盾构机使用及维护课件.ppt
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- 盾构 使用 维护 课件
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1、盾构机现场操作及维护盾构机现场操作及维护二二O O一六年五月一六年五月前言前言1 1、盾构是集机、电、液、控于一体,修建隧道的专、盾构是集机、电、液、控于一体,修建隧道的专用大型设备。用大型设备。2 2、盾构需根据地质、水文及影响范围内的建(构)、盾构需根据地质、水文及影响范围内的建(构)筑物的实际情况而针对性选型,并量身定做。筑物的实际情况而针对性选型,并量身定做。3 3、使用过程中,需土木专业人员与机械专业人员互、使用过程中,需土木专业人员与机械专业人员互补知识、充分沟通、密切合作,方可顺利完成施工补知识、充分沟通、密切合作,方可顺利完成施工任务。任务。4 4、盾构施工只能向前,不能后退,
2、一旦有事,损失、盾构施工只能向前,不能后退,一旦有事,损失巨大,对设备的使用与维修提出了很高的要求。巨大,对设备的使用与维修提出了很高的要求。1 1、盾构法隧道施工与验收规范盾构法隧道施工与验收规范(GB50446-2008GB50446-2008)2 2、地铁设计规范地铁设计规范GB50157-2003GB50157-20033 3、盾构隧道管片质量检测技术标准盾构隧道管片质量检测技术标准(CJJ/T 164-2011CJJ/T 164-2011)4 4、 城市轨道交通地下工程建设风险管理规范城市轨道交通地下工程建设风险管理规范GB50652-GB50652-201120115 5、地铁盾构
3、施工风险源及典型事故的研究地铁盾构施工风险源及典型事故的研究竺维彬竺维彬6 6、盾构机安全操作管理规定盾构机安全操作管理规定中铁一局集团有限公司中铁一局集团有限公司7 7、盾构设备经营管理办法盾构设备经营管理办法中铁一局集团第四工程有限公司中铁一局集团第四工程有限公司8 8、盾构组装、使用及维修说明书盾构组装、使用及维修说明书盾构生产厂家盾构生产厂家9 9、盾构施工技术盾构施工技术人民交通出版社人民交通出版社课件编制依据课件编制依据第一章:盾构机现场操作第一章:盾构机现场操作盾构操作是一项综合性较强的技术盾构操作是一项综合性较强的技术工作工作。要求操作者对整个盾构施工的各方面知识有一定的了解,
4、熟练的掌握盾构及相关设备的操作方法及技巧,及时处理施工中可能出现问题。因此要求操作者必须充分地理解盾构的操作原理要求操作者必须充分地理解盾构的操作原理,完全掌握盾构的操作技术,这样才能真正的完成盾构的操作任务。盾构的操作包括许多方面的内容。盾构主要的控制系统安装在主控制室内,含推进系统、铰接油缸、主驱动系统、泡沫推进系统、铰接油缸、主驱动系统、泡沫系统、螺旋输送机、皮带输送机、盾尾油脂密封、仿形刀、系统、螺旋输送机、皮带输送机、盾尾油脂密封、仿形刀、膨润土膨润土、泡沫、泡沫等等系统系统的控制的控制,主控制室内的操作是盾构操作的核心。1.11.1企业内部土压分级管理与上报规定企业内部土压分级管理
5、与上报规定无论任何地层无论任何地层需要进行开仓或开启螺旋机观察孔等可能可能破坏土压平衡的作业时破坏土压平衡的作业时,必须由项目安全操作管理小组共同研究,制定严格的施工方案后方可实施,任何人不得以任何人不得以任何理由私自作业任何理由私自作业;如遇软弱、富水、砂层或下穿江河湖泊、铁路、高层建软弱、富水、砂层或下穿江河湖泊、铁路、高层建筑等复杂地质条件下筑等复杂地质条件下,需要进行开仓或开启螺旋机观察孔等可能破坏土压平衡的作业时可能破坏土压平衡的作业时,项目应提前制定好专项施制定好专项施工预案,并报子分公司总工,由总工组织技术部、物机部工预案,并报子分公司总工,由总工组织技术部、物机部、安质部、专家
6、及项目部共同研究处理方案后方可实施、安质部、专家及项目部共同研究处理方案后方可实施;列入集团公司重点项目的列入集团公司重点项目的,专项施工方案应报集团公司技术部审核。并由集团公司技术部组织物机部、安质部、由集团公司技术部组织物机部、安质部、专家及三级公司相关人员共同研究处理方案后方可实施专家及三级公司相关人员共同研究处理方案后方可实施。1.21.2盾构施工主要注意事项与渣土改良基本试验盾构施工主要注意事项与渣土改良基本试验 设计及施工规范对渣土改良的要求设计及施工规范对渣土改良的要求 盾构施工规范盾构法隧道施工与验收规范 GB50446-2008的7.3.17.3.1条只规定了盾构机需要配置渣
7、土改良系统,并在条只规定了盾构机需要配置渣土改良系统,并在盾构现场验收阶段要纳入验收。盾构现场验收阶段要纳入验收。7.5.27.5.2条掘进中应监测和记录条掘进中应监测和记录盾构运转情况,排出渣土情况并及时分析反馈,调整掘进参盾构运转情况,排出渣土情况并及时分析反馈,调整掘进参数数。7.5.57.5.5条要求根据盾构穿过的地层条件,可有选择地向土条要求根据盾构穿过的地层条件,可有选择地向土仓内适当注入泥浆或水、泡沫剂、聚合物等,以改良仓内土仓内适当注入泥浆或水、泡沫剂、聚合物等,以改良仓内土质,使其保持一定程度的塑性流动状态。建立土仓内平衡土质,使其保持一定程度的塑性流动状态。建立土仓内平衡土
8、压力,保持开挖面的稳定,同时易于排土压力,保持开挖面的稳定,同时易于排土。8.2.88.2.8条规定采用条规定采用土压平衡盾构通过砂卵石地段时,应进行渣土改良。土压平衡盾构通过砂卵石地段时,应进行渣土改良。而对具对具体的渣土改良指标与方法没有提及,不利于实施与控制体的渣土改良指标与方法没有提及,不利于实施与控制。充分认识渣土改良效果对盾构刀具磨损、地表沉降控制、综合充分认识渣土改良效果对盾构刀具磨损、地表沉降控制、综合施工工效施工工效、施工成本控制等产生的影响,利用科学的试验手段,总结提炼出土压平衡盾构法隧道施工渣土改良的相关指标。渣土流动性用坍落度指标来控制渣土流动性用坍落度指标来控制,渣土
9、坍落度在(中粗砂控制在90120,砂卵控制在120145mm),需要的扭矩较小。渣土的保水性渣土的保水性严重影响盾构临时停机后渣土不会离析或大量失水而导致渣土性能严重变化,致使盾构启动困难,启动阶段刀盘扭矩过大,甚至无法正常启动。根据试验分析,渣土保水率在渣土保水率在757580%80%时,渣土静置时,渣土静置3h3h后,流动性影响较小,坍落度损失约后,流动性影响较小,坍落度损失约101015mm15mm。土压平衡盾构机当遇上渣土粘聚性渣土粘聚性较大时(塑性指数大于塑性指数大于I IP P大大于于1717时时),一旦刀盘温度稍高就容易从刀盘中心开始,形成强度很高的泥饼,这将严重影响掘进效率,甚
10、至会损伤设备。渣土改良不理想,未能有效降低渣土的渗透性渗透性,极易引发螺旋输送机喷涌。土压平衡盾构渣土渗透性主要用渗透系数来表达,如果渗透系数太大渗透系数太大(大于大于5X105X103 3cm/Scm/S) ,在富水地层掘进时,容易导致螺旋喷涌,而引发事故。 另外防止盾构机始发出现涌水、涌砂情况,洞门钢环安防止盾构机始发出现涌水、涌砂情况,洞门钢环安装两道尾刷,涂抹盾尾油脂装两道尾刷,涂抹盾尾油脂,在两道尾刷四个点位安装油脂管,出现异常情况进一步注入盾尾油脂或聚氨酯封堵。 在掘进速度方面:在前期通过加固区掘进速度考虑在20mm30mm/min,通过加固区后掘进速度考虑在40mm50mm/mi
11、n,最大推力控制在2500T。 原原 土样筛分照片土样筛分照片 坍落度为坍落度为105mm105mm 高分子90聚合物改良粉细砂63%与分质粘土37%:先将高分子与水按1.5/1000的质量比,制成水溶液(粘度为10.8s),然后将溶液掺入碴土进行改良(每方原状碴土掺213升溶液,每环掺9.4立方溶液)。坍落度为坍落度为125mm 125mm 通过测定坍落度,确定膨润土液使用配比位1:4,每掘进一环同步添加19.5方膨润土液,渣土坍落度控制在120145mm。 渗透系数测定示意图渗透系数测定示意图 渣土保水性试验图片渣土保水性试验图片 小型立式匀速搅拌机试拌小型立式匀速搅拌机试拌 测渣土性能与
12、扭矩的关系测渣土性能与扭矩的关系施工前需编制龙门吊安拆、盾构机吊装、端头加固、盾构始发、接收、穿越风险源、测量与监测等专项施工方案专项施工方案。龙门吊安拆方案需进行专家评审,安装后需鉴定取证。盾构吊装专项安全方案根据建质根据建质【20092009】8787号文的要求需要号文的要求需要专家评审。专家评审。盾构始发、掘进至100环、接收均需要条件验收条件验收;对盾尾油脂进行耐压试验耐压试验,确保油脂质量满足施工防水要求。区间障碍物调查障碍物调查及必要的地质补勘地质补勘。1.31.3盾构始发前的准备盾构始发前的准备吊耳焊接后进行探伤检测吊耳焊接后进行探伤检测, ,并邀请监理见证并邀请监理见证始发前区
13、间地质补勘始发前区间地质补勘盾尾油脂耐压试验盾尾油脂耐压试验:将油脂装入内径为:将油脂装入内径为5cm5cm深度为深度为10cm10cm的专用的专用试验仪器内用氧气瓶提供击穿气压,在稳定压力试验仪器内用氧气瓶提供击穿气压,在稳定压力2MPa2MPa情况下情况下,油脂被击穿持续时间为,油脂被击穿持续时间为5 5分分2525秒。在稳定压力秒。在稳定压力1.6MPa1.6MPa情况情况下,油脂持续下,油脂持续1010分钟未被击穿,油脂高度降低分钟未被击穿,油脂高度降低1cm1cm。对每一批进场的管片螺栓,除了做规范要求的相关试验对每一批进场的管片螺栓,除了做规范要求的相关试验外,还需抽查其弧度是否满
14、足设计要求外,还需抽查其弧度是否满足设计要求对每一批进场的油品取样进行检验,确保油品质量满足对每一批进场的油品取样进行检验,确保油品质量满足要求,防止因油品不合格而损伤盾构。要求,防止因油品不合格而损伤盾构。根据盾构的型号计算好盾构土仓容量,测量好掌子面的根据盾构的型号计算好盾构土仓容量,测量好掌子面的里程,并在盾体上标明转刀盘和出土位置。里程,并在盾体上标明转刀盘和出土位置。1.4 .1 .1主监控界面主监控界面 该界面显示了盾构机各个功能系统所有的运行参数,包括铰接系统、注浆系统、推进系统、螺旋输送机系统、主驱动系统、膨润土系统、油温、土仓各个位置压力及其它常规参数等。位于画面上部中间位置
15、的“PLC连接正常”提示上位机与PLC之间的数据交换状态,当为绿色代表正常,红色代表异常。画面上部还显示了当前环数与盾构操作状态等。1.41.4操作界面介绍操作界面介绍主机面板显示主机面板显示5050余个数据,输入推力、转速、流量余个数据,输入推力、转速、流量;反馈扭矩、压力、行程、温度;反馈扭矩、压力、行程、温度。1.4.2 .2泡沫系统界面泡沫系统界面 该界面包括泡沫系统的控制及状态监视、土仓加水控制等。泡沫系统包括手动、自动和半自动控制和参数设置,各路空气及混合液的流量设置值及实际值;显示了泡沫水及泡沫原液的流量及各路泡沫的压力,并设置有5路泡沫激活预选按钮。泡沫注入分三种模式:手动、半
16、自动及自动模式。1.4.3 .3注浆控制界面注浆控制界面 该界面主要实现注浆系统的控制及参数设定。界面中的控制按钮与实物按钮类似,按下后显示为绿色时表明处于启动状态,再次按下显示为红色时表明处于关闭状态。其中本地控制按钮可实现主控室与本地控制切换功能。1.4 .4 .4电力参数界面电力参数界面 该界面提供了盾构机整机电力参数监视功能,主要包括进线母排上总功率、功率因数、各相电压电流值和工作时间的监视。1.4 .5 .5辅助系统界面辅助系统界面 辅助控制页面,主要是超挖刀控制,刀盘喷水控制,气体检测与油温监测,过滤循环泵控制,工业水流量及温度显示,还有一些调试模式按钮。1.4 .6 .6盾尾密封
17、界面盾尾密封界面 该界面主要实现除主控室面板实现的操作之外的其他系统的操作,主要实现盾壳膨润土和盾尾密封的选择功能1.4 .7 .7启动条件界面启动条件界面 该界面显示常规条件以及刀盘驱动、推进、螺旋输送机、皮带输送机、泡沫等系统的启动条件。如果某项条件满足本系统启动要求时字体显示为绿色,否则显示为红色。每一系统对应的一栏中所有条件都显示为绿色时,表示所有条件都已满足启动要求,相应的系统方可启动。1.4 .8 .8参数设置界面参数设置界面 该界面显示了各个系统主要参数的设置。参数设置页面需要输入密码方可改变参数值。盾构正常运行期间,需要盾构司机与土木工程师根据现场条件,共同制定各项参数值。1.
18、5操作面板功能介绍操作面板功能介绍主控室控制面板/启动电机主控室控制面板/螺旋输送机主控室控制板/刀盘操作面板功能介绍操作面板功能介绍主控室控制板/推进油缸盾壳铰接油缸主控室控制板/盾尾密封主控室控制板/泡沫设备操作面板功能介绍操作面板功能介绍主控室控制板/膨润土主控室控制板/皮带输送机1.6 操作人员要求操作人员要求盾构操作人员必须身体健康健康,能够适应较长时间的洞内工作,无色盲无色盲,具有较强的责任心较强的责任心; 盾构操作人员必须经过专门的专业培训,具有一定的机械、电气及土木工程一定的机械、电气及土木工程知识知识,对盾构机械结构、电气配置及盾构施工过程有一定的了解; 盾构操作人员必须经过
19、专门的安全知识培训,并且熟悉盾构及地下工程施工专门的安全知识培训,并且熟悉盾构及地下工程施工的相关安全知识的相关安全知识; 对于在盾构内工作的不同专业工种人员专业工种人员如电气、液压、机械等工作人员等,需遵守其专业内的安全规定,并取得了合格的工作资质并取得了合格的工作资质;盾构机操作手应熟悉熟悉“三图一表三图一表”,即:地质纵断面图、影响范围内建(构),即:地质纵断面图、影响范围内建(构)筑物图、地面测量监测点布置图及测量沉降监测报表筑物图、地面测量监测点布置图及测量沉降监测报表,加强对地层及地质情况的认知,以便指导盾构掘进。 1.7盾构机的操作盾构机的操作1.57.1 .1开机前准备开机前准
20、备 在掘进操作前需要对设备进行机械、电、气和液压等系统的检查,确保各系统无故障或者无故障隐患时方可进行掘进操作。 1) 1)确保各操作系统的参数已设定在合理范围内;2) 2)检查延伸水管、电缆连接正常; 3) 3)检查供电是否正常; 4) 4)检查循环水压力是否正常;5) 5)检查滤清器是否正常; 6) 6)检查皮带输送机、皮带是否正常; 7) 7)检查空压机运行是否正常; 8) 8)检查油箱油位是否正常; 9) 9)检查油脂系统油位是否正常; 10) 10)检查泡沫剂液位是否正常; 11)11)检查注浆系统是否已准备好并运行正常;12)12)检查后配套轨道是否正常; 13)13)检查出渣系统
21、是否已准备就绪; 14) 14)检查盾构操作面板状态:开机前应使螺旋输送机前仓门处于开启位,螺旋输送机的螺杆应伸出,管片安装按钮应无效,无其它报警指示; 15) 15)检查导向系统是否工作正常;若以上检查存在问题,首先处理或解决问题,然后再准备开机。16)16)请示土木工程师并记录有关盾构掘进所需要的相关参数,如掘进模式土仓保持压力,线路数据,注浆压力等; 17)17)请示机械工程师并记录有关盾构掘进的设备参数; 18)18)若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构参数;1.7 .2 .2开机开机 1) 1)确认外循环水已供应,启动内循环水泵; 2) 2)确认空压机冷却水阀门处于打开状
22、态,启动空压机; 3) 3)根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式,即选择采用行程控制还是采用压力控制模式; 4) 4)在“报警系统”界面,检查是否存在当前错误报警,若有,首先处理之; 5) 5)将面板的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位; 6) 6)启动液压泵站过滤冷却泵,并注意泵启动是否正常,包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动时均需注意其启动情况; 7) 7)依次启动润滑脂泵(EP2)、齿轮油泵、HBW泵; 8) 8)上位机“变频驱动”界面选取“滑差控制”模式,至少选择一组对称电机; 9) 9)依次启动推进泵及辅助泵; 1
23、0) 10)选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统; 11) 11)启动盾尾油脂密封泵,并选择自动位;1.7 .3 .3掘进掘进 1) 1)启动皮带输送机 2) 2)启动刀盘 根据导向系统面板上显示的盾构目前旋转状态选择盾构旋向按钮,一般选择能够纠正盾构转向的旋转方向; 选择刀盘启动按扭,当启动绿色按钮常亮后,慢慢右旋刀盘转速控制旋钮,使刀盘转速逐渐稳定在值班工程师要求的转速范围。严禁旋转旋钮过快,以免造成过大机械冲击,损坏机械设备。此时注意主驱动扭矩变化,若因扭矩过高而使刀盘启动停止,则先把电位器旋钮左旋至最小再重新启动; 3) 3)启动螺旋输送机 慢慢开启螺旋输送机的后仓门; 启动螺旋输送
24、机按钮,并逐渐增大螺旋输送机的转速; 4) 4)按下推进按钮,并根据导向系统屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值,并逐渐增大推进系统的整体推进速度; 5) 5)至此盾构动力部分启动完毕,开始掘进;1.7 .4 .4土仓压力的调整土仓压力的调整 1) 1)如果开挖地层稳定性不好或有较大的地下水时,需采用土压平衡模式(即EPB模式)。此时需根据前面地层的不同来保持不同的土仓压力,具体压力值应由土木工程师决定。但最大土仓压力值一般不能大于3bar,否则有可能损坏主轴承密封; 2) 2)若压力大时可以采取以下几个措施来降低压力:a.加快螺旋输送机的转速,增加出渣速度,降低土仓内渣土的高度;
25、b.适当降低推进油缸的推力;c.降低泡沫和空气的注入量;d.适当的排出一定量的空气或水。 3) 3)若压力小时可以采取以下几个措施来增大压力:a.降低螺旋输送机的转速,降低出渣速度,增加土仓内渣土的高度;b.适当增大推进油缸的推力;c增大泡沫和空气的注入量; 4) 4)增大或降低土仓内的压力是通过几种办法的综合运用来调整的,调节时要综合考虑几种方法对盾构施工的影响,如考虑到掘进的速度、对管片的保护以及是否会发生喷涌等因素是必须考虑的。 1.7 .5 .5推进方向的调整推进方向的调整 1) 1)采用自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测 自动导向系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器
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