(完整版)盾构机的设计特点

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1、本机的设计特点通过对本工程地质的详细分析，施工中可能出现的特点、重点、难点，盾构机的要求以及结合我公司以往的施工经验， 本复合型土压平衡式盾构机具有以下这些特点，能最大限度地满足本工程的要求。盾构机为能满足从砂砾层（所含砂砾不大）到砂、砾砂层及软土层的铰接型土压式平衡盾构机，同时具备土压平衡掘进模式、敞开式掘进模式，半敞开式掘进模式 3 种掘进模式。在土仓内上下左右配置了 4 个具有高灵敏度的压力传感器 （其中 2 个为球铰型式，可在隧道施工中进行更换） ，通过 PLC能将土仓内的土压传送到操作台上的触摸显示屏显示，并且能自动地与设定土压进行比较，调节螺旋机的转速，土压过高过低都会在操作台上报

2、警，因此操作人员能很好地控制土压平衡，减少地面沉降，适合本工程砂、砾砂层及砂砾地层掘进的需要。刀盘结构为辐条加面板型 , 便于刀具的布置及受力，结构坚固、强度高、刚性大、耐磨程度高， 刀盘开口率 45。既能适应粘性土地层中土压平衡掘进时大扭矩切削排土要求工况，又能适应在砂、砾砂层较大强度和受力不均匀复合地层的大推力工况。刀盘的设计及刀具的配置选择及布局要求合理，必须具有足够的寿命。盾构机采用 8 台 75kW变频电动机驱动 ，具有较大的扭矩和转速，可适应不同地层的掘进需要。推进油缸和 铰接油缸 布置具备良好的纠偏性能， 保证能在不均匀复合地层中的轴线控制。具有超前钻探加固的能力 ，容易在地质复

3、杂区段对前方地层进行超前钻探，甚至注浆加固。在气压人行闸处安装 1 个可摆动的钻探口、 在盾构机胸板安装有 8 个可摆动的钻探口、前壳体上安装有 10 个固定钻探口，具有超前钻探、注浆加固的能力。超前钻机可方便地安装在盾构机的操作平台上。管片拼装机具有6 个自由度，保证管片容易拼装及拼装的质量。管片拼装机通过辅助措施可以对盾尾密封刷进行更换。螺旋输送机采用有轴带式，后部尾部处排土，具有二道闸门，能够伸缩，前部具有二个封闭闸门，且螺旋输送机前端叶片及前筒体堆有耐磨材料，抗磨性能优越。具有良好可靠的 泡沫和添加济注入系统 ，用于开挖面、土仓及螺旋机中土体的改善。设有自动控制的膨润土及添加剂注入设备

4、和管路，刀盘上设置 5 个添加剂注入口，能对开挖面的土体进行充分的改善，并且在土仓胸板处、人行闸处及螺旋输送机上也设置若干个膨润土及添加剂的注入口，从而达到改善碴土性质。具有良好可靠的同步注浆注入系统，能及时充填管片与地层的间隙，减小沉降。同步注浆注入系统即可以采用单液浆，也可以采用双液浆，并且能对注浆管道进行清洗，改善及防止管道的堵塞。具有双仓式气压人行闸，设置土仓自动调压装置，保证更换刀具的便利及人员的安全，以适应在掘进中的换刀要求。盾构机主机的密封装置（刀盘驱动密封及盾尾密封等）在较高水土压力状态下具有良好的密封功能。电气和液压元件质量可靠、响应迅捷，防水性能好，适应隧道内的高温、高湿工

5、作环境。具有应对紧急突发事件的能力， 如紧急停电时螺旋机出土闸门可以通过操作台边上的开关关闭， 并且在主机内及操作室内的操作台上各有 1 个紧急停止开关。控制系统的自动化程度高且具有连锁功能， 减少了劳动强度和错误操作的发生。盾构机具有故障自诊断及故障内容显示功能，方便维修人员的检修。具备高精度的盾构机导向测量系统。配备由美国 Trimble 公司生产的 5603 光波自动全站仪，导向精度高，能实时反映盾构机当前位置和理论位置，并提供调整指示。序位号项目名称置机体总长盾构性能和参数出厂参数备注64.7 米盾体部分 9080mm盾体直径盾尾壳厚度构1整盾尾间隙体装备总功率前体 6250mm中体

6、6240mm盾尾 6240mm前体： 40mm中体： 45mm盾尾： 45mm33mm（盾尾最小处）约 1192kW拼装管片处4575mm最大掘进速度推进油缸功率盾构机总重开挖直径驱动型式开挖范围最大转速刀2盘最高扭矩扭矩系数功率型式铰最大行程差接3垂直、水平装置最大转角垂直、水平6cm/min全部 22 只油缸无75 kW负荷伸出主机重310t, 整机重约 420t 6270mm变频电动机驱动 6250mm 6270mm由于变频电动机的工作特性，必须在一定的频率0.30 2.2rpm下工作，因此不可能在 0 到极小的转速范围内工作。脱困扭矩为标准标准扭矩： 5733kNm扭矩 1.2 倍；而

7、实际上变频电动脱困扭矩： 6880kNm机脱困扭矩可设计达到 1.5 倍。在标准扭矩,开23.8挖直径 6270mm时875kW =600 kW推进油缸固定在中体垂直： 230mm上下、左右铰接连接全部采用油水平： 230mm缸铰接垂直： 1.0 0能满足最小 150m水平： 1.5 0的曲率半径功率15 kW型式油缸伸缩形式，仿最大超挖量125mm4形刀数量2功率11 kW搅叶片直径 835mm转速26.7rpm5拌搅拌容量4.1 m 3箱功率11 kW传土压传感器土仓 4个6感液压传感器7 个器油供脂距离100 米供脂流量0.9 L/min7脂供脂压力90kgf/cm2泵盾尾油脂康达特或其

8、他公司铰接密封一道，耐水压 1MPa一道唇型密封 （4 个唇8密驱动部密封型）， 4 道 MY型密封，封耐水压 1MPa。配有 2个温度传感器。盾尾密封3 道转速0.3/0.9rpm拼提升能力216kN径向行程650mm9装轴向行程1000mm机回转功率37 kW油缸功率11 kW螺最大扭矩85.7kNm最大转速13rpm10旋出土能力3机222m/h （100）功率290kW =180 kW顶力（ tf）单只：175；总计：3850掘 进行程（ mm）2150液油 缸数量（台）2211压工作压力330kgf/cm2油顶力（ tf）单只 :294缸铰 接油 缸行程（ mm）230mm数量（台）

9、12最大超挖量125mm是指单边高于盾构机前壳体 125mm。同步注浆搅拌箱驱动部分内外圈。耐水压 0.4MPa工作压力350kgf/cm2管 片顶力（ tf ）11/ 台拼 装行程（ mm）650器 提数量（台）2升 油工作压力140kgf/cm2缸管 片顶力（ tf ）7/ 台拼 装行程（ mm）1000器 平数量（台）1移 油工作压力140kgf/cm2缸管 片顶力（ tf ）4.4/台拼 保行程（ mm）100持 油数量（台）2缸工作压力140kgf/cm2管 片顶力（ tf ）7.3/台拼 装行程（ mm）50器 摆数量（台）2动 油缸工作压力210kgf/cm2管 片顶力（ tf

10、）6.2/台拼 装行程（ mm）50器 回数量（台）2转 油缸工作压力210kgf/cm2整 圆顶力（ tf ）20/ 台器 张行程（ mm）450紧 油数量（台）2缸工作压力210kgf/cm2整 圆顶力（ tf ）44器 平行程（ mm）1750移 油数量（台）2缸工作压力140kgf/cm2螺 旋1 号闸门2 号闸门顶力（ tf ）11165机 后行程（ mm）800415闸 门数量（台）22油缸工作压力210kgf/cm2螺 旋顶力（ tf ）13/ 台机 伸行程（ mm）1000缩 油数量（台）2缸工作压力210kgf/cm2管片径向上下方向移动管片轴向前后方向移动管片支撑，左右方向

11、摆动管片的前后方向摆动管片的左右回转螺旋机配置二道出土闸门。螺 旋顶力（ tf ）11/ 台机 前行程（ mm）420闸 门数量（台）2油缸工作压力210kgf/cm2仿 型顶力（ tf ）30/ 台行程（ mm）135刀 油数量（台）2缸工作压力210kgf/cm2管 片正常压力（ kgf/cm 2 ）210拼 装扭矩（ kgfm）1277/ 台器 回2转数量（台）同 步工作压力（ kgf/cm 2 ）210注 浆扭矩（ kgfm）251液搅 拌箱 回数量（台）1压12转 用马正常压力（ kgf/cm2 ）210达螺 旋扭矩（ kgfm）251/ 台机数量（台）5工作压力210kgf/cm2

12、变 频扭矩（ kgfm）6729/ 台电 机电机数量（台）8驱 动功率（ Kw）75/ 台排量工作压力刀 盘转速采用变频电动机驱动回 转数量（台）施工末期油样化验结果排量107 l/min液掘 进工作压力330kgf/cm2转速1450rpm13 压数量（台）1泵排量20 l/min铰 接工作压力350kgf/cm2转速1450rpm数量（台）1管 片排量87 l/min拼 装工作压力210kgf/cm2器 的转速1450rpm回 转数量（台）1螺旋机在土仓进土处的 2 个闸门同步注浆箱用刀盘驱动用排量整 圆工作压力器、仿转速型 刀数量（台）排量螺 旋工作压力机转速数量（台）同 步排量注 浆工作压力搅 拌转速装 置数量（台）27 l/min210kgf/cm21450rpm1171 l/min210kgf/cm21450rpm227 l/min210kgf/cm21450rpm1风化岩天然抗压强度20MPa以下的地层， 在刀盘设刀盘对地层的适应性刀盘开口率砂砾层可以掘削砾径200 300mm，抗压强度300MPa以下的砂砾。57%计刀盘切削刀14 和设 计刀刮刀数量具先行刀数量布置各种刀具的高差设置正面切削刀 80 把边缘单刃刮刀12 把，边缘双刃刮刀4 把。56 把切削刀高出刀盘面板80mm先行刀高出刀盘面板120mm