盾構(gòu)構(gòu)造與

操作維護(hù)任務(wù)一1.1盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造認(rèn)知【工作場(chǎng)景與任務(wù)】:假如你所在的項(xiàng)目部正在實(shí)施一項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)工程，經(jīng)常

會(huì)有相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或兄弟單位到施工現(xiàn)場(chǎng)視

察學(xué)習(xí)。對(duì)于不了解盾構(gòu)施工和盾構(gòu)設(shè)

備的參觀者，項(xiàng)目部需要派遣解說(shuō)員陪

同講解說(shuō)明。如果項(xiàng)目部通過(guò)舉行公開(kāi)

講解比賽的方式選拔一批金牌講解員，

你將如何準(zhǔn)備解說(shuō)詞?新華視頻03

導(dǎo)向系統(tǒng)認(rèn)知06

渣土改良系統(tǒng)認(rèn)知09

電氣控制系統(tǒng)認(rèn)知切削系統(tǒng)認(rèn)知管片拼裝系統(tǒng)認(rèn)知同步注漿系統(tǒng)認(rèn)知推進(jìn)系統(tǒng)認(rèn)知渣土運(yùn)輸系統(tǒng)認(rèn)知密封系統(tǒng)認(rèn)知目錄

CONTENTS水循環(huán)系統(tǒng)認(rèn)知11

人艙系統(tǒng)認(rèn)知0205080401切削系統(tǒng)認(rèn)知切削系統(tǒng)認(rèn)知

(一)刀盤(pán)圖1-8

盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖切削系統(tǒng)認(rèn)知

一、刀具盾構(gòu)刀具按照破巖原理不同，可分為滾壓型刀具、切削型刀具和

輔助型刀具。滾壓型刀具主要用

于破巖，多為盤(pán)形滾刀；切削型

刀具主要用于開(kāi)挖，包括正面切

刀、先行刀、魚(yú)尾刀等；輔助型

刀具主要為周邊刮刀、仿形刀、

保徑刀、刀盤(pán)保護(hù)刀等。主刀梁正滾刀副刀梁中心

滾刀環(huán)筋刀具保

護(hù)塊大圓環(huán)邊滾刀保徑刀撕裂刀邊刮刀刮刀推進(jìn)系統(tǒng)認(rèn)知液壓缸B主要作用：1.實(shí)現(xiàn)主機(jī)的向前推進(jìn)；2.實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)速度的調(diào)整；3.實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)方向的調(diào)整。推進(jìn)系統(tǒng)認(rèn)知導(dǎo)向系統(tǒng)認(rèn)知導(dǎo)向系統(tǒng)認(rèn)知導(dǎo)向系統(tǒng)是指在隧道掘進(jìn)過(guò)程中，為避免盾構(gòu)機(jī)發(fā)生意外的運(yùn)動(dòng)及方向突變，必須對(duì)盾構(gòu)機(jī)軸線

和隧道設(shè)計(jì)軸線的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行持續(xù)地監(jiān)控

測(cè)量，以確保盾構(gòu)機(jī)沿隧道設(shè)計(jì)軸線掘進(jìn)而開(kāi)發(fā)的一套自動(dòng)化智能導(dǎo)向系統(tǒng)。管片拼裝系統(tǒng)認(rèn)知1.行走梁2.旋轉(zhuǎn)盤(pán)體

3.移動(dòng)盤(pán)體4.液壓馬達(dá)5.提升橫梁6.中心球關(guān)節(jié)軸承

7.轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)8.偏轉(zhuǎn)油缸9.俯仰油缸10.升降油缸管片拼裝系統(tǒng)認(rèn)知渣土運(yùn)輸系統(tǒng)認(rèn)知渣土運(yùn)輸系統(tǒng)認(rèn)知掘進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的渣土，通過(guò)速度可調(diào)的螺旋輸送

機(jī)，從土倉(cāng)運(yùn)送到皮帶輸送機(jī)進(jìn)料端，再由皮

帶輸送機(jī)運(yùn)送到盾構(gòu)機(jī)后部的渣車(chē)上。渣土改良系統(tǒng)認(rèn)知渣土改良系統(tǒng)認(rèn)知泡沫發(fā)生

泡沫

泡沫膨潤(rùn)

高壓水

水渣土改良系統(tǒng)主要包括泡沫系統(tǒng)和膨潤(rùn)土系統(tǒng)。

泡沫系統(tǒng)用于對(duì)

渣土進(jìn)行改良，系統(tǒng)主要由泡沫

泵、高壓水泵、電磁流量閥、泡

沫發(fā)生器、壓力傳感器、流量計(jì)

和管路等組成。

膨潤(rùn)土系統(tǒng)用于

對(duì)渣土進(jìn)行改良。膨潤(rùn)土系統(tǒng)主

要包括膨潤(rùn)土罐、膨潤(rùn)土泵、控

制閥及連接管路。同步注漿系統(tǒng)認(rèn)知同步注漿系統(tǒng)認(rèn)知同步注漿是指在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，將已經(jīng)攪拌好的水泥、粉煤灰、膨潤(rùn)土、砂等混合成的砂漿，通過(guò)單一管路，以一定壓力，不間斷地從盾尾注入管片與周?chē)馏w環(huán)形間隙中；充

滿間隙的混合砂漿可提供相應(yīng)壓力來(lái)支持上方土體并確保管片襯砌的早期穩(wěn)定性和間隙的密封性，從而有效控制盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中地面沉降和減少結(jié)構(gòu)漏水。密封系統(tǒng)認(rèn)知密封系統(tǒng)認(rèn)知盾尾刷1

盾尾刷2

盾尾刷3盾尾密封注漿盾尾注漿管

管片后腔油脂孔前腔油脂孔盾尾密封是為了防止周?chē)貙拥耐?、砂、地下水及壁后漿液，掘削面上的泥水、泥土從盾

尾間隙流向盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部而設(shè)置的密封措施，是盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的重要組成部分。電氣控制系統(tǒng)認(rèn)知電氣控制系統(tǒng)認(rèn)知工廠配電室

10KV電纜盾體、拖車(chē)分配電柜400V/230V變壓器10KV/400V變壓器電流、相序、溫度監(jiān)控主控室230V交流照明、PLC電源，24V直流PLC控制電源盾體、系統(tǒng)控24V直

流監(jiān)控

電源230V交流空調(diào)、插座、照明電源柜230V交流照明插座電源分配柜400V交流主動(dòng)力設(shè)備電源柜230V交流視

頻監(jiān)控

電源柜圖1-73

盾構(gòu)機(jī)供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖額定電壓20KV

高壓環(huán)網(wǎng)柜400V交流無(wú)功補(bǔ)償柜10KV/400V變壓器400V交流主配電柜電纜卷簡(jiǎn)一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)認(rèn)知水泵

水泵

水泵隔膜泵

隔膜泵液壓油冷卻

器、變頻器、空壓機(jī)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)部

密封刀盤(pán)電機(jī)、齒輪油冷卻

器污水污水外循環(huán)水外循環(huán)水內(nèi)循環(huán)水冷

卻器排污泵冷卻水循環(huán)系統(tǒng)認(rèn)知冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工作原理圖機(jī)內(nèi)盾尾內(nèi)循環(huán)水箱污水箱過(guò)

濾

器人艙系統(tǒng)認(rèn)知

人艙系統(tǒng)認(rèn)知人艙是工作人員進(jìn)入掘削面進(jìn)行維修的通道，主要用于檢查、更換刀具、維修刀盤(pán)

及排除工作面異物等工作。

分帶壓和常壓兩種工作模式。

No.01盾構(gòu)機(jī)的基本構(gòu)造認(rèn)知切削系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、管片拼裝

系統(tǒng)、渣土運(yùn)輸系統(tǒng)、渣土改良系統(tǒng)、同步

注漿系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、冷卻

水循環(huán)系統(tǒng)、人艙系統(tǒng)等。 No.02盾構(gòu)機(jī)主要系統(tǒng)工作原理認(rèn)知正確理解盾構(gòu)機(jī)各個(gè)主要系統(tǒng)的工作原理。A簡(jiǎn)述盾構(gòu)機(jī)的基本構(gòu)造。簡(jiǎn)述管片拼裝系統(tǒng)的組成。簡(jiǎn)述螺旋輸送機(jī)的作用。盾構(gòu)構(gòu)造與操作維護(hù)任務(wù)二1.2盾構(gòu)機(jī)選型、起源與發(fā)展認(rèn)知新華視頻【工作場(chǎng)景與任務(wù)】:

假設(shè)你所在的公司承接了西安市某地鐵區(qū)間隧道施工標(biāo)段的工程任務(wù)，項(xiàng)目概況如下：項(xiàng)目位于西安市南郊地鐵隧道設(shè)計(jì)埋深23m,待掘進(jìn)范圍內(nèi)地層主要為黃土層，其間分

布有厚0.5~1m的砂夾層，局部有砂層透鏡體。項(xiàng)目所在區(qū)域地下

水位埋深約16m,屬潛水(非承壓水)類(lèi)型，地層綜合滲透系數(shù)為8.7×10-8m/s。項(xiàng)目地處城市郊區(qū)，區(qū)間范圍內(nèi)無(wú)重要建筑物及地下管線。作為公司盾構(gòu)技術(shù)骨干，請(qǐng)你根據(jù)以上項(xiàng)目情況，用科學(xué)

的盾構(gòu)機(jī)選型方法，完成該項(xiàng)目的盾構(gòu)機(jī)選型工作。目錄

CONTENTS01

盾構(gòu)機(jī)選型認(rèn)知(一)盾構(gòu)機(jī)選型概述(二)盾構(gòu)機(jī)選型基本原則(三)盾構(gòu)機(jī)選型的依據(jù)和方法盾構(gòu)機(jī)的起源與發(fā)展認(rèn)知(一)盾構(gòu)機(jī)的起源(二)盾構(gòu)機(jī)在國(guó)外的發(fā)展(三)盾構(gòu)機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展02盾構(gòu)機(jī)選型認(rèn)知土壓平衡盾構(gòu)機(jī)?泥水平衡盾構(gòu)機(jī)?應(yīng)該選哪一種?一、盾構(gòu)機(jī)選型概述原則五后配套設(shè)備的能力應(yīng)與主機(jī)相匹

配，生產(chǎn)能力應(yīng)

與主機(jī)掘進(jìn)速度匹配，同時(shí)應(yīng)具

有施工安全、結(jié)

構(gòu)簡(jiǎn)單、布置合

理和易于維護(hù)保

養(yǎng)的特點(diǎn)。安全性、可靠

性、先進(jìn)性、

經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一

在安全可靠的

情況下，考慮

技術(shù)先進(jìn)性和

經(jīng)濟(jì)合理性。原則六盾構(gòu)制造商的

知名度高，業(yè)

績(jī)、信譽(yù)和技

術(shù)服務(wù)好。原則四滿足安全、質(zhì)

量、工期、造

價(jià)及環(huán)保要求。滿足隧道外徑、

長(zhǎng)度、埋深和

地質(zhì)條件、沿

線地形以及洞

口條件等。應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)、

水文地質(zhì)有較

強(qiáng)

的

適

應(yīng)

性

，

首先要滿足施

工安全的要求。二、盾構(gòu)機(jī)選型基本原則原則一原則二原則三

三、盾構(gòu)機(jī)選型的依據(jù)和方法盾構(gòu)機(jī)選型是一項(xiàng)具有極強(qiáng)專(zhuān)業(yè)性的復(fù)雜技術(shù)工作，往往需要考慮諸多復(fù)雜因

素、借鑒成功項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、科

學(xué)的分析及論證才能最終確定盾構(gòu)機(jī)。

主要的選型方法如下：(1)根據(jù)地層滲透系數(shù)進(jìn)行選型；(2)根據(jù)地層顆粒級(jí)配進(jìn)行選型；(3)根據(jù)地下水壓進(jìn)行選型。中礫

砂礫

粗砂含礫粉砂砂礫巖粗砂細(xì)砂粉質(zhì)粘土土壓平衡盾構(gòu)機(jī)100

50

20

10粒徑

(mm)圖1-78

盾構(gòu)機(jī)型與地層顆粒級(jí)配關(guān)系圖泥水平衡盾構(gòu)機(jī)0,0050,0020,001000050,0002粒

徑

比

例

(

%

)盾構(gòu)機(jī)的起源與發(fā)展認(rèn)知

一

、盾構(gòu)機(jī)的起源1806年，法國(guó)工程師馬克·布魯諾爾(Marc

Isambard

Brunel)

發(fā)現(xiàn)船的木板

中有被船蛆鉆出的孔道，船蛆是一種蛤，

頭部有外殼，在鉆穿木板時(shí)會(huì)分泌出一種液體，并涂在孔壁上形成堅(jiān)韌的保護(hù)殼，

用以抵抗木板因潮濕而膨脹，以防孔道被壓扁。在船蛆鉆孔并用分泌物涂在孔壁四周的啟示下，布魯諾爾首創(chuàng)盾構(gòu)掘進(jìn)隧道的方法，并在英國(guó)注冊(cè)了專(zhuān)利。布魯諾爾專(zhuān)利手掘式盾構(gòu)機(jī)(1806年)

盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型認(rèn)知盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型認(rèn)知

(二)盾構(gòu)機(jī)在國(guó)外的發(fā)展盾構(gòu)機(jī)問(wèn)世至今已有200多年的歷史，始于英國(guó)，發(fā)展于日本、德國(guó)，跨越式發(fā)展于中國(guó)。其在國(guó)外的發(fā)展歷程大致可分為四個(gè)階段。(1)以布魯諾爾手掘式盾構(gòu)機(jī)為代表的第一個(gè)發(fā)展階段(1825—1876年);(

2

)

以機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)為代表的第二個(gè)發(fā)展階段(1876—1963年);(

3

)

以閉胸式盾構(gòu)機(jī)為代表的第三個(gè)發(fā)展階段(1963—1985年);(

4

)

以大直徑、高智能化、多樣化

為特色的盾構(gòu)機(jī)第四個(gè)發(fā)展階段(1985年至今)。盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型認(rèn)知(二)盾構(gòu)機(jī)在國(guó)外的發(fā)展布倫頓(Brunton)機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)(1876年專(zhuān)利)日

本SatoKogyo公司開(kāi)發(fā)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)(1963年)盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型認(rèn)知

二、盾構(gòu)機(jī)在國(guó)外的發(fā)展刀盤(pán)推進(jìn)液壓缸螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)電機(jī)管片拼裝機(jī)皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)閘門(mén)油缸盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型認(rèn)知

三

、盾構(gòu)機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展我國(guó)從1953年才開(kāi)始進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)與盾構(gòu)法施工的探索，我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)70多年來(lái)主要

經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。(1)技術(shù)探索階段(1953—2002年);(2)技術(shù)創(chuàng)新階段(2002—2008年);(3)跨越式發(fā)展階段(2008年至今)。盾構(gòu)機(jī)類(lèi)型認(rèn)知

三

、盾構(gòu)機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展目前，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)制造及盾構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)身世界前列，基本實(shí)現(xiàn)了

盾構(gòu)機(jī)全面國(guó)產(chǎn)化，涌現(xiàn)了中鐵工