一、盾構機是干什么用的
盾構機,全名叫盾構隧道掘進機,是一種隧道掘進的專用工程機械,現代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體,具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能,涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術,而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造,可靠性要求極高。盾構掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。
二、盾構機工作原理
盾構機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾,它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用,承受周圍土層的壓力,有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業在護盾的掩護下進行。
三、盾構機的操作流程
1、開機前準備
在掘進操作前需要對設備進行機械、電、氣和液壓等系統的檢查,確保各系統無故障或者無故障隱患時方可進行掘進操作。
2、開機
1)確認外循環水已供應,啟動內循環水泵。
2)確認空壓機冷卻水閥門處于打開狀態,啟動空壓機。
3)根據工程要求選擇盾尾油脂密封的控制模式,即選擇采用行程控制還是采用壓力控制模式。
4)在“報警系統”界面,檢查是否存在當前錯誤報警,若有,首先處理之。
5)將面板的螺旋輸送機轉速調節旋扭、刀盤轉速調節旋扭、推進油缸壓力調節旋扭、盾構推進速度旋扭等調至最小位。
6)啟動液壓泵站過濾冷卻泵,并注意泵啟動是否正常,包括其啟動聲音及振動情況等。以下每一個泵啟動時均需注意其啟動情況。
7)依次啟動潤滑脂泵(EP2)、齒輪油泵、HBW泵。
8)上位機“變頻驅動”界面選取“滑差控制”模式,至少選擇一組對稱電機。
9)依次啟動推進泵及輔助泵。
10)選擇手動或半自動或自動方式啟動泡沫系統。
11)啟動盾尾油脂密封泵,并選擇自動位。
3、掘進
1)啟動皮帶輸送機
2)啟動刀盤
3)啟動螺旋輸送機
4)按下推進按鈕,并根據導向系統屏幕上指示的盾構姿態調整四組油缸的壓力至適當的值,并逐漸增大推進系統的整體推進速度。
5)至此盾構動力部分啟動完畢,開始掘進。
4、土倉壓力的調整
1)如果開挖地層穩定性不好或有較大的地下水時,需采用土壓平衡模式(即EPB模式)。此時需根據前面地層的不同來保持不同的土倉壓力,具體壓力值應由土木工程師決定。但最大土倉壓力值一般不能大于3bar,否則有可能損壞主軸承密封。
2)若壓力大時可以采取以下幾個措施來降低壓力:a.加快螺旋輸送機的轉速,增加出渣速度,降低土倉內渣土的高度。b.適當降低推進油缸的推力。c.降低泡沫和空氣的注入量。d.適當的排出一定量的空氣或水。
3)若壓力小時可以采取以下幾個措施來增大壓力:a.降低螺旋輸送機的轉速,降低出渣速度,增加土倉內渣土的高度。b.適當增大推進油缸的推力。c.增大泡沫和空氣的注入量。
4)增大或降低土倉內的壓力是通過幾種辦法的綜合運用來調整的,調節時要綜合考慮幾種方法對盾構施工的影響,如考慮到掘進的速度、對管片的保護以及是否會發生噴涌等因素是必須考慮的。
5、推進方向的調整
1)采用自動導向系統和人工測量輔助進行盾構姿態監測
2)采用分區調整盾構推進油缸推力控制盾構掘進方向
3)掘進姿態的調整與糾偏的方法
6、盾尾間隙控制
當油缸行程比較大時,安裝的管片對盾尾間隙會產生相當明顯的影響。例如,推進油缸左右行程差為30mm,現在安裝一環(寬1.5m)標準環,則油缸行程較小一側的盾尾間隙就會減少30/5.7×1.5=8mm因此,油缸行程與盾尾問隙之間有一個簡單的近似公式:盾尾間隙變化量≈油缸行程差/4
7、鉸接缸操作
鉸接缸的作用是使盾構能夠很好的適應蛇行前進,特別是更好的適應曲線掘進。當旋鈕在拖拉位時盾尾縮回,當處于保持位時鉸接油缸處于鎖定位,當處于釋放位時,鉸接油缸處于浮動位,此時盾尾能根據前盾和管片的位置自動調整姿態。
8、其它輔助措施的操作
1)泡沫系統的操作:泡沫系統一般有三種操作模式,即自動、半自動、手動,當各種條件都比較理想時可以采用自動模式,否則就要采用半自動或手動模式。當采用半自動或手動模式時,操作司機根據盾構綜合參數如刀盤扭矩、土倉壓力及出渣情況等,依據個人的經驗對泡沫劑或空氣的流量進行手動調節,一般按“+”鈕增大流量,按“-”鈕減小流量。當掘進結束時按停止鈕停止泡沫系統。
2)膨潤土系統的操作:膨潤土的作用也是為了改善渣土的特性,使其更利于掘進和出渣。當需要使用膨潤土時,首先要在洞外將膨潤土攪拌好并輸送到洞內的膨潤土罐內,然后啟動攪拌泵和輸送泵,并調整膨潤土的泵送流量即可。停止輸送時直接停止輸送泵,但當罐內還有膨潤土時一般不要停止攪拌泵。
9、掘進結束
當掘進結束時,按以下順序停止掘進:
1)停止推進系統。
2)逐步降低螺旋輸送機的轉速至零,停止螺旋輸送機。
3)關閉螺旋輸送機后渣門。
4)停止皮帶輸送機。
5)若刀盤驅動壓力較大,則可持續轉動刀盤適當的攪拌土倉內渣土,當驅動壓力降低至一定程度時減小刀盤轉速至零,并停止刀盤轉動。這樣利于下次刀盤啟動時扭矩不至于太大。
6)若馬上準備安裝管片,則按下管片安裝按鈕。
7)依次停止主驅動泵、補油泵、螺旋輸送機泵、控制泵、油脂密封系統、齒輪油泵、泡沫系統。
8)若馬上安裝管片,可以暫不關閉推進系統油泵和輔助油泵,否則關閉之。
9)通知有關人員進行下一工序的工作。