⑴ 防止皮带打滑常用的方法
皮带打滑的原因是因为摩擦力较小,为防止皮带打滑常采取的措施是将皮带张紧,使皮带轮受到的压力增大,从而增大它们之间的摩擦力。
1、在皮带传动中,皮带打滑的原因是摩擦力偏小,防止皮带打滑常用的方法是将皮带拉紧,使皮带轮的压力增大,从而增大它们之间的摩擦力。
2、输送带正常运转时,带速不低于辊筒转速的95%。如果辊筒与输送带的摩擦力不够,输送带就容易出现打滑的现象。
拓展资料
输送带正常运转时,带速不低于辊筒转速的95%。如果辊筒与输送带的摩擦力不够,输送带就容易出现打滑的现象。
输送带是输送系统的关键设备,它的安全稳定运行直接影响到生产作业。输送带的跑偏是带式输送机的最常见故障,对其及时准确的处理是其安全稳定运行的保障。跑偏的现象和原因很多,要根据不同的跑偏现象和原因采取不同的调整方法,才能有效地解决问题。
⑵ 盾构机的类型有哪些各适用于哪些范围
盾构机的种类
盾构的分类较多,可按盾构切削面的形状、盾构自身构造的特征、尺寸的大小、功能,挖掘土体的方式,掘削面的挡土形式,稳定掘削面的加压方式,施工方法,适用土质的状况多种方式分类。下面我们按照盾构组合命名分类阐述。
一、全敞开式盾构机(全敞开式盾构机的特点是掘削面敞露,故挖掘状态时干态状,所以出土效率高。适用于掘削面稳定的性好的地层,对于自稳定性差的冲积地层应辅以压气、降水、注浆加固等措施)
1.手掘式盾构机
手工掘削盾构机的前面是敞开的,所以盾构的顶部装有防止掘削面顶端坍塌的活动前檐和使其伸缩的千斤顶。掘削面上每隔2-3m设有一道工作平台,即分割间隔为2-3m。另外,在支撑环柱上安装有正面支撑千斤顶。掘削面从上往下,掘削时按顺序调换正面支撑千斤顶,掘削下来的沙土从下部通过皮带传输机输给出土台车。掘削工具多为鹤嘴锄、风镐、铁锹等。
2.半机械式盾构机
半机械式盾构机是在人工式盾构机的基础上安装掘土机械和出土装置,以代替人工作业。掘土装置有铲斗、掘削头及两者兼备三种形式。具体装备形式为A.铲斗、掘削头等装置设在掘削面的下部。B.铲斗装在掘削面的上半部,掘削头在下半部。C.掘削头装在掘削面的中心。D.铲斗装在掘削面的中心。
3.机械式盾构机
盾构机的前部装有旋转刀盘,故掘削能力大增。掘削下来的砂土由装在掘削刀盘上的旋转铲斗,经过斜槽送到输送机。由于掘削和排土连续进行,故工期缩短,作业人员减少。
二、部分开放式盾构机(即挤压式盾构机,其构造简单、造价低。挤压盾构适用于流塑性高、无自立性的软粘土层和粉砂层)
1.半挤压式盾构机(局部挤压式盾构机)
在盾构的前端用胸板封闭以挡住土体,使不致发生地层坍塌和水土涌入盾构内部的危险。盾构向前推进时,胸板挤压土层,土体从胸板上的局部开口处挤入盾构内,因此可不必开挖,使掘进效率提高,劳动条件改善。这种盾构称为半挤压式盾构,或局部挤压式盾构。
2.全挤压式盾构机
在特殊条件下,可将胸板全部封闭而不开口放土,构成全挤压式盾构。
3.网格式盾构机
在挤压式盾构的基础上加以改进,可形成一种胸板为网格的网格式盾构, 其构造是在盾构切口环的前端设置网格梁,与隔板组成许多小格子的胸板;借土的凝聚力,用网格胸板对开挖面土体起支撑作用。当盾构推进时,土体克服网格阻力从网格内挤入,把土体切成许多条状土块,在网格的后面设有提土转盘,将土块提升到盾构中心的刮板运输机上并运出盾构,然后装箱外运。
三、封闭式盾构机
1.泥水式盾构机
是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面,其刀盘后面有一个密封隔板,与开挖面之间形成泥水室,里面充满了泥浆,开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂,经分离后泥浆重复使用。
2.土压式盾构机
是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质,刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室,刀盘旋转开挖使泥土料增加,再由螺旋输料器旋转将土料运出,泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。它又可细分为削土加压盾构、加水土压盾构、加泥土压盾构和复合土压盾构
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⑶ 什么叫盾构的泥水机械出土施工
盾构法施工在现今的隧道工程中应用广泛。所用的盾构机主要包含泥水盾构和土压平衡盾构。泥水盾构的施工主要是通过地面泥浆循环系统将新鲜泥浆混合液注入到土仓中,通过刀盘的对开挖掌子面土体的切削,通过土仓搅拌后,形成泥浆水,通过泥水循环管道将泥浆水输送到地面,完成出土。而土压平衡盾构施工,则是通过土仓压力平衡(主要参考土仓进土量与螺旋机出土量的平衡),利用螺旋机将土仓中的土带出,通过皮带机把土输送到电瓶车土斗中,然后经电瓶车把土运至井口,最后利用龙门吊把渣土吊至地面,倒入渣土池中,完成出土。
楼主所说的“盾构泥水机械出土施工”似乎说法不是很标准。个人觉得意思是指泥水盾构施工方法。
以上所述未能详尽,仅供参考。
⑷ 煤矿上皮带科主要负责什么工作
1、皮带科主要负责煤矿运输,特别是胶带运输机运转的科室,重点要把握胶带运输机日常保养、维护、检修工作,确保运输系统顺畅。
2、皮带运输机管理的主要部门,具体分工如下:
(1)负责皮带科所属皮带机、综掘工作面主运皮带机(不包括综掘机转载皮带)设备的全面管理,包括设备配件的购置、委托维修和监督检查;负责综采工作面顺槽皮带托辊的维修管理,协助综机办做好设备运行过程的安全监督检查。
(2)负责综采工作面顺槽皮带机的设备购置、发放和配件管理,是综采工作面皮带运输机管理的牵头部门。负责综掘工作面综掘机转载皮带的全面管理,包括设备配件的购置、委托维修和监督检查;协助机电部做好综掘工作面主运皮带机的安全运行和监督检查。
3.下属区队及涉及皮带机管理的单位的职责
(1)负责分管范围内皮带机的安全运行和质量标准化工作,接受业务部门的监督检查。
(2)负责做好分管范围内皮带运输机的日常维护、月度检修和安全隐患排查工作。
(3)负责做好分管范围内皮带运输机的备品配件计划。
(4)负责做好本单位皮带司机的技术培训和安全教育工作。
(5)要求各单位按照规定,将所属皮带运输机纳入包机制度管理范畴。
(6)随时向相关业务部门汇报设备运转情况和需要协调的工作,单位主管领导每周至少向相关业务部门汇报一次皮带机设备运转情况。汇报不及时影响了生产,由基层单位负责。由于协调的原因影响了生产,严肃追究业务部门主管的责任。
二、安全质量要求
1.机头煤仓周围必须设置栅栏以防止人员和异物坠入,机头段储带仓两侧必须设置护栏。机尾必须设置安全防护罩或栏杆。驱动滚筒之间的皮带需要设置铁板,防止托辊煤矸等异物卷入滚筒,铁板必须与机架固定可靠并且经常检查。
2.皮带运输机下过人的地点,必须设置安全保护板;沿线巷道交叉口和需要经常横过的地点,必须设置人行过桥。
3.主要皮带运输机(不包括顺槽临时皮带)长度超过100米时,各重点工作地点,必须设置中间“紧急停车”按钮或拉线开关。
4.必须使用合格阻燃皮带,必须有防滑、堆煤、防跑偏、超温、烟雾以及自动洒水等六大保护;倾斜向上运输的皮带运输机必须设置逆止器。
5.皮带运输机必须按规定位置设置清扫器,较高的带式运输机必须设置防护遮板。
6.皮带运输机运转过程中,禁止进行清理煤泥、更换托辊、调整机架等维护工作。进行以上工作时必须与司机联系好,严格执行停电挂牌制度。
7.无论在运行中或停止运行中,禁止在皮带上或其他有关设备上站立、越过、爬过及传递各种用具。跨越皮带必须经过专门设置的牢固可靠的行人过桥。
8.禁止向滚筒撒煤、砂子、垫草袋等杂物。禁止皮带运输机带载超负荷强行启动。禁止在运行中使用刮滚筒积煤的方法进行调偏。
9.皮带运输机巷应安装洒水管道,每隔50m设一个阀门和不少于25m长的软管。机头部要备有不少于0.2m3消防砂、2个以上合格的电器火灾灭火器、2把防火锨、2只消防水桶和防火沙袋等防灭火设施。
10.皮带运输机巷道质量标准化:无杂物,无浮煤,无淤泥,无积水;管线吊挂整齐,无“跑、冒、滴、漏”现象;有充足的照明。
11.皮带机司机、放煤工和给煤机司机等岗位工必须经过培训,考核合格后持证上岗。以上各岗点必须有相应的操作规程和责任制,并现场张挂。
12.皮带机送电运行必须满足以下条件:六大保护完好齐全,可靠动作;接地保护装置符合标准;电气控制设备完好,杜绝失爆,必须具备漏电、短路、过载、失压和断相等保护装置,按设计整定保护定值;按规定设置设备“三牌” ;电缆吊挂整齐;设备峒室清洁整齐。
13.在运行的皮带上人工取煤样或捡出矸石等杂物的工作,必须制定安全技术措施,防止人体触及运转部位。皮带运行中,工作人员必须在栅栏以外,没有栅栏的地方,人员与皮带机的运转部位要保持200毫米以上的安全距离,穿好工作服,扎好袖口,以防被皮带挂住。
14.禁止与工作无关的人员进入地面生产系统皮带通廊及主要设备、配电机房。外人进入以上地点时应先得到皮带工区值班人员的许可,并遵守相关安全规定。
15.单独运行的皮带机,开机前必须发出开机信号,等机尾、各落煤点有了返回信号,确认沿线皮带上无人,并且具备安全运行的条件时,方可开机。
16.集中控制的皮带系统开机前,必须确认各部皮带岗位人员到位、发出开机信号并且得到反馈信息后,方可开机。
17.皮带机头峒室必须悬挂以下制度牌板:皮带司机操作规程、皮带司机岗位责任制、设备巡回检查制度、设备包机制度、防灭火管理制度和交接班管理制度。
18.主要机房峒室必须设置以下记录:设备巡回检查记录、交接班记录、干部上岗记录、外来人员出入登记、事故处理以及检修记录。
⑸ 什么是带的打滑原因措施
一、带的打滑:
当坯料厚且质软,压下量又大时就易产生打滑并使带钢出现划痕,这就叫做带打滑。
二、带打滑原因:
1、断带。断带之后,由于张力发生改变,很容易引起打滑粘带现象
2、轧制钢带材质。开坯或中退后的带钢往往比较软,同样的压力,压下量会增大,咬入角增加。钢带与轧辊之间的摩擦力增加,从而使得变形不稳定。
3、张力过大,未随板带材质而作相应的调整。张力过大,既会引起断带,也会降低轧制压力,当压下一样时,其压下量必然会增加。
4、润滑不良。轧制时润滑不良,会使轧辊与板带的摩擦力增加,咬入角增大,
提高了板带的不稳定性。
三、解决措施:
1、如果说是运行物料水分过多或者说现场环境较为潮湿的话,施工人员应尽量想办法保证运行现场加大限度的干燥,对施工环境做排水排湿处理,增加皮带运行环境的干燥度。
2、如果说皮带与滚筒摩擦力不够或者说皮带的荷重过大,施工人员就要想办法增加皮带与滚筒之间的摩擦力,进而增强滚筒的运载强度,以保证物料的高强度运转。
皮带打滑预防措施:
1、在皮带安装并运行了一段时间后,皮带会变松,应将皮带张紧装置调到适当的位置。
2、经常调整刮板的位置,使刮板与皮带之间的空隙保持在1-1.5mm之间。
3、注意观察螺旋机内排出的土的干湿程度,调整加水流量。
4、每次推进完毕,应将皮带运输机上的土全部排入土箱,皮带运输机启动时应是空载启动。
⑹ 如何在高层建筑楼顶边沿临时固定一个支架和卷扬机(吊装设备用)只是临时并且稳固
1.土石根据其坚硬程度和开挖方法及使用工具可分为(8)类。 2.野外鉴别人工填上,它的颜色为(都是黄色)。 3.在斜坡上挖土方,应做成坡势,以利(泄水)。 4.在滑坡地段挖土方时、不宜在(雨季)季节施工。
5.湿土地区开挖时,若为人工降水,降至坑底(0.5~1.0m)时方可开挖。 6.在膨胀土地区开挖时,开挖前要做好(排水工作)。
7.采用钢筋混凝土灌注桩时,开挖标准是桩身混凝土达到(设计强度后)。 8.开挖土方时,两个人的操作间距应保持(2~3m)。
9.盾构施工组织设计方案中的关键问题是(安全专项方案和措施)。 10.在盾构法施工前必须编制好(应急预案)。 11.盾构出土皮带运输机应设(防护并专人负责)。
12.盾构机头部每天都应检测可燃气体的浓度,做到预测、预防和序控工作,并做好(记录台账)。
13.在临边堆放弃土、材料和移动施工机械应与坑边保持一定距离,当土质良好时,要距坑边(按施工方案规定堆放)。
14.对于(干燥的砂土)的基坑(槽)开挖时严禁采用天然冻结施工。 15.对于高度在5m以内的挡土墙一般多采用(重力式挡上墙)。 16.基坑(槽)四周排水沟及集水井应设置在(基础范围以外)。
17.明排水法由于设备简单和排水方便,所以较为普遍采用,但它只宜用于(粗粒土层)。
⑺ 盾构进出洞覆土过浅施工方案
盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法。当代城市建筑、公用设施和各种交通日益繁杂,市区明挖隧道施工,对城市生活的干扰问题日趋严重,特别在市区中心遇到隧道埋深较大,地质复杂的情况,若用明挖法建造隧道则很难实现。在这种条件下采用盾构法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。此外,在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路和铁路隧道或水工隧道中,盾构法也往往因它在特定条件下的经济合理性及技术方面的优势而得到采用。
盾构法施工的概貌如图1所示。构成盾构法施工的主要内容是:先在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制隧道衬砌结构,再传到竖井或基坑的后靠壁上,盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具。它是一个能支承地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构,在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳体,在盾尾内可以拼装一至二环预制的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体,以防止隧道及地面下沉。在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。
使用盾构法,往往需要根据穿越土层的工程地质水文地质特点辅以其他施工技术措施。主要有:
疏干掘进土层中地下水的措施;
稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施;
隧道衬砌的防水堵漏技术;
配合施工的监测技术;
气压施工中的劳动防护措施;
开挖土方的运输及处理方法等。
图1 盾构施工概貌
1-盾构;2-盾构千斤顶;3-盾构正面网格;4-出土转盘;5-出土皮带运输机;6-管片拼装机;
7-管片;8-压浆泵;9-压浆孔;10-出土机;11-由管片组成的隧道衬砌结构;12-在盾尾空隙的压浆;13-后盾管片;14-竖井。
盾构法是一种安全而有效的施工法,但不是万能施工法。为此有必要充分掌握盾构施工法的特点。
二.盾构法的主要优点
除竖井施工外,施工作业均在地下进行,噪音、振动引起的公害小,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪音和振动影响。
盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也较少,劳动强度低,生产效率高。
土方量外运较少。
穿越河道时不影响航运。
施工不受风雨等气候条件影响。
隧道的施工费用不受覆土量多少影响,适宜于建造覆土较深的隧道。在土质差水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较好的技术经济优越性。
当隧道穿过河底或其他建筑物时,不影响施工。
只要设法使盾构的开挖面稳定,则隧道越深、地基越差、土中影响施工的埋设物等越多,与明挖法相比,经济上、施工、进度上越有利。
三.盾构法存在的不足
当隧道曲线半径过小时,施工较为困难。
在陆地建造隧道时,如隧道覆土太浅,开挖面稳定甚为困难,甚至不能施工,而在水下时,如覆土太浅则盾构法施工不够安全,要确保一定厚度的覆土。
竖井中长期有噪声和振动,要有解决的措施。
盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时,对劳动保护要求较高,施工条件差。
盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止,特别在饱和含水松软的土层中,要采取严密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度内,目前还不能完全防止以盾构正上方为中心土层的地表沉降。
在饱和含水地层中,盾构法施工所用的拼装衬砌,对达到整体结构防水性的技术要求较高。
用气压施工时,在周围有发生缺氧和枯井的危险,必须采取相应的办法。
第二节 盾构法隧道的发展历史
一.国外盾构法隧道的发展历史
盾构施工技术自1823年由布鲁诺尔首创于英国伦敦的泰晤土河的水底隧道工程以来,已有170余年的历史。在这170余年的风风雨雨中,经过几代人的努力,盾构法已从一种只能在极少数欧美发达国家中才见应用的特殊技术,发展成为在发达国家中极为普通,在发展中国家中亦逐渐得到应用的隧道施工技术。
据说最早发明盾构法的思路是来自发明者的一个有趣的发现,英国的布鲁诺尔发现船的木板中,有一种蛀虫钻出孔道,并用它自己分泌的液体覆涂在孔壁上。1818年布鲁诺尔在蛀虫钻孔的启示下,最早提出了用盾构法建设隧道的设想,并且在英国取得了该施工法的专利。1825年,布鲁诺尔用他自己的想法制成盾构,并第一次在泰晤士河施工了水底隧道。这条道路隧道的断面(11.4m×6.8m)相当大,施工中遇到了坍方和水淹,加上隧道的损坏,当时处于难于进展的状态,由于初始未能掌握控制泥水涌入隧道的方法,隧道施工中两次被淹,后来在东伦敦地下铁道公司的合作下,经过对盾构施工的改进,用气压辅助施工,花了18年的时间才于1843年完成了全长458m的第一条盾构法隧道。
1865年巴尔劳首次采用圆形盾构,并用铸铁管片作为地下隧道衬砌。1869年,他用圆形盾构在泰晤土河底下建成了外径为2.21m 的隧道。在盾构穿越饱和含水地层时,施加压缩空气以防止涌水的气压法最先是在1830年由口切兰斯爵士(Lord Cochrance)发明的。1874年,在英国伦敦地下铁道南线的粘土和含水砂砾地层中建造内径为3.12m的隧道时,格雷塞德(Henry Greathead) (1844~1896)综合了以往所有盾构施工和气压法的技术特点,较完整地提出了气压盾构法的施工工艺,并且首创了在盾尾后面的衬砌外围环形空隙中压浆的施工方法,为盾构法发展起了重大的推动作用。1880~1890年间,在美国和加拿大间的圣克莱河下用盾构法建成一条直径6.4m,长1800余m的水底铁路隧道。二十世纪初,盾构施工法已在美、英、德、苏、法等国开始推广。30~40年代在这些国家已成功地使用盾构建成内径自3.0~9.5m的多条地下铁道及过河公路隧道。仅在美国纽约就采用气压法建成了19条重要的水底隧道,盾构施工的范围很广泛,有公路隧道、地下铁道、上下水道以及其他市政公用设施管道等。苏联40年代初开始使用直径为6.0~9.5m的盾构先后在莫斯科、列宁格勒等市修建地下铁道的区间隧道及车站。
从20世纪60年代起,盾构法在日本得到迅速发展,除了大量在东京、大阪、名古屋等城市的地下铁道建设中外,更多地是用在下水道等市政公用设施管道建设中。70年代,日本及联邦德国等国针对在城市建设区的松软含水地层中由于盾构施工所引起的地表沉陷、预制高精度钢筋混凝土衬砌和接缝防水等技术问题,研制了各种新型的衬砌和防水技术及局部气压式、泥水加压式和土压平衡式等新型盾构及相应的工艺和配套设备。
值得一提的是日本的盾构发展情况。日本是欧美国家以外第一个引进盾构施工技术的国家。1939年的关门隧道是日本首次采用盾构施工技术的隧道工程。由于战争及战后困难时期的缘故,此项技术一直没有得到发展。直到1957年东京地铁的丸之内线采用盾构施工技术修建了一段区间隧道,1961年名古屋地铁采用此法修建了觉王山区间隧道取得圆满成果之后,盾构施工技术在日本有了飞速的发展。在短短的20余年之内共制造了2000余台盾构,在世界上处于领先地位。日本的机械式盾构是和手掘式盾构同时研究发展起来的。1963年,大阪市上水道大淀送水管工程(总长227m)首次应用了外径2.592m(隧道外径2.35m)的机械式盾构。1964年,大阪市地下铁道2号线谷町工区(总长447m)的区间隧道中,采用了外径6.97m(隧道外径6.8m)的大断面机械式盾构。同年,在东京都下水道局神谷3丁目2区(总长668.4m)采用了外径3.4m的(隧道外径3.30m)机械式盾构,标准施工月进度达360m。1967年,日本近畿铁道难波线上本町难波间1488m区间采用了外径为10.041m (隧道内径9.90m)的机械式盾构。从此,人们对机械式盾构更为关注,使能够用于日本那样复杂地层的各种机械盾构进一步得到了发展。特别是小断面盾构,在缩短工期的研究中也取得了很大的进步。同时在软弱地基中还研制了挤压式盾构。
1993年建成的、连接英法两国的英吉利海峡隧道,全长48.5km,海底段长37.5km,隧道最深处在海平面下100m。这条隧道全部采用盾构法技术施工,英国一侧共用6台盾构,3台施工岸边段,3台施工海底段,施工海底段的盾构要向海峡中单向推进21.2km ,与从法国侧向英国方向推来的盾构对接。法国侧共用6台盾构,2台施工岸边段,3台施工海底段。海峡隧道由2条外径8.6m的单线铁路隧道及1条外径为5.6m米的辅助隧道组成。由于海底段最大深度达100m,因此无论盾构机械还是预制钢筋混凝土管片衬砌结构均要承受10个大气压的水压力,又由于单向推进21.2km ,盾构推进速度必须达到月进1000m的速度才能在3年左右的时间内完成,因此盾构的构造及其后续设备均须采用高质量的耐磨耗及腐蚀的材料。所以该隧道的修建标志着盾构施工技术的最新水平。
近年来,日本把机械式盾构作了改进,研制出了用加压泥浆稳定开挖面的泥水加压盾构和利用开挖出的土体作平衡开挖面的土压平衡盾构。
二.盾构的分类及适用条件
盾构的的形式可以从各个方面进行分类。
按手工和机械划分为:手掘式,半机械式,机械式三大类。
以工作面挡土方式划分:敞开式,密闭式。
以气压和泥水加压方式划分:气压式,泥水加压式,土压平衡式,加水式,高浓度泥水加压式,加泥式。
1.手掘式盾构。手掘式盾构是盾构的基本形式,世界上仍有工程采用手掘式盾构,如图2所示。按不同的地质条件,开挖面可全部敞开人工开挖;也可用全部或部分的正面支撑,根据开挖面土体自立性适当分层开挖,随挖土随支撑。开挖士方量为全部隧道排土量。这种盾构便于观察地层和清除障碍,易于纠偏,简易价廉,但劳动强度大,效率低,如遇正面坍方,易危及人身及工程安全。在含水地层中需辅以降水、气压或土壤加固。
这种盾构由上而下进行开挖,开挖时按顺序调换正面支撑千斤顶,开挖出来的土从下半部用皮带运输机装入出土车,采用这种盾构的基本条件是:开挖面至少要在挖掘阶段无坍塌现象,因为挖掘地层时盾构前方是敞开的。
手掘式盾构的适用地层:手掘式盾构有各种各样的开挖面支撑方法,从砂性土到粘性土地层均能适用,因此较适应于复杂的地层,迄今为止施工实例也最多,该形式的盾构在开挖面出现障碍物时,由于正面是敞开的,所以也较易排除。由于这种盾构造价低廉,发生故障也少,因此是最为经济的盾构。在开挖面自立性差的地层中施工时,它可与气压、降水、化学注浆等稳定地层的辅助施工法同时使用。
图2 手掘式盾构
2.挤压式盾构。当敞开式盾构在地质条件很差的粉砂土质地层、粘土层中施工时,土就会从开挖面流入盾构、引起开挖面坍塌,因而不能继续开挖,这时应在盾构的前面设置胸板来密闭前方,同时在脚板上开出土用的小孔,这种形式的盾构就叫挤压式盾构(见图3)。盾构在挤压推进时,土体就会从出土孔如同膏状物从管口挤出那样,挤入盾构。根据推进速度来确定开口率。当开口率过大时,出土量增加,会引起周围地层的沉降;反之,就会增大盾构的切入阻力,使地面隆起。采用挤压盾构时,对一定的地质条件设置一定的开口率、控制出土量是非常重要的。
挤压盾构是将手掘式盾构胸板封闭,以挡住正面土体。这种盾构分为全挤压式或局部挤压式两种,它适用于软弱粘性土层。盾构全挤压向前推进时,封闭全部胸板,不需出土,但要引起相当大的地表变形。当采用局部挤压式盾构,要部分打开胸板,将需要排出的土体从开口处挤入盾构内,然后装车外运,这种盾构施工,地表变形也较大。
挤压式盾构适用地层:挤压式盾构的适用范围取决于地层的物理力学性能。在日本隧道的规范(盾构篇)及说明书(1977年版)中,它是按含砂率—内聚力、液性指数—内聚力的关系来确定其适用范围。根据施工经验,内聚力即使超出该范围,在含砂率小的地层中也可能适用。根据迄今为止的施工经验,当土体含砂率在20%以下、液性指数在60%以上、内聚力在0.5kg/cm2以下时,盾构的开口率一般为2~0.8%,在极软弱的地层中,开口率也有小到的0.3%。在挤压式盾构的施工区间内如遇有为了建筑物或地层加固而进行过化学注浆的地基时,将会影响挤压盾构的推进,因此应预先考虑到把盾构胸板做成可拆卸的形式。
图3 挤压盾构
3.网格式盾构,在上海软土层中常常被采用。它具有的特点是,进土量接近或等于全部隧道其出土量,且往往带有局部挤压性质,盾构正面装钢板网格,在推进中可以切土,而在停止推进时可起稳定开挖面的作用。切入的土体可用转盘、皮带运输机、矿车或水力机械运出,如图4所示。这种盾构法如在土质较适当的地层中精心施工,地表沉降可控制到中等或较小的程度。在含水地层中施工,需要辅以疏干地层的措施。
图4 网格式盾构
1-盾构千斤顶(推进盾构用);2-开挖面支撑千斤顶;3-举重臂(拼装装配式钢筋混凝土衬砌用);
4-堆土平台(盾构下部土块由转盘提升后落入堆土平台);5-刮板运输机,土块由堆土平台进入后输出;6-装配式钢筋混凝土衬砌;7-盾构钢壳;8-开挖面钢网格;9-转盘;10-装土车。
4.半机械式盾构。半机械式盾构是如图5所示。半机械式盾构是介于手掘式和机械式盾构之间的一种形式,它更接近于手掘式盾构。它是在敞开式盾构的基础上安装机械挖土和出土装置,以代替人工劳动,因而具有省力而高效等特点。
机械挖土装置前后、左右、上下均能活动。它有铲斗式、切削头式和两者兼有等三种形式。它的顶部与手掘式盾构相同,装有活动前檐、正面支撑千斤顶等。
盾构的机械装备有如下形式:
①盾构工作面下半部分装有铲斗、切割头等。
②盾构工作面上半部分装有铲斗、下半部分装有切割头。
③盾构中心装有切割头。
④盾构中心装有铲斗。
形式①:盾构工作面上半部装有正面支撑千斤顶和作业平台,上半部工作面由人工挖掘,挖掘的土、砂落到下半部分,下半-部分由铲斗和装载机进行挖掘和出土。
形式②:盾构的上半部工作面由铲斗或者装载机挖掘,下半部工作面由切割头或铲斗进行挖掘和出土。
形式③:由切割头进行挖掘和出土。
形式④:由铲斗式挖掘机进行挖掘和出土。
半机械盾构的适用地层:半机械式盾构比手掘式盾构更适用于良好地层。形式①适用于开挖面需作支撑的地层,形式②~④适用于能自立的地层。形式②大多适用于亚粘土与砂砾的夹层。形式③大多适用于固结粘上层、硬质砂土层。形式④大多适用于粘土和砂砾混合层。
图5 半机械式盾构
5.开胸机械切削盾构。当地层能够自立,或采用辅助措施后能够自立时,在盾构的切口部分,安装与盾构直径相适应的大刀盘,以进行全断面开胸机械切削开挖,如图6所示。机械式盾构是一种采用紧贴着开挖面的旋转刀盘进行全断面开挖的盾构。它具有可连续不断地挖掘土层的功能。能一边出土、一边推进,连续不断地进行作业。
机械式盾构的切削机构采用最多的是大刀盘形式,它有单轴式、双重转动式、多轴式数种,其中单轴式使用得最为广泛。多根辐条状槽口的切削头绕中心轴转动,由刀头切削下来的土从槽口进入设在外圈的转盘中,再由转盘提升到漏土斗中,然后由传送带把土送入出土车。
机械式盾构的优点除了能改善作业环境、省力外,还能显着提高推进速度,缩短工期。问题是盾构的造价高,为了提高工作效率而带来的后续设备多,基地面积大等。因此若隧道长度短时,就不够经济。与手掘式盾构相比,在曲率半径小的情况下施工以及盾构纠偏都比较困难。
机械式盾构适用地层:机械式盾构可在极易坍塌的地层中施工,因为盾构的大刀盘本身就有防止开挖面坍塌的作用。但是,在粘性土地层中施工时,切削下来的土易粘附在转盘内,压密后会造成出土困难。因此机械式盾构大多适用于地质变化少的砂性土地层。
图6 开胸式机械切削式盾构
局部气压盾构。在机械盾构的支承环前边装上隔板,使切口与此隔板之间形成一个密封舱。在密封舱内充满压缩空气,达到稳定开挖面土体的作用。这样隧道施工人员就不处在气压内工作。在适当地质条件下,对比全气压盾构,无疑有较大优越性。但这种盾构在密封舱、盾尾及管片接缝处易产生漏气问题,如图7所示。
图7 局部气压式盾构
7.泥水加压式盾构。泥水加压式盾构是在盾构正面与支承环前面装置隔板的密封舱中,注入适当压力的泥浆来支撑开挖面,并以安装在正面的大刀盘切削土体,进土与泥水混合后,用排泥泵及管道输送至地面处理(见图8)
图8 泥水加压式盾构
(a)德国式 (b)日本式
具体地讲,泥水加压盾构就是在机械式盾构大刀盘的后方设置一道隔板,隔板与大刀盘之间作为泥水室,在开挖面和泥水室中充满加压的泥水,通过加压作用和压力保持机构,保证开挖面土体的稳定。盾构推进时开挖下来的土就进入泥水室。由搅拌装置进行搅拌,搅拌后的高浓度泥水用流体输送法送出地面,把送出的泥水进行水土分离,然后再把分离后的泥水送入泥水室,不断地循环泥水加压盾构在其内部不能直接观察到开挖面,因此要求盾构从推进、排泥到泥水处理全部按系统化作业。通过泥水压力、泥水流量、泥水浓度等的测定,算出开挖土量,全部作业过程均由中央控制台综合管理。泥水加压盾构是利用了泥水的特性对开挖面起稳定作用的,泥水同时具有下列三个作用。
泥水的压力和开挖面水土压力的平衡。
泥水作用到地层上后,形成一层不透水的泥膜,使泥水产生有效的压力。
加压泥水可渗透到地层的某一区域,使得该区域内的开挖面稳定。
就泥水的特性而言,浓度和密度越高,开挖面的稳定性越好,而浓度和密度越低泥水输送时效率越高,因此考虑了以上条件,目前被广泛作为泥水管理标准的数值如下:
(1)容重:1.05~1.25(g/cm3)粘土、膨润土等。
(2)粘度:20~40(s),漏斗粘度500/500ml。
(3)脱水量:Q<200ml,(APL过滤试验3kg/cm2,30min)。
泥水加压盾构有日本体系及德国体系,如图8所示。两者区别是:德国式的密封舱中设置了起缓冲作用的气压舱,以便于人工控制正面泥浆压力,构造较简单;而日本式密封舱中全是泥水,要有一套自动控制泥水平衡的装置。一般地说,泥水盾构对地层扰动最小,地面沉降也最小,但费用最高。
泥水加压盾构法在日本首次采用是1966年,从1970年国铁京叶线羽田隧道在运河下来用了7.29m的泥水加压盾构施工以后,该法引人注目。1974年发生了化学注浆的药液公害以后,控制了注浆药液的种类,因此对不必采用化学注浆的泥水加压盾构法又作了新的估计。1975年后,该法施工的工程数剧增,几乎兴起了泥水加压盾构热。到了1981年,用泥水加压盾构构法施工的工程数占盾构法施工工程总数的1/3。大部分人认为泥水加压盾构对不同土层的适应性强,便于来用自动化管理。而在1983年2月的日本第4次隧道技术讨论会上,否定了泥水加压盾构对不同土层适应性强的这一提法,认为至少该盾构不适应在未加辅助施工条件下的砾石层和含粘性土极少的卵石层中施工。一般认为,在砂性土为主的洪积层中采用泥水加压盾构较为有利,而在粘性土为主的冲积层中施工时,需要较高的泥浆处理费用。泥水加压盾构施工后地表沉降量可控制在10mm以内,问题是如何降低泥浆处理的费用,降低后续设备的造价(泥水式盾构的造价高于土压式盾构)。
泥水盾构适用地层:泥水加压盾构最初是在冲积粘土和洪积砂土交错出现的特殊地层中使用,由于泥水对开挖面的作用明显,因此软弱的淤泥质土层、松动的砂土层、砂砾层、卵石砂砾层、砂砾和坚硬土的互层等均运用。泥水加压盾构对地层的适用范围之广。但是在松动的卵石层和坚硬土层中采用泥水加压盾构施工,会产生逸水现象,因此在泥水中应加入一些胶合剂来堵塞漏缝。在非常松散的卵石层中开挖时,也有可能失败。还有在坚硬的土层中开挖时,不仅土的微粒会使泥水质量降低,而且粘土还常会粘附在刀盘和槽口上,给开挖带来困难,因此应该予以注意。
泥水加压盾构的适用性:
(1)细粒土(粒径0.074mm 以下)含有率在粒径累积曲线的10%以上。
(2)砾石(粒径2mm以上)含有率在粒径加积曲线的60%以上。
(3)自然含水量18%以上。
(4)无200~30Omm的粗砾石。
渗透系数K<10-2cm/s。
8.土压平衡式盾构。土压盾构又称削土密闭式或泥土加压式盾构。它的前端有一个全断面切削刀盘,切削刀盘的后面有一个贮留切削土体的密封舱,在密封舱中心线下部装置长筒形螺旋输送机,输送机一头设有出入口,如图9所示。所谓土压平衡就是密封舱中切削下来的土体和泥水充满密封舱,并可具有适当压力与开挖面土压平衡,以减少对土体的扰动,控制地表沉降。这种盾构可节省泥水盾构中所必须的泥水平衡及泥水处理装置的大量费用,主要适用于粘性土或有一定粘性的粉砂土。现已有加水或加泥水的新型土压平衡盾构,可适用于多种土层。
图9 土压平衡式盾构
土压平衡式盾构首次使用于1974年,它是外径为3.72m的水工隧道盾构,以后由于土压系盾构的排土机构在性能上得到了改善,并开发了各种能使开挖面稳定的机构,从1978年开始,在日本该盾构的制造台数急剧上升,到1981年12月,该形式的盾构占全部盾构台数的29%。
土压平衡式盾构的基本原理,由刀盘切削土层,切削后的泥土进入土腔(工作室),土腔内的泥土与开挖面压力取得平衡的同时由土腔内的螺旋输送机出土,装于排土口的排土装置在出土量与推进量取得平衡的状态下,进行连续出土。土压平衡式盾构的产品名称是各不相同的,即使是相类似的盾构,其名称也因开挖面稳定的方法和各公司对排土机构开发过程的不同而各异。在使开挖面稳定条件不同的盾构中,把这种从土腔内用螺旋输送机出土的盾构与泥水加压盾构相区别。土压平衡式盾构又分为:削土加压式,土压平衡加水式,高浓度泥水加压式,加泥式等4类。
开挖工作面稳定机构:
土压平衡式盾构的开挖面稳定机构,按地质条件可以分成二种型式,一种是适用于内摩擦角小且易流动的淤泥、粘土等等的粘质土层;另一种是适用于土的内摩擦角大、不易流动、透水性大的砂、砂砾等等的砂质士层。
(1)粘性土层中的开挖面稳定机构
在粉质粘土、粉砂、粉细砂等的粘性土层中,开挖面稳定机构的排土方式是:由刀盘切削后的泥土先进入土腔内,在土腔内的土压与开挖面的土压(在粘性土中,开挖面土压与水压的混合、压力作用)达到平衡的同时,由螺旋输送机把开挖的泥土送往后部,再从出土闸门口出土。这种机构首先是由挖掘的泥土充满土腔,在软弱的粘性土地层中,由刀盘切削后的泥土强度一般都比原状土的强度低,因而易流动。即使是在内聚力很高的土层中,也由于刀盘的搅拌作用和螺旋输送机的搬运作用搅乱了土体,使土的流动性增大,因此充满在土腔内和螺旋输运机内泥土的土压、可与开挖面的土压达到相等。当然这种充满在土腔和输送机内泥土的土压必须在与开挖面土压相等的情况下由螺旋输送机排土,挖掘量与排土量要保持平衡。但是,当地层的含砂量超过某一限度时,由刀盘切削的土流动性变差,而且当土腔内泥土过于充满并固给时,泥土就会压密,难以挖掘和排土,迫使推进停止。在这种情况下,一般采用的方法是:向土腔内添加膨润土、粘土等进行搅拌,或者喷入水和空气,用以增加土腔内土的流动性。
(2)砂质土层中开挖面的稳定机构
在砂、砂砾的砂质土地层中,土的摩擦阻力大,地下水丰富,透水系数也高,因此,依靠挖掘土的土压和排土机构与开挖面的压力(地下水压和土压)达到平衡就很困难。而且由刀盘切削的土体流动性也不能保证,对于这样的土层仅采用排土机构的机械控制使开挖面稳定是很困难的。因此要用水、膨润土、粘土、高浓度泥水、泥浆材料等等的混合料向开挖面加压灌注,并不断地进行搅拌,改变挖掘土的成分比例,以此保证土的流动性和止水性,使开挖面稳定。
开挖面的稳定机构可分为以下几种方式:
①切削土加压搅拌方式:在土腔内喷入水、空气、或者添加混合材料,来保证土腔内的土砂流动性。在螺旋输送机的排土口装有可止水的旋转式送料器(转动阀或旋转式漏斗),送料器的隔离作用能使开挖面稳定。
②加水方式:向开挖面加入压力水,保证挖掘土的流动性,同时让压力水与地下水压相平衡。开挖面的土压由土腔内的混合土体的压力与其平衡,为了能确保压力水的作用,在螺旋输送机的后部装有排土调整槽,控制调整槽的开度使开挖面稳定。
③高浓度泥水加压方式:向开挖面加入高浓度泥水,通过泥水和挖掘土的搅拌,以保证挖掘土体的流动性,开挖面土压和水压由高浓度泥水的压力来平衡。在螺旋输送机的排土口装有旋转式送料器,送料器的隔离作用使开挖面稳定。
④加泥式:向开挖面注入粘土类材料和泥浆,由辐条形的刀盘和搅拌机构混合搅拌挖掘的土,使挖掘的土具有止水性和流动性。由这种改性土的土压与开挖面的土压、水压达到平衡,使开挖工作面得到稳定。
土压平衡盾构较适应于在软弱的冲积土层中推进,但在砾石层中或砂土层推进时,加
⑻ 盾构机工作原理具体是什么
盾构机的工作原理 1.盾构机的掘进
液压马达驱动刀盘旋转,同时开启盾构机推进油缸,将盾构机向前推进,随着推进油缸的向前推进,刀盘持续旋转,被切削下来的碴土充满泥土仓,此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上,后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中,再通过竖井运至地面。
2.掘进中控制排土量与排土速度
当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时,开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大,当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时,开挖面就能保持稳定,开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起,这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时,开挖工作就能顺利进行。
3.管片拼装
盾构机掘进一环的距离后,拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片,使隧道—次成型。
盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用
盾构机的最大直径为6.28m,总长65m,其中盾体长8.5m,后配套设备长56.5m,总重量约406t,总配置功率1577kW,最大掘进扭矩5300kN?m,最大推进力为36400kN,最陕掘进速度可达8cm/min。盾构机主要由9大部分组成,他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。
1.盾体
盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分,这三部分都是管状简体,其外径是6.25m。 前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动,同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离,推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上,以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器,可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。 前盾的后边是中盾,中盾和前盾通过法兰以螺栓连接,中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸,推进油缸杆上安有塑料撑靴,撑靴顶推在后面已安装好的管片上,通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力,这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组,掘进过程中,在操作室中可单独控制每一组油缸的压力,这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行,从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。 中盾的后边是尾盾,尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。
2.刀盘
刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体,位于盾构机的最前部,用于切削土体,刀盘的开口率约为28%,刀盘直径6.28m,也是盾构机上直径最大的部分,一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分,刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具,刀盘的外侧还装有一把超挖刀,盾构机在转向掘进时,可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出,从而扩大开挖直径,这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的所有类型的刀具都由螺栓连接,都可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。 法兰板的后部安装有一个回转接头,其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。
3.刀盘驱动
刀盘驱动由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上,它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6.1rpm的无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱组成,每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱组成,其中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置,用于制动刀盘。 安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油,用来润滑主齿轮箱,该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。
4.双室气闸
双室气闸装在前盾上,包括前室和主室两部分,当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换刀具时,要使用双室气闸。 在进入泥土仓时,为了避免开挖面的坍坍,要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压,这样工作人员要进出泥土仓时,就存在一个适应泥土仓中压力的问题,通过调整气闸前室和主室的压力,就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意,只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员,才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。 现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例,来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室,关闭前室和主室之间的隔离门,按照规定程序给主室加压,直到主室的压力和泥土仓的压力相同时,打开主室和泥土仓之间的闸阀,使两者之间压力平衡,这时打开主室和泥土仓之间的隔离门,工作人员甲进入泥土仓。如果这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作,乙就可以先进入前室,然后关闭前室和常压操作环境之间的隔离门,给前室加压至和主室及泥土仓中的压力相同,扣开前室和主室之间的闸阀,使两者之间的压力平衡,打开主室和前室之间的隔离门,工作人员乙进入主室和泥土仓中。 5.管片拼装机
管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和拼装头组成。 拼装机大梁用法兰连接在中盾的后支撑架上,拼装机的支撑架通过左右各两个滚轮安放在拼装机大梁上的行走槽中,一个内圈为齿圈形式外径3.2m的滚珠轴承外圈通过法兰与拼装机支撑架相连,内圈通过法兰与旋转架相连,拼装头与旋转支架之间用两个伸缩油缸和一个横粱相连接。 现以拼装头在正下方位置的情况为例,来说明拼装机的运动情况。两个拼装机行走液压油缸可以使支撑架、旋转架、拼装头在拼装机大梁上沿隧道轴线方向移动;安装在支撑架上的两个斜盘式轴向柱塞旋转马达,通过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和拼装头沿隧道圆周方向左右旋转各200度;通过伸缩油缸可以使拼装头上升或下降;拼装头在油缸的作用下又可以实现在水平方向上的摆动,和在竖直方向上的摆动以及抓紧和放松管片的功能。这样在拼装管片时,就可以有六个方向的自由度,从而可以使管片准确就位。 拼装手可以使用有线的或遥控的控制器操作管片拼装机,用来拼装管片。我们采用的是1.2m长的通用管片,一环管片由六块管片组成,它们是三个标准块、两块临块和一块封顶块。封顶块可以有十个不同的位置,代表十种不同类型的管环,通过选择不同类型的管环就可以使成型后的隧道轴线与设计的隧道轴线相拟合。隧道成型后,管环之间及管环的管片之间都装有密封,用以防水。管片之间及管环之间都由高强度的螺栓连接。
6.排土机构
盾构机的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动,皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上,皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部,落入等候的碴土车的土箱中,土箱装满后,由电瓶车牵引沿轨道运至竖井,龙门吊将士箱吊至地面,并倒人碴土坑中。 螺旋输送机有前后两个闸门,前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断,后者可以在停止掘进或维修时关闭,在整个盾构机断电紧急情况下,此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭,以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。
7.后配套设备
后配套设备主要由以下几部分组成:管片运输设备、四节后配套台车及其上面安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。
A.管片运输设备
管片运输设备包括管片运送小车、运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。 管片由龙门吊从地面下至竖井的管片车上,由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦—方,由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上,由管制、车再向前运送,供给管片拼装机使用。 B.一号台车及其上的设备
一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。 盾构机操作室中有盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT隧道掘进激光导向系统电脑及螺旋输送机后部出土口监视器。
C.二号台车及其上的设备
二号台车上有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。液压油箱及液压泵站为刀盘驱动、推进油缸、铰接油缸、管片拼装机、管片运输小车、螺旋输送机、注浆泵等液压设备提供压力油。泵站上装有液压油过滤及冷却回路,液压油冷却器是水冷式。 盾尾密封油脂泵在盾构机掘进时将盾尾密封油脂由12条管路压送到三排盾尾密封刷与管片之间形成的两个腔室中,以防止注射到管片背后的浆液进入盾体内。 润滑油脂泵将油脂泵送到盾体中的小油脂桶中,盾构机掘进时,4kw电机驱动的小油脂泵将油脂泵送到主驱动齿轮箱、螺旋输送机齿轮箱及刀盘回转接头中。这些油脂起到两个作用,一个作用是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作区域及帮助阻止赃物进入被密封区域内部的作用,对于螺旋输送机齿轮箱还有另外一个作用,就是润滑齿轮箱的球面轴承。
D.三号台车及其上的设备
三号台车上装有两台打气泵、一个1立方米贮气罐、一组配电柜及一台二次风机。 打气泵可提供8Bar的压缩空气并将压缩空气贮存在贮气罐中,压缩空气可以用来驱动盾尾油脂泵、密封油脂泵和气动污水泵,用宋给人闸、开挖室加压,用来操作膨润土、盾尾油脂的气动开关,用来与泡沫剂、水混合形成改良土壤的泡沫,用来8嘞气动工具等。 二次风机由11kW的电机驱动,将由中间井输送至第四节台车位置处的新鲜空气,继续向前泵送至盾体附近,以给盾构机提供良好的通风。
E.四号台车及其上的设备
四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷筒、风管盒。 铺设在隧道中的两条内径为100mm的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。通常情况下,进人盾构机水管卷筒水管的水压控制在5Bar左右。正常掘进时,进人盾构机水循环系统的水有以下的用途:对掖压油、主驱动齿轮油、空压机、配电柜中的电器部件及刀盘驱动副变速箱具有冷却功能,为泡沫剂的合成提供用水,提供给盾构机及隧道清洁用水。蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。 风管盒中装有折叠式的风管,风管与竖井地面上的风肌连接,向隧道中的盾构机里提供新鲜空气。新鲜空气通过风管被送至第四节台车的位置。
8.电气设备
盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等。电器系统最小保护等级为IP5.5。 主供电电缆安装在电缆卷筒上,10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道输送到与之连接的主供电电缆上,接着通过变压器转变成400v,50Hz的低压电进人配电柜,再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。 西门子S7-PLC是控制系统的关键部件,控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。例如盾构机要掘进时,盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮,一个电信号就被传到PLC控制系统,控制系统首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开,润滑脂系统是否工作正常等,.如果推进的条件不具备,就不能推进,如果条件具备,控制系统就会使推进按钮指示灯变亮,同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电,电磁阀通电打开推进油缸控制阀,盾构机开始向前推进。PLC安装于控制室,在配电柜里装有远程接口,PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T隧道激光导向系统电脑相连。 盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可移动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机,实现各种功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。 螺旋输送机后部出土口监视器用来监视螺旋输送机的出土情况。
电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。当电机的功率在30kW以下时,采用直接起动的方式,当电机的功率大于30kW时,为了降低起动电流,采用星形—三角形起动的方式。
9.辅助设备
辅助设备包括数据采集系统、S1S-T隧道激光导向系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。
A.数据采集系统
数据采集系统的硬件是一台有一定配置要求的计算机和能使该计算机与隧道中掘进的盾构机保持联络的调制解调器、转换器及电话线等原件。该计算机可以放置在地面的监控室中,并始终与隧道中掘进的盾构机自动控制系统的PLC保持联络,这样数据采集系统就可以和盾构机自动控制系统的PLC具有相同的各种关于盾构机当前状态的信息。数据采集系统按掘进、管片拼装、停止掘进三个不同运行状态段来记录、处理、存储、显示和评判盾构机运行中的所有关键监控参数。 通过数据采集系统,地面工作人员就可以在地面监控室中实时监控盾构机各系统的运行状况。数据采集系统还可以完成以下任务:用来查找盾构机以前掘进的档案信息,通过与打印机相连打印各环的掘进报告,修改隧道中盾构机的PLC的程序等等。
B.隧道掘进激光导向系统
德国VMT公司的SLS-T隧道掘进激光导向系统主要作用有以下几点: ①可以在隧道激光导向系统用电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置,这样在盾构机掘进时,操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态,使盾构机的轴线接近隧道的设计轴线,这样盾构机轴线和隧道设计轴线之间的偏差就可以始终保持在一个很小的数值范围内。 ②推进一环结束后,隧道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获得推进油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值,并依此计算出上一环管片的管环平面,再综合考虑被手工输入隧道掘进激光导向系统电脑的盾尾间隙等因素,计算并选择这—环适合拼装的管片类型。 ③可以提供完整的各环掘进姿态及其他相关资料的档案资料。 ④可以通过标准的隧道设计几何元素计算出隧道的理论轴线。 ⑤可以通过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连,这样在地面就可以实时监控盾构机的掘进姿态。 隧道掘进激光导向系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黄盒子、控制盒和隧道掘进激光导向系统用电脑。 激光经纬仪临时固定在安装好的管片上,随着盾构机的不断向前掘进,激光经纬仪也要不断地向前移动,这被称为移站。激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。激光经纬仪发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,另外激光靶内还有测倾仪,用来测量盾构机的滚动和倾斜角度,再根据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据,隧道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的准确位置。 控制盒用来组织隧道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联络,并向黄盒子和激光靶供电。黄盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。隧道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获得的所有数据进行综合、计算和评估。所得结果可以被以图形或数字的形式显示在显示屏上。
C.注浆装置
注浆装置主要包括两个注浆泵、浆液箱及管线。 在竖井,浆液被放入浆液车中,电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁,浆液车将浆液泵入浆液箱中。两个注浆泵各有两个出口,这样总共有四个出口,四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上,盾构机掘进时,山注浆泵泵出的浆液被同步注入隧道管片与土层之间的环隙中,浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。 为了适应开挖速度的快慢,注浆装置可根据压力来控制注浆量的大小,可预先选择最小至最大的注浆压力,这样可以达到两个目的,一是盾尾密封不会被损坏,管片不会受过大的压力,二是对周围土层的扰动最小。注浆方式有两种:人工方式和自动方式。人工方式可以任选四根注浆管中的一根,由操作人员在现场操作台上操作按钮启动注浆系统;自动方式则是在注浆现场操作台上预先设定好的,盾构机掘进即启动注浆系统。
D.泡沫装置
泡沫系统主要包括泡沫剂罐、泡沫剂泵、水泵、四个溶液计量调节阀、四个空气剂量调节阀个液体流量计、四个气体流量计、泡沫发生器及连接管路。 泡沫装置产生泡沫,并向盾构机开挖室中注入泡沫,用于开挖土层的改良,作为支撑介质的土在加入泡沫后,其塑型、流动性、防渗性和弹性都得至U改进,盾构机掘进驱动功率就可减少,同时也可减少刀具的磨损。 泡沫剂泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出,并与水泵泵出的水按盾构司机操作指令的比例混合形成溶液,控制系统是通过安装在水泵出水口处的液体流量计测量水泵泵出水的流量,并根据这一流量控制泡沫剂泵的输出量来完成这一混合比例指令的。混合溶液向前输送至盾体中,被分配输送到四条管路中,经过溶液剂量调节阀和液体流量计后,又被分别输送到四个泡沫发生器中,在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫,压缩空气进入泡沫发生器前也要先经过气体流量计和空气剂量调节阀。泡沫剂溶液和压缩空气也是按盾构机司机操作指令的比例混合的,这一指令需通过盾构机控制系统接收液体流量计和气体流量计的信息并控制空气剂量调节阀和溶液剂量调节阀来完成。最后,泡沫沿四条管路通过刀盘旋转接头,再通过刀盘上的开口,注入到开挖室中。在控制室,操作人员也可以根据需要从四条管路中任意选择,向开挖室加入泡沫。
E.膨润土装置
膨润土装置也是用来改良土质,以利于盾构机的掘进。膨润土装置主要包括膨润土箱、膨润土泵、九个气动膨润土管路控制阀及连接管路。 和浆液一样,在竖井,膨润土被放人膨润土车中,电瓶车牵引膨润土车至膨润土箱旁,膨润土车将膨润土泵入膨润土箱中。 需要注入膨润土时,膨润土被膨润土泵沿管路向前泵至盾体内,操作人员可根据需要,在控制室的操作控制台上,通过控制气动膨润土管路控制阀的开关,将膨润土加入到开挖室、泥土仓或螺旋输送机中。
希望对你有点用!!
盾构机总体是比较复杂的机电一体化的产品。。。
处在比较成熟的阶段!!