盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及工作原理 [兼容模式

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1、盾構(gòu)的構(gòu)造及工作原理中鐵隧道集團(tuán)有限公司技術(shù)中心主主要要內(nèi)內(nèi)容容1盾構(gòu)的“類型”2盾構(gòu)的“機(jī)型”3土壓平衡盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理4泥水盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理5土壓盾構(gòu)開(kāi)挖面平衡機(jī)理6泥水盾構(gòu)開(kāi)挖面平衡機(jī)理1盾構(gòu)的“類型”?盾構(gòu)的“類型”是指與特定的盾構(gòu)施工環(huán)境，特別是與特定的基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征相匹配的盾構(gòu)的種類。?根據(jù)施工環(huán)境，隧道掘進(jìn)機(jī)的“類型”分為軟土盾構(gòu)、硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)、復(fù)合盾構(gòu)三類。因此，盾構(gòu)的“類型”分為軟土盾構(gòu)和復(fù)合盾構(gòu)兩類。軟土盾構(gòu)?軟土盾構(gòu)是指適用于未固結(jié)成巖的軟土、某些半固結(jié)成巖及全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化圍巖條件下的一類盾構(gòu)。?軟土盾構(gòu)的主要特點(diǎn)是

2、刀盤僅安裝切刀和刮刀，無(wú)需滾刀。復(fù)合盾構(gòu)?復(fù)合盾構(gòu)是指既適用于軟土、又適用于硬巖的一類盾構(gòu)，主要用于既有軟土又有硬巖的復(fù)雜地層施工。?復(fù)合盾構(gòu)的主要特點(diǎn)是刀盤既安裝有切刀和刮刀，又安裝有滾刀。2盾構(gòu)的“機(jī)型”?盾構(gòu)的“機(jī)型”是指在根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，盾構(gòu)所采用的最有效的開(kāi)挖面支護(hù)形式。?盾構(gòu)按支護(hù)地層的形式主要分為自然支護(hù)式、機(jī)械支護(hù)式、壓縮空氣支護(hù)式、泥漿支護(hù)式、土壓平衡支護(hù)式五種機(jī)型。?目前應(yīng)用最廣的是土壓平衡盾構(gòu)(土壓平衡支護(hù)式)和泥水盾構(gòu)(泥漿支護(hù)式)兩種機(jī)型。土壓平衡盾構(gòu)泥水盾構(gòu)3土壓盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理土壓平衡盾構(gòu)是在機(jī)械式盾構(gòu)的前部設(shè)置隔板，在

3、刀盤的旋轉(zhuǎn)作用下，刀具切削開(kāi)挖面的泥土，破碎的泥土通過(guò)刀盤開(kāi)口進(jìn)入土倉(cāng)，使土倉(cāng)和排土用的螺旋輸送機(jī)內(nèi)充滿切削下來(lái)的泥土，依靠盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏νㄟ^(guò)隔板給土倉(cāng)內(nèi)的土碴加壓，使土壓作用于開(kāi)挖面以平衡開(kāi)挖面的水土壓力。土壓平衡盾構(gòu)結(jié)構(gòu)原理土壓平衡盾構(gòu)主要由刀盤及刀盤驅(qū)動(dòng)、盾殼、螺旋輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、推進(jìn)油缸、同步注漿系統(tǒng)等組成。土壓平衡盾構(gòu)工作原理刀盤旋轉(zhuǎn)切削開(kāi)挖面的泥土，破碎的泥土通過(guò)刀盤開(kāi)口進(jìn)入土倉(cāng)，泥土落到土倉(cāng)底部后，通過(guò)螺旋輸送機(jī)運(yùn)到皮帶輸送機(jī)上，然后輸送到停在軌道上的碴車上。盾構(gòu)在推進(jìn)油缸的推力作用下向前推進(jìn)。盾殼對(duì)挖掘出的還未襯砌的隧道起著臨

4、時(shí)支護(hù)作用，承受周圍土層的土壓、承受地下水的水壓以及將地下水擋在盾殼外面。掘進(jìn)、排土、襯砌等作業(yè)在盾殼的掩護(hù)下進(jìn)行。土壓平衡盾構(gòu)的基本配置?刀盤?刀盤驅(qū)動(dòng)?刀盤支承?碴土改良系統(tǒng)?螺旋輸送機(jī)?皮帶輸送機(jī)?同步注漿系統(tǒng)?盾尾密封系統(tǒng)?管片安裝機(jī)?數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?導(dǎo)向系統(tǒng)刀盤刀盤是盾構(gòu)機(jī)的核心部件，其結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度和整體剛度都直接影響到施工掘進(jìn)的速度和成本，并且出了故障維修處理困難。不同的地質(zhì)情況和不同的制造廠家，刀盤的結(jié)構(gòu)也不相同，其常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有：平面圓角刀盤、平面斜角刀盤、平面直角刀盤。維修工人刀盤應(yīng)滿足以下要求l刀盤應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。l刀盤應(yīng)有較大的開(kāi)口率

5、。l針對(duì)地層的變化，能夠方便地更換硬巖滾刀和軟巖齒刀。l刀盤結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的耐磨強(qiáng)度。l刀盤上應(yīng)配置足夠的渣土攪拌裝置。l刀盤上應(yīng)配置足夠的注入口，各口并裝有單向閥。以滿足刀具的冷卻、潤(rùn)滑和渣土改良。刀具的配置刀具的結(jié)構(gòu)、材料及其在刀盤上的數(shù)量和位置關(guān)系直接影響到掘進(jìn)速度和使用壽命。不同的地層條件對(duì)刀具的結(jié)構(gòu)和配置是不相同的。刀具種類：?jiǎn)稳袧L刀、雙刃滾刀、三刃滾刀（雙刃以上的一般都是中心滾刀）、齒刀、切刀、刮刀和方形刀（超挖刀）。為適應(yīng)不同的地層，滾刀和齒刀可以互換，所以它們的刀座相同。面板式刀盤面板盤型滾刀鋼格柵重型撕裂刀輻條刮刀泡沫口中心刀輻條輻條式刀盤外周

6、強(qiáng)化刀泡沫口輻條先行撕裂刀刮刀中心刀輻條面板式刀盤與輻條式刀盤比較?面板式刀盤在中途換刀時(shí)安全可靠，但開(kāi)挖土體進(jìn)入土倉(cāng)時(shí)易粘結(jié)易堵塞，在刀盤上易形成泥餅。?輻條式刀盤僅有幾根輻條，輻條后設(shè)有攪拌葉片，土砂流動(dòng)順暢，不易堵塞。但不能安裝滾刀，且中途換刀安全性差，需加固土體，費(fèi)面板式刀盤用高。?輻條式刀盤對(duì)砂、土等單一軟土地層的適應(yīng)性比面板式刀盤較強(qiáng)；但由于不能安裝滾刀，在風(fēng)化巖及軟硬不均地層或硬巖地層，宜采用面板式刀盤。輻條式刀盤前體前體又叫切口環(huán)，是開(kāi)挖土倉(cāng)和擋土部分，位于盾構(gòu)的最前端，結(jié)構(gòu)為圓筒形，前端設(shè)有刃口，以減少對(duì)底層的擾動(dòng)。在圓筒垂直于軸線、約在其中

7、段處焊有壓力隔板，隔板上焊有安裝主驅(qū)動(dòng)、螺旋輸送機(jī)及人員艙的法蘭支座和四個(gè)攪拌棒，還設(shè)有螺旋機(jī)閘門機(jī)構(gòu)及氣壓艙（根據(jù)需要），此外，隔板上還開(kāi)有安裝5個(gè)土壓傳感器、通氣通水等的孔口。不同開(kāi)挖形式的盾構(gòu)機(jī)前體結(jié)構(gòu)也不相同。刀盤驅(qū)動(dòng)刀盤驅(qū)動(dòng)裝置由主軸承、八個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、八個(gè)減速器及主軸承密封組成，軸承外圈通過(guò)連接法蘭用螺絲與前體固定，內(nèi)（齒）圈用螺絲和刀盤連接，借助液壓動(dòng)力帶動(dòng)液壓馬達(dá)、減速器、軸承內(nèi)齒圈直接驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)。主軸承設(shè)置有三道唇形外密封和兩道唇形內(nèi)密封，外密封前兩道采用永久性失脂潤(rùn)滑來(lái)阻止土倉(cāng)內(nèi)的渣土和泥漿滲入，后一道密封是防止主軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油滲漏。內(nèi)

8、密封前一道阻止盾體內(nèi)大氣塵土的侵入，后