盾构机介绍详解.docx

1 盾壳护盾的钢结构设计按承受特定的土压、静水压力和动载荷设计。采用高强度材料Q345B，具有足够的刚度和耐磨性，盾尾不变形。盾体上预留超前钻孔及径向应急注浆孔。盾体由三部分构成：前盾、中盾及尾盾。前盾：遮罩刀盘和主驱动；中盾：遮罩操作控制室，电液动力组，推进系统和螺旋输送系统；尾盾：支撑管片拼装系统；在盾构壳四周钢板都是均匀连续而且厚度一致，所有注浆和注脂管路都完全安装在尾盾内壁上。护盾结构所使用的材料和护盾的尺寸与本工程地质（土的含水量及磨损介质等等）和遇到的工作条件是匹配的。为了适应曲线掘进，护盾的设计为梭形，即尾护盾的直径要比中护盾和前护盾的直径小一些。针对施工中更换土压传感器时泥水和渣土涌入盾体现象，NHI全新设计采用了水闸原理，有效避免开挖仓和盾体内部联通。相对于其他将注浆管和油脂管内埋于盾尾壳中的设计，NHI的设计在盾壳周圈没有盾壳厚度变小的薄弱区域。相对于其他将注浆管外置于盾壳的设计，NHI的设计在砂性地层中掘进时能对注浆管路提供可靠的保护。此外，NHI的这种设计更便于对管路的维护和清理。万一管路被堵，这种设计很容易更换被堵的管路（内置多节短管连接）。这样设计还有使管路便于维护、清理和更换的优点。盾尾密封由盾尾钢丝刷组成，盾尾刷由弹性钢板保护。线刷形成了环形空间，中间一直充满油脂，由后配套上流量可调的油脂泵注入。注脂是连续的，并通过每个注入口的压力监测器从控制盘上进行监测。2 刀盘刀盘是专门为本项目设计的。在土压平衡盾构机在混合地层和全断面岩中开挖隧道的经验和技术成果基础上，根据以往施工经验，刀盘设计很好地适应砾砂、粘砂、砂卵石和岩层地层中的掘进施工，进一步优化了刀盘开口设计，防止盾构在粘性土地层及砂性地层中出现泥饼或涌砂等现象。刀盘采用Q345B钢材，刀盘结构具有足够的刚度、强度，保证在单轴抗压强度120MPa漂石或孤石等不利地质条件下掘进时不出现变形及超出正常的磨损。刀盘辐板表面和土仓处全部堆焊耐磨层，可保证在连续掘进3km后母材无严重磨损。刀盘的设计能适应软土、软岩、砂砾等地层。在刀盘的防磨损设计中采取了一系列的保护措施，这些措施主要有：设有不同数量的针对周边刀和刀盘外缘的保护性刀具；在刀盘表面流动性大的位置及外缘周圈设有耐磨层；刀盘的构造、布局、刀盘开口的设计和刀具的布置充分考虑了渣土的流动性，减少刀盘的磨损。针对刀盘中心易结泥饼现象，本次刀盘设计采用直通式连接箱，在中间承压隔板上增加搅拌棒，而且重新设计搅拌棒的长度和数量，避免出现搅拌不均匀现象。承压隔板上预留泡沫（水）注入口。刀盘设计为中央敞开式。刀盘中部大部分敞开以避免堵塞。中央敞开设计同时也可以减少刀盘结构的磨损。刀盘中央开口率比刀盘外缘的开口率大得多，这种设计可以有效地防止盾构机在粘土地层中掘进时发生堵塞现象。刀盘泡沫口按管路和喷射口一对一设置，避免各喷射口流量和压力不均匀现象。泡沫口设计成必威体育精装版形式的泡沫喷射口，可以从刀盘背面更换。3 刀具刀盘上布置有撕裂刀、贝壳刀、刮刀及周边刮刀等主要切削刀具。撕裂刀和贝壳刀主要用于松动砂砾、粘土等地层，并挤压、破碎泥岩等单轴抗压强度较小的岩层。切削效率高，磨损小，同时起到保护刮刀和刀盘体的作用。刮刀用于切削松散的土质，剥离掌子面上的泥土。其上面配有高抗磨损的硬质合金刀刃，刀体有耐磨焊接层保护。周边刮刀安装在刀盘开口的外侧边缘，用来保证开挖直径，并间接防止刀盘体周边的磨损，周边刮刀的曲线设计有效的预防了洞顶的塌陷。周边刮刀配备了双层的硬质合金齿刃，增强了掘进时的耐磨性。4 刀盘驱动盾构机的刀盘驱动系统采用变频电机驱动方式，包括主驱动结构壳体、电机、减速机、小齿轮、安全联轴器、主轴承、唇形密封等主要构件。刀盘驱动装置的设计必须考虑具有较大的刚性，以优化主轴承的寿命及使刀盘前面达到稳定的开挖条件。主轴承装在和土压平衡（高扭矩、高推力）相匹配的固定刚性结构上。系统的大部分机械部件都采用锻件加工而成（如轴承支承、刀架等）。变频电机6台变频电机通过减速机及小齿轮来驱动主轴承的大齿圈；变频电机由变频器控制；驱动装置可以实现顺时针和逆时针双向旋转，并能实现刀盘脱困功能。主轴承采用重型轴承，带有3排圆柱滚子和齿圈。自动润滑系统和齿轮油润滑循环系统（油位/油温/油压等）与刀盘驱动连锁，实现永久润滑。主轴承密封采用主轴承内、外密封自动注脂系统，确保在掘进期间主轴承密封性能。盾体内安装定量分配泵和压力传感器等监控元件，确保将油脂按所需压力和流量安全地分配到各密封腔室内。主轴承齿轮油润滑系统主轴承和驱动装置的润滑采用浸油式润滑。主轴承的润滑通过刀盘驱动的运行来控制，润滑回路有三个功能：确保对主轴承的滚柱滚道进行强制式润滑；确保润滑油过滤；确保运动部件的冷却。主轴承控制可以监控主轴承齿轮油液位、油温、流量；可以监控主轴承密封冲洗油的液