成都地鐵10號線二期4標828和829盾構(gòu)機適應(yīng)性評估方案

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1、中鐵十六局集團有限公司 成都軌道交通10號線二期工程土建施工4標段 S828和S829盾構(gòu)機 適應(yīng)性及可靠性評估方案 中國鐵建 編制: 審核: 審批: 中鐵十六局集團有限公司 成都軌道交通10號線二期工程土建施工4標段 二零一年五月 花橋站?五津站（原客運中心站）區(qū)間地質(zhì)餅狀 0% 27% 30% 10% ■雜填土 20% ■松散卵石層 ■稍密卵石層 ■中密卵石層 ■中等風(fēng)化泥巖泥巖 13 圖2.4.2.1.2花橋站?五津站（客運中心站）區(qū)間盾構(gòu)地質(zhì)餅狀圖 2422儒林路站?五碾站（原大新路站）區(qū)間盾構(gòu)施工段 g 豈備 潺

2、林路站大里程L 車站區(qū)間分霽里佳: YCK35*143.032 x- 81 S. :^^5〉雜填土 I 漫懿集-2〉粉質(zhì)黏此 Ki 又儒林路站-一大新路站盾構(gòu)區(qū)間 日＜25,〉松散卵石土 | 」＜2-5-3〉中密卵石土齡■用＜4-3＞泥巖 氐日＜2-5-4〉密實卵石土 | 一 | ＜2-5-2〉稍密卵石土 3 I 3 I 2 I 3 IT) 孚 tuLLLLL 11LI 一L 寸 uS 9 寸 圖2.4.2.2.1儒林路站?五碾站（原大新路站）盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)縱剖圖 儒林路站?五碾站（原大新路站）區(qū)間地質(zhì)

3、餅狀圖 ■雜填土 ■松散卵石 ■稍密卵石 ■中密卵石 ■密實卵石 ■中等風(fēng)化泥巖 圖2.4.2.2.2儒林路站?五碾站（原大新路站）區(qū)間盾構(gòu)地質(zhì)餅狀圖 2.4. 3水文地質(zhì) 本區(qū)間地下水主要有賦存于黏性土層之上填土層中的上層滯水、第四系砂、卵 石層的孔隙潛水和基巖裂隙水，其中對工程影響較大的為第四系砂、卵石層的 孔隙潛水。 1）上層滯水 上層滯水主要分布于地表，賦存于黏性土層之上填土層中，大氣降水和附 近居民的生活用水為其主要補給源。水量變化大，且不穩(wěn)定。 2） 第四系孔隙水 場地卵石層較厚，且成層狀分布，局部夾薄層砂，其間賦存有大量的孔隙 潛水，其水量較

4、大、水位較高，大氣降水和區(qū)域地表水為其主要補給源。卵石 層中孔隙水形成貫通的自由水面，對本區(qū)間基坑開挖影響大。 3） 基巖裂隙水 本工程場地基巖為白堊系灌口組紫紅色泥巖，地下水賦存于基巖裂隙中， 含水量一般較小，但在巖層較破碎的情況下，常形成局部富水段。根據(jù)相關(guān)水 文地質(zhì)資料及巳有工程資料顯示，滲透系數(shù)k為0.027?2.01m/d,平均為 0.44m/do屬弱?中等透水層。 2.5盾構(gòu)主要穿越地質(zhì) 1） 本工程場地內(nèi)無對工程建設(shè)有重大影響的不良地質(zhì)作用和特殊性巖土, 無溝浜、墓穴、防空洞的埋藏為。地層較為穩(wěn)定、巖性較為單一，場地穩(wěn)定性 較好，適宜本工程的建設(shè)。 2） 本段上部為人工

5、填土，其下為粉質(zhì)黏土，下部為砂卵石，局部夾中砂 透鏡體。隧道洞身主要位于中密卵石層中，結(jié)構(gòu)底板位于中密卵石和泥巖中， 地層穩(wěn)定性較好，巖性較為單一，地基土穩(wěn)定性整體較好。 3） 成都市區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g,設(shè)計地 震分組為第三組，設(shè)計特征周期為0.45so本場地建筑場地類別為II類。為對 建筑抗震的一般地段。 4）場地內(nèi)無不良地質(zhì)作用分布，區(qū)間范圍內(nèi)分布的特殊性巖土為人工填 土、膨脹巖（土）、風(fēng)化巖。 2.6盾構(gòu)主要穿越建（構(gòu)）筑物 2.6.1花橋站?五津站（原客運中心站）區(qū)間 盾構(gòu)區(qū)間穿越建（構(gòu)）筑物有：電廠溝及電廠溝橋、時代廣場等，具體見下 表：

6、 表2-6-1盾構(gòu)穿越建（構(gòu)）筑物統(tǒng)計表 序號 危險源名稱 危險點 特征描述 主要地質(zhì)情 況 危險點 級別 1 花橋站?五津 站（原客運中 心站） 電廠溝及 電廠溝橋 根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，電廠溝溝底標 高462.44m,水深約0.5m。根據(jù) 紙質(zhì)版施工圖：電廠溝橋為簡支梁 橋，上部結(jié)構(gòu)為2.20m預(yù)應(yīng)力磔 箱梁，樁基為鉆孔灌注嵌巖樁，樁 徑1.5m,樁長22.2m,樁底標高 為445.374,樁基設(shè)計為嵌巖樁， 管片與樁基最小凈距約3.4m,樁 底深入隧道底約6m。此處盾構(gòu)覆 土約 5m。 隧道上部覆 土依次為 2-5-1、2-5?2、 洞身處于 2-5-2、 2-5-3

7、 重大 2 花橋站~五津 站（原客運中 心站） 右線 時代廣場 磚砌條形基礎(chǔ)，盾構(gòu)覆土約 10.6m,距離基礎(chǔ)底部約8.1m。 隧道上部覆 土依次為 2?5?1、2?5?2、 洞身處于 2.5.2、 2-5-3 重大 2.6.1.1盾構(gòu)穿越電廠溝及電廠溝橋 花橋站?五津站（原客運中心站）盾構(gòu)區(qū)間隧道左、右線在 YDK33+100?YDK33+125范圍內(nèi)下穿電廠溝，側(cè)穿電廠溝橋梁。 處理措施： （1） 電廠溝位于隧道上游20米，下游10范圍內(nèi)的河底及河堤進行混凝土 鋪砌，鋪砌厚度為20cm,采用C20混凝土；在鋪砌前應(yīng)對河底進行清淤，混 凝土鋪砌頂部標高按照現(xiàn)狀河底標

8、高控制 （2） 洞內(nèi)二次注漿加固，注漿漿液須有一定的防水功能，注漿范圍： YDK33+100?YDK33+125 （ZDK33+105?ZDK33+142）。 （3）嚴格控制盾構(gòu)掘進參數(shù)，盾構(gòu)通過后及時同步注漿，并注意控制同 步注漿量與注漿壓力。 2.6.1.2盾構(gòu)穿越時代廣場 花橋站?五津站（原客運中心站）區(qū)間，盾構(gòu)隧道右線在 YDK33+180?YDK33+245范圍內(nèi)在時代廣場南側(cè)下穿該建筑附屬平臺板樁基， 樁基部分施工完成后已經(jīng)停止施工上部結(jié)構(gòu)，右線隧道與時代廣場地下室最小 凈距約9m。 處理措施： (1) 盾構(gòu)右線施工下穿時代廣場時，從地面施工人工挖孔樁，破除侵入 隧道范

9、圍意外1米范圍的內(nèi)的樁基，人工挖孔樁及破除樁基采用C15混凝土回 填，其中隧道范圍內(nèi)的人工挖孔樁護臂采用玻璃纖維筋； (2) 盾構(gòu)通過后，對右線洞周2m范圍內(nèi)地層進行二次補償注漿，加固范 圍：YDK33+180?YDK33+245。加固施工注意避讓時代廣場樁基。 2. 6. 2儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間 儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)主要穿越的建(構(gòu))筑物為：黃鶴大道北 側(cè)房屋、DN80。污水管線、黃鶴小橋、迎仙橋水溝等，具體見下表： 序號 危險源名稱 危險點 特征描述 主要地質(zhì)情 況 危險點 級別 1 儒林站~劉家 碾站區(qū)間 黃鶴大道 北側(cè)房屋 房屋層數(shù)1-7層框架結(jié)構(gòu)

10、，獨立基 礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2.6米。 隧道上部覆 土依次為 2?5?1、2?5?2、 洞身處于 2.5-2、 2-5-3 重大 2 儒林站?劉家 碾站區(qū)間 DN8O0 污 水管線 DN800污水管，管線埋深 6.3~7.4m,所在地層為稍密卵石土 層 隧道上部覆 土依次為 2?5?1、2?5?2、 洞身處于 2-5-2、 2-5-3 重大 3 儒林站?劉家 碾站區(qū)間 黃鶴小橋 結(jié)構(gòu)形式為預(yù)應(yīng)力稅簡支空心板 +重力式橋臺，跨度約5m,基礎(chǔ) 為擴大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約8m 隧道上部覆 土依次為 2?5?1、2?5?2、 洞身處于 252、2-5-3 重大 4 儒林站~劉家

11、 碾站區(qū)間 迎仙橋 此橋為三幅橋組成，中間為石拱 橋，橋面寬8.5m,跨度8m,修建 于上世紀70年代，2014年做過加 固處理；兩側(cè)為2000年左右修建 的現(xiàn)澆板橋，各寬8.25m,橋面長 10m,基礎(chǔ)形式為擴大基礎(chǔ)，埋深 約8米。下穿迎仙橋下水溝，水溝 寬約11m,深約0.5m,水流速度 慢，河床底距離地面約5m 隧道上部覆 土依次為 2.5.1、 2?5?2、 洞身處于 2.5.2、 2-5-3 重大 表2-6-2盾構(gòu)穿越建(構(gòu))筑物統(tǒng)計表 2.6.2.1盾構(gòu)穿越黃鶴大道北側(cè)房屋 儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間在YDK35+300-YDK36+045范圍內(nèi)側(cè)穿黃鶴大道 北側(cè)房

12、屋，盾構(gòu)覆土 10. 8-16. 1米。 處理措施： 1） 嚴格控制盾構(gòu)掘進參數(shù)，盾構(gòu)通過后及時同步注漿，并注意控制同步注漿量 與注漿壓力。 2） 在房屋基礎(chǔ)下預(yù)埋袖閥管，根據(jù)現(xiàn)場實際情況來布置，注漿漿液采用水泥砂 漿，初擬參數(shù)：水泥漿水灰比0.8：ri:l,注漿壓力：采用0.2?0.4MPa,施工中應(yīng)據(jù) 實際地質(zhì)情況，通過試驗確定有關(guān)施工參數(shù)，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行跟蹤注漿。 3） 根據(jù)地質(zhì)及掘進情況，從洞內(nèi)對隧道拱頂180°、2米范圍內(nèi)進行注漿加固。 左線洞內(nèi)二次注漿加固長度：0米，右線洞內(nèi)二次注漿加固長度：632米，詳見注漿加 固里程及梳理表。 4） 施工前，制定詳細的應(yīng)急預(yù)案，以

13、策安全。 2.6.2.2盾構(gòu)穿越DN800污水管線 儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間在 YDK35+570~YDK35+880、 YDK36+020?YDK36+125、ZDK35+880~ZDK36+030 范圍內(nèi)下穿 DN800 污水管,盾構(gòu) 覆土 9.8?16. 1米，所在土層為中密卵石土層，污水管線與隧道的豎向距離隨 著里程的增加逐漸減少，與污水管線最小豎向凈距約為3.2mo 處理措施： 1） 嚴格控制盾構(gòu)掘進參數(shù)，盾構(gòu)通過后及時同步注漿，并注意控制同步注漿量 與注漿壓力。 2） 加強對污水管線沉降變形的監(jiān)測。 3） 在本段掘進前找準本段的井蓋，準備好水泵等設(shè)備，必要時對掘進影響范

14、圍 內(nèi)的水進行抽排，避免污水管線滲漏，流入盾構(gòu)掘進的刀盤。 4） 盾構(gòu)二次注漿的時候注意控制注漿壓力，避免壓力過大，破壞污水管線。 2.6.2.3盾構(gòu)穿越黃鶴小橋 儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間在 ZDK35+550?ZDK35+555、 YDK35+540?YDK35+545范圍內(nèi)下穿黃鶴小橋，盾構(gòu)覆土約15.9m,距離基礎(chǔ)底 部約7. 9m。 處理措施： 1） 施工前對河底進行硬化處理，具體措施：首先對河底進行淤泥清理（1米厚）, 之后回填70cm厚摻水泥卵石土，上層澆筑30cm厚混凝土板。 2） 左線洞內(nèi)二次注漿加固里程ZDK35+545~ZDK35+560,加固長度：15米；右

15、線 洞內(nèi)二次注漿YDK35+535~YDK35+550,加固長度：15米。 3） 盾構(gòu)隧道通過范圍，左右線采用配筋加強的管片，加強型管片配筋較普通管片 配筋直徑提高一級。 4） 加強監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)控量測的結(jié)果決定是否進行跟蹤注漿。 5） 施工前，應(yīng)制定詳細的應(yīng)急預(yù)案，以策安全。 2.6.2.4盾構(gòu)穿越迎仙橋 儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間在 YDK36+043~YDK36+053、 ZDK36+046?ZDK36+056范圍內(nèi)側(cè)穿迎仙橋，盾構(gòu)隧道距河床底約6. Im。 處理措施： 1） 采用袖閥管對橋梁基礎(chǔ)進行注漿加固，加固土體約為384立方米，加固深度 4米，加固寬度約10米，加固長度

16、為24.5米。注漿漿液采用水泥砂漿，初擬參數(shù)： 水泥漿水灰比0.8:1?1:1，注漿壓力：采用0.2?0.4MPa,施工中根據(jù)實際地質(zhì)情況， 通過試驗確定有關(guān)施工參數(shù)。 2） 洞內(nèi)注漿加固里程 YDK36+038?YDK36+058、ZDK36+040~ZDK36+060,加固長度: 20米，加固范圍結(jié)構(gòu)外2m。 3） 盾構(gòu)隧道通過范圍，左右線采用配筋加強的管片，加強型管片配筋較普通管 片配筋直徑提高一級。施工本區(qū)間盾構(gòu)機具備超前注漿功能，對盾構(gòu)機掌子面進行超 前注漿。 4） 橋下采用型鋼支架對拱圈進行臨時加固，型鋼支架為0.5米一根，寬度為整 個拱橋?qū)挾龋瑯蛳录庸淌┕て陂g府河河道內(nèi)需要

17、采用圍堰施工。根據(jù)拱橋現(xiàn)場測量設(shè) 計型鋼支架，確保型鋼與拱橋共同受力，型鋼支架支護范圍為石拱橋部分，梁橋部分 不用型鋼支護。 5） 下穿建筑物范圍區(qū)間除標準段的土體改良劑外，添加高分子聚合物對硝土進 行改良。 6） 施工前，制定詳細的應(yīng)急預(yù)案，以策安全。 2. 7施工難點及策略 1. 工程重難點： 花橋站?五津站（原客運中心站）區(qū)間和儒林站?劉家碾站區(qū)間＜2-5-1＞ 松散卵石、＜2-5-2＞稍密卵石地層反應(yīng)靈敏，擾動后成拱強度低且有時效性， 地表易沉降； ＜2-5-3＞中密卵石摩擦阻力大，流塑性差，渣土無法快速排出，掘進速度 慢； 卵石地層中細顆粒含量少，難以形成有效的土塞，螺

18、旋輸送機易噴涌； 泥巖地層中細顆粒含量多，渣土流塑性差，刀盤易結(jié)泥餅。 2. 針對性設(shè)計要求： 刀盤和刀具結(jié)構(gòu)對地質(zhì)的適應(yīng)性； 刀盤、刀具和螺旋輸送機的耐磨性； 刀盤的開口率及防止中心結(jié)泥餅的措施； 主驅(qū)動的扭矩和轉(zhuǎn)速； 螺旋輸送機防噴涌措施； 渣土改良系統(tǒng)； 釵接及盾尾密封性能； 地表沉降控制。 2.8總體設(shè)計及技術(shù)參數(shù)表 復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機是我國大多數(shù)城市地鐵隧道施工的主要盾構(gòu)類型， 通過加強刀盤耐磨設(shè)計、優(yōu)化刀具配置與布局、配置先進的磕土改良與可靠的 關(guān)鍵部件密封與潤滑等設(shè)計手段，大幅度拓展了復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機的應(yīng)用 范圍，根據(jù)復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機的設(shè)備配置、

19、功能布局及結(jié)構(gòu)型式的不同， 其能夠適應(yīng)的工程地質(zhì)類型主要有軟土（包括粘土、淤泥等）地層、砂層（粉 砂、細砂、中粗砂層）、礫石層、卵石層、硬度不超過200MPa的巖層（泥巖、 砂巖、板巖等）及軟硬不均的復(fù)合地質(zhì)等。 我單位針對砂卵石地質(zhì)所選用的一臺復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)的總體設(shè)計方 案，重點在以下幾個方面進行設(shè)計和考慮： (1) 總體功能與布局：具備隧道開挖、排土與管片襯砌三大主要功能和 磕土改良、同步注漿、油脂潤滑與密封、通風(fēng)與冷卻、氣體保壓、物料運輸、 方向控制、數(shù)據(jù)采集八大輔助功能；具備敞開式、半敞開式和封閉式掘進模式, 盾構(gòu)總體布局充分考慮人機工程學(xué)和模塊化設(shè)計，滿足盾構(gòu)始發(fā)、改造維修的

20、 便利性要求，整機壽命不小于10km。 (2) 刀盤：刀盤型式為復(fù)合式。針對砂卵石地質(zhì)的高磨損性和對刀具的 高沖擊性的特點加強了刀盤體和刀具的耐磨設(shè)計并且采用了高壽命且耐沖擊 的優(yōu)質(zhì)性能的刀具，配置進口高可靠性滾刀(可換重型刀圈并加焊耐磨焊，最 大破巖能力：重型滾刀200MPa) o刀盤重新設(shè)計解決砂卵石中容易卡螺旋軸 的情況，排除大于520*290mm的卵石進入土倉，避免砂卵石地層容易卡傷螺 旋軸的情況。刀盤邊緣配置刃寬30mm的雙刃刀，破碎阻擋在刀盤外側(cè)大粒徑 卵石效果很好，得到了成都相關(guān)盾構(gòu)單位和專家的一致認可。 (3) 主驅(qū)動：盾構(gòu)最大扭矩7446kNmo能夠滿足砂卵石地層對于刀盤

21、扭 矩的需求，主軸承采用原裝進口高可靠性三排圓柱滾子軸承，軸承壽命大于 10000小時，盾構(gòu)主軸承密封設(shè)計承壓能力5bar,無級調(diào)速。 (4) 螺旋輸送機：盾構(gòu)螺旋輸送機內(nèi)徑為800mm提高了螺旋輸送機的排 渣性能，設(shè)計最大排土能力335m3/h。均滿足盾構(gòu)最大推進速度下的磕土輸送; 空心驅(qū)動軸設(shè)計，提高了驅(qū)動軸剛度，降低了驅(qū)動阻力；采用精湛的螺旋葉片 制作工藝和優(yōu)質(zhì)的耐磨材料，確保在砂卵石地層的掘進效率和施工安全。 (5) 磕土改良：磕土改良是復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)的重要功能，通過向磕 土注入泡沫、膨潤土或水等添加劑，增加磕土的流動性，降低磕土的透水性， 達到堵水、減磨、降扭及保壓的效果，對

22、平衡、維持開挖面的穩(wěn)定有重要作用。 針對砂卵石地層對渣土改良能力的要求，我們在系統(tǒng)設(shè)計上采用了單路單泵的 配置并且提高了膨潤土的注入能力，與此同時還在盾體隔板上預(yù)留多個注入口 用于注入聚合物和渣土改良劑使得渣土改良變得容易且更有針對性。 (6) 土壓控制：土壓控制是保持隧道開挖面穩(wěn)定、控制地表沉降的主要 手段，通過土艙隔板和螺旋輸送機上安裝土壓傳感器，利用總線控制技術(shù)與 PID控制算法，并配合地面測量數(shù)據(jù)對比，實現(xiàn)對土艙壓力實時監(jiān)測與調(diào)整, 正常施工情況下滿足地面最小沉降量控制目標要求。 （7）盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎半徑和爬坡能力：通過合理的設(shè)計盾體長度、盾尾間隙、 釵接油缸行程等參數(shù)，精確控制盾

23、構(gòu)推進系統(tǒng)和釵接系統(tǒng)相互配合動作，盾構(gòu) 機最小轉(zhuǎn)彎半徑250m和爬坡能力±29%0,滿足施工要求。 表2.8盾構(gòu)設(shè)計參數(shù)表（海瑞克S828/S829） 序號S/N 位置 Position 項目名稱Description 參數(shù) Parameters 1 適應(yīng)工作 條件 地層土質(zhì)種類 砂；粉質(zhì)粘土；殘積土；微風(fēng)化 炭質(zhì)灰?guī)r；卵石土；泥巖 最小轉(zhuǎn)彎曲線半徑 250m 最大坡度 29%o 2 盾構(gòu)整體 主機總長 8250mm 主機總重 450t 開挖直徑 DN6280mm 前盾外徑 DN6250mm 中盾外徑 DN6240mm 尾盾外徑 DN623

24、0mm 盾殼厚度 50mm 盾尾間隙 30mm 最大掘進速度 80mm/min 最大推力 36400 kN 盾尾密封 3道鋼刷密封+ 1道止?jié){板 土壓傳感器 土倉內(nèi)5個 最大工作壓力（bar） 4.5bar 最大設(shè)計壓力（bar） 4,5bar 包括后配套總長 84m 裝備總功率 總裝機功率2300 kW 3 刀盤 型式 4X面板+4X輻條式 開挖、超挖直徑[mm] 6,280mm / 6,380mm 周邊耐磨設(shè)計 周邊耐磨堆焊 面板耐磨設(shè)計 正面區(qū)域焊接hardox耐磨板 刀盤開口率 35% 超挖刀型式 仿形刀 最大超挖量

25、 50mm （半徑） 超挖刀數(shù)量 1 刀間距布置 均勻布置  中心刀的類型 中心雙刃滾刀 滾刀的數(shù)量及軸向轉(zhuǎn)動力矩 4X中心雙刃滾刀 31X單刃滾刀 周邊刮刀 8X邊緣鏟刀 刮刀 52X刮刀 其它刀具配備 IX仿形刀 刀盤正面磨損檢測 IX提供磨損探測裝置 刀盤邊緣磨損檢測 IX提供磨損探測裝置 4 主驅(qū)動 驅(qū)動形式 液壓環(huán)型驅(qū)動 主驅(qū)動最大承壓能力（bar） 4,5bar 裝備總功率 945KW 主軸承壽命 10,000小時 最大轉(zhuǎn)速 4.5 rpm 額定扭矩 6228 kNm 脫困扭短 7446kN

26、m 5 皎接裝置 型式 被動皎接 餃接油缸數(shù)量 14 No 頂力（tf） 7340KN 行程 150mm 回縮力 10,006 kN 行程傳感器 4 壓力 最大350bar 6 砂漿攪拌器 葉片外徑 約 800mm 攪拌容量 7m3 7 盾尾油脂系統(tǒng) 泵站形式 氣動式 管路數(shù)量 6X2 壓力傳感器數(shù)量 6X2 供脂流量 5L/min 供脂壓力 30bar 8 管片安裝器 類型 中心回轉(zhuǎn)式 轉(zhuǎn)速 3 rpm 提升能力 8T 徑向行程 1,000mm 軸向行程 2,000mm 旋轉(zhuǎn)角度 ±200° 9

27、 推進油缸 總推力 36400kN 行程 2,200mm 油缸組成 10 x single + 10 x double 工作壓力 最大300bar 行程傳感器 4個,每推進油缸組1個 10 人閘 容納人數(shù) 雙艙（3+2） 直徑 DN1,600mm 工作壓力 4,5bar 第一章編制說明及依據(jù) 5 1.1編制說明 5 1.2編制依據(jù) 5 第二章工程概況 5 2.1工程概述 5 2.2設(shè)計概況 6 2.2.1花橋站?五津站（原客運中心站）盾構(gòu)區(qū)間 6 2.2.2儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間 7 2.3施工組織計劃 7 2.4工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

28、 7 2.4.1氣象概況 7 242地層巖性 7 2.4.3水文地質(zhì) 10 2.5盾構(gòu)主要穿越地質(zhì) 11 2.6盾構(gòu)主要穿越建（構(gòu)）筑物 11 2.6.1花橋站?五津站（原客運中心站）區(qū)間 11 2.6.2儒林站?劉家碾站盾構(gòu)區(qū)間 13 2.7施工難點及策略 16 2.8總體設(shè)計及技術(shù)參數(shù)表 16 第三章 海瑞克盾構(gòu)針對性設(shè)計說明 22 3.1盾構(gòu)機主機 22 3.2刀盤及刀具 22 3.3主驅(qū)動 24 3.4皎接 25 3.5螺旋機系統(tǒng) 25 3.6泡沫系統(tǒng) 26 3.7膨潤土系統(tǒng) 27 3.7.1防噴涌聚合物注入系統(tǒng) 28 11 一級螺旋輸送 機

29、 型式 有軸式 直徑 DN800mm 軸直徑 DN220mm 節(jié)距 630mm 傾斜角度 23° 出楂量 最大出渣量=388 m3/h 允許出渣的最大粒徑 520x290mm 功率 200 kW 最大扭矩 224 kNm 轉(zhuǎn)速 22.1 rpm 保壓泵楂裝置接口 1 維?？? 3 閘門型式 雙卸料閘門 螺旋機連接型式 球形連接 二級螺旋輸送 機 型式 拆除 直徑 傾斜角度 出磕量 允許出渣的最大粒徑 功率 最大扭矩 閘門型式 12 皮帶運輸機 運輸量 450m3/h 運送速度 電機功率 0-3m/s 30k

30、w 皮帶 800mm 驅(qū)動型式 電驅(qū)動 13 同步注漿 系統(tǒng) 4 + 4注漿管 儲漿罐帶攪拌器7m3 2 x KSP12 注漿泵，流量 2xl0m3/h 自動控制系統(tǒng) 14 二次雙液注漿 系統(tǒng) 1 XA液泵+ 1 XB液泵 A液罐lx 2m3, B液罐1 m3 泵流量A=10m3/h,泵流量 B=10m3/h 15 聚合物注入系 統(tǒng) 氣動式 IX聚合物泵 16 泡沫系統(tǒng) 6X泡沫泵（1.5kw） ； 6X泡沫發(fā)生器；（單管單泵） 1 X泡沫原液泵 1 x Im3 （原液罐） 17 冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)形式 閉式 水管卷筒 IX雙式水管

31、卷筒（2x20m）  18 膨潤土注入系 統(tǒng) IX 螺桿泵（5,5kw）；流量 10m3/h 膨潤土罐帶空氣攪拌器（4m3 ） 19 激光導(dǎo)向系統(tǒng) VMT激光導(dǎo)向系統(tǒng) 精度2” 20 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 西門子S7 中英文界面 21 電氣系統(tǒng) 變壓器 IX 液體式（2,300kVA） 電纜卷筒 1 容量 200m 22 壓縮空氣系統(tǒng) 2X空壓機（55kW）；流量2 xlOm3 ；最大壓力8bar 1 X 氣罐（lm3 ） 23 二次通風(fēng)系統(tǒng) IX通風(fēng)機帶消音器（15kW 2X風(fēng)管存儲器 流量 6.9 m3/s 24 后續(xù)臺車 類型

32、 開式拖車結(jié)構(gòu)，行走鋼制輪子 I x橋架+ 5x臺車 25 超前注漿系統(tǒng) 型號 Hany IC 310 泵流量1.5 m3/h 27 通訊系統(tǒng) IX顯示器 4X攝像頭 IX套電話 28 其它 高壓電纜 CuttaQ WhwM Speed kP"M 刀■飄■ 5000 4000 kMn 3000.5 2000 MMn ?■?R .t￡s ?￡30 圖2.8刀盤扭矩曲線圖 第三章 海瑞克盾構(gòu)針對性設(shè)計說明 3. 1盾構(gòu)機主機 VTR 1 2 3 4 5 6 7 8 RIGHT SIDE 圖3. 1盾構(gòu)機主機示意

33、圖 3. 2刀盤及刀具 刀盤采用4輻條+4面板的設(shè)計形式，開口率為35%。刀盤不僅有助于隧道 開挖面的剛性支護，也能保證渣土的流暢排除。根據(jù)海瑞克的經(jīng)驗和預(yù)料的地 質(zhì)狀況，采用安裝了滾刀和鏟刀的刀盤。在刀盤設(shè)計中，硬巖刀具（滾刀）可 以根據(jù)地質(zhì)情況換成軟土刀具（齒刀）。開口在整個面板均勻分布，保證刀盤 掘進過程中渣土順利進入土倉中，能夠有效防止中心泥餅產(chǎn)生。 ARM8 160.0 10 221 221 ' 220^: 21a— R3｝羅 230— 217/ 219 221/ 221 Ansichi gegen VTR 218 、220 221 221 221

34、z219 力7 互30 fR1lR2- ARM6 ARM4 圖3. 2. 1刀盤及刀具示意圖 3.2.2 7］盤實景照片 滾刀：滾刀帶有高度耐磨的合金齒切削環(huán)，刀圈直徑18寸。刀箱焊接 Hardox耐磨保護塊。 刮刀：軟土刀具有高耐磨的鋼刀體和高質(zhì)量的硬質(zhì)合金刀刃。刮刀兩側(cè)采 用耐磨焊絲保護。 鏟刀：鏟刀的前刀面硬質(zhì)堆焊刀刃，同時刀具后端由硬質(zhì)合金球齒保護。 所選盾構(gòu)共配置2套液壓式刀具磨損檢測裝置。滾刀與鏟刀高度差為 38mm?？紤]到本工程地質(zhì)盾構(gòu)區(qū)間為全斷面卵石土的特點，正面單刃滾刀的刀 間距100mm,并且在每個面板增加兩把貝殼刀，增加滾刀

35、刀具數(shù)量，提高了刀 盤在硬巖地層的破巖效率。所有的滾刀，刮刀和鏟刀都可以從刀盤后部更換。 由于區(qū)間隧道主要為砂卵石地層，對刀盤耐磨性設(shè)計要求極高。因此，刀 盤外圈梁、刀盤面板，刀箱隔板、刀座等均進行耐磨加強處理。刀盤配置磨損 檢測裝置，包括耐磨檢測刮刀和檢測裝置。刀盤面板上用焊接耐磨復(fù)合鋼板和 堆焊耐磨合金網(wǎng)格的方法來實行對刀盤本體結(jié)構(gòu)的保護。邊刮刀采用分塊設(shè) 計，更換方便且磨損后可分塊更換，節(jié)約成本。對外圈梁焊有耐磨合金板進行 保護。 3.3主驅(qū)動 配置的主軸承直徑3061mm,最大使用推力荷載1250t,試驗推力荷載 3125t,破壞推力荷載5000t,安全系數(shù)4。有效使用壽命N10

36、000小時。 9組液壓馬達驅(qū)動，驅(qū)動功率945KW,額定扭矩6228kNm,脫困扭矩7446kNm, 可以滿足在對扭矩要求較高的地層中掘進；最高轉(zhuǎn)4. 5r/min,可以滿足在風(fēng)化 巖中較快轉(zhuǎn)速的掘進要求。配置大扭矩主驅(qū)動的目的是解決在砂卵石層建壓與 刀盤扭矩不足的矛盾。 刀盤支撐系統(tǒng)采用中間支承方式，利用刀盤（旋轉(zhuǎn)）和承壓隔板（固定） 的相對運動進行攪拌。為了改善渣土的流動性，土壓倉內(nèi)隔墻上設(shè)有四個攪拌 棒，攪拌棒強制攪拌渣土和添加材料，增加和易性。其中兩個攪拌棒注泡沫， 另兩個注膨潤土，攪拌棒中有一個注入添加材料通孔。在主驅(qū)動隔板上設(shè)計有 被動2根攪拌棒，其中1根攪拌棒上有開孔，具備沖

37、水功能，沖水方向為刀 盤背部和刀盤中心。刀盤背面有4根主動攪拌棒，與前盾上的被動攪拌棒一起 對土倉內(nèi)渣土進行攪拌。攪拌棒表面用耐磨焊條網(wǎng)狀堆焊，增加耐磨性。 圖3.3刀盤攪拌系統(tǒng)示意圖 3.4釵接 提供的盾體為后釵接式盾體，盾構(gòu)最大釵接角度為1.4° ,極限轉(zhuǎn)彎半徑 為 250m。 釵接油缸增加拉力至1200T,防止小曲線轉(zhuǎn)彎時尾盾被卡。 3. 5螺旋機系統(tǒng) 原有雙螺旋輸送機改造成單螺旋輸送機，采用具有止水性的有軸螺旋機， 最大通過粒徑為①520X290mm,螺旋機筒體內(nèi)徑800mm,出渣能力為388m3 /h, 驅(qū)動采用中心驅(qū)動。設(shè)置伸縮油缸，油缸行程900mm,設(shè)有土

38、壓傳感器2個, 觀察窗3個，螺旋軸及葉片外圓焊有耐磨合金塊及耐磨層，前端筒1設(shè)有六 個可更換耐磨窗口。 根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，螺旋輸送機的磨損主要是前端筒體和螺旋軸前部的 磨損。因此將葉片軸前部2/3鑲焊特殊耐磨材料。螺旋機前部筒體底部采用可 更換耐磨塊設(shè)計，當嚴重磨損時可分別進行更換。前盾內(nèi)螺旋機筒體采用可更 換筒體，當磨損嚴重時可予以更換。 圖3.5-1螺旋輸送機機示意圖 螺旋機設(shè)計有3道閘門，分別是土倉入口處1道閘門和螺旋機尾部的2道 出渣閘門。當盾構(gòu)通過富水區(qū)間時可通過調(diào)節(jié)不同閘門開度來降低不利影響。 圖3. 5-2螺旋機示意圖 3.6泡沫系統(tǒng) 泡沫系

39、統(tǒng)用于對硝土進行改良，其主要由泡沫原液泵、高壓水泵、電磁流 量閥、泡沫發(fā)生器、壓力傳感器、電磁流量計等組成。4路泡沫發(fā)生器，單路 單泵，可單獨控制流量，每路最大流量25L/min。刀盤和螺旋輸送機上分別布 置有9個和9個泡沫注入口，每路流量單獨連續(xù)可調(diào)，泵最高壓力可達16bar, 防堵、疏通效果好。電磁流量計采用電磁感應(yīng)原理進行流量的測量，測量范圍 5 ?25L/min。 I MWxJ 圖3.6單管單泵泡沫系統(tǒng) 3.7膨潤土系統(tǒng) 膨潤土系統(tǒng)與泡沫系統(tǒng)在連接橋到刀盤之間共用一套輸送管路。在不使用 泡沫的情況下，關(guān)閉泡沫分支管路，同時將膨潤土分支管路打開，通過軟管泵 將膨潤土輸送到掌子

40、面、土艙和螺旋輸送機內(nèi)，將高密度澎潤土注入到土倉里、 刀盤前和螺旋機中，經(jīng)充分攪拌能使高滲水性的砂礫土達到較好的流塑性和止 水性，再配合壓縮空氣控制單元的氣壓自動調(diào)節(jié)作用，可穩(wěn)定掌子面和減少水 的滲出，防止噴涌的發(fā)生及掌子面的坍塌。盾構(gòu)施工時可實現(xiàn)一部分管路注膨 潤土，同時另一部分管路注泡沫的功能。膨潤土軟管泵單臺最大流量可達 lobar o 圖 3.7-1 a.. A 泡沫及膨潤土系統(tǒng)原理圖 20m3/h, 3.7.1防噴涌聚合物注入系統(tǒng) 在成都的砂卵石層，可選配聚合物注入系統(tǒng)，使用聚合物與膨潤土同時注 入，會有較好的防噴和出渣效果。 水 圖3. 7. 1

41、防噴涌聚合物注入系統(tǒng) 3.7.2盾殼膨潤土系統(tǒng) 根據(jù)工程案例統(tǒng)計數(shù)據(jù)，盾殼外膨潤土注入系統(tǒng)可減少600t-1000t 的推阻力。 圖3. 6. 1盾殼膨潤土系統(tǒng)  3.8盾尾密封系統(tǒng) 3.8. 1概述 盾尾密封系統(tǒng)由三道盾尾刷密封腔，以及向密封腔充填盾尾密封油脂的盾 尾注脂系統(tǒng)組成，其通過對密封腔內(nèi)持續(xù)不斷的充填盾尾密封油脂以達到密封 盾尾的目的； 3.8.2盾尾密封系統(tǒng)針對性 針對富水卵石地層的高耐壓，高防滲的要求 同步注脂管設(shè)計為2x6道，油脂注入更均勻，盾尾密封更可靠。 圖3.8盾尾密封示意圖 第四早 其他系統(tǒng)特點說明 4.

42、 1盾體 盾體作為盾構(gòu)機的主要支撐構(gòu)件，在滿足結(jié)構(gòu)強度的前提下，還應(yīng)考慮施 工過程中的超前地質(zhì)鉆探加固，和盾體周圍的徑向輔助措施的需求； 中鐵裝備在滿足周向布置推進油缸，釵接油缸，人倉等構(gòu)件的布置要求的 3.7.2盾殼膨潤土系統(tǒng) 28 3.8盾尾密封系統(tǒng) 29 3.8.1 概述 29 3.8.2盾尾密封系統(tǒng)針對性 29 第四章其他系統(tǒng)特點說明 29 4.1盾體 29 4.2人艙 30 4.3同步注漿系統(tǒng) 31 4.4二次注漿系統(tǒng) 32 4.5管片拼裝機 33 4.6管片快速吊運系統(tǒng) 34 4.7后配套臺車 34 4.8皮帶輸送機 35 4.9壓縮空氣系統(tǒng) 36

43、 4.10潤滑與密封系統(tǒng) 36 4.10.1油脂集中潤滑系統(tǒng) 36 4.10.2HBW油脂密封系統(tǒng) 36 4.10.3盾尾油脂密封系統(tǒng) 36 4.11 循環(huán)冷去水系統(tǒng) 36 4.12排水系統(tǒng) 37 4.13通風(fēng)系統(tǒng) 37 4.14液壓系統(tǒng) 37 4.15電力與控制系統(tǒng) 37 4.16導(dǎo)向系統(tǒng) 38 4.17氣體檢測系統(tǒng) 39 4.18通訊與照明 40 第五章 適應(yīng)性計算書 41 5.1推力的計算 41 5.2刀盤扭矩的計算 44 前提下，加大了周向超前注漿管的布置數(shù)目，以滿足復(fù)雜地下施工的需求; 與此同時設(shè)計上也加大了徑向潤滑孔的數(shù)目，以滿足施工過程中，徑向

44、潤 滑，緊急情況下徑向止水等相關(guān)盾構(gòu)輔助作業(yè)項目的需求; 表4-1盾體參數(shù) 項目 參數(shù) 前盾 直徑6250mm長度2100mm 中盾 直徑 6240mm,長度 2500mm, 盾尾 直徑 6230mm,長度 3560mm 餃接形式 被動皎接 被動攪拌臂數(shù)量 4個 壓力傳感器數(shù)量 5個 4.2人艙 人具有主、副兩個艙室。主艙和前盾通過法蘭連接，是帶壓作業(yè)的主要艙 室，可同時容納3人。副艙是輔助艙，用于帶壓作業(yè)期間艙外物資的出入轉(zhuǎn)運, 另外在作業(yè)期間出現(xiàn)緊急情況時可作為急救艙供艙外人員進入艙內(nèi)實施救助, 可容納2人。 圖4.2 人艙  4. 3同步

45、注漿系統(tǒng) 盾構(gòu)配有兩臺德國SCHWING注漿泵，通過盾尾的注漿管道將砂漿注入到開 挖直徑和管片外徑之間的環(huán)形間隙。注漿壓力可以調(diào)節(jié)，注漿泵泵送頻率在可 調(diào)范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，并通過注漿同步監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測其壓力變化?？刂剖铱?以看到單個注漿點的注入量和注漿壓力信息。隨時可以儲存和檢索砂漿注入的 操作數(shù)據(jù)。 3-1同步注漿系統(tǒng) 后配套 盾體 圖 4.3-2 注漿系統(tǒng)示意圖 4.4 -次注漿系統(tǒng) 富水砂卵石地層因其易超挖，地層透漿率高等特點，同步注漿質(zhì)量不好控 制，需要進行及時的二次補漿作業(yè)，與此同時因其地層富水，易從盾構(gòu)機背側(cè) 走水，需要定期做隔水環(huán)用以阻水。及時補漿，可減少地面

46、沉降。其主要由雙 液注漿泵、漿比調(diào)節(jié)器、機械式攪拌機等組成。具有注漿壓力高、流量大、漿 液比例可調(diào)等特點。雙液注漿泵將水泥漿液和水玻璃同時按一定比例注入管片 壁后。 表4.4二次注漿泵有關(guān)參數(shù) 液壓雙液注漿泵 雙液注漿泵型式 柱塞泵 流量 50 L/min 壓力 100 Bar 雙液注漿泵功率 11 kW B液注漿泵 1. 5 kW 流量 5-25 L/min B液罐容積 1 m3 A液攪拌罐 0. 6 m3 A液攪拌電機 3 kW  圖4.4二次注漿系統(tǒng) 4. 5管片拼裝機 管片拼裝機具有6個自由度，回轉(zhuǎn)速度0?2

47、rpm,并可實現(xiàn)微調(diào)。所有動 作可遙控，便于與拼裝機配合操作。軸向油缸行程2150mm,可實現(xiàn)洞內(nèi)更換兩 排尾刷。 管片拼裝機各動作采用比例閥控制，對于管片拼裝的控制精度高，速度快, 且拼裝管片質(zhì)量好。 圖4.5管片拼裝機示意圖系統(tǒng) 4.6管片快速吊運系統(tǒng) 2x5t的起吊能力，起吊系統(tǒng)更加可靠 雙軌梁式，鏈輪鏈條傳動，運動平穩(wěn)，制動可靠； 連續(xù)式軌道，管片可直接吊運至管片拼裝機抓取區(qū)域，在始發(fā)和過站無 法使用管片小車時方便地進行管片運輸和拼裝； 在噴涌情況發(fā)生無法使用喂片機時，可減少清渣時間及時安裝管片。 BRIDGE 圖4.6管片快速吊運 4.7后配套臺車

48、后配套設(shè)備布置合理，有足夠操作空間； 能適應(yīng)隧道更小的轉(zhuǎn)彎半徑； 滿足過站，左右尺寸?。赏ㄟ^快速平移使單邊尺寸控制在2100mm以內(nèi)）; 后配套上預(yù)留二次注漿作業(yè)空間。 表4-7-1每節(jié)拖車基本參數(shù)及設(shè)備安裝 拖車號 主要安裝設(shè)備 連接橋 左：泡沫發(fā)生裝置、泡沫混合液泵 中：管片吊機、皮帶輸送機 右：注漿管路、液壓油管，二次注漿設(shè)備 1# 左：控制室、工具桌、泡沫罐 右：注漿攪拌系統(tǒng)、同步注漿設(shè)備、儲水罐 2# 左：膨潤土罐、膨潤土泵 右：液壓泵站 3# 左：油脂泵站、空氣壓縮機、儲氣罐 右：低壓配電柜 4# 左：循環(huán)水泵站，工具柜 中：二次風(fēng)機 右：干式變壓器

49、 左：污水罐 5# 右：電纜盤卷區(qū) 中：風(fēng)筒儲存架 右：雙路水管卷筒、水管托架 圖4-7-2 拖車結(jié)構(gòu)示意圖 4.8皮帶輸送機 皮帶輸送機用于將螺旋輸送機輸出的殖土傳送到磕車上。皮帶機布置在后 配套拖車的頂部。 表4-8皮帶輸送機基本設(shè)計參數(shù) 驅(qū)動類型 電機驅(qū)動 數(shù)量 1個 皮帶寬度 800mm 輸送機長度（約） 58m 速度 0-3 m/s 最大能力 450m3/h 皮帶機裝機功率 37kW 掘進過程中，可通過以下方法調(diào)整皮帶機以適應(yīng)盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎： 調(diào)整托餛前傾角度 調(diào)整皮帶機機架上的可調(diào)傾斜裝置 調(diào)整前、后端滾筒中心位置

50、 三種方法結(jié)合使用，可實現(xiàn)皮帶機在250m隧道曲線半徑下正常出殖。 皮帶機具有可靠的清掃能力，包括頭部兩道清掃裝置（聚氨酯清掃器、硬 35 質(zhì)合金清掃器）和一道回程清掃裝置。 4.9壓縮空氣系統(tǒng) 壓縮空氣系統(tǒng)主要由空壓機、過濾器、儲氣罐、三聯(lián)件、控制閥門及管路 等組成?？諌簷C輸出的高壓氣體經(jīng)過2個高效過濾器過濾后進入儲氣罐。盾體、 連接橋以及各節(jié)拖車均有預(yù)留用氣接口，供工業(yè)用氣使用；供給土艙自動保壓 系統(tǒng)的高壓空氣須再經(jīng)過高效過濾器過濾以提高空氣清潔度，保證保壓系統(tǒng)設(shè) 備可靠運行。 4. 10潤滑與密封系統(tǒng) 4.10.1油脂集中潤滑系統(tǒng) 油脂集中潤滑系統(tǒng)由氣動油脂泵、電動油脂泵

51、、遞進式分配器組成。氣動 油脂泵將EP2油脂輸送到電動油脂泵儲存桶內(nèi)，再由電動油脂泵輸送到遞進式 分配器，遞進式分配器再將油脂均勻分配到主驅(qū)動、螺旋輸送機、中心回轉(zhuǎn)接 頭的各個潤滑點。該系統(tǒng)的氣動油脂泵壓比為30:1,每沖程排量為90mL。泵 出口壓力最大達35MPa。 4. 10.2HBW油脂密封系統(tǒng) HBW油脂由一個氣動油脂泵從拖車上直接輸送到盾體里，再由一個同步 馬達均勻分配到主驅(qū)動與土艙接觸的油道里，阻止泥沙進入主軸承。該系統(tǒng)的 氣動油脂泵壓比為50:1,每沖程排量為75mL。泵出口壓力最大達35MPa。 4.10.3盾尾油脂密封系統(tǒng) 氣動油脂泵將盾尾油脂從拖車上輸送到盾體內(nèi)，分

52、成12路，每一路配有氣動球閥 和壓力傳感器，并能自動控制盾尾油脂注入到盾尾密封腔的量。該系統(tǒng)的氣動油脂泵 壓比為75:1,每沖程排量為110mL。泵出口壓力最大達35MPa。 4. 11循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 盾構(gòu)水系統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，內(nèi)循環(huán)主要用來冷卻刀盤主驅(qū)動的電 機、主驅(qū)動的齒輪潤滑油、螺旋輸送機的減速機、空氣壓縮機、配電柜及變頻 器等。外循環(huán)主要用來冷卻液壓油、沖洗用水及設(shè)備用水等。 從隧道外引水至6號拖車處，與盾構(gòu)的延伸管路連接上，給盾構(gòu)供水。4 號拖車左側(cè)安裝1臺水泵給內(nèi)循環(huán)提供動力，保證內(nèi)循環(huán)水的流量和壓力。2 號拖車膨潤土罐旁安裝有1臺增壓泵，保證盾構(gòu)上的設(shè)備用水、沖洗用水有

53、一 定的壓力。 4. 12排水系統(tǒng) 盾構(gòu)機開挖帶來的滲透水及隧道沖洗排放的污水經(jīng)隔膜泵泵送至5號拖車 污水罐，再由渣漿泵通過污水管排出。 4. 13通風(fēng)系統(tǒng) U-J 隧道通風(fēng)機送入的新鮮空氣進入5號臺車的通風(fēng)筒內(nèi)隨后輸送到四號車頂 部的二次通風(fēng)機，最后通過通風(fēng)管送至橋架前端，給作業(yè)臺提供新鮮的空氣。 風(fēng)管直徑0600mm,通風(fēng)管儲存裝置2個（DN1000風(fēng)管,100m儲量）。 4. 14液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)為盾構(gòu)各主要運動部件提供驅(qū)動力并對其動作進行控制。液壓系 統(tǒng)主要包括推進液壓系統(tǒng)、管片安裝液壓系統(tǒng)、螺旋輸送機液壓系統(tǒng)、注漿液 壓系統(tǒng)、輔助液壓系統(tǒng)、釵接系統(tǒng)、油箱循環(huán)冷

54、卻系統(tǒng)等。液壓系統(tǒng)主泵站位 于2#拖車右側(cè)，除超挖刀系統(tǒng)外，其它液壓系統(tǒng)共用一個容積為4500L的封 閉式油箱，集中采用一套循環(huán)冷卻過濾系統(tǒng)對液壓油進行冷卻過濾。 設(shè)計特點： 補油和冷卻過濾系統(tǒng)采用葉片泵，污染敏感度高于其它系統(tǒng)柱塞泵，可在 柱塞泵出現(xiàn)故障前反映出液壓油污染情況，保護液壓系統(tǒng)的重要部件； 采用通用成熟進口液壓元件，性能穩(wěn)定，配件通用； 標配內(nèi)循環(huán)冷卻，功率富裕大； 4. 15電力與控制系統(tǒng) 電力系統(tǒng)，供電系統(tǒng)采用TN-S接地保護系統(tǒng)，并配有過載保護、短路保 護、相序保護、零序保護、漏電保護等保護措施，并且所有電氣設(shè)備不低于防 護等級IP55,操作安全可靠；盾構(gòu)采用干

55、式變壓器和配電柜進行供配電及保護, 便于維護，配電柜內(nèi)的元器件均采用國內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)品牌，性能安全可靠。 控制系統(tǒng)，采用PLC控制、多HMI單元、激光導(dǎo)向測量、總線通訊技術(shù), 具有實時控制、數(shù)據(jù)采集、姿態(tài)監(jiān)測、故障報警、施工數(shù)據(jù)實時遠距離傳遞及 監(jiān)控、數(shù)據(jù)保存及導(dǎo)出等功能。實現(xiàn)信息化施工，自動化程度較高。 設(shè)計特點： 集成箱式變壓器維修方便，防護等級高（IP55）； 30kW以上電機采用軟啟動器，減少對電網(wǎng)的沖擊； 模塊分布式控制系統(tǒng)布線少，維護簡單方便成本低； 采用最新成熟進口電氣元件，性能穩(wěn)定，配件通用； 地面監(jiān)控采用光纖傳輸方式，信息傳輸量大，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控與診斷； 人性化的

56、控制軟件界面，更加符合國人操作習(xí)慣； 控制室采用前后兩室，操作空間寬敞舒適；控制元件單獨空間布置，提高 防塵、防水等級。 4.16導(dǎo)向系統(tǒng) 盾構(gòu)安裝了一套自動導(dǎo)向系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠?qū)Χ軜?gòu)在掘進中的姿態(tài)進行精 確的測量和顯示。操作人員可以及時的根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)提供的信息，實時地對盾 構(gòu)的掘進姿態(tài)進行調(diào)整。 圖4-16 導(dǎo)向系統(tǒng)構(gòu)成圖 工作原理：由激光全站儀發(fā)射出一束可見紅色激光束，激光束照射到激光 靶，光束相對于激光靶的位置已精確測定，水平角是由激光全站儀照射到激光靶 的入射角決定的。在激光靶內(nèi)部安裝有一個監(jiān)測激光靶仰俯角和滾動角的雙軸 傳感器，可以分別測激光靶的上下仰俯傾角和激光靶

57、相對于水平面的旋轉(zhuǎn)角。激 光照射到激光靶的距離由全站儀測定。當測站坐標和后視坐標確定后，激光靶 的方位和坐標就確定下來了。根據(jù)激光靶的中心和盾構(gòu)的主機軸線平面幾何關(guān) 系，就可以確定盾構(gòu)的軸線。再把隧道設(shè)計中心線的坐標輸入隧道掘進軟件，就 可以全天候的動態(tài)顯示盾構(gòu)主機和隧道設(shè)計中心線的關(guān)系。 主要部件：全站儀1臺、激光靶1個、后視棱鏡1個、控制盒1個、工業(yè) 電腦1臺。 自動導(dǎo)向系統(tǒng)特點： 無線纜作業(yè)模式：采用專業(yè)設(shè)計的控制箱進行全站儀的通訊和電源管理， 實現(xiàn)真正的無線纜作業(yè)。 先進的設(shè)計理念：基于科學(xué)的數(shù)學(xué)建模方法和模塊化的設(shè)計理念；基于數(shù) 據(jù)庫模式進行數(shù)據(jù)管理；具有人性化的界面設(shè)計。

58、 先進的硬件基礎(chǔ)：系統(tǒng)采用由演算工房生產(chǎn)的全站儀，可以用來精確測量 角度（水平和垂直）和距離。 全面的信息顯示：系統(tǒng)在工業(yè)電腦上以數(shù)字和圖形的形式實時顯示盾構(gòu)的 位置和偏差，導(dǎo)向系統(tǒng)能將掘進過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫 中，盾構(gòu)司機可以對所有測量和計算的歷史數(shù)據(jù)進行查詢和分析。 導(dǎo)向系統(tǒng)能夠自動計算糾偏曲線，指導(dǎo)下一步的掘進和管片拼裝，并能預(yù) 測下10環(huán)管片類型及封頂塊位置。 導(dǎo)向系統(tǒng)的測角精度為2秒，激光有效距離不小于200mo 先進的管片預(yù)拼裝功能：根據(jù)管片環(huán)管理服務(wù)中的管片環(huán)選擇程序和管片 順序計算程序采集盾構(gòu)機當前的位置相對于DTA數(shù)據(jù)的偏差（水平和垂直）、 盾尾幾何

59、尺寸、盾尾間隙、上一環(huán)管片類型、封頂塊位置以及推進油缸行程來 計算手動輸入的數(shù)據(jù)是否合理，選擇下一環(huán)的最佳管片位置和所有相關(guān)參數(shù)， 為值班工程師和盾構(gòu)司機或者地面管片場列出一個管片順序清單，再生成一個 運行結(jié)果的日志文件，以供測量人員檢查。 4. 17氣體檢測系統(tǒng) 盾構(gòu)上有一套固定式氣體檢測裝置安裝于連接橋處，分別用于檢測02含量，CH4 含量，C0含量和H2S含量，其含量能夠在觸摸屏和工控機上進行顯示，設(shè)置有一級報 警點和二級報警點，并且配有報警燈和報警喇叭，能夠?qū)崿F(xiàn)自動檢測報警的功能。同 時配有一套便攜式氣體探測裝置。其技術(shù)指標如下表所示： 表4-17氣體探測器技術(shù)指標 產(chǎn)品型號

60、 產(chǎn)口口名稱 技術(shù)指標 測量范圍 分辨率 一級報警點 二級報警點 5.3 主車由承壽命計算書 44 第六章盾構(gòu)機可靠性及適應(yīng)性總結(jié) 46 BS03-O2 氧氣探測器 (0-30%) vol 0.1%vol 19.5%vol 23.5%vol BS03-CO 一氧化碳探測器 (0?1000) PPm Ippm 35ppm 200ppm BS03-H2S 硫化氫探測器 (0-100) PPm Ippm 1 Oppm 15ppm BS03-CH4 甲烷探測器 (0 ?100%) LEL 1%LEL 20%LEL 50%LEL 可依

61、據(jù)要求增配氣體檢測傳感器的種類或數(shù)量。 4.18通訊與照明 在人艙及后配套系統(tǒng)的關(guān)鍵位置（皮帶機操作箱及注漿操作箱）安裝有防 爆電話機，同時在控制室內(nèi)裝有兩部電話機，分別用于與地面監(jiān)控室和盾構(gòu)內(nèi) 部進行通訊。 對于攝像頭監(jiān)視系統(tǒng)，盾構(gòu)上配有4個攝像頭和1個顯示器，攝像頭分別 安裝在螺旋機出硝口、管片拼裝區(qū)、皮帶機末端、拖車尾部，經(jīng)畫面分割器, 這些位置的畫面在控制室內(nèi)的顯示器上顯示。 照明采用飛利浦三防日光燈，每4盞燈配置一套應(yīng)急照明裝置，在設(shè)備停 電后，自動切換到應(yīng)急照明，應(yīng)急照明時間42小時。設(shè)計的應(yīng)急照明燈共15 套，在盾體、設(shè)備橋、主控室、拖車1、拖車2、拖車3、、拖

62、車4、拖車5及 拖車6的人行通道處都安裝有應(yīng)急照明裝置。 MPI S7-4(IO PM 掘像心視器 Eg r 站 f Mi 圖4-18監(jiān)控通信系統(tǒng)拓撲圖 盾構(gòu)配置了照明系統(tǒng)，能夠保證人員安全工作和設(shè)備維護檢查的需要。 盾構(gòu)上均布應(yīng)急照明燈，在斷電的情況下，可維持照明1小時左右；人艙 內(nèi)部的主艙和副艙分別配有2個防爆燈，在斷電的情況下，可應(yīng)急照明2小時 左右。 第五章適應(yīng)性計算書 5.1推力的計算 盾構(gòu)推進阻力可有下式計算： 式中： F1——盾殼與土體之間的摩擦阻力； F2——刀盤切削土體時的貫入阻力； F3——盾構(gòu)推進時的正面推進阻力； F4—盾尾與管片的

63、摩擦阻力； F5——后配套牽引阻力。 表5-1計算所用參數(shù)表 序號 項目 參數(shù) 1 盾體直徑D[m] 6.25 2 盾構(gòu)主機長度Ifm] 8.16 3 覆土厚度H[m] 20 4 自洞頂?shù)牡叵滤籋w[m] 20 5 土的重度Y [kN/m3] 23 6 土的浮重度y [kN/m3] 10 7 土體的內(nèi)摩擦角（p[°] 33 8 刀盤外徑Dc[m] 6.25 9 土與鋼的摩擦系數(shù)目 0.25 10 管片外徑Dofm] 6.0 11 側(cè)向土壓系數(shù)K 0.55 12 刀盤開口率ao [%] 35 13 垂直荷載p

64、v[kN/m2] 312  14 水平荷載ph[kN/m2] 172 15 主機重量Gs[kN/m2] 5000 16 后配套重量Ws[kN/m2] 1500 1. 盾殼與土體間的摩擦力阻力 耳=〃?[Dc ?/(□ + 0)+G，] 日 摩擦系數(shù)； 尸 盾體半徑； 盾體長度； 垂直荷載; Ph 水平荷載; GS 主機重量O 與=0.25 x (6.25 x 8.0 x (312 +172) + 4000) = 7050kN 2 .刀盤切削土體時的貫入阻力 中心4把雙聯(lián)滾刀（相當于8把切刀），31把單刃滾刀（相當于62把切刀）, 8把邊緣

65、刮刀（相當于16把切刀），52把刮刀（相當于104把切刀），每把切刀可 承受10kNo 土壓平衡模式時，與=(8 + 62 + 16 + lO4)xlO = 19(XU7V 硬巖模式時，F(xiàn)2 =(8 + 20 + 12) x 250 = 10000 kN 3 .盾構(gòu)推進時的正面推進阻力 盾構(gòu)推進時的正面推進阻力計算方法如下: 兀 D], 、 / Dc\ F‘ = W(i_a°)?K.(Hw +』T 式中：DC—刀盤外徑; %一刀盤開口率; K-側(cè)向土壓系數(shù); HW一洞頂之上的水位高度; Y一土體容重; 丫，--土的浮重度。 計算得 F3=3888.4KN 4. 管

66、片與盾尾間的摩阻力 管片與盾尾間的摩阻力計算方法如下： F4 = niws W 2 + 兀D° ? b ? Pt ? n? ? \^2 上式中：也——盾尾內(nèi)管環(huán)數(shù)，為1環(huán)； 明—環(huán)管片重量，其值為： E 雙少一』2) 3.14x(62 —5.42) E ，V = -p-s = x 25 = 134 kN 4 4 〃2 盾尾密封刷與管片摩擦系數(shù)，其值為0.3?0.5； D° 管片外徑，其值為6m； b 每一道盾尾刷與管片接觸長度，其值為0.3m； Pt——盾尾密封壓強，其值為lOOkPa； 〃2一密封刷數(shù)為3排。 計算得，F(xiàn)4 =732kNo 5. 后接拖車的牽引阻力 后接拖車的牽引阻力計算方法如下： F5 = W5ju5 = 1500 x 0.05 = 75 kN 上式中：吃——后接拖車自重，其值為1500kN； 外——與軌道摩擦系數(shù)，其值為0.05。 6. 盾構(gòu)推進阻力 土壓平衡模式時總推進阻力： %=F]+F2+g + E + q= 7050 +1900 +3888 + 732 + 75 = 13645 kN 敞開模式時總推