形成成的土塞建建立密封前前方土倉內(nèi)內(nèi)的壓力，，有效地抵抵御地下水水。螺旋輸送機(jī)機(jī)由液壓馬馬達(dá)減速裝裝置驅(qū)動(dòng)，，驅(qū)動(dòng)裝置置與螺旋輸輸送機(jī)采用用球形鉸接接，以適應(yīng)應(yīng)螺旋軸的的自由擺動(dòng)動(dòng)。為防止止渣土的侵侵入，其輸輸出端采用用了與主軸軸承外密封封相同的結(jié)結(jié)構(gòu)，并自自動(dòng)注脂。。螺旋機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍可可以在0~22rpm內(nèi)無級(jí)級(jí)調(diào)速，控控制出土量量很方便。。調(diào)節(jié)螺旋旋輸送機(jī)的的出土速度度是控制土土倉壓力的的重要方法法之一。圖2-19螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)舉例參數(shù)：：形式：一一端懸浮中中心軸式、、外徑：F900mm、導(dǎo)程：：600mm、驅(qū)動(dòng)動(dòng)功率：315KW、最大扭扭矩：215kN.m、轉(zhuǎn)速速：0-22.4r/min（無級(jí)調(diào)調(diào)速）、最最大出土能能力：300m3/h、最大大通過塊度度：300mm、閘閘門耐壓：：0.3MPa（液液壓式）。。（六）管片片安裝機(jī)構(gòu)構(gòu)管片安裝機(jī)機(jī)由：大梁梁、支承架架、旋轉(zhuǎn)架架及拼裝頭頭組成。大大梁以懸臂臂梁的形式式安裝在盾盾構(gòu)中體的的支承架上上，支承架架通過行走走輪可縱向向移動(dòng)，旋旋轉(zhuǎn)架通過過大齒圈繞繞支承架回回轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)架上裝有有兩個(gè)提升升油缸用以以實(shí)現(xiàn)對(duì)拼拼裝頭的提提升和橫向向擺動(dòng)，拼拼裝頭與鉸鉸接的方式式安裝在旋旋轉(zhuǎn)架的提提升架上，，安裝頭上上裝有兩個(gè)個(gè)油缸，用用以控制安安裝頭的水水平和縱向向兩個(gè)方向向上的擺動(dòng)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖所示示。

圖2-20管片安裝機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖拖車號(hào)主要安裝設(shè)備連接橋皮帶機(jī)隨動(dòng)輪及接渣支架裝置、管片吊機(jī)、1控制室、注漿泵、砂漿罐、小配電柜、泡沫發(fā)生裝置2主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)泵站、膨潤土罐及膨潤土泵3主配電柜、泡沫箱及泡沫泵、油脂站4兩臺(tái)空壓機(jī)、風(fēng)包、主變壓器、電纜卷筒5內(nèi)然空壓機(jī)、水管卷筒、通風(fēng)機(jī)、皮帶機(jī)出料裝置（七）皮帶帶輸送機(jī)皮帶機(jī)用于于將螺旋輸輸送機(jī)輸出出的碴土傳傳送到盾構(gòu)構(gòu)后配套的的碴車?yán)?。。皮帶機(jī)由由皮帶機(jī)支支架、前隨隨動(dòng)輪、后后主動(dòng)輪、、上下托輪輪、皮帶、、皮帶張緊緊裝置、皮皮帶刮泥裝裝置、和帶帶減速器的的驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)等組成。。安裝布置置在后配套套連接橋和和拖車的上上面。為安安全起見，，其上設(shè)有有3處急停停開關(guān)。舉例參數(shù)：：驅(qū)動(dòng)形式式：電機(jī)、、皮帶機(jī)長長度：45m、皮帶帶寬度：800mm、皮帶運(yùn)運(yùn)行速度：：2.5m/s、最最大輸送能能力：750m3/h、電機(jī)機(jī)功率：30KW。。（八）拖車車盾構(gòu)的拖車車屬門架結(jié)結(jié)構(gòu)，用以以安放液壓壓泵站、注注漿泵、砂砂漿罐及電電氣設(shè)備等等。拖車行行走在鋼軌軌上，拖車車之間用拉拉桿相連。。每節(jié)拖車車上的安裝裝設(shè)備如下下表：（九）液壓壓系統(tǒng)統(tǒng)及盾構(gòu)的的液壓系統(tǒng)統(tǒng)包括主驅(qū)驅(qū)動(dòng)、推進(jìn)進(jìn)系統(tǒng)（包包括鉸接系系統(tǒng)）、螺螺旋輸送機(jī)機(jī)、管片安安裝機(jī)及輔輔助液壓系系統(tǒng)。主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)和螺旋輸輸送機(jī)液壓壓系統(tǒng)共用用一個(gè)泵站站，安裝在在二號(hào)拖車車上。主驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和和螺旋輸送送機(jī)液壓系系統(tǒng)各自為為一個(gè)獨(dú)立立的閉式循循環(huán)系統(tǒng)，，這樣可以以保證液壓壓系統(tǒng)的高高效率及系系統(tǒng)的清潔潔。推進(jìn)系系統(tǒng)和管片片安裝機(jī)泵泵站安裝在在盾殼內(nèi)。。（十）注脂脂系統(tǒng)注脂系統(tǒng)包括三大部部分：主軸軸承密封系系統(tǒng)，盾尾尾密封系統(tǒng)統(tǒng)和主機(jī)潤潤滑系統(tǒng)。。三部分都都以壓縮空空氣為動(dòng)力力源，靠油油脂泵油缸缸的往復(fù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)將油脂脂輸送到各各個(gè)部位。。主軸承密封封可以通過過控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)定油脂脂的注入量量（次／分分），并可可以從外面面檢查密封封系統(tǒng)是否否正常。盾盾尾密封可可以通過PLC系統(tǒng)統(tǒng)按照