盾构机关键技术研究课件.pptx

1、一、超大直径盾构机关键技术一、超大直径盾构机关键技术1 1、常压可更换刀具技术、常压可更换刀具技术2 2、推出式刀具技术、推出式刀具技术3 3、长距离掘进刀具设计、长距离掘进刀具设计4 4、刀盘驱动、刀盘驱动伸缩机构技术伸缩机构技术5 5、同步、同步施工专用设备技术施工专用设备技术6 6、氦、氦氧饱和带压换刀作业技术氧饱和带压换刀作业技术7 7、长距离、长距离掘进盾尾密封及冷冻装置掘进盾尾密封及冷冻装置技术技术8 8、应用实例、应用实例二、城际轨道交通用盾构机介绍二、城际轨道交通用盾构机介绍三、三、6 6米级复合式盾构机介绍米级复合式盾构机介绍四、敞开式盾构机介绍四、敞开式盾构机介绍五、多元化

2、发展五、多元化发展目目 录录1 1、常压可更换式刀具技术、常压可更换式刀具技术刀盘刀盘闸门闸门刀具刀具常压换刀入口常压换刀入口刀具更换顺序刀具更换顺序掘进状态掘进状态拔出刀具拔出刀具安装夹具安装夹具卸下刀具卸下刀具完成刀具拆卸完成刀具拆卸人可通过穿梭舱进入刀盘辐条内常压下更换可更换式切削刀人可通过穿梭舱进入刀盘辐条内常压下更换可更换式切削刀在软土区挖掘时，切削刀高出滚刀，可有效的保护滚刀在软土区挖掘时，切削刀高出滚刀，可有效的保护滚刀1 1、常压可更换式刀具技术、常压可更换式刀具技术第一次推出第二次推出液压油缸2 2、推出式刀具技术、推出式刀具技术盾构机刀具配置先行刀正常配置的双刃滚刀可推出式

3、双刃滚刀主刀2 2、推出式刀具技术、推出式刀具技术上图为新刀照片上图为新刀照片左图在左图在15601560米更换成切削刀具后，连续在砂卵石、粘土米更换成切削刀具后，连续在砂卵石、粘土粉砂层掘进粉砂层掘进25802580米未更换刀具，图为到达接收井的照片米未更换刀具，图为到达接收井的照片3 3、长距离掘进刀具设计、长距离掘进刀具设计刀盘重刀盘重G=585TG=585T3000mm内外滑动环间隙示意图内外滑动环间隙示意图滑动间隙滑动间隙驱动部重驱动部重G=555T土水压力和注浆压力土水压力和注浆压力 =S+H=S+H:设计滑动间隙设计滑动间隙 :经验系数经验系数 S:S:计算变形量计算变形量 H:

4、H:计算滑动所需间隙计算滑动所需间隙4 4、刀盘驱动伸缩、刀盘驱动伸缩机构技术机构技术基准位置滑动油缸向前伸出20mm20mm解除锁紧装置滑动油缸向后缩回400mm400mmG=585TG=585TG=555TG=555T4 4、刀盘驱动伸缩、刀盘驱动伸缩机构技术机构技术向后缩回20mm，回基准位置400mm20mm锁紧油缸回位锁紧滑动油缸向前伸出400mm4 4、刀盘驱动伸缩、刀盘驱动伸缩机构技术机构技术通过通过24根根千斤顶伸缩移动千斤顶伸缩移动驱动部带动刀盘，总重达驱动部带动刀盘，总重达1000余吨轴向滑动余吨轴向滑动100mm该该技术首次在超大技术首次在超大直径直径盾构机上应用盾构机上

5、应用驱动部与刀盘驱动部与刀盘可可伸出伸出100mm刀盘伸缩油缸刀盘伸缩油缸4 4、刀盘驱动伸缩、刀盘驱动伸缩机构机构技术应用技术应用锁紧装置锁紧装置刀刀盘滑动油盘滑动油缸缸4 4、刀盘主驱动伸缩、刀盘主驱动伸缩机构机构技术应用技术应用双层桁架结构，双管片起重小车在上层运行，口子件小车在下层运行。双层桁架结构，双管片起重小车在上层运行，口子件小车在下层运行。隧道掘进机掘进和转弯时，会造成管片夹具产生震动和位移，可能会隧道掘进机掘进和转弯时，会造成管片夹具产生震动和位移，可能会导致管片脱落。导致管片脱落。5 5、同步、同步施工施工专用设备技术专用设备技术 路面同步施工设备是在隧道掘进机隧道工程中，

6、在拼装管片时同步进行路面施工的设备。本次路面同步施工设备是针对下图中置于中央部位的“”字型预制件。左右路面的设置施工、隧道内壁连接路面的施工。5 5、同步、同步施工施工专用设备技术专用设备技术50t高速双管片小车高速双管片小车20吨口子件小车吨口子件小车五、同步五、同步施工施工专用设备技术专用设备技术双管片吊机管片14.93m盾构机盾体双管片吊运5 5、同步、同步施工施工专用设备技术专用设备技术管片供给储管片供给储运运装置装置调试调试 5 5、同步、同步施工施工专用设备技术专用设备技术2 2号舱号舱泥水舱泥水舱技术难点：技术难点：当空气压力达到当空气压力达到0.6Mpa时，通过时，通过置换空气

7、，人在置换空气，人在泥水舱内直接呼泥水舱内直接呼吸空气的有效工吸空气的有效工作时间约在作时间约在20-30min，工作效率，工作效率低下低下气泡舱气泡舱0-0.74MPa0-0.74MPa压力区压力区 1 1、常规空气压气作业、常规空气压气作业1 1号号舱吸氧舱吸氧升压或减压升压或减压6、氦、氦氧饱和作业人行闸氧饱和作业人行闸技术技术1号舱减压号舱减压和吸氧和吸氧2号舱号舱泥水舱泥水舱减压出舱作业流程气泡舱气泡舱0.7MPa压力区压力区常压区2 2、氦氧饱和压气作业、氦氧饱和压气作业6、氦、氦氧饱和作业人行闸氧饱和作业人行闸技术技术氦氧饱和舱内换刀氦氧饱和更换出的刀具6、氦、氦氧饱和作业人行闸

8、氧饱和作业人行闸技术技术7、长距离掘进盾尾密封及冷冻装置长距离掘进盾尾密封及冷冻装置技术技术设计为设计为4 4室室5 5排盾尾密封刷排盾尾密封刷设置盾尾冷冻装设置盾尾冷冻装置，以方便安全置，以方便安全更换盾尾密封刷。更换盾尾密封刷。盾尾冷冻管布置盾尾冷冻管布置专利技术专利技术发明专利盾构机的盾尾密封装置（ZL 2012 1 0068169.1）发明专利盾构机的同步注浆系统（ZL 2010 1 0120122.6）常压常压可更可更换切削刀换切削刀刀盘开口刀盘开口率率25.7%备用备用推出推出式式滚刀式式滚刀主切削刀主切削刀中心中心伸缩伸缩式式切削刀切削刀超挖滚刀超挖滚刀中心伸缩中心伸缩式式切削刀

9、切削刀固定式滚刀固定式滚刀先行刀先行刀8 8、应用实例、应用实例65%65%石英含量高石英含量高上软上软MIN：N2.7下硬下硬MAX：Rc120MPa直径大直径大结构复杂结构复杂MAX:0.74MPaMAX:0.74MPaMIN:0.5MIN:0.5盾构直径盾构直径水 压 高水 压 高浅 覆 土浅 覆 土填填土土粉粉砂砂砾砾砂砂泥泥岩岩砂砂卵卵岩岩砂砂岩岩淤淤泥泥粉粉质质粘粘土土14.98m14.98m南京纬三路长江隧道南京纬三路长江隧道n 一、项目背景一、项目背景8 8、应用实例、应用实例-南京纬三路隧道项目南京纬三路隧道项目天和天和2 2号经过号经过3537.8m3537.8m的掘进于的

10、掘进于20152015年年6 6月月2121日日天和天和1 1号经过号经过4134.8m4134.8m的掘进于的掘进于20152015年年7 7月月2 2日日8 8、应用实例、应用实例-南京纬三路隧道项目南京纬三路隧道项目8 8、应用实例、应用实例-南京纬三路隧道项目南京纬三路隧道项目40cm排出的钢筋排出的钢筋8 8、应用实例、应用实例-南京纬三路隧道项目南京纬三路隧道项目盾构机在盾构机在283环起多次遇到树木；环起多次遇到树木；推力从推力从140000KN上升到上升到186375KN；扭矩从扭矩从18500KN/m上升到上升到23414KN/m；推进速度从推进速度从45mm/min下降至下

11、降至24mm/min。运用刀盘伸缩机构、泥水冲洗系统，运用刀盘伸缩机构、泥水冲洗系统，顺利解决刀盘被树木卡住情况，首顺利解决刀盘被树木卡住情况，首次采用盾构机挖掘树木区域达百米；次采用盾构机挖掘树木区域达百米；改变了以往处理的方法。改变了以往处理的方法。8 8、应用实例、应用实例-南京纬三路隧道项目南京纬三路隧道项目1 1、刀盘、刀盘主切削主切削刀刀130个个（拳型刀）（拳型刀）外周保护刀外周保护刀12个个导流导流切削刀切削刀10个个刀座保护刀刀座保护刀30个个磨损检测磨损检测刀刀2个个（液压式）（液压式）注入口保护刀注入口保护刀10个个单刃单刃滚刀滚刀40个个双刃双刃滚刀滚刀(2套单刃型套单

12、刃型)x6套套中心中心滚刀滚刀单刃单刃8套套超挖滚刀超挖滚刀1717寸单刃滚刀液压千寸单刃滚刀液压千斤顶式斤顶式二、城际轨道交通用二、城际轨道交通用87808780复合式盾构机介绍复合式盾构机介绍盾构机盾构机的主要性能参数：的主要性能参数：刀盘开口率：左线刀盘开口率：左线(17(17寸刀寸刀)30%)30%，右线右线(19(19寸刀寸刀)27%)27%驱动电机驱动电机 ：变频：变频,250kw x12250kw x12台，预留台，预留2 2台位置台位置刀盘转速刀盘转速 ：0.13.97 rpm刀盘扭矩：额定：刀盘扭矩：额定：12082 kNm(=17.8,100%)脱困：脱困：14498 kN

13、m(=21.4,120%)推进装置推进装置：总推力：总推力 76000 76000 kNkN铰接铰接装置：总装置：总推力推力 56000 56000 kNkN，左右左右1.51.5度度管片拼装机：真空吸盘管片拼装机：真空吸盘 轴式螺旋机：直径1000mm，转速1.716.9 rpm 工作扭矩 182.5 kNm,最大250 kNm 皮带机：宽度 1000 mm 二、城际轨道交通用二、城际轨道交通用87808780复合式盾构机介绍复合式盾构机介绍盾构机主要特性：盾构机主要特性：1 1）地质条件：淤泥）地质条件：淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、弱风化花岗岩、全风化质黏土、黏土、粉质黏土、弱风化花岗岩、

14、全风化花花岗岩、中风化花岗岩地层等软岗岩、中风化花岗岩地层等软硬不均，上软下硬的硬不均，上软下硬的地层；地层；2 2）长寿命、大模数、高承载的分体式齿圈，可靠的变频电机，大推力高）长寿命、大模数、高承载的分体式齿圈，可靠的变频电机，大推力高扭矩的配置；扭矩的配置；5 5、应用实例、应用实例在珠机城轨横琴段自在珠机城轨横琴段自20152015年年1212月月2323日始发掘进以来，日始发掘进以来，1 1号机已经完成了号机已经完成了516516米掘进，米掘进，2 2号机完成了号机完成了339339米。日最大掘进米。日最大掘进1010环。环。1.1.盾构机盾构机的主要性能参数的主要性能参数 刀盘开口

15、率：刀盘开口率：32%32%驱动电机功率驱动电机功率 ：90kw x1090kw x10台或台或160kw x6160kw x6台台 刀盘转速刀盘转速 ：0.31.531.533.05 rpm 刀盘扭矩：额定刀盘扭矩：额定5631 kNm(=20.7,100%)脱困脱困7320 kNm(=26.9,130%)推进油缸：总推力推进油缸：总推力41600-50000KN41600-50000KN 铰接铰接角度：左右铰接铰接角度：左右1.51.5上下上下0.50.5 管片拼装管片拼装机：移动式拼装机机：移动式拼装机 三、三、6 6米级复合式盾构机介绍米级复合式盾构机介绍2 2、刀盘形式、刀盘形式三、

16、三、6 6米级复合式盾构机介绍米级复合式盾构机介绍三、三、6 6米级复合式盾构机介绍米级复合式盾构机介绍三、三、6 6米级复合式盾构机介绍米级复合式盾构机介绍驱动部土砂形式驱动部土砂形式三、三、6 6米级复合式盾构机介绍米级复合式盾构机介绍四、四、敞开式盾构机介绍敞开式盾构机介绍敞开式盾构机主要优点：设备成本低，约为密闭式盾构机的50%，不需要主轴承，无刀盘刀具，设备故障少；可以直接观察开挖面情况，能够处理漂石和障碍物，广泛适应各种无水地层；直接开挖运输土方，不需改良渣土，无污染，速度快；设备用电小，约为密闭式盾构的50%，减小了城市用电配套设施及用电量；四、四、敞开式盾构机介绍敞开式盾构机介绍