盾构机的工作原理和制造方法？

盾构机的全称是盾构隧道掘进机，是隧道开挖的专用工程机械。现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感和信息技术于一体，具有挖切土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量和导向纠偏等功能。，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制和测量等等。盾构机已广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程中。该段隧道施工采用盾构机，具有自动化程度高、省工、施工速度快、一次成孔、不受气候影响、开挖时地面沉降可控、对地面建筑物影响小、水下开挖时不影响水上交通等特点。在隧道线路长、埋深大的情况下，盾构机施工更加经济合理。盾构机的基本工作原理是一个圆柱形的钢构件沿着隧道轴线向前推进，将土挖掘出来。筒体组件的外壳就是盾构，起到临时支撑已开挖的未衬砌隧道段的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压力，把地下水挡在外面。挖掘、弃土、衬砌等作业都是在盾构的掩护下进行的。据了解，盾构施工的开挖量占北京地铁建设总量的45%。目前有17台盾构机在为地铁建设工作。虽然盾构机造价高，但是可以提高地铁地下开挖效率8到10倍，而且在施工过程中，不需要在地面大面积拆迁，不堵塞交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民正常生活。但大型盾构机附加值高，制造工艺复杂，国际上只有欧美日少数企业能研发生产。盾构机从问世到现在已经有将近180年的历史了。它始于英国，发展于日本和德国。近30年来，通过对EPB和泥水盾构关键技术的探索和研究，如对盾构机进行有效密封，保证开挖面的稳定，控制地表隆起和塌陷在规定范围内，更换密封条件下的使用寿命，解决高水压条件等一些不良地质条件，盾构机得到了快速发展。由于日本经济的快速发展和实际工程的需要，盾构机，特别是EPB和泥水盾构得到了迅速发展。德国盾构机技术也独具特色，尤其是在地下施工过程中，气压高达0.3MPa时保证密封和更换刀盘的前提，从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下从大直径刀头内部的大气空间更换磨损的刀头。盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。沈阳地铁涉及的盾构机叫先锋，全长64.7米，盾构部分9.08米，重量420吨，工作误差不超过几毫米。价格:德国进口盾构机需要5000万左右，日本进口盾构机需要3000万左右甚至更多，国产盾构机价格一般在2500万左右。目前，国内拥有自主知识产权的盾构机是上海隧道工程有限公司研制的国产“863”系列盾构机。2007年7月，北方重工集团董事长耿与法国NFM公司原股东正式签署股权转让协议，以绝对控股的方式成功结束了历时两年的并购谈判，使北方重工拥有了世界上最先进的全系列隧道盾构机核心技术和知名品牌。根据工作原理，盾构机一般分为手挖盾构、挤压盾构、半机械盾构(局部气压和全局气压)和机械盾构(开胸切割盾构、气压盾构、泥水压力盾构、土压平衡盾构、混合式盾构和异形盾构)。泥水盾构机通过加压泥浆或泥浆(通常是膨润土悬浮液)来稳定开挖面。它的刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面形成一个泥浆室，里面装满泥浆。挖出的泥土和泥浆的混合物用泥浆泵输送到洞外的分离厂，分离出的泥浆再利用。土压平衡盾构机以土料(必要时加入泡沫改良土壤)作为稳定开挖面的介质，在刀盘后隔板与开挖面之间形成土室。刀盘旋转挖掘增加土料，然后螺旋给料机旋转将土料运出。土室内的土压力可以通过刀盘的旋转挖掘速度和螺旋给料机的挖掘量(转速)来调节。根据盾构机分类的不同，盾构掘进方式可分为:明挖、机械切割、网格格式和挤压。为减少盾构施工对地层的扰动，可采用千斤顶驱动盾构，使其切口穿入土层，然后在切口内开挖运输土体。明挖手挖盾构和半机械盾构都是半明挖，适用于地质条件较好，开挖时开挖面能保持稳定或有辅助措施能保持稳定的情况，开挖一般从顶部开始，逐层向下挖。如果土层较差，还可以借用千斤顶和撑板临时支撑开挖面。采用明挖，便于用其他方式处理孤立障碍物、纠偏和超挖。为了尽量减少对地层的扰动，需要适当控制超挖和暴露时间。机械切割是指直径与盾构相近的全断面旋切刀盘开挖方法。根据地质条件，大刀头可分为刀夹间无封板和封板两种。刀架间无密封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖法在曲线施工或纠偏时，不像明挖那样方便超挖。另外，清障不如明挖。大刀头的盾牌机械结构复杂，耗电量大。目前国内外先进的泥水加压盾构和土压平衡盾构都采用这种开挖方式。开挖采用网格格式，开挖面由网格梁和网格划分成许多网格。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。当盾构推进时，土壤被挤出网格。根据土壤的性质，调整网格的开口面积。采用网格开挖时，所有千斤顶缩回后，会出现盾构大幅度后退的现象，导致地表下沉。因此，施工中必须采取有效措施防止盾构后退。挤压全挤压开挖和部分挤压开挖，由于不出土或只部分出土，对地层扰动大。修建轴线时，应尽量避开地面建筑。局部挤压施工时，应仔细控制开挖量，以减少和控制地表变形。在全挤压施工中，盾构压实一定范围内的土壤。编辑本段盾构机的市场需求和特点。目前，中国已成为全球最大的盾构机市场，中国盾构机市场需求旺盛。据专家预测，随着我国城市轨道交通的发展，各种盾构机的潜在市场未来将有200多亿元的产值。中国盾构机市场有以下特点:1。地铁建设高潮来了。在中国，目前已有23个城市开工建设地铁，国务院批准的城市有33个。国内地铁盾构机从中心城区向周边辐射，到2015年将进入地铁发展高潮。2.范围不断扩大。盾构机的应用范围正在从城市轨道交通向市政地下管线发展，包括污水管道、电力管道、给排水管道、燃气管道、城市沟渠等。3.盾构机的多样化。从单一的地铁盾构发展到多种多样，包括土压平衡盾构、泥水盾构、敞开式盾构，以及其他异形(双圆、三圆、矩形、马蹄形等。)盾。4.从国内市场发展到国际市场。盾构机在隧道施工中的应用具有自动化程度高、省工、施工速度快、一次成孔、不受气候影响、开挖时地面沉降可控、对地面建筑物影响小、水下开挖时不影响水上交通等特点。在隧道线路长、埋深大的情况下，盾构机施工更加经济合理。盾构机的基本工作原理是一个圆柱形的钢构件沿着隧道轴线向前推进，将土挖掘出来。筒体组件的外壳就是盾构，起到临时支撑已开挖的未衬砌隧道段的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压力，把地下水挡在外面。挖掘、弃土、衬砌等作业都是在盾构的掩护下进行的。据了解，盾构施工的开挖量占北京地铁建设总量的45%。目前有17台盾构机在为地铁建设工作。虽然盾构机造价高，但是可以提高地铁地下开挖效率8到10倍，而且在施工过程中，不需要在地面大面积拆迁，不堵塞交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民正常生活。但大型盾构机附加值高，制造工艺复杂，国际上只有欧美日少数企业能研发生产。盾构机从问世到现在已经有将近180年的历史了。它始于英国，发展于日本和德国。近30年来，通过对EPB和泥水盾构关键技术的探索和研究，如对盾构机进行有效密封，保证开挖面的稳定，控制地表隆起和塌陷在规定范围内，更换密封条件下的使用寿命，解决高水压条件等一些不良地质条件，盾构机得到了快速发展。由于日本经济的快速发展和实际工程的需要，盾构机，特别是EPB和泥水盾构得到了迅速发展。德国盾构机技术也独具特色，尤其是在地下施工过程中，气压高达0.3MPa时保证密封和更换刀盘的前提，从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下从大直径刀头内部的大气空间更换磨损的刀头。盾构机的选型原则是因地制宜，尽量提高机械化程度，减少对环境的影响。沈阳地铁涉及的盾构机叫先锋，全长64.7米，盾构部分9.08米，重量420吨，工作误差不超过几毫米。价格:德国进口盾构机需要5000万左右，日本进口盾构机需要3000万左右甚至更多，国产盾构机价格一般在2500万左右。目前，国内拥有自主知识产权的盾构机是上海隧道工程有限公司研制的国产“863”系列盾构机。2007年7月，北方重工集团董事长耿与法国NFM公司原股东正式签署股权转让协议，以绝对控股的方式成功结束了历时两年的并购谈判，使北方重工拥有了世界上最先进的全系列隧道盾构机核心技术和知名品牌。根据工作原理，盾构机一般分为手挖盾构、挤压盾构、半机械盾构(局部气压和全局气压)和机械盾构(开胸切割盾构、气压盾构、泥水压力盾构、土压平衡盾构、混合式盾构和异形盾构)。泥水盾构机通过加压泥浆或泥浆(通常是膨润土悬浮液)来稳定开挖面。它的刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面形成一个泥浆室，里面装满泥浆。挖出的泥土和泥浆的混合物用泥浆泵输送到洞外的分离厂，分离出的泥浆再利用。土压平衡盾构机以土料(必要时加入泡沫改良土壤)作为稳定开挖面的介质，在刀盘后隔板与开挖面之间形成土室。刀盘旋转挖掘增加土料，然后螺旋给料机旋转将土料运出。土室内的土压力可以通过刀盘的旋转挖掘速度和螺旋给料机的挖掘量(转速)来调节。根据盾构机分类的不同，盾构掘进方式可分为:明挖、机械切割、网格格式和挤压。为减少盾构施工对地层的扰动，可采用千斤顶驱动盾构，使其切口穿入土层，然后在切口内开挖运输土体。明挖手挖盾构和半机械盾构都是半明挖，适用于地质条件较好，开挖时开挖面能保持稳定或有辅助措施能保持稳定的情况，开挖一般从顶部开始，逐层向下挖。如果土层较差，还可以借用千斤顶和撑板临时支撑开挖面。采用明挖，便于用其他方式处理孤立障碍物、纠偏和超挖。为了尽量减少对地层的扰动，需要适当控制超挖和暴露时间。机械切割是指直径与盾构相近的全断面旋切刀盘开挖方法。根据地质条件，大刀头可分为刀夹间无封板和封板两种。刀架间无密封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖法在曲线施工或纠偏时，不像明挖那样方便超挖。另外，清障不如明挖。大刀头的盾牌机械结构复杂，耗电量大。目前国内外先进的泥水加压盾构和土压平衡盾构都采用这种开挖方式。开挖采用网格格式，开挖面由网格梁和网格划分成许多网格。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。当盾构推进时，土壤被挤出网格。根据土壤的性质，调整网格的开口面积。采用网格开挖时，所有千斤顶缩回后，会出现盾构大幅度后退的现象，导致地表下沉。因此，施工中必须采取有效措施防止盾构后退。挤压全挤压开挖和部分挤压开挖，由于不出土或只部分出土，对地层扰动大。修建轴线时，应尽量避开地面建筑。局部挤压施工时，应仔细控制开挖量，以减少和控制地表变形。在全挤压施工中，盾构压实一定范围内的土壤。编辑本段盾构机的市场需求和特点。目前，中国已成为全球最大的盾构机市场，中国盾构机市场需求旺盛。据专家预测，随着我国城市轨道交通的发展，各种盾构机的潜在市场未来将有200多亿元的产值。中国盾构机市场有以下特点:1。地铁建设高潮来了。在中国，目前已有23个城市开工建设地铁，国务院批准的城市有33个。国内地铁盾构机从中心城区向周边辐射，到2015年将进入地铁发展高潮。2.范围不断扩大。盾构机的应用范围正在从城市轨道交通向市政地下管线发展，包括污水管道、电力管道、给排水管道、燃气管道、城市沟渠等。3.盾构机的多样化。从单一的地铁盾构发展到多种多样，包括土压平衡盾构、泥水盾构、敞开式盾构，以及其他异形(双圆、三圆、矩形、马蹄形等。)盾。4.从国内市场发展到国际市场。盾构机的工作原理是什么？盾构机的工作原理是1。盾构机掘进液压马达带动刀盘转动，同时通过打开推进油缸推动盾构机前进。随着推进油缸向前运动，刀盘不断转动，切割出的渣土填满泥仓。此时启动螺旋输送机，将切割下来的渣土卸到带式输送机上，再由带式输送机运送到渣土车的土箱中，再通过立井运送到地面。2.控制挖掘过程中的弃土量和速度。当渣土车和螺旋输送机中的渣土堆积到一定量时，从开挖面切断的渣土进入渣土的阻力增大。当渣土的土压力与开挖面的土压力和地下水的水压力平衡时，开挖面可以保持稳定，开挖面相应的地面部分不会塌陷或隆起。此时，只要保持从螺旋输送机和螺旋输送机输送的渣土量和切割成渣土的渣土量。3.管片拼装完成盾构掘进距离后，拼装机操作人员操作拼装机拼装单层衬砌管片，隧道一次成型。盾构机的组成及各部件在施工中的作用。盾构机最大直径6.28m，总长度65m，其中盾构长度8.5m，后支撑设备长度56.5m，总重量约406t，配置总功率1577kW，最大驱动扭矩5300kN？m，最大推进力36400kN，陕西最低行驶速度可达8 cm/min。盾构机主要由盾体、刀盘驱动、双腔气制动、管片拼装机、排土机构、后支撑装置、电气系统和辅助设备九部分组成。1.盾体主要由前盾、中盾、尾盾三部分组成。这三部分为管状，外径为6.25m，前部防护罩和与之焊接的承压隔板用于支撑刀盘驱动，同时将土仓与其后面的工作空间隔离。推力缸的压力可以通过承压隔板作用在开挖面上，支撑和稳定开挖面。五个土压力传感器安装在承压隔板的不同高度上，可以用来检测土仓内不同高度的土压力。前盾后面是中盾。中间护罩和前护罩通过法兰用螺栓连接。中间护罩内侧外围有30个推进气缸。塑料保护罩安装在推进气缸的杆上，推动安装在后面的扇形块。通过控制液压缸的杆向后伸出，可以为盾构机提供向前的驱动力。这30个插孔按照上、下、左、右分为A、B、C、D四组。在行驶过程中，操作室内可以有更多的皮带。中盾后面是尾盾，尾盾通过14被动跟随铰接油缸与中盾连接。这种铰链连接可以使盾构机容易转向。2.刀盘刀盘是一种带有多个进刀槽的刀盘，位于盾构机的前端，用于切削泥土。刀盘开口率28%左右，刀盘直径6.28 m，也是盾构机最大的部分。带有四个支撑条幅的法兰盘用于连接刀盘和刀盘驱动部件。根据被切割土壤的硬度，可以在刀盘上安装坚硬的岩石或松软的土壤，在外侧也安装一个刀头。超挖工具的活塞杆行程为50 mm，安装在刀盘上的所有型号均采用螺栓连接，可从刀盘后面的泥仓中更换。法兰盘后部装有旋转接头，用于向刀盘面板输入泡沫或膨润土，并向超挖刀具的液压缸输送液压油。3.刀盘驱动刀盘驱动通过螺栓与前罩承压隔板上的法兰牢固连接，可使刀盘实现顺时针和逆时针0-6.1 rpm的无级变速。刀盘传动主要由八组传动副和主齿轮箱组成。每组传动副由一个斜轴变量轴向柱塞马达和一个水冷变速齿轮箱组成。一组传动副在变速齿轮箱中有制动装置，用于制动刀盘。前罩右侧承压隔板上安装的定量螺旋液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油润滑主齿轮箱，油路中的水冷齿轮油冷却器用于冷却齿轮油。4.双室气闸双室气闸安装在前罩上，包括前室和主室。当磨损的工人在挖掘过程中进入土仓进行检查和更换时，应使用双室气闸。进入泥仓时，为了避免开挖面坍塌，需要在泥仓内建立并保持一个与地层深处的土压和水压相适应的气压，这样当工人要进出泥仓时，就存在一个适应泥仓内压力的问题。通过调节气闸前室和主室内的压力，工人可以适应正常压力和挖掘仓内压力之间的变化。但需要注意的是，只有通过高压气检并接受过相应培训的合格人员才能通过气闸进出加压泥浆仓。现在以工人从常压作业环境进入加压泥浆仓为例说明双室气闸的作用。工作人员A先从前室进入主室，关闭前室与主室之间的隔离门，按规定程序给主室加压，直到主室压力与土仓压力相同，打开主室与土仓之间的闸阀，平衡两者之间的压力，再打开主室与土仓之间的隔离。