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STEC-C1型盾构机客户技术培训上海隧道工程股份有限公司机械制造分公司1、总体技术介绍2、主要部件及系统介绍主要培训内容第一部分总体技术介绍1.1盾构机适用性介绍1.1.1地质条件1.1.2隧道条件1.1.3隧道衬砌1.2盾构机的组成及设备布置介绍1.3盾构机的技术参数介绍1.1.1地质条件本盾构机为上海地区地铁隧道施工而设计和制造，适用于上海地区的软土地质。主要土质（1）淤泥质黏土（2）黏土（3）粉质黏土（4）砂质粉土（5）粉质砂土覆土深度在4.5-29m。灰色粉质粘土灰色粘土灰色淤泥质粘土备注：盾构穿越土层主要为：短链1878.778中山公园站古北路站杂填土褐黄色粘土灰色淤泥质粉质粘土灰色淤泥质粘土灰色粘土灰色粉质粘土灰色粉质粘土暗绿色粘土草黄色粘质粉土灰色粘土草黄色粉沙图一上海地区软土特征地质剖面图1.1盾构机适用性介绍1.1.2隧道条件⑴隧道坡度：Max±4.0％⑵平面轴线的曲线半径：Min300m⑶垂直轴线的曲线半径：Min1000m1.1.3隧道衬砌⑴管片类型：预制钢筋混凝土管片⑵管片外径：Φ6200mm⑶管片环宽：1200mm⑷管片厚度：350mm⑸分块形式：6块，拱底块84°，封顶块16°，其余65°，单块最大重量：约4.3T。⑹拼装方式：通缝拼装，封顶块纵向1/3插入1.1盾构机适用性介绍盾构机主要由主机、液压系统、盾尾密封系统、车架系统、PLC自动控制和数据采集系统、供配电系统、集中润滑系统、冷却系统和施工辅助系统等几大部份组成。盾构掘进机总图1.2盾构机组成及设备布置介绍1.2盾构机组成及设备布置介绍1号车架（右）——操作室、单梁、皮带机（中段）；1号车架(右)1.2盾构机组成及设备布置介绍1号车架（左）——同步注浆系统，包括双杆泥浆泵及动力站、注浆控制箱、注浆搅拌桶。1号车架(左)2号车架（右）——皮带机（后段）、集中润滑系统，包括加注泵和压注泵、盾尾油脂系统，包括盾尾油脂压注泵和空压机；2号车架(右)2号车架（左）——加泥加水系统，包括四台螺杆泵、加泥加水搅拌桶。2号车架(左)3号车架（右）——1#低压配电柜、变压器柜；3号车架(右)3号车架（左）——液压系统，包括三台刀盘泵、刀盘油箱、冷却器及阀组等。3号车架(左)4号车架（右）——2#低压配电柜、高压柜；4号车架(右)4号车架（左）——液压系统，包括推进泵、拼装机回转泵、螺旋机回转泵、螺闸门泵、油箱、冷却器及阀组等。4号车架(左)5号车架（右）——电缆车架；5号车架(右)1.2盾构机组成及设备布置介绍5号车架（左）——冷却系统，包括冷却水泵、加水泵及水箱。5号车架(左)1.3.1盾构机主机外型尺寸:盾壳外径：Ø6340mm盾尾内径：Ø6260mm盾壳厚度：40mm盾尾间隙：30mm主机全长(刀盘中心刀刀头到盾尾)：8581mm刀盘盘体长度（不含刀具）：400mm切口环长度：1836mm支承环长度：3492mm盾尾长度：2700mm土仓长度：1000mm灵敏度：1.35主机重量：约250×103kg1.3盾构技术参数介绍1.3.2刀盘装置:1套类型：带胸板辐条式刀盘开口率：35%切削直径：6340mm主切削刀：96把中心切削刀：1把周边切削刀：8把1.3.3刀盘驱动系统:1套类型：中间支承式、内齿啮合、液压马达驱动油马达组：9组刀盘正常工作扭矩：407x104Nm刀盘最大工作扭矩：504x104Nm刀盘转速：0~1r/min最大工作压力：32Mpa额定工作压力：28Mpa1.3盾构技术参数介绍1.3.4盾构推进系统:1套最大总推力：35200KN单位面积推力：1115KN/M2推进千斤顶（长行程）（1100KN×2240s×35Mpa）（6只）推进千斤顶（短行程）（1100KN×1490s×35Mpa）（26只）最大工作压力：34MPa额定工作压力：25Mpa推进速度:0~6cm/min1.3.5盾尾密封装置:2道钢丝刷+1道钢板刷1.3.6人行闸：1套类型：2室外型尺寸：φ830/φ1400/2680mm人孔尺寸：φ560mm1.3盾构技术参数介绍1.3.7管片拼装机：1套类型：液压马达+油缸驱动回转速度:0.5rpm/1rpm回转角度：±210°回转扭矩：10×104N·M回转工作压力：21Mpa最大管片重量（单块）:4300kg提升千斤顶：(93.5KN×700s×14MPa)2只平移千斤顶：(89.4KN×1000s×14MPa)1只钳口千斤顶：(89.1KN×120s×14MPa)2只(89.1KN×160s×14MPa)2只回转液压马达：(11KN.m×22.5MPa)1台1.3盾构技术参数介绍1.3.8螺旋输送机：1套类型：芯轴式螺旋输送机螺杆驱动：液压马达驱动闸门驱动：液压缸驱动螺杆转速：0.5～16r/min最大出土能力：260m3/h螺旋有效长度：8428mm1.3.9皮带输送机：1套类型:内置电机电滚筒驱动最大输送量：310m3/h带速：1.6m/s带宽：650mm输送长度：26m功率：15kw1.3盾构技术参数介绍1.3.10双梁系统:1套类型：环链葫芦+自行机构起重重量：3.2+3.2T提升速度：3.5m/min移动速度：116mm/s电机功率：3.5x2kw1.3.11单梁系统:1套类型:环链葫芦+自行机构起重重量：5T提升速度：3.5m/min移动速度：119.5mm/s电机功率：2.2kw1.3盾构技术参数介绍1.3.12稀油润滑系统:2套稀油泵1类型：齿轮泵供油加注量：50L/min电机功率：2.2kw稀油泵2类型（加入轴承）：齿轮泵供油加注点：6点电机功率1.1kw加注量：14L/min1.3.13.集中润滑系统:1套类型:双线油脂润滑系统、自动补油加注量：120ml/min最大工作压力：18Mpa压注点设置：35点补油电机功率：1.1kw电动干油润滑泵电机功率：0.37kw1.3盾构技术参数介绍1.3.14盾尾油脂压注装置：1套类型:气动泵压注加注量：5.6L/min最大工作压力：8Mpa压注点设置：5点1.3.15注浆系统:1套类型:卧式搅拌桶+NB1双杆注浆泵注浆量：8m3/h最大工作压力：5Mpa搅拌桶容量：4m3搅拌桶电机功率：18.5kw注浆泵组电机功率：22/18.5kw注浆点设置：5点（沿盾壳周边）1.3盾构技术参数介绍1.3.16加泥加水系统:1套类型:卧式搅拌桶+螺杆泵+离心泵流量：31.3M3/h最大工作压力：1.2MPa螺杆泵电机功率：5.5X4Kw搅拌桶容量：5.5m3搅拌桶电机功率：18.5kw加水泵流量：12.5m3/h加水泵扬程：50m离心泵电机功率：5.5kw加泥点设置：4（刀盘）×4（密封隔仓）×2（螺旋机）1.3.17冷却系统:1套流量：65m3/h扬程：28m功率：7.5kw1.3盾构技术参数介绍第二部分主要部件及系统介绍2.1盾构壳体结构2.2刀盘及驱动系统2.3螺旋机输送系统2.4拼装机系统2.5推进系统2.6人行闸2.7液压系统2.8同步注浆系统2.9盾尾密封系统2.10加泥加水系统2.11集中润滑系统2.12稀油润滑系统2.13冷却系统2.14车架系统2.15皮带输送机2.16双梁系统2.17单梁系统盾构机结构与功能概要(盾构各主要部件和系统结构)盾构壳体由切口环、支承环和盾尾组成。盾构壳体具有足够的强度以承受土压力、水压力、盾构千斤顶推进反力和掘进反力。由密封舱隔板将盾构分隔成开挖区和工作区，刀盘驱动装置安装在切口环上，螺旋机安装在切口环下部预留法兰座上。支承环内部焊有加强环圈和“H”型梁，以保证足够的强度和刚度。“H”梁上安装工作平台，盾构机的推进千斤顶沿圆周方向均布于支承环的千斤顶安装孔座上，拼装机安装在支承环的后部。盾尾具有足够的长度满足开挖和衬砌管片安装的工作空间。盾尾密封由二道钢丝刷和一道钢板刷组成。2.1盾构壳体结构刀盘系统结构图刀盘盘体传力环刀盘驱动中心回转接头2.2刀盘及驱动系统驱动结构局部放大图密封圈动力箱密封舱小齿轮大轴承主受力环油马达刀盘驱动装置为刀盘开挖掘进提供所需的转动扭矩，是整个盾构的核心部件。它是由9组从法国进口的低速大扭矩液压马达和1套从德国公司进口的重型三排圆柱组合轴承（带内齿）等组成。系统按下列路线传输转矩：液压马达→小齿轮→大轴承的齿轮→主受力环→刀盘，推力、径向负荷和倾覆力矩同时由大轴承承受。2.2刀盘及驱动系统2.2刀盘及驱动系统油马达大轴承采用具有高可靠性的机械配件2.2刀盘及驱动系统盾构刀盘盘体1.刀盘采用中间支承形式，盘体开口率35%。2.切削刀按切线方向布置在盘体的主梁上。3.刀盘盘体采用4幅条式焊接结构，采用可拆式刀具，刀盘面板上布置有开挖刀、中心刀、周边刀三种形式的刀具。4.刀具采用嵌入式结构镶嵌在刀柄内，刀头与刀柄采用铜焊连接，更好地防止脱落。为改善刀具与泥砂的磨损，在刀柄和刀座上都堆有一定高度的耐磨层。嵌入式刀头结构5.共有96把开挖刀、1把中心刀、8把周边刀。螺旋输送机的功能主要是有以下三点：1、运送在切削密封舱中切削下来的土；2、在螺旋输送机内充满形成螺旋状连续体的切削土，提高止水效果；3、保证土压平衡功能。2.3螺旋输送机系统螺旋输送机位于开挖室下部，其作用是有效地排除弃土和更好地控制土压力。螺旋机驱动采用一台低速大扭矩液压马达直接驱动,同时配置液压比例控制系统，转速能实现无级调节，实现了盾构机土压平衡功能。螺旋机的壳体上设有2个加水口，用来改善土体流动性。另外还配备了1对闸门紧急开关装置，用于紧急状态时及时关闭螺闸门。螺旋输送机螺旋输送机驱动螺杆桶体螺旋机驱动结构图闸门装置轴承油马达测速齿轮2.4管片拼装机系统管片拼装机采用挡轮、托轮将拼装机盘体支承于盾构支承环上，具有回转、提升、平移和钳口调整夹紧四个动作，以满足管片拼装的动作要求，并配有电缆卷筒，以改善拼装机的工况条件。拼装机的回转动作是由一台丹尼逊液压件公司（带制动）液压马达驱动的；提升动作由2只提升油缸来完成；平移动作由1只平移油缸来完成；钳头调节夹紧动作由4只钳口油缸来完成。拼装机回转有快慢速度，采用了遥控拼装机技术。管片拼装机遥控式拼装机密闭油箱拼装机采用密闭油箱系统，为节省空间，直接利用悬臂梁一侧作为油箱.采用气囊结构，利用大气压力，在箱体容积变化过程中，箱体内的压力保持0.01~0.05MPa左右，改善油泵的自吸性能。拼装机回转采用盘体周边支撑形式，利用一台带制动器的低速大扭矩液压马达驱动，回转角度为210度。盘体提升横梁悬臂梁配重挡托轮利用遥控技术进行管片拼装电缆卷筒2.5推进系统盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推进机构包括16组（32个）推进油缸和推进液压泵站。推进千斤顶包括3组6只长行程千斤顶，行程为2240mm：以及13组26只短行程千斤顶，行程为1490mm。推进系统油缸的分区如下图所示，分为四个压力区域，即上压力区（一区）、右压力区（二区）、下压力区（三区）、左压力区（四区）。其中4只油缸（2#，10#，18#，26#）设有行程传感器。特点：1、油缸分组推进结构，结构紧凑2、油缸直径小，管片对中心较好一区二区三区四区4、油缸行程仪采用内制式，可靠性高5、采用机械同步装置，改善管片受力状况3、油缸分区控制，无级调速，提高施工效率2.6人行闸液压系统组成：刀盘驱动液压系统推进液压系统拼装回转液压系统拼装平移、支撑、提升液压系统螺旋机驱动液压系统螺旋机闸门液压系统2.7液压系统液压原理图（推进、螺旋机、螺闸门、拼装机回转）2.7液压系统（1）推进液压系统:采用开式系统。由1台丹尼逊液压件公司的液压泵分别供油给32只推进油缸。由16只电磁换向阀分别控制16组推进油缸的伸缩动作。16组推进油缸分上、下、左、右四区，各由4个比例减压阀控制各区的压力。与换向阀叠加的溢流阀和液压锁分别起到安全保护和防止盾构后退的作用，由切换总阀和2组溢流阀组提供了2种系统压力，高压用于盾构的推进和在拼装状态千斤顶的回缩；低压用于在拼装状态千斤顶的伸。（2）拼装机回转液压系统:采用开式系统。由1