土压平衡盾构机辅助系统原理.docx

某土压平衡盾构机辅助系统原理 盾构是一种集机、电、液、气、光等技术为一体的大型隧道施工工程机械,拥有复杂的配套装置，其中辅助系统在盾构正常工作中起着非常重要的作用，使得盾构能够稳定、高效的掘进作业。辅助系统主要包括水循环系统；压缩空气系统；集中润滑系统；HBW密封系统；盾尾油脂密封系统；主驱动润滑系统；泡沫系统和膨润土系统；保压系统等，以下将分别作简要介绍。 水循环系统 水循环系统是盾构机内循环水系统和外循环水系统的的统称。铺设在隧道中的两条水管作为盾构机的进、回水管，将竖井地面的蓄水池与水管卷筒上的水管连接起来，与蓄水池连接的一台高压水泵驱动盾构机用水在蓄水池和盾构机之间循环，蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。 土压平衡式盾构的冷却系统主要包括以下几部分：盾构机液压系统冷却; 主驱动、大轴承系统的冷却; 电变频器等系统冷却系统; 盾构中部分冷却系统是为满足施工环境温度不高于30 °而设置，施工单位可选择性配置。 1.作用 水循环系统主要用于带走盾构机各个系统正常工作时产生的热量，保证各系统在正常的温度范围内工作；并给盾构机工作时土仓加水和泡沫、冲洗盾构机机身、隧道内消防、打扫隧道内卫生等提供水源。 2.原理图 3．关键部件 内外循环水冷却 液压油冷却 增压水泵 污水泵 齿轮油冷却 4、操作流程 参照原理图，确认所有工作管路球阀打开，预留球阀关闭； 启动外循环水泵； 启动内循环水泵；从电机尾端观察，叶片顺时针转动； 当土仓泡沫注入量不够，渣土较干时，可启动增压水泵往土仓注水；从电机尾端观察，叶片顺时针转动； 可从预留口接出水管，以清洗隧道管片、台车。 5、注意事项 外循环水池必须保持干净，以保证外循环水的清洁； 外循环水过滤器进口前压力达到10bar时，应停机更换滤网，清洗金属滤芯； 内循环用水应严格控制清洁度，用量1m3左右； 北方施工，如遇天冷情况，应往内循环按配比加注一定量的防冻液，以免冻坏相关元器件； 如果隧道较长，掘进一段距离后，由于外循环水泵扬程有限，需在掘进途中增设水泵，以保证盾构进水压力达至3-5bar；排污泵亦需增设中继泵，保证污水顺利排出洞外； 管路延长时，应保证外循环进水管、回水管对接的正确性； g）停机检修时，应拍下急停按钮，待修复正常后，将急停复位。 6.有关主驱动密封、大轴承系统的冷却 此系统在不同盾构中应用方法不一: 对主驱动密封处加以水套，对其供给流动水体，进而起到降温冷却作用。（此方法一般用于无稀油润滑系统盾构中） 采用于大轴承齿轮啮合稀油润滑系统中，对油浴池内油体进行循环冷却降温，保证大轴承及集中润滑密封部位温度不会过高。 二、泡沫系统和膨润土系统 早期土压平衡盾构机适宜开挖的土壤范围较窄，开挖土层环境恶劣，含砂量较高时，土体与土舱面板的摩擦力较大，造成刀盘扭矩增大，刀具磨损较严重，螺旋输送机排土困难,扭矩大；同时因施工土体自立性差，造成开挖面土舱压力波动大，较难建立平衡，开挖面稳定性差，容易造成坍塌；施工土体粘性大土体较多时，土体流塑性差，容易粘附于刀盘和土舱壁，产生堵舱现象，形成泥饼；施工选址在经过开挖湖泊，或腹水丰富地层时，因土壤止水型差，经常出现涌舱现象。所以盾构引入了泡沫系统和膨润土系统。 1.加注泡沫和膨润土的作用 润滑作用，气泡包围土体，减小土体与土仓面板的摩擦力，降低刀盘扭矩。 稳定土舱压力。因泡沫中的气泡具有可压缩性，能减 少土舱压力的波动性。 改善土体流塑性，可降低或增大土体粘性，增加土体流动性。 阻水性，因气泡填充了土体颗粒间隙，使其渗透性减小，止水性增强。 使用泡沫和膨润土后，土压平衡式盾构对土质的适应范围得以扩大，其设备造价降低、控制操作容易、使用场地减小、弃土处理方便等优点有了更大的发挥余地。 2.原理简图 3.关键部件 泡沫泵 泡沫系统安装在桥架左侧平台 4.有关泡沫混合液，膨胀率，注入率 泡沫混合液，膨胀率，注入率是泡沫使用的3个主要参数： a）膨胀率E=泡沫量/混合液量，0-25之间，一般取8-15； b）注入率I=泡沫注入量/开挖土方量，一般取5%-65%； c）所需混合液流量为： Ql=AVI/E， A-开挖面积，V-推进速度， d）压缩空气流量为： Qa=（E-1）Ql(P+1) , P空气支持压力(相对压力)，一般取0.3Mpa 5.操作流程 参照原理图，确保工作管路球阀手柄打开，预留口球阀手柄关闭； 开启泡沫存储罐前方气动球阀，启动泡沫原液泵，按预定配比往泡沫罐生成泡沫混合液；从泡沫泵电机尾端观察，叶片转动方向为逆时针转动； 开启气调节器，控制气体流量，于泡沫发生器内生成泡沫； 根据施工具体条件，合理选取全