1、盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造及工作原理簡介,武漢港迪電氣有限公司,配電技術(shù)部 王蔚 2012年11月,內(nèi)容簡介,盾構(gòu)機(jī)的起源和發(fā)展史,我國盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展歷程,盾構(gòu)機(jī)概述,盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,盾構(gòu)機(jī)上的電力系統(tǒng),結(jié)語,一、盾構(gòu)機(jī)的起源和發(fā)展史,盾構(gòu)機(jī)，全稱為盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，其名稱是由“盾構(gòu)”和“隧道掘 進(jìn)機(jī)”組合而成。其中“隧道掘進(jìn)機(jī)”說明該設(shè)備是一種隧道掘進(jìn)的專 用工程機(jī)械，而“盾構(gòu)”二字則來源于盾構(gòu)法施工。 盾構(gòu)法施工是利用盾構(gòu)進(jìn)行隧道開挖，襯砌等作業(yè)的施工方法，其中盾構(gòu)指的是一種帶有護(hù)罩的專用設(shè)備，利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點(diǎn)向前推進(jìn)，用刀盤切割土體，同時(shí)排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊。 盾構(gòu)發(fā)明于1

2、9世紀(jì)初期，首先應(yīng)用于開挖英國倫敦泰晤士河水底隧道。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,3,1818年，法國的布魯諾爾(M.I.Brune1)從蛀蟲鉆孔得到啟示，最早提出了用 盾構(gòu)法建設(shè)隧道的設(shè)想，并在英國取得專利。下圖為布魯諾爾注冊專利的盾構(gòu)。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,布魯諾爾構(gòu)想的盾構(gòu)機(jī)機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)由不同的單元格組成，每一個(gè)單元格可 容納一個(gè)工人獨(dú)立工作并對工人起到保護(hù)作用。采用的方法是將所有的單元格牢 靠地裝在盾殼上。 當(dāng)時(shí)布魯諾爾設(shè)計(jì)了兩種方法，一種是當(dāng)一段隧道挖完后，整個(gè)盾殼由液壓 千斤頂借助后靠向前推進(jìn)；另一種方法是每一個(gè)單元格能單獨(dú)地向前推進(jìn)。（第 一種方法后來被采用，并得到了推廣應(yīng)用

3、，演變?yōu)槌墒斓亩軜?gòu)法）。 此后，布魯諾爾逐步完善了盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)，設(shè)計(jì)成用全斷面螺旋式開 挖的封閉式盾殼，襯徹緊隨其后的方式。 1825年，他第一次在倫敦泰晤土河下開始用一個(gè)斷面高6.8m、寬11.4m，并 由12個(gè)鄰接的框架組成的矩形盾構(gòu)修建隧道。每一個(gè)框架分成3個(gè)艙，每一個(gè)艙 里有一個(gè)工人，共有36個(gè)工人。 泰晤士河下的隧道工程施工期間遇到了許多困難，在經(jīng)歷了五次以上的特大 洪水后，直到1843年，經(jīng)過18年施工，完成了全長458m的第一條盾構(gòu)法隧道。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,布魯諾爾構(gòu)想的盾構(gòu)機(jī)機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)由不同的單元格組成，每一個(gè)單元格可 容納一個(gè)工人獨(dú)立工作并對工人起到保護(hù)作用

4、。采用的方法是將所有的單元格牢 靠地裝在盾殼上。 當(dāng)時(shí)布魯諾爾設(shè)計(jì)了兩種方法，一種是當(dāng)一段隧道挖完后，整個(gè)盾殼由液壓 千斤頂借助后靠向前推進(jìn)；另一種方法是每一個(gè)單元格能單獨(dú)地向前推進(jìn)。（第 一種方法后來被采用，并得到了推廣應(yīng)用，演變?yōu)槌墒斓亩軜?gòu)法）。 此后，布魯諾爾逐步完善了盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)，設(shè)計(jì)成用全斷面螺旋式開 挖的封閉式盾殼，襯徹緊隨其后的方式。 1825年，他第一次在倫敦泰晤土河下開始用一個(gè)斷面高6.8m、寬11.4m，并 由12個(gè)鄰接的框架組成的矩形盾構(gòu)修建隧道。每一個(gè)框架分成3個(gè)艙，每一個(gè)艙 里有一個(gè)工人，共有36個(gè)工人。 泰晤士河下的隧道工程施工期間遇到了許多困難，在經(jīng)歷了五次

5、以上的特大 洪水后，直到1843年，經(jīng)過18年施工，完成了全長458m的第一條盾構(gòu)法隧道。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,1830年，英國的羅德發(fā)明“氣壓法”輔助解決隧道涌水。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,1866年，莫爾頓申請“盾構(gòu)”專利。盾構(gòu)最初稱為小筒(cell)或圓筒(cylinder)，在莫爾頓專利中第一次使用了“盾構(gòu)” ( shield )這一術(shù)語。,1865年，英國的布朗首次采用圓形盾構(gòu)和鑄鐵管片，1869年用圓形盾構(gòu)在泰吾士河下修建外徑2.2m的隧道。,1874年，工程師格瑞海德發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)滲水性的地層中很難用壓縮空氣支撐隧道工作面，因此開發(fā)了用液體支撐隧道工作面的盾構(gòu)，通過液體流，以泥

6、漿的形式出土。,1876年英國人約翰荻克英森布倫敦和姬奧基布倫敦申請第一個(gè)機(jī)械化盾構(gòu)專利。這臺盾構(gòu)有一個(gè)由幾塊板構(gòu)成的半球形的旋轉(zhuǎn)刀盤，開挖的土料落入徑向裝在刀盤上的料斗中，料斗將渣料轉(zhuǎn)運(yùn)至膠帶輸送機(jī)上，再將它轉(zhuǎn)運(yùn)到后面從盾構(gòu)中運(yùn)出，這一構(gòu)想后來被用于修建地鐵隧道工程。,1886年，格瑞海德在倫敦地下施工中將壓縮空氣方法與盾構(gòu)掘進(jìn)相組合使用，在壓縮空氣條件下施工，標(biāo)志著在承壓水地層中掘進(jìn)隧道的一個(gè)重大進(jìn)步，20世紀(jì)初，大多數(shù)隧道都是采用格瑞海德盾構(gòu)法修建的。,1917年，日本引進(jìn)盾構(gòu)施工技術(shù)，是歐美國家以外第一個(gè)引進(jìn)盾構(gòu)的國家。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,1963年，土壓平衡盾構(gòu)首先由日本Sa

7、to Kogyo公司(佐藤工業(yè))開發(fā)出來。下圖為當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的土壓平衡盾構(gòu)示意圖。,1974年第一臺土壓平衡盾構(gòu)在東京被采用。該盾構(gòu)由日本制造商IHI（石川島播磨）設(shè)計(jì)，其外徑3.72m，掘進(jìn)了1900m的主管線。,一、盾構(gòu)機(jī)的起源及發(fā)展史,1989年，日本最引人注目的泥水盾構(gòu)隧道工程開工。東京灣海底隧道長10km，是世界最長公路專用海底隧道，用八臺直徑14.14m泥水加壓式盾構(gòu)施工。,在以后的年代里，很多廠商以土壓盾構(gòu)、壓力保持盾構(gòu)、軟泥盾構(gòu)、土壤壓力盾構(gòu)、泥壓盾構(gòu)等名稱生產(chǎn)了“土壓平衡盾構(gòu)”。所有這些名稱的盾構(gòu)都應(yīng)有了同一種工法國際上稱為“土壓平衡系統(tǒng)”（EPBS）。,1992年，日本研制成世

8、界上第一臺三圓泥水加壓式盾構(gòu)(由3個(gè)直徑7.8m的刀頭構(gòu)成，總長17.3m)，并成功地用于大阪市地鐵7號線“商務(wù)公園站”車站工程施工。,二、我國盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展歷程,我國于20世紀(jì)60年代引進(jìn)盾構(gòu)技術(shù)，1962年2月在上海市城建局隧道處的塘橋試驗(yàn)隧道工程中采用直徑4.16m的一臺普通敞胸盾構(gòu)在兩種有代表性的地層下進(jìn)行掘進(jìn)試驗(yàn)，試驗(yàn)獲得成功，采集了大量盾構(gòu)法隧道數(shù)據(jù)資料。,20世紀(jì)80年代至2000年，隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地鐵建設(shè)也由服務(wù)于戰(zhàn)備轉(zhuǎn)為服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。繼北京、天津修建地鐵外，上海、廣州也相繼修建了地鐵工程。地鐵施工技術(shù)突破了原有淺埋明挖法的限制，盾構(gòu)法施工方法被引入地鐵施工中。,進(jìn)入

9、21世紀(jì)，隨著國家經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的迅猛發(fā)展為地鐵建設(shè)帶來了重大機(jī)遇，同時(shí)也為盾構(gòu)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展提供了廣闊的平臺和空間。國家有關(guān)部門已經(jīng)規(guī)定人口在300萬以上、GDP值在1000億以上、年財(cái)政收入在100億以上的城市可以建地鐵。目前我國正處于軌道交通建設(shè)的繁榮時(shí)期，中國已經(jīng)成為世界上最大的城市軌道交通市場。同時(shí)，盾構(gòu)機(jī)在越江道路、輸氣和市政排水隧洞等工程中也得到了廣泛應(yīng)用。,專家預(yù)計(jì)：到2020年前，我國的盾構(gòu)需求量可達(dá)300多臺。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2009年，國內(nèi)保有的盾構(gòu)機(jī)在170臺左右，主要為日本三菱重工、小松制作所、德國海瑞克制造。,二、我國盾構(gòu)機(jī)的發(fā)展歷程,三、盾構(gòu)機(jī)概述,盾構(gòu)機(jī)是掘進(jìn)機(jī)的

10、一種類型。 掘進(jìn)機(jī)的定義是：用機(jī)械能破碎隧道掌子面、隨即將破碎物質(zhì)連續(xù)向后輸出并獲得預(yù)期的洞型、洞線的機(jī)器。 盾構(gòu)法隧道的基本原理是用一件有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計(jì)軸線開挖土體而向前推進(jìn)。這個(gè)鋼組件在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護(hù)開挖出的土體、保證作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備安全的作用，這個(gè)鋼質(zhì)組件被稱為盾構(gòu)。盾構(gòu)的另一個(gè)作用是能夠承受來自地層的壓力，防止地下水或流沙的入侵。 盾構(gòu)是盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的簡稱，是在鋼殼體保護(hù)下完成隧道掘進(jìn)、拼裝作業(yè)，由主機(jī)和后配套組成的機(jī)電一體化設(shè)備。 為適應(yīng)各種不同的土質(zhì)，所以形成盾構(gòu)的種類繁多。按其構(gòu)造特點(diǎn)和開挖方法，可歸納為以下4類。 其中敞口式盾構(gòu)或稱普通盾構(gòu)、普通閉

11、胸式盾構(gòu)或稱普通擠壓式盾構(gòu)（半機(jī)械化盾構(gòu)）以及TBM硬巖盾構(gòu)在本司的產(chǎn)品中尚未涉及，因此不作詳述，下面主要了解一下機(jī)械式閉胸盾構(gòu)。,三、盾構(gòu)機(jī)概述,三、盾構(gòu)機(jī)概述,正面封閉艙中加壓，刀盤切削土體的，稱局部氣壓盾構(gòu)。,正面密封艙中設(shè)泥漿或泥漿加氣壓平衡裝置的稱泥水平衡盾構(gòu)、泥水加壓式平衡盾構(gòu)。泥水加壓式盾構(gòu)適用于沖積形成砂礫、砂、粉砂、粘土層、弱固結(jié)的互層地基以及含水率高開挖面不穩(wěn)定的地層；洪積形成的砂礫、砂、粉砂、粘土層以及含水很高固結(jié)松散易于發(fā)生涌水破壞的地層，是一種適用于多種土質(zhì)條件的盾構(gòu)型式。但是對于難以維持開挖面穩(wěn)定性的高透水性地基、礫石地基，有時(shí)也要考慮采用輔助施工方法。,正面密封艙

12、中設(shè)土壓或土壓加泥水式平衡裝置的，稱土壓平衡盾構(gòu)或加泥式土壓平衡盾構(gòu)。土壓平衡盾構(gòu)適用于含水量和粒度組成比較適中的粉土、粘土、砂質(zhì)粉土、砂質(zhì)粘土、夾砂粉粘土等土砂可以直接從掘削面流入土艙及螺旋排土器的土質(zhì)。但對含砂粒量過多的不具備流動性的土質(zhì)，不宜選用。,地層滲透系數(shù)對于盾構(gòu)機(jī)的選型是一個(gè)很重要的因素。當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)小于10-7m/s時(shí)，可以選用土壓平衡盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙拥臐B水系數(shù)在10-7m/s和10-4m/s之間時(shí)，既可以選用土壓平衡盾構(gòu)也可以選用泥水式盾構(gòu)；當(dāng)?shù)貙拥耐杆禂?shù)大于10-4m/s時(shí)，宜選用泥水盾構(gòu)?，F(xiàn)在還有土壓與泥水結(jié)合的雙模式盾構(gòu)，能夠適應(yīng)更大范圍的地質(zhì)條件。,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造

13、及工作原理,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,下面我就通過介紹中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的2套14.93m盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作情況來熟悉和了解盾構(gòu)機(jī)的工作方式。該盾構(gòu)機(jī)為泥水氣壓平衡復(fù)合式隧道掘進(jìn)機(jī)，用于南京市緯三路過江通道工程，該工程采用八車道“X”形隧道方案，S從浦口到定淮門將有兩條隧道“X”形交叉過江，左右線分離布置兩隧，內(nèi)設(shè)上下層雙向四車道，共為雙層雙向八車道。S線全長7363m，其中盾構(gòu)隧道長4135m，N線全長7014m，其中盾構(gòu)隧道長3557m。盾構(gòu)機(jī)直徑14.93m，隧道管片外徑14.5m，內(nèi)徑13.3m。盾構(gòu)機(jī)的驅(qū)動部總功率為3750kW，并預(yù)留1臺250kW的安裝位置，其設(shè)計(jì)

14、推進(jìn)速度為5cm/min，日最大掘進(jìn)能力可達(dá)到20米，是國內(nèi)最大的泥水氣壓平衡復(fù)合式隧道掘進(jìn)機(jī)。,下面請看動畫演示,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,下圖是天地重工生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，請大家結(jié)合剛才的動畫，了解一下土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)與 泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的異同。而我接著會為大家介紹盾構(gòu)機(jī)的最重要的組成部分，盾體。,前盾,中盾,后盾,刀盤,人行閘,推進(jìn)油缸,排土系統(tǒng),管片拼裝機(jī),盾尾刷和同步注漿系統(tǒng),四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,盾構(gòu)機(jī)的控制系統(tǒng)大體上可分為主控和輔控，目前我司已經(jīng)可以獨(dú)立承接盾構(gòu)機(jī)上所有輔控系統(tǒng)的生產(chǎn)和調(diào)試工作，但對尚未介入主控系統(tǒng)，目前正在積極努力中。上文提及的刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、排

15、土系統(tǒng)以及管片拼裝系統(tǒng)全部屬于盾構(gòu)機(jī)的主控系統(tǒng)，而同步注漿系統(tǒng)則屬于盾構(gòu)機(jī)的輔控系統(tǒng)。下面會向大家介紹盾構(gòu)機(jī)還有哪些重要的輔控系統(tǒng)及設(shè)備。 潤滑油脂系統(tǒng) ：盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，潤滑油脂系統(tǒng)將潤滑油脂送到主驅(qū)動齒輪箱、螺旋輸送機(jī)齒輪箱及刀盤回轉(zhuǎn)接頭中。這些油脂起到兩個(gè)作用，一個(gè)作用是被注入到上述三個(gè)組件中唇形密封件之間的空間起到潤滑唇形密封件工作區(qū)域及幫助阻止贓物進(jìn)入被密封區(qū)域內(nèi)部的作用，對于螺旋輸送機(jī)齒輪箱還有另外一個(gè)作用，就是潤滑齒輪箱的球面軸承。 通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮的空氣是由一條空氣管來輸送。抽風(fēng)管從拖車一直延伸到整個(gè)后配套系統(tǒng)。它將盾體及液壓系統(tǒng)中的廢氣撤出，此管路中含有消音通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)及管路保

16、證了隧道中有持續(xù)的新鮮空氣提供?？諝馔ㄟ^壓縮后還用來驅(qū)動盾尾油脂泵和潤滑油脂泵，用來給人行閘、開挖室加壓，用來操作膨潤土、盾尾油脂的氣動開關(guān)，用來與泡沫劑、水混合形成改良土壤的泡沫等。,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,土體改良系統(tǒng)：對于在不同種類且高滲水性的土壤中（砂層、礫石等）中開挖時(shí)，需要進(jìn)行土體改良來保證土壓平衡操作模式能夠順利進(jìn)行（易于形成結(jié)塊從而保持螺旋輸送機(jī)內(nèi)的水壓）。對于泥水平衡式盾構(gòu)來說，為保證注入工作倉的泥水可以與盾構(gòu)機(jī)前端的水土壓力抗衡，其必須以下特性：高的可塑性；具有流動性，密度低；低的內(nèi)摩擦；低的滲水性。而一般的泥土不經(jīng)處理是不具有以上特性的，因此泥水平衡式盾構(gòu)注入的泥水全

17、部是由膨潤土調(diào)節(jié)而成。膨潤土往往被稱為盾構(gòu)的血液，可見其重要性。 泡沫是另一種調(diào)節(jié)介質(zhì)，適合于靠土壓支持的盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中泥土粘性非常高的意外情況。經(jīng)泡沫調(diào)節(jié)后的土壤有以下特點(diǎn)和好處：使支持壓力傳遞到隧道開挖面、流動性好、滲水性能低、良好的彈性、降低對盾構(gòu)機(jī)的附著性、減少對盾構(gòu)機(jī)的磨損、減少驅(qū)動功率。泡沫是在泡沫發(fā)生器內(nèi)用空氣對液體進(jìn)行攪拌混合而獲得的?？諝夂鸵后w的劑量是通過 PLC 和流量計(jì)來計(jì)量的。是否進(jìn)行調(diào)整主要是根據(jù)掘進(jìn)速度、支持壓力和所給的配方來決定。 泡沫發(fā)生系統(tǒng)有三種操作模式：手動、半自動和全自動。通過控制可控制球閥，盾構(gòu)機(jī)操作手通過操作控制臺元件向有關(guān)注入點(diǎn)將泡沫注入到刀盤前端

18、、土倉和螺旋輸送機(jī)內(nèi)。,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,發(fā)泡處理前后對比,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,泡沫注入試驗(yàn),泡沫注入試驗(yàn)視頻,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,管片拼裝循環(huán)：在掘進(jìn)過程中要安裝的管片由管片運(yùn)輸機(jī)車運(yùn)送過來，至第一節(jié)臺車前的電動葫蘆，由電動葫蘆吊起管片向前運(yùn)送到管片小車上，由管片小車再向前運(yùn)送，供給管片拼裝機(jī)使用。管片運(yùn)輸機(jī)車和電動葫蘆吊同時(shí)還負(fù)責(zé)各種油箱、膨潤土箱的運(yùn)輸工作。,管片,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,在掘進(jìn)完一環(huán)后后，一部分推進(jìn)千斤頂回縮，為第一片管片留出足夠的空間。其余推進(jìn)千斤頂和已經(jīng)裝好的管片仍保持接觸，以防止盾構(gòu)機(jī)由于土壓而后退。管片拼裝機(jī)抓起管片并將其放在應(yīng)放的

19、位置，在此位置它可以和上一管片用螺栓連接起來。在管片拼裝機(jī)夾頭放開管片之前，一定要保證已回縮的推進(jìn)油缸再次頂緊管片，以防止管片意外移動。其余管片的安裝方法與此相同，而最后一塊管片稱為封頂塊，一般為楔形，從管片前方插入已拼好的管片中，形成完整的管片環(huán)。每個(gè)管片都有編號，需安裝預(yù)先制定好的順序才可以將管片環(huán)拼裝成功。相鄰管片環(huán)的封頂塊不會位于管片環(huán)的相同位置，防止封頂塊意外滑出。而盾構(gòu)機(jī)的正常工作流程也就是在這樣掘進(jìn)、拼環(huán)、再掘進(jìn)、再拼環(huán)的循環(huán)中不斷進(jìn)行著。下面通過視頻來直觀的了解一下盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)、拼環(huán)過程。,掘進(jìn)、拼環(huán)視頻,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,氣體保護(hù)系統(tǒng)：盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)中有可能會遭遇瓦斯

20、泄露，氧氣不足等種種危險(xiǎn)，該系統(tǒng)通過測量氣體中的氧氣和有害氣體的含量，適時(shí)進(jìn)行報(bào)警，保證工作人員的人身安全。 冷卻系統(tǒng)：盾構(gòu)機(jī)具有一個(gè)封閉的回路用以冷卻設(shè)備上的電氣及液壓設(shè)備。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采集、處理、存儲、顯示和評估與掘進(jìn)機(jī)聯(lián)網(wǎng)所獲得的數(shù)據(jù)。比如壓力、水位、溫度、電氣參數(shù)等，通過分析這些數(shù)據(jù)作為盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)的控制依據(jù)。 隧道導(dǎo)向系統(tǒng)：系統(tǒng)可以提供盾構(gòu)機(jī)高精度地沿著設(shè)計(jì)路線掘進(jìn)所需的必要信息。為了進(jìn)行文件處理，測量到的盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)和管片數(shù)據(jù)可以在任何時(shí)候保存、顯示或打印出來。 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用以控制盾構(gòu)機(jī)的主要功能，所有的軟件都必須完全防止未經(jīng)授權(quán)的登錄。所有系統(tǒng)都有失效保護(hù)，包括在錯(cuò)誤

21、情況下的錯(cuò)誤操作引起的電路自鎖及斷路保護(hù)。所有的主要設(shè)備均設(shè)置有預(yù)先報(bào)警系統(tǒng)及遠(yuǎn)程的控制功能。關(guān)鍵部件的硬件安全措施是與總控系統(tǒng)（PLC）分設(shè)的。這部分是電控事業(yè)部的內(nèi)容，就不多作描述了。,四、盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理,水循環(huán)系統(tǒng)：在隧道中鋪設(shè)盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)、回水管，將豎井地面的蓄水池與水管卷筒上的水管連接起來，與蓄水池連接的一臺高壓水泵驅(qū)動盾構(gòu)機(jī)用水在蓄水池和盾構(gòu)機(jī)之間循環(huán)。正常掘進(jìn)時(shí)，進(jìn)人盾構(gòu)機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)的水有以下的用途：對掖壓油、主驅(qū)動齒輪油、空壓機(jī)、配電柜中的電器部件及刀盤驅(qū)動副變速箱具有冷卻功能，為泡沫劑的合成提供用水，提供給盾構(gòu)機(jī)及隧道清潔用水。 臺車：臺車式盾構(gòu)機(jī)盾體后掛的配套拖車，盾

22、構(gòu)機(jī)上所有的設(shè)備都置于臺車上。上文中提及的設(shè)備和系統(tǒng)一般都安裝于靠前及靠近盾體的臺車上，但是還有一個(gè)重要的系統(tǒng)還沒有介紹，此系統(tǒng)一般安裝與盾構(gòu)靠后的臺車上。那就是：,電 力 系 統(tǒng),五、盾構(gòu)機(jī)上的電力系統(tǒng),五、盾構(gòu)機(jī)上的電力系統(tǒng),電力系統(tǒng)：我司配電技術(shù)部完成的就是該系統(tǒng)的工作，盾構(gòu)機(jī)的電力系統(tǒng)一般由以下設(shè)備構(gòu)成。 電力變壓器：盾構(gòu)機(jī)一般為10kV上電，因此需設(shè)置變壓器進(jìn)行降壓。若無防護(hù)外殼，則一般選用防護(hù)等級IP55以上，全封閉，戶外型的油浸式變壓器。若在變壓器另有防護(hù)外殼，則可選用戶內(nèi)型的干式變壓器。 配電柜：盾構(gòu)機(jī)配電柜防護(hù)等級為 IP55以上，配電柜由高壓進(jìn)線柜和若干低壓饋線柜組成，在主

23、配電柜面板上須裝有儀表測量電壓、電流、有功功率，無功功率等電參數(shù)。根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置電度表用于監(jiān)測電量使用情況。每個(gè)回路設(shè)置單獨(dú)的過載保護(hù)和短路保護(hù)器件。 電容補(bǔ)償裝置：盾構(gòu)機(jī)上必須安裝適當(dāng)?shù)墓β恃a(bǔ)償設(shè)備以保證系統(tǒng)功率因數(shù)大于 0.9，無功補(bǔ)償裝置通過無功補(bǔ)償控制器是自動投切。在明顯位置設(shè)置功率因數(shù)用于檢測系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率因數(shù)。 箱式變電站：上述設(shè)備即可以分散安裝，也可以安裝與同一箱式變電站中，我司目前完成的盾構(gòu)機(jī)配電產(chǎn)品多為此種形式。,散熱系統(tǒng)：由于盾構(gòu)機(jī)工作環(huán)境惡劣，箱變空間緊張、箱變防護(hù)等級又高達(dá)IP55，因此需設(shè)置有效的通風(fēng)措施幫助變壓器和電容補(bǔ)償裝置散熱，以保證盾構(gòu)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。 電纜卷

24、筒：電纜卷筒通過控制電纜的卷起和放出，選擇合適的電纜長度將外界電源引入系統(tǒng)中。盾構(gòu)機(jī)上類似的裝置還有水管卷筒等輔助設(shè)備。 電纜：電纜必須置于專用的電纜橋架或懸掛系統(tǒng)中永久固定，對其加以保護(hù)以防止絕緣層損壞，電纜的行走路徑應(yīng)方便接線或維護(hù)。動力電纜與控制、通信電纜應(yīng)分離，防止出現(xiàn)電力干擾。 安全裝置：設(shè)置有專用的聲光報(bào)警裝置、安全繼電器、急?；芈繁ＷC電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 照明：在合適位置設(shè)置照明裝置方便系統(tǒng)設(shè)備的操作、維護(hù)及檢修。 接地系統(tǒng)：盾構(gòu)機(jī)安全接地系統(tǒng)用適當(dāng)?shù)慕拥鼐€將所有拖車連結(jié)在一起，使得盾構(gòu)機(jī)成為一個(gè)等勢區(qū)域，在此區(qū)域中所有暴露的導(dǎo)電零件和外部金屬件維持相同的電位。電力系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)

25、備的地線都必須連接起來在同一點(diǎn)統(tǒng)一接地。,五、盾構(gòu)機(jī)上的電力系統(tǒng),六、結(jié)語,六、結(jié)語,用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧洞施工具有自動化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時(shí)可控制地面沉降、減少對地面建筑物的影響和在水下開挖時(shí)不影響水面交通等優(yōu)點(diǎn)，在隧洞洞線較長、埋深較大的情況下，用盾構(gòu)機(jī)施工尤為經(jīng)濟(jì)合理?，F(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測量等多門學(xué)科技術(shù)。 其中電氣作為其中不可或缺的一環(huán)，起到了至關(guān)重要的作用。 截止到2010年5月，我國十大城市地鐵總運(yùn)營總里程10

26、39公里，已有30多個(gè)城市獲批興建地鐵，2016年底擬建92條線路，總長2677公里。據(jù)預(yù)測，2020年，我國將有36個(gè)以上的城市擁有地鐵，城市軌道交通累積營業(yè)里程將達(dá)到11042公里?？梢?，未來510年，將迎來地鐵的發(fā)展高峰，這將帶來巨大的盾構(gòu)市場。而且，由于近年多發(fā)的洪澇災(zāi)害，中國政府已經(jīng)意識到中國城市市政排水管的脆弱，預(yù)計(jì)未來58年，會有越來越多的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入市政排水管道施工領(lǐng)域。 時(shí)值今日，我們港迪人尤其應(yīng)抓住如今的大好形勢，大力開拓新的市場領(lǐng)域，力爭進(jìn)入到盾構(gòu)機(jī)的核心領(lǐng)域。在盾構(gòu)機(jī)的電氣系統(tǒng)專業(yè)樹立起港迪的品牌，借軌道交通高速發(fā)展的東風(fēng)，奠定港迪成就“中國的西門子，中國的ABB”的基石

27、！,如有不妥之處，請予以指正！,刀盤,鏟刀,切削刀,滾刀與推出式滾刀,仿行刀與超挖刀,刀盤通過安裝在 前盾承壓隔板上的法 蘭上的刀盤電機(jī)來驅(qū) 動。它可以使刀盤在 順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè) 方向上實(shí)現(xiàn)無級變速 。刀盤電機(jī)的變速齒 輪箱內(nèi)需設(shè)置制動裝 置，用于制動刀盤。 電機(jī)的防護(hù)等級需大 于IP55。,鏟刀,鏟刀可以雙向進(jìn)行開挖，主要用于保證開挖直徑的穩(wěn)定不變。,切削刀,切削刀主要用于切削軟土、泥砂地層 刀口與刀盤旋轉(zhuǎn)方向水平的稱為切刀，刀口與刀盤旋轉(zhuǎn)方向垂直的稱為削刀,滾刀與推出式滾刀,滾刀用于砂卵石、硬巖地層，滾刀可以將大塊的巖石打碎，分成小塊。 推出式滾刀可替代外部已磨損的滾刀，從而減少復(fù)合地層

28、的帶壓換刀，延長掘進(jìn)距離，加快施工進(jìn)度，縮短工期。 同推出式滾刀一樣，切削刀同樣有推出式的。,仿行刀和超挖刀,刀盤上安裝了仿形刀。安裝的仿形刀通過一個(gè)油缸進(jìn)行伸縮操作。仿形刀的伸縮則在主控室內(nèi)事先加以設(shè)置控制。 盾構(gòu)具有仿形超挖功能是目前盾構(gòu)中較為先進(jìn)的一種，其仿形超挖方位、超挖量可根據(jù)不同的施工要求而調(diào)整。 當(dāng)盾構(gòu)機(jī)因?yàn)樗淼缆肪€設(shè)計(jì)或由于地質(zhì)狀況需要轉(zhuǎn)向時(shí)，仿行刀的超挖功能可以幫助盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)向。,人行閘,人行閘裝在前盾上，包括前室和主室兩部分，當(dāng)掘進(jìn)過程中刀具磨損工作人員進(jìn)入到泥土倉檢察或更換刀具時(shí)，要通過人行閘。 如果地面具備地層加固條件或事先已經(jīng)進(jìn)行了地層加固處理，開挖面的穩(wěn)定有保障，則可在常壓下進(jìn)行刀具檢查和更換作業(yè)。盾構(gòu)在選定地點(diǎn)停機(jī)后，將土倉里的土排出一部分，直至土倉內(nèi)土體高度低于土艙隔板上的密封門，此時(shí)作業(yè)人員可以通過氣閘打開通往土倉的密封門在不帶壓的情況下進(jìn)入土倉，從而進(jìn)行刀具檢查和更換。 如果沒有注漿加固條件，開挖面又不是可以自穩(wěn)的地層，則需要用壓縮空氣來維持開挖面的穩(wěn)定。作業(yè)人員需在土倉內(nèi)帶壓作業(yè)。做這項(xiàng)工作必須由經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)人員進(jìn)行?，F(xiàn)以工作人員從常壓的操作環(huán)境下進(jìn)入有壓力的泥土倉為例，來說明人行閘的作用。工作人員甲先從前室進(jìn)入主室，關(guān)閉前室和主室之間的隔離門，按照規(guī)定程序給主室加壓，直到主室的壓力和泥土倉的