⑴ 防止皮帶打滑常用的方法
皮帶打滑的原因是因為摩擦力較小,為防止皮帶打滑常採取的措施是將皮帶張緊,使皮帶輪受到的壓力增大,從而增大它們之間的摩擦力。
1、在皮帶傳動中,皮帶打滑的原因是摩擦力偏小,防止皮帶打滑常用的方法是將皮帶拉緊,使皮帶輪的壓力增大,從而增大它們之間的摩擦力。
2、輸送帶正常運轉時,帶速不低於輥筒轉速的95%。如果輥筒與輸送帶的摩擦力不夠,輸送帶就容易出現打滑的現象。
拓展資料
輸送帶正常運轉時,帶速不低於輥筒轉速的95%。如果輥筒與輸送帶的摩擦力不夠,輸送帶就容易出現打滑的現象。
輸送帶是輸送系統的關鍵設備,它的安全穩定運行直接影響到生產作業。輸送帶的跑偏是帶式輸送機的最常見故障,對其及時准確的處理是其安全穩定運行的保障。跑偏的現象和原因很多,要根據不同的跑偏現象和原因採取不同的調整方法,才能有效地解決問題。
⑵ 盾構機的類型有哪些各適用於哪些范圍
盾構機的種類
盾構的分類較多,可按盾構切削麵的形狀、盾構自身構造的特徵、尺寸的大小、功能,挖掘土體的方式,掘削麵的擋土形式,穩定掘削麵的加壓方式,施工方法,適用土質的狀況多種方式分類。下面我們按照盾構組合命名分類闡述。
一、全敞開式盾構機(全敞開式盾構機的特點是掘削麵敞露,故挖掘狀態時干態狀,所以出土效率高。適用於掘削麵穩定的性好的地層,對於自穩定性差的沖積地層應輔以壓氣、降水、注漿加固等措施)
1.手掘式盾構機
手工掘削盾構機的前面是敞開的,所以盾構的頂部裝有防止掘削麵頂端坍塌的活動前檐和使其伸縮的千斤頂。掘削麵上每隔2-3m設有一道工作平台,即分割間隔為2-3m。另外,在支撐環柱上安裝有正面支撐千斤頂。掘削麵從上往下,掘削時按順序調換正面支撐千斤頂,掘削下來的沙土從下部通過皮帶傳輸機輸給出土台車。掘削工具多為鶴嘴鋤、風鎬、鐵鍬等。
2.半機械式盾構機
半機械式盾構機是在人工式盾構機的基礎上安裝掘土機械和出土裝置,以代替人工作業。掘土裝置有鏟斗、掘削頭及兩者兼備三種形式。具體裝備形式為A.鏟斗、掘削頭等裝置設在掘削麵的下部。B.鏟斗裝在掘削麵的上半部,掘削頭在下半部。C.掘削頭裝在掘削麵的中心。D.鏟斗裝在掘削麵的中心。
3.機械式盾構機
盾構機的前部裝有旋轉刀盤,故掘削能力大增。掘削下來的砂土由裝在掘削刀盤上的旋轉鏟斗,經過斜槽送到輸送機。由於掘削和排土連續進行,故工期縮短,作業人員減少。
二、部分開放式盾構機(即擠壓式盾構機,其構造簡單、造價低。擠壓盾構適用於流塑性高、無自立性的軟粘土層和粉砂層)
1.半擠壓式盾構機(局部擠壓式盾構機)
在盾構的前端用胸板封閉以擋住土體,使不致發生地層坍塌和水土湧入盾構內部的危險。盾構向前推進時,胸板擠壓土層,土體從胸板上的局部開口處擠入盾構內,因此可不必開挖,使掘進效率提高,勞動條件改善。這種盾構稱為半擠壓式盾構,或局部擠壓式盾構。
2.全擠壓式盾構機
在特殊條件下,可將胸板全部封閉而不開口放土,構成全擠壓式盾構。
3.網格式盾構機
在擠壓式盾構的基礎上加以改進,可形成一種胸板為網格的網格式盾構, 其構造是在盾構切口環的前端設置網格梁,與隔板組成許多小格子的胸板;借土的凝聚力,用網格胸板對開挖面土體起支撐作用。當盾構推進時,土體克服網格阻力從網格內擠入,把土體切成許多條狀土塊,在網格的後面設有提土轉盤,將土塊提升到盾構中心的刮板運輸機上並運出盾構,然後裝箱外運。
三、封閉式盾構機
1.泥水式盾構機
是通過加壓泥水或泥漿(通常為膨潤土懸浮液)來穩定開挖面,其刀盤後面有一個密封隔板,與開挖面之間形成泥水室,裡面充滿了泥漿,開挖土料與泥漿混合由泥漿泵輸送到洞外分離廠,經分離後泥漿重復使用。
2.土壓式盾構機
是把土料(必要時添加泡沫等對土壤進行改良)作為穩定開挖面的介質,刀盤後隔板與開挖面之間形成泥土室,刀盤旋轉開挖使泥土料增加,再由螺旋輸料器旋轉將土料運出,泥土室內土壓可由刀盤旋轉開挖速度和螺旋輸出料器出土量(旋轉速度)進行調節。它又可細分為削土加壓盾構、加水土壓盾構、加泥土壓盾構和復合土壓盾構
答對給分,哈哈。我是製作盾構機的,有問題多溝通!
⑶ 什麼叫盾構的泥水機械出土施工
盾構法施工在現今的隧道工程中應用廣泛。所用的盾構機主要包含泥水盾構和土壓平衡盾構。泥水盾構的施工主要是通過地面泥漿循環系統將新鮮泥漿混合液注入到土倉中,通過刀盤的對開挖掌子面土體的切削,通過土倉攪拌後,形成泥漿水,通過泥水循環管道將泥漿水輸送到地面,完成出土。而土壓平衡盾構施工,則是通過土倉壓力平衡(主要參考土倉進土量與螺旋機出土量的平衡),利用螺旋機將土倉中的土帶出,通過皮帶機把土輸送到電瓶車土斗中,然後經電瓶車把土運至井口,最後利用龍門吊把渣土吊至地面,倒入渣土池中,完成出土。
樓主所說的「盾構泥水機械出土施工」似乎說法不是很標准。個人覺得意思是指泥水盾構施工方法。
以上所述未能詳盡,僅供參考。
⑷ 煤礦上皮帶科主要負責什麼工作
1、皮帶科主要負責煤礦運輸,特別是膠帶運輸機運轉的科室,重點要把握膠帶運輸機日常保養、維護、檢修工作,確保運輸系統順暢。
2、皮帶運輸機管理的主要部門,具體分工如下:
(1)負責皮帶科所屬皮帶機、綜掘工作面主運皮帶機(不包括綜掘機轉載皮帶)設備的全面管理,包括設備配件的購置、委託維修和監督檢查;負責綜采工作面順槽皮帶托輥的維修管理,協助綜機辦做好設備運行過程的安全監督檢查。
(2)負責綜采工作面順槽皮帶機的設備購置、發放和配件管理,是綜采工作麵皮帶運輸機管理的牽頭部門。負責綜掘工作面綜掘機轉載皮帶的全面管理,包括設備配件的購置、委託維修和監督檢查;協助機電部做好綜掘工作面主運皮帶機的安全運行和監督檢查。
3.下屬區隊及涉及皮帶機管理的單位的職責
(1)負責分管范圍內皮帶機的安全運行和質量標准化工作,接受業務部門的監督檢查。
(2)負責做好分管范圍內皮帶運輸機的日常維護、月度檢修和安全隱患排查工作。
(3)負責做好分管范圍內皮帶運輸機的備品配件計劃。
(4)負責做好本單位皮帶司機的技術培訓和安全教育工作。
(5)要求各單位按照規定,將所屬皮帶運輸機納入包機制度管理范疇。
(6)隨時向相關業務部門匯報設備運轉情況和需要協調的工作,單位主管領導每周至少向相關業務部門匯報一次皮帶機設備運轉情況。匯報不及時影響了生產,由基層單位負責。由於協調的原因影響了生產,嚴肅追究業務部門主管的責任。
二、安全質量要求
1.機頭煤倉周圍必須設置柵欄以防止人員和異物墜入,機頭段儲帶倉兩側必須設置護欄。機尾必須設置安全防護罩或欄桿。驅動滾筒之間的皮帶需要設置鐵板,防止托輥煤矸等異物捲入滾筒,鐵板必須與機架固定可靠並且經常檢查。
2.皮帶運輸機下過人的地點,必須設置安全保護板;沿線巷道交叉口和需要經常橫過的地點,必須設置人行過橋。
3.主要皮帶運輸機(不包括順槽臨時皮帶)長度超過100米時,各重點工作地點,必須設置中間「緊急停車」按鈕或拉線開關。
4.必須使用合格阻燃皮帶,必須有防滑、堆煤、防跑偏、超溫、煙霧以及自動灑水等六大保護;傾斜向上運輸的皮帶運輸機必須設置逆止器。
5.皮帶運輸機必須按規定位置設置清掃器,較高的帶式運輸機必須設置防護遮板。
6.皮帶運輸機運轉過程中,禁止進行清理煤泥、更換托輥、調整機架等維護工作。進行以上工作時必須與司機聯系好,嚴格執行停電掛牌制度。
7.無論在運行中或停止運行中,禁止在皮帶上或其他有關設備上站立、越過、爬過及傳遞各種用具。跨越皮帶必須經過專門設置的牢固可靠的行人過橋。
8.禁止向滾筒撒煤、砂子、墊草袋等雜物。禁止皮帶運輸機帶載超負荷強行啟動。禁止在運行中使用刮滾筒積煤的方法進行調偏。
9.皮帶運輸機巷應安裝灑水管道,每隔50m設一個閥門和不少於25m長的軟管。機頭部要備有不少於0.2m3消防砂、2個以上合格的電器火災滅火器、2把防火杴、2隻消防水桶和防火沙袋等防滅火設施。
10.皮帶運輸機巷道質量標准化:無雜物,無浮煤,無淤泥,無積水;管線吊掛整齊,無「跑、冒、滴、漏」現象;有充足的照明。
11.皮帶機司機、放煤工和給煤機司機等崗位工必須經過培訓,考核合格後持證上崗。以上各崗點必須有相應的操作規程和責任制,並現場張掛。
12.皮帶機送電運行必須滿足以下條件:六大保護完好齊全,可靠動作;接地保護裝置符合標准;電氣控制設備完好,杜絕失爆,必須具備漏電、短路、過載、失壓和斷相等保護裝置,按設計整定保護定值;按規定設置設備「三牌」 ;電纜吊掛整齊;設備峒室清潔整齊。
13.在運行的皮帶上人工取煤樣或撿出矸石等雜物的工作,必須制定安全技術措施,防止人體觸及運轉部位。皮帶運行中,工作人員必須在柵欄以外,沒有柵欄的地方,人員與皮帶機的運轉部位要保持200毫米以上的安全距離,穿好工作服,紮好袖口,以防被皮帶掛住。
14.禁止與工作無關的人員進入地面生產系統皮帶通廊及主要設備、配電機房。外人進入以上地點時應先得到皮帶工區值班人員的許可,並遵守相關安全規定。
15.單獨運行的皮帶機,開機前必須發出開機信號,等機尾、各落煤點有了返回信號,確認沿線皮帶上無人,並且具備安全運行的條件時,方可開機。
16.集中控制的皮帶系統開機前,必須確認各部皮帶崗位人員到位、發出開機信號並且得到反饋信息後,方可開機。
17.皮帶機頭峒室必須懸掛以下制度牌板:皮帶司機操作規程、皮帶司機崗位責任制、設備巡迴檢查制度、設備包機制度、防滅火管理制度和交接班管理制度。
18.主要機房峒室必須設置以下記錄:設備巡迴檢查記錄、交接班記錄、幹部上崗記錄、外來人員出入登記、事故處理以及檢修記錄。
⑸ 什麼是帶的打滑原因措施
一、帶的打滑:
當坯料厚且質軟,壓下量又大時就易產生打滑並使帶鋼出現劃痕,這就叫做帶打滑。
二、帶打滑原因:
1、斷帶。斷帶之後,由於張力發生改變,很容易引起打滑粘帶現象
2、軋制鋼帶材質。開坯或中退後的帶鋼往往比較軟,同樣的壓力,壓下量會增大,咬入角增加。鋼帶與軋輥之間的摩擦力增加,從而使得變形不穩定。
3、張力過大,未隨板帶材質而作相應的調整。張力過大,既會引起斷帶,也會降低軋制壓力,當壓下一樣時,其壓下量必然會增加。
4、潤滑不良。軋制時潤滑不良,會使軋輥與板帶的摩擦力增加,咬入角增大,
提高了板帶的不穩定性。
三、解決措施:
1、如果說是運行物料水分過多或者說現場環境較為潮濕的話,施工人員應盡量想辦法保證運行現場加大限度的乾燥,對施工環境做排水排濕處理,增加皮帶運行環境的乾燥度。
2、如果說皮帶與滾筒摩擦力不夠或者說皮帶的荷重過大,施工人員就要想辦法增加皮帶與滾筒之間的摩擦力,進而增強滾筒的運載強度,以保證物料的高強度運轉。
皮帶打滑預防措施:
1、在皮帶安裝並運行了一段時間後,皮帶會變松,應將皮帶張緊裝置調到適當的位置。
2、經常調整刮板的位置,使刮板與皮帶之間的空隙保持在1-1.5mm之間。
3、注意觀察螺旋機內排出的土的干濕程度,調整加水流量。
4、每次推進完畢,應將皮帶運輸機上的土全部排入土箱,皮帶運輸機啟動時應是空載啟動。
⑹ 如何在高層建築樓頂邊沿臨時固定一個支架和卷揚機(吊裝設備用)只是臨時並且穩固
1.土石根據其堅硬程度和開挖方法及使用工具可分為(8)類。 2.野外鑒別人工填上,它的顏色為(都是黃色)。 3.在斜坡上挖土方,應做成坡勢,以利(泄水)。 4.在滑坡地段挖土方時、不宜在(雨季)季節施工。
5.濕土地區開挖時,若為人工降水,降至坑底(0.5~1.0m)時方可開挖。 6.在膨脹土地區開挖時,開挖前要做好(排水工作)。
7.採用鋼筋混凝土灌注樁時,開挖標準是樁身混凝土達到(設計強度後)。 8.開挖土方時,兩個人的操作間距應保持(2~3m)。
9.盾構施工組織設計方案中的關鍵問題是(安全專項方案和措施)。 10.在盾構法施工前必須編制好(應急預案)。 11.盾構出土皮帶運輸機應設(防護並專人負責)。
12.盾構機頭部每天都應檢測可燃氣體的濃度,做到預測、預防和序控工作,並做好(記錄台賬)。
13.在臨邊堆放棄土、材料和移動施工機械應與坑邊保持一定距離,當土質良好時,要距坑邊(按施工方案規定堆放)。
14.對於(乾燥的砂土)的基坑(槽)開挖時嚴禁採用天然凍結施工。 15.對於高度在5m以內的擋土牆一般多採用(重力式擋上牆)。 16.基坑(槽)四周排水溝及集水井應設置在(基礎范圍以外)。
17.明排水法由於設備簡單和排水方便,所以較為普遍採用,但它只宜用於(粗粒土層)。
⑺ 盾構進出洞覆土過淺施工方案
盾構法是在地面下暗挖隧道的一種施工方法。當代城市建築、公用設施和各種交通日益繁雜,市區明挖隧道施工,對城市生活的干擾問題日趨嚴重,特別在市區中心遇到隧道埋深較大,地質復雜的情況,若用明挖法建造隧道則很難實現。在這種條件下採用盾構法對城市地下鐵道、上下水道、電力通訊、市政公用設施等各種隧道建設具有明顯優點。此外,在建造穿越水域、沼澤地和山地的公路和鐵路隧道或水工隧道中,盾構法也往往因它在特定條件下的經濟合理性及技術方面的優勢而得到採用。
盾構法施工的概貌如圖1所示。構成盾構法施工的主要內容是:先在隧道某段的一端建造豎井或基坑,以供盾構安裝就位。盾構從豎井或基坑的牆壁開孔處出發,在地層中沿著設計軸線,向另一豎井或基坑的設計孔洞推進。盾構推進中所受到的地層阻力,通過盾構千斤頂傳至盾構尾部已拼裝的預制隧道襯砌結構,再傳到豎井或基坑的後靠壁上,盾構是這種施工方法中最主要的獨特的施工機具。它是一個能支承地層壓力而又能在地層中推進的圓形或矩形或馬蹄形等特殊形狀的鋼筒結構,在鋼筒的前面設置各種類型的支撐和開挖土體的裝置,在鋼筒中段周圈內面安裝頂進所需的千斤頂,鋼筒尾部是具有一定空間的殼體,在盾尾內可以拼裝一至二環預制的隧道襯砌環。盾構每推進一環距離,就在盾尾支護下拼裝一環襯砌,並及時向緊靠盾尾後面的開挖坑道周邊與襯砌環外周之間的空隙中壓注足夠的漿體,以防止隧道及地面下沉。在盾構推進過程中不斷從開挖面排出適量的土方。
使用盾構法,往往需要根據穿越土層的工程地質水文地質特點輔以其他施工技術措施。主要有:
疏干掘進土層中地下水的措施;
穩定地層、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施;
隧道襯砌的防水堵漏技術;
配合施工的監測技術;
氣壓施工中的勞動防護措施;
開挖土方的運輸及處理方法等。
圖1 盾構施工概貌
1-盾構;2-盾構千斤頂;3-盾構正面網格;4-出土轉盤;5-出土皮帶運輸機;6-管片拼裝機;
7-管片;8-壓漿泵;9-壓漿孔;10-出土機;11-由管片組成的隧道襯砌結構;12-在盾尾空隙的壓漿;13-後盾管片;14-豎井。
盾構法是一種安全而有效的施工法,但不是萬能施工法。為此有必要充分掌握盾構施工法的特點。
二.盾構法的主要優點
除豎井施工外,施工作業均在地下進行,噪音、振動引起的公害小,既不影響地面交通,又可減少對附近居民的噪音和振動影響。
盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行,施工易於管理,施工人員也較少,勞動強度低,生產效率高。
土方量外運較少。
穿越河道時不影響航運。
施工不受風雨等氣候條件影響。
隧道的施工費用不受覆土量多少影響,適宜於建造覆土較深的隧道。在土質差水位高的地方建設埋深較大的隧道,盾構法有較好的技術經濟優越性。
當隧道穿過河底或其他建築物時,不影響施工。
只要設法使盾構的開挖面穩定,則隧道越深、地基越差、土中影響施工的埋設物等越多,與明挖法相比,經濟上、施工、進度上越有利。
三.盾構法存在的不足
當隧道曲線半徑過小時,施工較為困難。
在陸地建造隧道時,如隧道覆土太淺,開挖面穩定甚為困難,甚至不能施工,而在水下時,如覆土太淺則盾構法施工不夠安全,要確保一定厚度的覆土。
豎井中長期有雜訊和振動,要有解決的措施。
盾構施工中採用全氣壓方法以疏乾和穩定地層時,對勞動保護要求較高,施工條件差。
盾構法隧道上方一定范圍內的地表沉陷尚難完全防止,特別在飽和含水松軟的土層中,要採取嚴密的技術措施才能把沉陷限制在很小的限度內,目前還不能完全防止以盾構正上方為中心土層的地表沉降。
在飽和含水地層中,盾構法施工所用的拼裝襯砌,對達到整體結構防水性的技術要求較高。
用氣壓施工時,在周圍有發生缺氧和枯井的危險,必須採取相應的辦法。
第二節 盾構法隧道的發展歷史
一.國外盾構法隧道的發展歷史
盾構施工技術自1823年由布魯諾爾首創於英國倫敦的泰晤土河的水底隧道工程以來,已有170餘年的歷史。在這170餘年的風風雨雨中,經過幾代人的努力,盾構法已從一種只能在極少數歐美發達國家中才見應用的特殊技術,發展成為在發達國家中極為普通,在發展中國家中亦逐漸得到應用的隧道施工技術。
據說最早發明盾構法的思路是來自發明者的一個有趣的發現,英國的布魯諾爾發現船的木板中,有一種蛀蟲鑽出孔道,並用它自己分泌的液體覆塗在孔壁上。1818年布魯諾爾在蛀蟲鑽孔的啟示下,最早提出了用盾構法建設隧道的設想,並且在英國取得了該施工法的專利。1825年,布魯諾爾用他自己的想法製成盾構,並第一次在泰晤士河施工了水底隧道。這條道路隧道的斷面(11.4m×6.8m)相當大,施工中遇到了坍方和水淹,加上隧道的損壞,當時處於難於進展的狀態,由於初始未能掌握控制泥水湧入隧道的方法,隧道施工中兩次被淹,後來在東倫敦地下鐵道公司的合作下,經過對盾構施工的改進,用氣壓輔助施工,花了18年的時間才於1843年完成了全長458m的第一條盾構法隧道。
1865年巴爾勞首次採用圓形盾構,並用鑄鐵管片作為地下隧道襯砌。1869年,他用圓形盾構在泰晤土河底下建成了外徑為2.21m 的隧道。在盾構穿越飽和含水地層時,施加壓縮空氣以防止涌水的氣壓法最先是在1830年由口切蘭斯爵士(Lord Cochrance)發明的。1874年,在英國倫敦地下鐵道南線的粘土和含水砂礫地層中建造內徑為3.12m的隧道時,格雷塞德(Henry Greathead) (1844~1896)綜合了以往所有盾構施工和氣壓法的技術特點,較完整地提出了氣壓盾構法的施工工藝,並且首創了在盾尾後面的襯砌外圍環形空隙中壓漿的施工方法,為盾構法發展起了重大的推動作用。1880~1890年間,在美國和加拿大間的聖克萊河下用盾構法建成一條直徑6.4m,長1800餘m的水底鐵路隧道。二十世紀初,盾構施工法已在美、英、德、蘇、法等國開始推廣。30~40年代在這些國家已成功地使用盾構建成內徑自3.0~9.5m的多條地下鐵道及過河公路隧道。僅在美國紐約就採用氣壓法建成了19條重要的水底隧道,盾構施工的范圍很廣泛,有公路隧道、地下鐵道、上下水道以及其他市政公用設施管道等。蘇聯40年代初開始使用直徑為6.0~9.5m的盾構先後在莫斯科、列寧格勒等市修建地下鐵道的區間隧道及車站。
從20世紀60年代起,盾構法在日本得到迅速發展,除了大量在東京、大阪、名古屋等城市的地下鐵道建設中外,更多地是用在下水道等市政公用設施管道建設中。70年代,日本及聯邦德國等國針對在城市建設區的松軟含水地層中由於盾構施工所引起的地表沉陷、預制高精度鋼筋混凝土襯砌和接縫防水等技術問題,研製了各種新型的襯砌和防水技術及局部氣壓式、泥水加壓式和土壓平衡式等新型盾構及相應的工藝和配套設備。
值得一提的是日本的盾構發展情況。日本是歐美國家以外第一個引進盾構施工技術的國家。1939年的關門隧道是日本首次採用盾構施工技術的隧道工程。由於戰爭及戰後困難時期的緣故,此項技術一直沒有得到發展。直到1957年東京地鐵的丸之內線採用盾構施工技術修建了一段區間隧道,1961年名古屋地鐵採用此法修建了覺王山區間隧道取得圓滿成果之後,盾構施工技術在日本有了飛速的發展。在短短的20餘年之內共製造了2000餘台盾構,在世界上處於領先地位。日本的機械式盾構是和手掘式盾構同時研究發展起來的。1963年,大阪市上水道大淀送水管工程(總長227m)首次應用了外徑2.592m(隧道外徑2.35m)的機械式盾構。1964年,大阪市地下鐵道2號線谷町工區(總長447m)的區間隧道中,採用了外徑6.97m(隧道外徑6.8m)的大斷面機械式盾構。同年,在東京都下水道局神谷3丁目2區(總長668.4m)採用了外徑3.4m的(隧道外徑3.30m)機械式盾構,標准施工月進度達360m。1967年,日本近畿鐵道難波線上本町難波間1488m區間採用了外徑為10.041m (隧道內徑9.90m)的機械式盾構。從此,人們對機械式盾構更為關注,使能夠用於日本那樣復雜地層的各種機械盾構進一步得到了發展。特別是小斷面盾構,在縮短工期的研究中也取得了很大的進步。同時在軟弱地基中還研製了擠壓式盾構。
1993年建成的、連接英法兩國的英吉利海峽隧道,全長48.5km,海底段長37.5km,隧道最深處在海平面下100m。這條隧道全部採用盾構法技術施工,英國一側共用6台盾構,3台施工岸邊段,3台施工海底段,施工海底段的盾構要向海峽中單向推進21.2km ,與從法國側向英國方向推來的盾構對接。法國側共用6台盾構,2台施工岸邊段,3台施工海底段。海峽隧道由2條外徑8.6m的單線鐵路隧道及1條外徑為5.6m米的輔助隧道組成。由於海底段最大深度達100m,因此無論盾構機械還是預制鋼筋混凝土管片襯砌結構均要承受10個大氣壓的水壓力,又由於單向推進21.2km ,盾構推進速度必須達到月進1000m的速度才能在3年左右的時間內完成,因此盾構的構造及其後續設備均須採用高質量的耐磨耗及腐蝕的材料。所以該隧道的修建標志著盾構施工技術的最新水平。
近年來,日本把機械式盾構作了改進,研製出了用加壓泥漿穩定開挖面的泥水加壓盾構和利用開挖出的土體作平衡開挖面的土壓平衡盾構。
二.盾構的分類及適用條件
盾構的的形式可以從各個方面進行分類。
按手工和機械劃分為:手掘式,半機械式,機械式三大類。
以工作面擋土方式劃分:敞開式,密閉式。
以氣壓和泥水加壓方式劃分:氣壓式,泥水加壓式,土壓平衡式,加水式,高濃度泥水加壓式,加泥式。
1.手掘式盾構。手掘式盾構是盾構的基本形式,世界上仍有工程採用手掘式盾構,如圖2所示。按不同的地質條件,開挖面可全部敞開人工開挖;也可用全部或部分的正面支撐,根據開挖面土體自立性適當分層開挖,隨挖土隨支撐。開挖士方量為全部隧道排土量。這種盾構便於觀察地層和清除障礙,易於糾偏,簡易價廉,但勞動強度大,效率低,如遇正面坍方,易危及人身及工程安全。在含水地層中需輔以降水、氣壓或土壤加固。
這種盾構由上而下進行開挖,開挖時按順序調換正面支撐千斤頂,開挖出來的土從下半部用皮帶運輸機裝入出土車,採用這種盾構的基本條件是:開挖面至少要在挖掘階段無坍塌現象,因為挖掘地層時盾構前方是敞開的。
手掘式盾構的適用地層:手掘式盾構有各種各樣的開挖面支撐方法,從砂性土到粘性土地層均能適用,因此較適應於復雜的地層,迄今為止施工實例也最多,該形式的盾構在開挖面出現障礙物時,由於正面是敞開的,所以也較易排除。由於這種盾構造價低廉,發生故障也少,因此是最為經濟的盾構。在開挖面自立性差的地層中施工時,它可與氣壓、降水、化學注漿等穩定地層的輔助施工法同時使用。
圖2 手掘式盾構
2.擠壓式盾構。當敞開式盾構在地質條件很差的粉砂土質地層、粘土層中施工時,土就會從開挖面流入盾構、引起開挖面坍塌,因而不能繼續開挖,這時應在盾構的前面設置胸板來密閉前方,同時在腳板上開出土用的小孔,這種形式的盾構就叫擠壓式盾構(見圖3)。盾構在擠壓推進時,土體就會從出土孔如同膏狀物從管口擠出那樣,擠入盾構。根據推進速度來確定開口率。當開口率過大時,出土量增加,會引起周圍地層的沉降;反之,就會增大盾構的切入阻力,使地面隆起。採用擠壓盾構時,對一定的地質條件設置一定的開口率、控制出土量是非常重要的。
擠壓盾構是將手掘式盾構胸板封閉,以擋住正面土體。這種盾構分為全擠壓式或局部擠壓式兩種,它適用於軟弱粘性土層。盾構全擠壓向前推進時,封閉全部胸板,不需出土,但要引起相當大的地表變形。當採用局部擠壓式盾構,要部分打開胸板,將需要排出的土體從開口處擠入盾構內,然後裝車外運,這種盾構施工,地表變形也較大。
擠壓式盾構適用地層:擠壓式盾構的適用范圍取決於地層的物理力學性能。在日本隧道的規范(盾構篇)及說明書(1977年版)中,它是按含砂率—內聚力、液性指數—內聚力的關系來確定其適用范圍。根據施工經驗,內聚力即使超出該范圍,在含砂率小的地層中也可能適用。根據迄今為止的施工經驗,當土體含砂率在20%以下、液性指數在60%以上、內聚力在0.5kg/cm2以下時,盾構的開口率一般為2~0.8%,在極軟弱的地層中,開口率也有小到的0.3%。在擠壓式盾構的施工區間內如遇有為了建築物或地層加固而進行過化學注漿的地基時,將會影響擠壓盾構的推進,因此應預先考慮到把盾構胸板做成可拆卸的形式。
圖3 擠壓盾構
3.網格式盾構,在上海軟土層中常常被採用。它具有的特點是,進土量接近或等於全部隧道其出土量,且往往帶有局部擠壓性質,盾構正面裝鋼板網格,在推進中可以切土,而在停止推進時可起穩定開挖面的作用。切入的土體可用轉盤、皮帶運輸機、礦車或水力機械運出,如圖4所示。這種盾構法如在土質較適當的地層中精心施工,地表沉降可控制到中等或較小的程度。在含水地層中施工,需要輔以疏乾地層的措施。
圖4 網格式盾構
1-盾構千斤頂(推進盾構用);2-開挖面支撐千斤頂;3-舉重臂(拼裝裝配式鋼筋混凝土襯砌用);
4-堆土平台(盾構下部土塊由轉盤提升後落入堆土平台);5-刮板運輸機,土塊由堆土平台進入後輸出;6-裝配式鋼筋混凝土襯砌;7-盾構鋼殼;8-開挖面鋼網格;9-轉盤;10-裝土車。
4.半機械式盾構。半機械式盾構是如圖5所示。半機械式盾構是介於手掘式和機械式盾構之間的一種形式,它更接近於手掘式盾構。它是在敞開式盾構的基礎上安裝機械挖土和出土裝置,以代替人工勞動,因而具有省力而高效等特點。
機械挖土裝置前後、左右、上下均能活動。它有鏟斗式、切削頭式和兩者兼有等三種形式。它的頂部與手掘式盾構相同,裝有活動前檐、正面支撐千斤頂等。
盾構的機械裝備有如下形式:
①盾構工作面下半部分裝有鏟斗、切割頭等。
②盾構工作面上半部分裝有鏟斗、下半部分裝有切割頭。
③盾構中心裝有切割頭。
④盾構中心裝有鏟斗。
形式①:盾構工作面上半部裝有正面支撐千斤頂和作業平台,上半部工作面由人工挖掘,挖掘的土、砂落到下半部分,下半-部分由鏟斗和裝載機進行挖掘和出土。
形式②:盾構的上半部工作面由鏟斗或者裝載機挖掘,下半部工作面由切割頭或鏟斗進行挖掘和出土。
形式③:由切割頭進行挖掘和出土。
形式④:由鏟斗式挖掘機進行挖掘和出土。
半機械盾構的適用地層:半機械式盾構比手掘式盾構更適用於良好地層。形式①適用於開挖面需作支撐的地層,形式②~④適用於能自立的地層。形式②大多適用於亞粘土與砂礫的夾層。形式③大多適用於固結粘上層、硬質砂土層。形式④大多適用於粘土和砂礫混合層。
圖5 半機械式盾構
5.開胸機械切削盾構。當地層能夠自立,或採用輔助措施後能夠自立時,在盾構的切口部分,安裝與盾構直徑相適應的大刀盤,以進行全斷面開胸機械切削開挖,如圖6所示。機械式盾構是一種採用緊貼著開挖面的旋轉刀盤進行全斷面開挖的盾構。它具有可連續不斷地挖掘土層的功能。能一邊出土、一邊推進,連續不斷地進行作業。
機械式盾構的切削機構採用最多的是大刀盤形式,它有單軸式、雙重轉動式、多軸式數種,其中單軸式使用得最為廣泛。多根輻條狀槽口的切削頭繞中心軸轉動,由刀頭切削下來的土從槽口進入設在外圈的轉盤中,再由轉盤提升到漏土斗中,然後由傳送帶把土送入出土車。
機械式盾構的優點除了能改善作業環境、省力外,還能顯著提高推進速度,縮短工期。問題是盾構的造價高,為了提高工作效率而帶來的後續設備多,基地面積大等。因此若隧道長度短時,就不夠經濟。與手掘式盾構相比,在曲率半徑小的情況下施工以及盾構糾偏都比較困難。
機械式盾構適用地層:機械式盾構可在極易坍塌的地層中施工,因為盾構的大刀盤本身就有防止開挖面坍塌的作用。但是,在粘性土地層中施工時,切削下來的土易粘附在轉盤內,壓密後會造成出土困難。因此機械式盾構大多適用於地質變化少的砂性土地層。
圖6 開胸式機械切削式盾構
局部氣壓盾構。在機械盾構的支承環前邊裝上隔板,使切口與此隔板之間形成一個密封艙。在密封艙內充滿壓縮空氣,達到穩定開挖面土體的作用。這樣隧道施工人員就不處在氣壓內工作。在適當地質條件下,對比全氣壓盾構,無疑有較大優越性。但這種盾構在密封艙、盾尾及管片接縫處易產生漏氣問題,如圖7所示。
圖7 局部氣壓式盾構
7.泥水加壓式盾構。泥水加壓式盾構是在盾構正面與支承環前面裝置隔板的密封艙中,注入適當壓力的泥漿來支撐開挖面,並以安裝在正面的大刀盤切削土體,進土與泥水混合後,用排泥泵及管道輸送至地面處理(見圖8)
圖8 泥水加壓式盾構
(a)德國式 (b)日本式
具體地講,泥水加壓盾構就是在機械式盾構大刀盤的後方設置一道隔板,隔板與大刀盤之間作為泥水室,在開挖面和泥水室中充滿加壓的泥水,通過加壓作用和壓力保持機構,保證開挖面土體的穩定。盾構推進時開挖下來的土就進入泥水室。由攪拌裝置進行攪拌,攪拌後的高濃度泥水用流體輸送法送出地面,把送出的泥水進行水土分離,然後再把分離後的泥水送入泥水室,不斷地循環泥水加壓盾構在其內部不能直接觀察到開挖面,因此要求盾構從推進、排泥到泥水處理全部按系統化作業。通過泥水壓力、泥水流量、泥水濃度等的測定,算出開挖土量,全部作業過程均由中央控制台綜合管理。泥水加壓盾構是利用了泥水的特性對開挖面起穩定作用的,泥水同時具有下列三個作用。
泥水的壓力和開挖面水土壓力的平衡。
泥水作用到地層上後,形成一層不透水的泥膜,使泥水產生有效的壓力。
加壓泥水可滲透到地層的某一區域,使得該區域內的開挖面穩定。
就泥水的特性而言,濃度和密度越高,開挖面的穩定性越好,而濃度和密度越低泥水輸送時效率越高,因此考慮了以上條件,目前被廣泛作為泥水管理標準的數值如下:
(1)容重:1.05~1.25(g/cm3)粘土、膨潤土等。
(2)粘度:20~40(s),漏斗粘度500/500ml。
(3)脫水量:Q<200ml,(APL過濾試驗3kg/cm2,30min)。
泥水加壓盾構有日本體系及德國體系,如圖8所示。兩者區別是:德國式的密封艙中設置了起緩沖作用的氣壓艙,以便於人工控制正面泥漿壓力,構造較簡單;而日本式密封艙中全是泥水,要有一套自動控制泥水平衡的裝置。一般地說,泥水盾構對地層擾動最小,地面沉降也最小,但費用最高。
泥水加壓盾構法在日本首次採用是1966年,從1970年國鐵京葉線羽田隧道在運河下來用了7.29m的泥水加壓盾構施工以後,該法引人注目。1974年發生了化學注漿的葯液公害以後,控制了注漿葯液的種類,因此對不必採用化學注漿的泥水加壓盾構法又作了新的估計。1975年後,該法施工的工程數劇增,幾乎興起了泥水加壓盾構熱。到了1981年,用泥水加壓盾構構法施工的工程數占盾構法施工工程總數的1/3。大部分人認為泥水加壓盾構對不同土層的適應性強,便於來用自動化管理。而在1983年2月的日本第4次隧道技術討論會上,否定了泥水加壓盾構對不同土層適應性強的這一提法,認為至少該盾構不適應在未加輔助施工條件下的礫石層和含粘性土極少的卵石層中施工。一般認為,在砂性土為主的洪積層中採用泥水加壓盾構較為有利,而在粘性土為主的沖積層中施工時,需要較高的泥漿處理費用。泥水加壓盾構施工後地表沉降量可控制在10mm以內,問題是如何降低泥漿處理的費用,降低後續設備的造價(泥水式盾構的造價高於土壓式盾構)。
泥水盾構適用地層:泥水加壓盾構最初是在沖積粘土和洪積砂土交錯出現的特殊地層中使用,由於泥水對開挖面的作用明顯,因此軟弱的淤泥質土層、松動的砂土層、砂礫層、卵石砂礫層、砂礫和堅硬土的互層等均運用。泥水加壓盾構對地層的適用范圍之廣。但是在松動的卵石層和堅硬土層中採用泥水加壓盾構施工,會產生逸水現象,因此在泥水中應加入一些膠合劑來堵塞漏縫。在非常鬆散的卵石層中開挖時,也有可能失敗。還有在堅硬的土層中開挖時,不僅土的微粒會使泥水質量降低,而且粘土還常會粘附在刀盤和槽口上,給開挖帶來困難,因此應該予以注意。
泥水加壓盾構的適用性:
(1)細粒土(粒徑0.074mm 以下)含有率在粒徑累積曲線的10%以上。
(2)礫石(粒徑2mm以上)含有率在粒徑加積曲線的60%以上。
(3)自然含水量18%以上。
(4)無200~30Omm的粗礫石。
滲透系數K<10-2cm/s。
8.土壓平衡式盾構。土壓盾構又稱削土密閉式或泥土加壓式盾構。它的前端有一個全斷面切削刀盤,切削刀盤的後面有一個貯留切削土體的密封艙,在密封艙中心線下部裝置長筒形螺旋輸送機,輸送機一頭設有出入口,如圖9所示。所謂土壓平衡就是密封艙中切削下來的土體和泥水充滿密封艙,並可具有適當壓力與開挖面土壓平衡,以減少對土體的擾動,控制地表沉降。這種盾構可節省泥水盾構中所必須的泥水平衡及泥水處理裝置的大量費用,主要適用於粘性土或有一定粘性的粉砂土。現已有加水或加泥水的新型土壓平衡盾構,可適用於多種土層。
圖9 土壓平衡式盾構
土壓平衡式盾構首次使用於1974年,它是外徑為3.72m的水工隧道盾構,以後由於土壓系盾構的排土機構在性能上得到了改善,並開發了各種能使開挖面穩定的機構,從1978年開始,在日本該盾構的製造台數急劇上升,到1981年12月,該形式的盾構佔全部盾構台數的29%。
土壓平衡式盾構的基本原理,由刀盤切削土層,切削後的泥土進入土腔(工作室),土腔內的泥土與開挖面壓力取得平衡的同時由土腔內的螺旋輸送機出土,裝於排土口的排土裝置在出土量與推進量取得平衡的狀態下,進行連續出土。土壓平衡式盾構的產品名稱是各不相同的,即使是相類似的盾構,其名稱也因開挖面穩定的方法和各公司對排土機構開發過程的不同而各異。在使開挖面穩定條件不同的盾構中,把這種從土腔內用螺旋輸送機出土的盾構與泥水加壓盾構相區別。土壓平衡式盾構又分為:削土加壓式,土壓平衡加水式,高濃度泥水加壓式,加泥式等4類。
開挖工作面穩定機構:
土壓平衡式盾構的開挖面穩定機構,按地質條件可以分成二種型式,一種是適用於內摩擦角小且易流動的淤泥、粘土等等的粘質土層;另一種是適用於土的內摩擦角大、不易流動、透水性大的砂、砂礫等等的砂質士層。
(1)粘性土層中的開挖面穩定機構
在粉質粘土、粉砂、粉細砂等的粘性土層中,開挖面穩定機構的排土方式是:由刀盤切削後的泥土先進入土腔內,在土腔內的土壓與開挖面的土壓(在粘性土中,開挖面土壓與水壓的混合、壓力作用)達到平衡的同時,由螺旋輸送機把開挖的泥土送往後部,再從出土閘門口出土。這種機構首先是由挖掘的泥土充滿土腔,在軟弱的粘性土地層中,由刀盤切削後的泥土強度一般都比原狀土的強度低,因而易流動。即使是在內聚力很高的土層中,也由於刀盤的攪拌作用和螺旋輸送機的搬運作用攪亂了土體,使土的流動性增大,因此充滿在土腔內和螺旋輸運機內泥土的土壓、可與開挖面的土壓達到相等。當然這種充滿在土腔和輸送機內泥土的土壓必須在與開挖面土壓相等的情況下由螺旋輸送機排土,挖掘量與排土量要保持平衡。但是,當地層的含砂量超過某一限度時,由刀盤切削的土流動性變差,而且當土腔內泥土過於充滿並固給時,泥土就會壓密,難以挖掘和排土,迫使推進停止。在這種情況下,一般採用的方法是:向土腔內添加膨潤土、粘土等進行攪拌,或者噴入水和空氣,用以增加土腔內土的流動性。
(2)砂質土層中開挖面的穩定機構
在砂、砂礫的砂質土地層中,土的摩擦阻力大,地下水豐富,透水系數也高,因此,依靠挖掘土的土壓和排土機構與開挖面的壓力(地下水壓和土壓)達到平衡就很困難。而且由刀盤切削的土體流動性也不能保證,對於這樣的土層僅採用排土機構的機械控制使開挖面穩定是很困難的。因此要用水、膨潤土、粘土、高濃度泥水、泥漿材料等等的混合料向開挖面加壓灌注,並不斷地進行攪拌,改變挖掘土的成分比例,以此保證土的流動性和止水性,使開挖面穩定。
開挖面的穩定機構可分為以下幾種方式:
①切削土加壓攪拌方式:在土腔內噴入水、空氣、或者添加混合材料,來保證土腔內的土砂流動性。在螺旋輸送機的排土口裝有可止水的旋轉式送料器(轉動閥或旋轉式漏斗),送料器的隔離作用能使開挖面穩定。
②加水方式:向開挖面加入壓力水,保證挖掘土的流動性,同時讓壓力水與地下水壓相平衡。開挖面的土壓由土腔內的混合土體的壓力與其平衡,為了能確保壓力水的作用,在螺旋輸送機的後部裝有排土調整槽,控制調整槽的開度使開挖面穩定。
③高濃度泥水加壓方式:向開挖面加入高濃度泥水,通過泥水和挖掘土的攪拌,以保證挖掘土體的流動性,開挖面土壓和水壓由高濃度泥水的壓力來平衡。在螺旋輸送機的排土口裝有旋轉式送料器,送料器的隔離作用使開挖面穩定。
④加泥式:向開挖面注入粘土類材料和泥漿,由輻條形的刀盤和攪拌機構混合攪拌挖掘的土,使挖掘的土具有止水性和流動性。由這種改性土的土壓與開挖面的土壓、水壓達到平衡,使開挖工作面得到穩定。
土壓平衡盾構較適應於在軟弱的沖積土層中推進,但在礫石層中或砂土層推進時,加
⑻ 盾構機工作原理具體是什麼
盾構機的工作原理 1.盾構機的掘進
液壓馬達驅動刀盤旋轉,同時開啟盾構機推進油缸,將盾構機向前推進,隨著推進油缸的向前推進,刀盤持續旋轉,被切削下來的碴土充滿泥土倉,此時開動螺旋輸送機將切削下來的渣土排送到皮帶輸送機上,後由皮帶輸送機運輸至渣土車的土箱中,再通過豎井運至地面。
2.掘進中控制排土量與排土速度
當泥土倉和螺旋輸送機中的碴土積累到一定數量時,開挖面被切下的渣土經刀槽進入泥土倉的阻力增大,當泥土倉的土壓與開挖面的土壓力和地下水的水壓力相平衡時,開挖面就能保持穩定,開挖面對應的地面部分也不致坍坍或隆起,這時只要保持從螺旋輸送機和泥土倉中輸送出去的渣土量與切削下來的流人泥土倉中的渣土量相平衡時,開挖工作就能順利進行。
3.管片拼裝
盾構機掘進一環的距離後,拼裝機操作手操作拼裝機拼裝單層襯砌管片,使隧道—次成型。
盾構機的組成及各組成部分在施工中的作用
盾構機的最大直徑為6.28m,總長65m,其中盾體長8.5m,後配套設備長56.5m,總重量約406t,總配置功率1577kW,最大掘進扭矩5300kN?m,最大推進力為36400kN,最陝掘進速度可達8cm/min。盾構機主要由9大部分組成,他們分別是盾體、刀盤驅動、雙室氣閘、管片拼裝機、排土機構、後配套裝置、電氣系統和輔助設備。
1.盾體
盾體主要包括前盾、中盾和尾盾三部分,這三部分都是管狀簡體,其外徑是6.25m。 前盾和與之焊在一起的承壓隔板用來支撐刀盤驅動,同時使泥土倉與後面的工作空間相隔離,推力油缸的壓力可通過承壓隔板作用到開挖面上,以起到支撐和穩定開挖面的作用。承壓隔板上在不同高度處安裝有五個土壓感測器,可以用來探測泥土倉中不同高度的土壓力。 前盾的後邊是中盾,中盾和前盾通過法蘭以螺栓連接,中盾內側的周邊位置裝有30個推進油缸,推進油缸桿上安有塑料撐靴,撐靴頂推在後面已安裝好的管片上,通過控制油缸桿向後伸出可以提供給盾構機向前的掘進力,這30個千斤頂按上下左右被分成A、B、c、D四組,掘進過程中,在操作室中可單獨控制每一組油缸的壓力,這樣盾構機就可以實現左轉、右轉、抬頭、低頭或直行,從而可以使掘進中盾構機的軸線盡量擬合隧道設計軸線。 中盾的後邊是尾盾,尾盾通過14個被動跟隨的鉸接油缸和中盾相連。這種鉸接連接可以使盾構機易於轉向。
2.刀盤
刀盤是一個帶有多個進料槽的切削盤體,位於盾構機的最前部,用於切削土體,刀盤的開口率約為28%,刀盤直徑6.28m,也是盾構機上直徑最大的部分,一個帶四根支撐條幅的法蘭板用來連接刀盤和刀盤驅動部分,刀盤上可根據被切削土質的軟硬而選擇安裝硬岩刀具或軟土刀具,刀盤的外側還裝有一把超挖刀,盾構機在轉向掘進時,可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盤的徑向方向向外伸出,從而擴大開挖直徑,這樣易於實現盾構機的轉向。超挖刀油缸桿的行程為50mm。刀盤上安裝的所有類型的刀具都由螺栓連接,都可以從刀盤後面的泥土倉中進行更換。 法蘭板的後部安裝有一個回轉接頭,其作用是向刀盤的面板上輸入泡沫或膨潤土及向超挖刀液壓油缸輸送液壓油。
3.刀盤驅動
刀盤驅動由螺栓牢固地連接在前盾承壓隔板上的法蘭上,它可以使刀盤在順時針和逆時針兩個方向上實現0-6.1rpm的無級變速。刀盤驅動主要由8組傳動副和主齒輪箱組成,每組傳動副由一個斜軸式變數軸向柱塞馬達和水冷式變速齒輪箱組成,其中一組傳動副的變速齒輪箱中帶有制動裝置,用於制動刀盤。 安裝在前盾右側承壓隔板上的一台定量螺旋式液壓泵驅動主齒輪箱中的齒輪油,用來潤滑主齒輪箱,該油路中一個水冷式的齒輪油冷卻器用來冷卻齒輪油。
4.雙室氣閘
雙室氣閘裝在前盾上,包括前室和主室兩部分,當掘進過程中刀具磨損工作人員進入到泥土倉檢察及更換刀具時,要使用雙室氣閘。 在進入泥土倉時,為了避免開挖面的坍坍,要在泥土倉中建立並保持與該地層深度土壓力與水壓力相適應的氣壓,這樣工作人員要進出泥土倉時,就存在一個適應泥土倉中壓力的問題,通過調整氣閘前室和主室的壓力,就可以使工作人員可以適應常壓和開挖倉壓力之間的變化。但要注意,只有通過高壓空氣檢查和受到相應培訓有資質的人員,才可以通過氣閘進出有壓力的泥土倉。 現以工作人員從常壓的操作環境下進入有壓力的泥土倉為例,來說明雙室氣閘的作用。工作人員甲先從前室進入主室,關閉前室和主室之間的隔離門,按照規定程序給主室加壓,直到主室的壓力和泥土倉的壓力相同時,打開主室和泥土倉之間的閘閥,使兩者之間壓力平衡,這時打開主室和泥土倉之間的隔離門,工作人員甲進入泥土倉。如果這時工作人員乙也需要進入泥土倉工作,乙就可以先進入前室,然後關閉前室和常壓操作環境之間的隔離門,給前室加壓至和主室及泥土倉中的壓力相同,扣開前室和主室之間的閘閥,使兩者之間的壓力平衡,打開主室和前室之間的隔離門,工作人員乙進入主室和泥土倉中。 5.管片拼裝機
管片拼裝機由拼裝機大梁、支撐架、旋轉架和拼裝頭組成。 拼裝機大梁用法蘭連接在中盾的後支撐架上,拼裝機的支撐架通過左右各兩個滾輪安放在拼裝機大樑上的行走槽中,一個內圈為齒圈形式外徑3.2m的滾珠軸承外圈通過法蘭與拼裝機支撐架相連,內圈通過法蘭與旋轉架相連,拼裝頭與旋轉支架之間用兩個伸縮油缸和一個橫粱相連接。 現以拼裝頭在正下方位置的情況為例,來說明拼裝機的運動情況。兩個拼裝機行走液壓油缸可以使支撐架、旋轉架、拼裝頭在拼裝機大樑上沿隧道軸線方向移動;安裝在支撐架上的兩個斜盤式軸向柱塞旋轉馬達,通過驅動滾珠軸承的內齒圈可以使旋轉架和拼裝頭沿隧道圓周方向左右旋轉各200度;通過伸縮油缸可以使拼裝頭上升或下降;拼裝頭在油缸的作用下又可以實現在水平方向上的擺動,和在豎直方向上的擺動以及抓緊和放鬆管片的功能。這樣在拼裝管片時,就可以有六個方向的自由度,從而可以使管片准確就位。 拼裝手可以使用有線的或遙控的控制器操作管片拼裝機,用來拼裝管片。我們採用的是1.2m長的通用管片,一環管片由六塊管片組成,它們是三個標准塊、兩塊臨塊和一塊封頂塊。封頂塊可以有十個不同的位置,代表十種不同類型的管環,通過選擇不同類型的管環就可以使成型後的隧道軸線與設計的隧道軸線相擬合。隧道成型後,管環之間及管環的管片之間都裝有密封,用以防水。管片之間及管環之間都由高強度的螺栓連接。
6.排土機構
盾構機的排土機構主要包括螺旋輸送機和皮帶輸送機。螺旋輸送機由斜盤式變數軸向柱塞馬達驅動,皮帶輸送機由電機驅動。碴土由螺旋輸送機從泥土倉中運輸到皮帶輸送機上,皮帶輸送機再將碴土向後運輸至第四節台車的尾部,落入等候的碴土車的土箱中,土箱裝滿後,由電瓶車牽引沿軌道運至豎井,龍門吊將士箱吊至地面,並倒人碴土坑中。 螺旋輸送機有前後兩個閘門,前者關閉可以使泥土倉和螺旋輸送機隔斷,後者可以在停止掘進或維修時關閉,在整個盾構機斷電緊急情況下,此閘門也可由蓄能器貯存的能量自動關閉,以防止開挖倉中的水及渣土在壓力作用下進入盾構機。
7.後配套設備
後配套設備主要由以下幾部分組成:管片運輸設備、四節後配套台車及其上面安裝的盾構機操作所需的操作室、電氣部件、液壓部件、注漿設備、泡沫設備、膨潤土設備、循環水設備及通風設備等。
A.管片運輸設備
管片運輸設備包括管片運送小車、運送管片的電動葫蘆及其連接橋軌道。 管片由龍門吊從地面下至豎井的管片車上,由電瓶車牽引管片車至第一節台車前的電動葫蘆—方,由電動葫蘆吊起管片向前運送到管片小車上,由管制、車再向前運送,供給管片拼裝機使用。 B.一號台車及其上的設備
一號台車上裝有盾構機的操作室及注漿設備。 盾構機操作室中有盾構機操作控制台、控制電腦、盾構機PLC自動控制系統、VMT隧道掘進激光導向系統電腦及螺旋輸送機後部出土口監視器。
C.二號台車及其上的設備
二號台車上有包含液壓油箱在內的液壓泵站、膨潤土箱、膨潤土泵、盾尾密封油脂泵及潤滑油脂泵。液壓油箱及液壓泵站為刀盤驅動、推進油缸、鉸接油缸、管片拼裝機、管片運輸小車、螺旋輸送機、注漿泵等液壓設備提供壓力油。泵站上裝有液壓油過濾及冷卻迴路,液壓油冷卻器是水冷式。 盾尾密封油脂泵在盾構機掘進時將盾尾密封油脂由12條管路壓送到三排盾尾密封刷與管片之間形成的兩個腔室中,以防止注射到管片背後的漿液進入盾體內。 潤滑油脂泵將油脂泵送到盾體中的小油脂桶中,盾構機掘進時,4kw電機驅動的小油脂泵將油脂泵送到主驅動齒輪箱、螺旋輸送機齒輪箱及刀盤回轉接頭中。這些油脂起到兩個作用,一個作用是被注入到上述三個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域及幫助阻止贓物進入被密封區域內部的作用,對於螺旋輸送機齒輪箱還有另外一個作用,就是潤滑齒輪箱的球面軸承。
D.三號台車及其上的設備
三號台車上裝有兩台打氣泵、一個1立方米貯氣罐、一組配電櫃及一台二次風機。 打氣泵可提供8Bar的壓縮空氣並將壓縮空氣貯存在貯氣罐中,壓縮空氣可以用來驅動盾尾油脂泵、密封油脂泵和氣動污水泵,用宋給人閘、開挖室加壓,用來操作膨潤土、盾尾油脂的氣動開關,用來與泡沫劑、水混合形成改良土壤的泡沫,用來8嘞氣動工具等。 二次風機由11kW的電機驅動,將由中間井輸送至第四節台車位置處的新鮮空氣,繼續向前泵送至盾體附近,以給盾構機提供良好的通風。
E.四號台車及其上的設備
四號台車上裝有變壓器、電纜捲筒、水管捲筒、風管盒。 鋪設在隧道中的兩條內徑為100mm的水管作為盾構機的進、回水管,將豎井地面的蓄水池與水管捲筒上的水管連接起來,與蓄水池連接的一台高壓水泵驅動盾構機用水在蓄水池和盾構機之間循環。通常情況下,進人盾構機水管捲筒水管的水壓控制在5Bar左右。正常掘進時,進人盾構機水循環系統的水有以下的用途:對掖壓油、主驅動齒輪油、空壓機、配電櫃中的電器部件及刀盤驅動副變速箱具有冷卻功能,為泡沫劑的合成提供用水,提供給盾構機及隧道清潔用水。蓄水池中的水用冷卻塔進行循環冷卻。 風管盒中裝有折疊式的風管,風管與豎井地面上的風肌連接,向隧道中的盾構機里提供新鮮空氣。新鮮空氣通過風管被送至第四節台車的位置。
8.電氣設備
盾構機電氣設備包括電纜捲筒、主供電電纜、變壓器、配電櫃、動力電纜、控制電纜、控制系統、操作控制台、現場控制台、螺旋輸送機後部出土口監視器、電機、插座、照明、接地等。電器系統最小保護等級為IP5.5。 主供電電纜安裝在電纜捲筒上,10kV的高壓電由地面通過高壓電纜沿隧道輸送到與之連接的主供電電纜上,接著通過變壓器轉變成400v,50Hz的低壓電進人配電櫃,再通過供電電纜和控制電纜供盾構機使用。 西門子S7-PLC是控制系統的關鍵部件,控制系統用於控制盾構機掘進、拼裝時的各主要功能。例如盾構機要掘進時,盾構機司機按下操作控制台上的掘進按鈕,一個電信號就被傳到PLC控制系統,控制系統首先分析推進的條件是否具備(如推進油缸液壓油泵是否打開,潤滑脂系統是否工作正常等,.如果推進的條件不具備,就不能推進,如果條件具備,控制系統就會使推進按鈕指示燈變亮,同時控制系統也會給推進油缸控制閥的電磁閥供電,電磁閥通電打開推進油缸控制閥,盾構機開始向前推進。PLC安裝於控制室,在配電櫃里裝有遠程介面,PLC系統也與操作控制台的控制電腦及VMT公司的SLS-T隧道激光導向系統電腦相連。 盾構機操作室內的操作控制台和盾構機某些可移動裝置旁邊的現場控制台(如管片拼裝機、管片吊車、管片運送小車等)用來操作盾構機,實現各種功能。操作控制台上有控制系統電腦顯示器、實現各種功能的按鈕、調整壓力和速度的旋鈕、顯示壓力或油缸伸長長度的顯示模塊及各種鑰匙開關等。 螺旋輸送機後部出土口監視器用來監視螺旋輸送機的出土情況。
電機為所有液壓油泵、皮帶機、泡沫劑泵、合成泡沫用水水泵、膨潤土泵等提供動力。當電機的功率在30kW以下時,採用直接起動的方式,當電機的功率大於30kW時,為了降低起動電流,採用星形—三角形起動的方式。
9.輔助設備
輔助設備包括數據採集系統、S1S-T隧道激光導向系統、注漿裝置、泡沫裝置、膨潤土裝置。
A.數據採集系統
數據採集系統的硬體是一台有一定配置要求的計算機和能使該計算機與隧道中掘進的盾構機保持聯絡的數據機、轉換器及電話線等原件。該計算機可以放置在地面的監控室中,並始終與隧道中掘進的盾構機自動控制系統的PLC保持聯絡,這樣數據採集系統就可以和盾構機自動控制系統的PLC具有相同的各種關於盾構機當前狀態的信息。數據採集系統按掘進、管片拼裝、停止掘進三個不同運行狀態段來記錄、處理、存儲、顯示和評判盾構機運行中的所有關鍵監控參數。 通過數據採集系統,地面工作人員就可以在地面監控室中實時監控盾構機各系統的運行狀況。數據採集系統還可以完成以下任務:用來查找盾構機以前掘進的檔案信息,通過與列印機相連列印各環的掘進報告,修改隧道中盾構機的PLC的程序等等。
B.隧道掘進激光導向系統
德國VMT公司的SLS-T隧道掘進激光導向系統主要作用有以下幾點: ①可以在隧道激光導向系統用電腦顯示屏上隨時以圖形的形式顯示盾構機軸線相對於隧道設計軸線的准確位置,這樣在盾構機掘進時,操作者就可以依此來調整盾構機掘進的姿態,使盾構機的軸線接近隧道的設計軸線,這樣盾構機軸線和隧道設計軸線之間的偏差就可以始終保持在一個很小的數值范圍內。 ②推進一環結束後,隧道掘進激光導向系統從盾構機PLC自動控制系統獲得推進油缸和鉸接油缸的油缸桿伸長量的數值,並依此計算出上一環管片的管環平面,再綜合考慮被手工輸入隧道掘進激光導向系統電腦的盾尾間隙等因素,計算並選擇這—環適合拼裝的管片類型。 ③可以提供完整的各環掘進姿態及其他相關資料的檔案資料。 ④可以通過標準的隧道設計幾何元素計算出隧道的理論軸線。 ⑤可以通過數據機和電話線和地面的一台電腦相連,這樣在地面就可以實時監控盾構機的掘進姿態。 隧道掘進激光導向系統主要部件有激光經緯儀、帶有棱鏡的激光靶、黃盒子、控制盒和隧道掘進激光導向系統用電腦。 激光經緯儀臨時固定在安裝好的管片上,隨著盾構機的不斷向前掘進,激光經緯儀也要不斷地向前移動,這被稱為移站。激光靶則被固定在中盾的雙室氣閘上。激光經緯儀發射出激光束照射在激光靶上,激光靶可以判定激光的入射角及折射角,另外激光靶內還有測傾儀,用來測量盾構機的滾動和傾斜角度,再根據激光經緯儀與激光靶之間的距離及各相關點的坐標等數據,隧道掘進激光導向系統就可以計算出當前盾構機軸線的准確位置。 控制盒用來組織隧道掘進激光導向系統電腦與激光經緯儀和激光靶之間的聯絡,並向黃盒子和激光靶供電。黃盒子用來向激光經緯儀供電並傳輸數據。隧道掘進激光導向系統電腦則是將該系統獲得的所有數據進行綜合、計算和評估。所得結果可以被以圖形或數字的形式顯示在顯示屏上。
C.注漿裝置
注漿裝置主要包括兩個注漿泵、漿液箱及管線。 在豎井,漿液被放入漿液車中,電瓶車牽引漿液車至盾構機漿液箱旁,漿液車將漿液泵入漿液箱中。兩個注漿泵各有兩個出口,這樣總共有四個出口,四個出口直接連至盾尾上圓周方向分布的四個注漿管上,盾構機掘進時,山注漿泵泵出的漿液被同步注入隧道管片與土層之間的環隙中,漿液凝固後就可以起到穩定管片和地層的作用。 為了適應開挖速度的快慢,注漿裝置可根據壓力來控制注漿量的大小,可預先選擇最小至最大的注漿壓力,這樣可以達到兩個目的,一是盾尾密封不會被損壞,管片不會受過大的壓力,二是對周圍土層的擾動最小。注漿方式有兩種:人工方式和自動方式。人工方式可以任選四根注漿管中的一根,由操作人員在現場操作台上操作按鈕啟動注漿系統;自動方式則是在注漿現場操作台上預先設定好的,盾構機掘進即啟動注漿系統。
D.泡沫裝置
泡沫系統主要包括泡沫劑罐、泡沫劑泵、水泵、四個溶液計量調節閥、四個空氣劑量調節閥個液體流量計、四個氣體流量計、泡沫發生器及連接管路。 泡沫裝置產生泡沫,並向盾構機開挖室中注入泡沫,用於開挖土層的改良,作為支撐介質的土在加入泡沫後,其塑型、流動性、防滲性和彈性都得至U改進,盾構機掘進驅動功率就可減少,同時也可減少刀具的磨損。 泡沫劑泵將泡沫劑從泡沫劑罐中泵出,並與水泵泵出的水按盾構司機操作指令的比例混合形成溶液,控制系統是通過安裝在水泵出水口處的液體流量計測量水泵泵出水的流量,並根據這一流量控制泡沫劑泵的輸出量來完成這一混合比例指令的。混合溶液向前輸送至盾體中,被分配輸送到四條管路中,經過溶液劑量調節閥和液體流量計後,又被分別輸送到四個泡沫發生器中,在泡沫發生器中與同時被輸入的壓縮空氣混合產生泡沫,壓縮空氣進入泡沫發生器前也要先經過氣體流量計和空氣劑量調節閥。泡沫劑溶液和壓縮空氣也是按盾構機司機操作指令的比例混合的,這一指令需通過盾構機控制系統接收液體流量計和氣體流量計的信息並控制空氣劑量調節閥和溶液劑量調節閥來完成。最後,泡沫沿四條管路通過刀盤旋轉接頭,再通過刀盤上的開口,注入到開挖室中。在控制室,操作人員也可以根據需要從四條管路中任意選擇,向開挖室加入泡沫。
E.膨潤土裝置
膨潤土裝置也是用來改良土質,以利於盾構機的掘進。膨潤土裝置主要包括膨潤土箱、膨潤土泵、九個氣動膨潤土管路控制閥及連接管路。 和漿液一樣,在豎井,膨潤土被放人膨潤土車中,電瓶車牽引膨潤土車至膨潤土箱旁,膨潤土車將膨潤土泵入膨潤土箱中。 需要注入膨潤土時,膨潤土被膨潤土泵沿管路向前泵至盾體內,操作人員可根據需要,在控制室的操作控制台上,通過控制氣動膨潤土管路控制閥的開關,將膨潤土加入到開挖室、泥土倉或螺旋輸送機中。
希望對你有點用!!
盾構機總體是比較復雜的機電一體化的產品。。。
處在比較成熟的階段!!