盾构机结构简介PPT课件.ppt
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1、 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 第二节 盾构机结构简介 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 盾构是一个具备多种功能于一体的综合性隧洞开挖设备,它集和了盾构施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能,目前,盾构机已成为地下交通工程及隧道建设施工的首选设备被广泛使用优点 不受地面交通、河道、航运、季节、气候等条件的影响。能够经济合理地保证隧道安全施工。盾构的掘进、出土、衬砌、拼装等可实行自动化、智能化和施工运输控 制信息化。掘进速度较快,效率较高,施工劳动强度较低。地面环境不受盾构施工的干扰。缺点 盾构机械造价较高。在饱和含水的松软地层中施工地表沉陷风险大。隧道曲线半径过小
2、或埋深较浅时难度较大。设备的转移、运输、安装及场地布置等较复杂。福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 为适应各种不同类型土质及盾构机工作方式的不同,盾构机可分为三种类型、四种模式:三种类型:软土盾构机;硬岩盾构机;混合型盾构机。四种模式:图2-1 2-1 盾构机总图 开胸式;半开胸式(半闭胸式、欠土压 平衡式);闭胸式(土压平衡式);气压式。图2-1 2-1 盾构机总图 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件图2-2 2-2 盾构机主机结构图 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件(一)刀盘 刀盘是盾构机的核心部件,其结构形式、强度和整体刚度都直接影响到施工掘进的速度和成本,并且出了故障维修
3、处理困难。常见的结构有:平面圆角刀盘、平面斜角刀盘、平面直角刀盘。盾构机刀盘应满足以下要求:刀盘应有足够的强度和刚度。刀盘应有较大的开口率。针对地层的变化,能够方便地更换硬岩滚刀和软岩齿刀。刀盘结构应有足够的耐磨强度。刀盘上应配置足够的渣土搅拌装置。刀盘上应配置足够的注入口,各口并装有单向阀。以满足刀具的冷却、润滑和渣土改良。福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件硬岩盘口部分开挖直径6280mm图2-3 2-3 刀盘 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 (1 1)下面是海瑞克公司的刀盘结构和参数:结构形状:平面圆角形刀盘。铸造和焊接混合型。外形尺寸:F F6280mm 6280mm F F
4、6130mm6130mm(刀圈外经)1410mm1410mm总厚(刀盘厚580mm580mm)刀盘质量:57000kg57000kg开口率:28%28%超挖刀行程:50mm 50mm 刀盘转0-0-6.1r/min 6.1r/min 最大扭矩:I-4500KN.mm II-1970KN.mm I-4500KN.mm II-1970KN.mm 脱困扭:5300KN.mm5300KN.mm结构:刀盘前端面有8 8条辐板(开有8 8个对称的长条孔),其上配有滚刀(齿刀)座、刮刀座和2 2根搅拌棒,刀盘与驱动装置是用法兰连接,法兰与刀盘之间是靠四根粗大的辐条相连。为保证刀盘的抗扭强度和整体刚度,刀盘中
5、心部分、辐条和法兰是采用整体铸造,周边部分和中心部分采用先拴接后焊结的方式连接。(以前该件需从国外进口,现在已国产化)。为保证刀盘在硬岩掘进时的耐磨性,刀盘的周边焊有耐磨条,面板上焊有栅格状的HardoxHardox耐磨材料。刀盘上装有4 4路泡沫管并分8 8个出口,各口都装有单向阀。装有塔形滚刀超挖刀一套,配油管2 2根,其行程为:50mm50mm。刀盘上可装双刃滚刀4 4把,单刃滚刀3131把,正面齿刀6464把。边缘齿刀1616把。福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 (2 2)刀具的配置:刀具的结构、材料及其在刀盘上的数量和位置关系直接影响到掘 进速度和使用寿命。不同的地层条件对刀具
6、的结构和配置是不相同的。刀具种类 图2-4 2-4 单刃滚刀结构图 图2-5 2-5 双刃滚刀结构图 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 双刃中心刀单刃滚刀中心齿刀窄齿刀切刀弧形刮刀仿形刀 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 刀具的破岩机理:分软岩切削机理和硬岩破岩机理。软岩切削机理是刀具对土层的挤压所产生的剪切力来破坏土层而达到切削效果。图2-6 软土刀具切削机理示意图 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 滚刀破岩要想达到满意效果,必须满足两个条件:a.a.工作面的岩层要有一定强度;b.b.滚刀的启动扭矩要小。因为以下因素很难满足以上条件:a.a.地质因素;b.b.滚刀的制造质量
7、及工艺;c.c.滚刀质量一致性;d.d.开挖模式问题。福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 刀具配置的差异性 刀具配置的差异性表现在滚刀和刮刀的配置数量和高等级组合高度差等方面。刀具的高度差及组合高度差对开挖的影响:a.a.刀具高对防结泥饼有利。b.b.刀具的高度差大有利于破岩。表2-2 2-2 配置差异表 福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件 滚刀与滚刀之间的刀间距图2-8 2-8 刀间距示意图 滚刀的刀间距也是影响破岩能力的关键因素。刀间距过大会在两刀之间出现破岩的盲区而形成“岩脊”。刀间距过小会将岩体碾成小碎块,降低破岩功效。刀盘边缘部分的刀间距一般都小于90mm,90mm,正面刀具
8、的刀间距一般在100mm,100mm,有的在115-120115-120mmmm。福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件(二)前体 前体又叫切口环,是开挖土仓和挡土部分,位于盾构的最前端,结构为圆筒形,前端设有刃口,以减少对底层的扰动图2-9 2-9 前体结构示意图在圆筒垂直于轴线、约在其中段处焊有压力隔板,隔板上焊有安装主驱动、螺旋输送机及人员舱的法兰支座和四个搅拌棒,还设有螺旋机闸门机构及气压舱(根据需要),此外,隔板上还开有安装5 5个土压传感器、通气通水等的孔口。不同开挖形式的盾构机前体结构也不相同。举例参数:F F6250mm6250mm(直径)X1700mmX1700mm(长度)X
9、60mmX60mm(板厚)X57tX57t(质量)福州地铁运营分公司维修中心内部培训课件(1 1)主驱动装置 主驱动装置由主轴承、八个液压驱动马达、八个减速器及主轴承密封组成,轴承外圈通过连接法兰用螺丝与前体固定,内(齿)圈用螺丝和刀盘连接,借助液压动力带动液压马达、减速器、轴承内齿圈直接驱动刀盘旋转。举例参数:最大扭矩:I-I-4500KN.m II-1970KN.m 4500KN.m II-1970KN.m 脱困扭矩:5300KN.m 5300KN.m 输出转速:0-6.1r/min 0-6.1r/min 主轴承外径:F F2600mm 2600mm 质量:6.64t 6.64t 寿命:1
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