城市轨道交通地铁工程盾构机配置情况.doc
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1、城市轨道交通地铁工程盾构机配置情况第一小节 盾构机选型确定与简介本标段有两个盾构区间:微山道站财经大学站区间、财经大学站柳林路站区间,区间长度约为2.508km。按照招标文件的工期要求,本工程需四台盾构机施工,具体如下:微山路站-财经大学站盾构区间由两台盾构机先后在微山路站大里程端头井始发,到达财经大学站解体吊出。财经大学站-柳林路站盾构区间由两台盾构机先后在柳林路站小里程端头井始发,到达柳林路站解体吊出。经分析选型,确定本工程盾构机选择为四台6.34 m的铰接型加泥式土压平衡式盾构(英文名简称EPBS;由于它是以储存于土舱内的土来平衡开挖面土压力的盾构,并具备铰接和加泥功能,因此称其为铰接型
2、加泥式土压平衡式盾构)。它是一种适用于饱和含水软弱地层中施工的新型盾构。盾构机选型的方法见盾构机选型流程图。盾构机选型流程图经分析选型,我公司确定本工程选择4台6.34 m的铰接型加泥式土压平衡式盾构(英文名简称EPBS;由于它是以储存于土舱内的土来平衡开挖面土压力的盾构,并具备铰接和加泥功能,因此称其为铰接型加泥式土压平衡式盾构)。它是一种适用于饱和含水软弱地层中施工的新型盾构,满足本工程地层要求,也满足天津市地铁建设工程施工29条强制要求。1、天津市地铁建设工程施工强制要求满足情况(1)有径向注浆功能,有自动测量导向系统;(2)盾构机为主动铰接有1Mpa防水能力。铰接满足本标段区间最小曲率
3、半径施工要求;(3) 盾构机装备有害气体监测报警系统;(4)管片拼装能力满足1500mm环的管片要求;(5)配备了泡沫,膨润土等土体改良添加剂注入系统;(6)设备有可靠,灵敏的土压平衡调节能力,保证开挖面的稳定,与周围的水土压力平衡,控制地表,建筑物及铁路等沉降符合规范要求。(7)配备了同步注浆系统,使用带外置注浆包的盾构设备,盾构机带仿形刀;(8)刀盘设计和刀具布置适应天津地质条件正常掘进要求,螺旋输送机保证输送正常出土允许的最大异物,具有防喷涌功能和对飘石,砾石的处理功能;(9)盾构机刀具应具备切削钢筋混凝土的能力;(10)盾构后配套架车上,设置注浆设备,此设备保障盾尾以后车架范围的所有管
4、片都能随时实现间歇注浆或二次注浆。(11) 刀盘正面有4个并且功能可靠的单向喷嘴,兼可注水、泡沫、膨润土等土体改良液剂;(12 )刀盘驱动轴承有可靠的防水性能。土砂密封装置应具有温度报警及显示功能;(13) 铰接油缸分4区控制,油缸行程不小于150mm,每个行程分区都应有行程显示且准确,可逆;(14) 管片拼装机拼装动作有6个自由度,即平移、回转、升降、偏移、俯仰、横摇;(15) 螺旋输送机装有伸缩机构和正反转运转。前闸门(土仓内)需要时能及时关闭;后闸门(排土闸门)具有紧急关闭功能 ,同时具有保压功能;(16) 螺旋输送机可在前端和中部安装不小于6个添加剂注入口;(17) 皮带输送机装备纠偏
5、装置,满足本标段区间最小曲率半径施工要求;(18) 皮带输送机应具备紧急停止功能并装备拉绳式急停开关;(19) 同步注浆系统能满足结硬性缓凝注浆材料正常使用。注浆设备应根据推进速度的快慢自动调节注浆流量;(20) 同步注浆系统配置4个分支管路和4个备用管路。每个分支管路出口均应配压力和流量显示及数据采集装置,注浆量可累计计算,并可在系统中记录;(21) 同步注浆系统每个分支管路可独立控制,可实现各柱塞泵调速注浆,满足各工况注浆需要;(22) 同步注浆系统注浆泵额定工作压力大于5.5mpa,注浆能力大于10M/h;(23) 盾尾密封油脂泵具有足够的输出流量和输出压力,各密封腔内具有至少6个注脂口
6、,能满足均匀注脂。各分支管路上装有电控阀门,能实现时间模式下和压力模式下的注脂的需求,并有注脂压力,注脂点显示,堵塞报警功能;(24) 加泥系统输出流量大于20m/h,注入泵额定工作压力大于2.5MPa;(25) 泡沫系统最大注入流量大于2000MI/Min,可与加泥系统管路切换。每个泡沫分支管路可独立控制流量,压力及发泡率,并记录和显示累积量,流量等信息;(26)为满足泡沫压入有足够的压力及稳定性,配置螺杆空压机及高压空气储气罐,空压机技术标准不低于4m/min/0.60.8Mpa。储气罐面积不低于0.6m;(27)已提交盾构设备自有证明或购买协议及设备性能参数说明书;(28)已提交盾构设备
7、性能承诺书;(29)已提交由盾构生产商出示的刀盘驱动轴承寿命性能说明书和剩余生命验算报告。 2、本盾构机的特点6.34 m铰接型加泥式土压平衡式盾构,是以软土地层及各种线路设计参数、各种最不利地质参数为基础,并考虑可能遇到的最恶劣情况而设计的,采用了当前国内外较为先进的制造技术,其主要特点为:刀盘扭矩大、推进速度快、使用寿命长、自动化程度高等。盾构机主机结构简图(1)径向注浆功能和自动测量导向系统关于同步注浆,盾构机采用了日本较为先进的双液注浆系统。虽然国内地铁盾构法施工中还不能在全线都使用双液注浆,但在盾构机进、出洞及穿越重要建筑物等情况下,使用双液注浆将会对地面沉降的控制、洞圈防水要求等方
8、面收到很好的效果。本标段所使用盾构机上安装有自动测量导向控制系统,并实现电脑程序化和自动化控制。同时采用人工测量复核,以确保掘进方向的准确。(2) 铰接角度对线路曲线的适应能力。本盾构机的中体分为前后两节,中间有一部分重合。中体铰接动作以铰接油缸作为动力,铰接部位自带紧急密封装置。铰接系统由液压动力装置、控制阀和铰接油缸组成。铰接油缸共12个,在中体两侧各布置6个。铰接动作时利用左右油缸行程差的不同实现各种铰接角度,可使盾构机自身有上下0.50;左右1.50的转角。液压动力装置固定在后续台车上、控制阀安装在支承环壳体内部,对在不同地质环境纠偏中提高了灵活性。盾构机为主动铰接有1Mpa防水能力。
9、铰接满足本标段区间最小曲率半径施工要求。(3) 盾构机装备有害气体监测报警系统。盾构施工随着掘进线路的增长,不利于作业面的气体交换。本次投入使用的盾构机添加有有害气体监测报警系统,可以更好的监测施工过程中有害气体情况,从而保证隧道施工的安全。(4) 管片拼装能力满足1500mm环的管片要求。管片拼装机沿盾构机轴向和径向的动作分别以伸缩和滑动千斤顶带动,沿各自导向装置运动。管片的拼装和位置调整由拼装机的回转、伸缩千斤顶、滑动千斤顶和止振千斤顶进行。(5) 配备了泡沫,膨润土等土体改良添加剂注入系统。盾构的加泥系统具备添加水、膨润土浆以及高分子泡沫材料的能力,可适应粘性土、粉土、粉砂等土质。另外盾
10、构机土仓仓壁上具备加泥孔(分布在各个部位,共有12个);螺旋机上也具备加泥孔(分布在螺旋机前、中、后节上,共有3个)。这样可保证渣土在盾构机各个位置都可以进行改良,以使渣土的流动性得以保证。(6) 设备有可靠,灵敏的土压平衡调节能力,保证开挖面的稳定,与周围的水土压力平衡,控制地表,建筑物及铁路等沉降符合规范要求。土压平衡盾构土仓内的泥土压力在出土时受到螺旋输送机的叶片的反作用而逐步减压,使从出料口出来的渣土压力降低到一定值,经计算可以防止出料口发生喷涌,从而可在地下水压较高的情况下很好地防喷、止水功能。这次计划采用盾构机的螺旋机为可伸缩式,具有前后两道闸门且具备自动关闭功能,当遇到地下水特别
11、丰富的区域或者有涌水危险的情况下,螺旋机主轴可回缩,然后通过关闭土仓内进土口的闸门以及螺旋机出土口的闸门来止水、防喷。(7) 配备了同步注浆系统,使用带外置注浆包的盾构设备,盾构机带仿形刀。本盾构机为双液注浆系统。其中A液浆采用柱塞泵作动力,配有一个5m3的储浆罐;B液浆采用螺旋泵作为动力,配有一个0.5m3的储浆罐。注浆浆液在地面进行配置,由运浆车运到后台车的储浆罐。作用:及时填满衬砌与周围地层之间的环状间隙,防止地层移动,增加行车的稳定性和结构的抗震性。本盾构机设置了两道仿形刀,在施工时合理的使用可有利于曲线掘进,并使线路的轴线控制得到保证。(8) 本盾构机刀盘刀具形式有齿形刀、刮刀、中心
12、刀、保护刀、仿行刀、辅助刀、磨损校验刀、贝壳刀。整个刀盘刀具布置都沿各辐条中心线对称布置,以适应刀盘正逆时针旋转的需要。刀盘转一圈可全断面切削,刀盘每旋转一圈,在同一切削轨迹上切削23次。刀盘外周边,由于刀具切削距离较长,故必须增加刀头个数,以提高耐磨时间。刀盘上除焊接形式刀具外,都可以更换。在刀盘面板和周边最受磨损的部位,加以硬质合金交叉堆焊和复焊一块耐磨钢板,以增强刀盘的耐磨性。齿形刀和刮刀适用于软弱地层,起切削土体的作用。由刀头体和超硬刀片组成。刀头体(刀头母材)的材料,通常是根据固定在刀盘幅条上的方法而选定的。如果用螺栓或销子固定,因为母材不用焊接,可选用耐磨性好的合金材料。中心刀可起
13、到对正前方土体的先行锥入和切削作用,减少刀盘整体切削阻力,并对防止泥饼的产生起到了相当关健的作用。刀盘刀具能够适应粉质黏土、粉土、粉砂以及粘结性、非粘结性、甚至含有少量石块、砂砾等多种复杂的土层。本刀盘设计的开口率可达49.9%,这样利于碴土顺利流入土仓,土仓内增设搅拌棒,通过刀盘盘面上四个添加剂注入口可对开挖面土体进行相应的改良,以使盾构机的掘进正常进行。由于盾构在地下施工的不可预见性,要求盾构机在掘进方面应具备较大的安全系数,所选用的盾构机刀盘扭矩最大为8,000KNm,以保证盾构机在进、出洞,以及穿越土质较硬地层具有良好的可靠性。螺旋机由2台ME2600液压马达驱动。螺旋机轴的叶片为实体
14、面型。螺旋机后段上安装有两个伸缩油缸,可以带动螺旋机轴向后移动700mm,前闸门此时可以关闭。螺旋输送机有输送正常出土允许的最大异物,具有防喷涌功能和对飘石,砾石的处理功能。(9) 本次选用的盾构机刀盘扭矩设计值较大,并且刀盘具有正反转功能、刀盘上刀头可更换功能、刀盘刀头设计切削能力可切削不大于70Mpa强度的素混凝土等。(10) 盾构后配套架车采用门式结构,中间留有供渣土列车进出的通道。由于盾构机内空间有限,相当部分的机电设备、动力装置和油箱等安放到了后备台车上。后台车外侧安装走道板,供人员通行。后配套架车上设置注浆设备,此设备保障盾尾以后车架范围的所有管片都能随时实现间歇注浆或二次注浆。(
15、11) 刀盘为轮辐式结构,主副刀梁各四个。在刀盘盘体背面焊有搅拌臂,正面有4个并且功能可靠的单向喷嘴,兼可注水、泡沫、膨润土等土体改良液剂,当刀盘旋转时可起到搅拌作用,可以有效防止泥土结块和阻塞现象。(12) 刀盘驱动轴承有可靠的防水性能。土砂密封装置应具有温度报警及显示功能。刀盘传力环与壳体之间分别装有多唇口橡胶密封圈,并且有中心润滑系统的油脂注入,防止土仓泥水侵入轴承。(13) 铰接油缸分4区控制,油缸行程不小于150mm,每个行程分区都应有行程显示且准确,可逆。中心润滑系统由四台电机驱动润滑泵(KSP823DX-4K)作为提供油脂的动力,其排出压最大21MPa。四台油脂泵分别通过系统管路
16、和测量阀给固定的部位提供油脂。该系统为双线式油脂系统,可以在一条管路出故障时由另一条管路确保重要部位的油脂供给。(14) 管片拼装机拼装动作有6个自由度,即平移、回转、升降、偏移、俯仰、横摇。管片拼装机为环形结构,回转环由安装在盾构中体上的滚轮支承。拼装机的旋转由2台齿轮MX500液压马达和小齿轮带动固定在回转环上的滚子链圈来完成,液压马达本身带制动装置,可以停止在任意旋转位置上。左右旋转角度分别达到210,限位开关可以防止旋转过度。止振千斤顶有两个(行程75mm),与管片吊点对称布置,可以完成对管片的固定和调整。(15) 螺旋输送机装有伸缩机构和正反转运转。前闸门(土仓内)需要时能及时关闭;
17、后闸门(排土闸门)具有紧急关闭功能 ,同时具有保压功能 螺旋机叶片上堆焊有硬质合金条纹,增加其耐磨性。螺旋机有两个闸门,即前闸门和后闸门。前闸门为开闭式闸门,后闸门为旋转闸门。螺旋机后段上安装有两个伸缩油缸,可以带动螺旋机轴向后移动700mm,前闸门此时可以关闭。(16) 螺旋输送机可在前端和中部安装不小于6个添加剂注入口 螺旋机上还预留有6个注入口,可在螺旋机旋转困难或开挖的渣土流动性较差时通过这几个注入口加注一定量的添加剂,以改良螺旋机内部的渣土,使螺旋机能够顺利出土。(17)皮带输送机装备纠偏装置,满足本标段区间最小曲率半径施工要求皮带机是国内购置的设备。其由五节机架联接构成,各机架间采
18、用铰接结构,可以在各节间形成左右2.3的角度。皮带输送机装备纠偏装置,满足本标段区间最小曲率半径施工要求。(18)皮带输送机具备紧急停止功能并装备拉绳式急停开关。(19)同步注浆系统能满足结硬性缓凝注浆材料正常使用。注浆设备应根据推进速度的快慢自动调节注浆流量。本盾构机为双液注浆系统。其中A液浆采用柱塞泵作动力,配有一个5m的储浆罐;B液浆采用螺旋泵作为动力,配有一个0.5m的储浆罐。注浆浆液在地面进行配置,根据推进速度的快慢自动调节注浆流量,由运浆车运到后台车的储浆罐。同步注浆系统满足结硬性缓凝注浆材料正常使用。(20)同步注浆系统配置4个分支管路和4个备用管路。每个分支管路出口配压力和流量
19、显示及数据采集装置,注浆量可累计计算,并可在系统中记录。(21) 同步注浆系统每个分支管路可独立控制,可实现各柱塞泵调速注浆,可满足各工况注浆需要。(22) 同步注浆系统注浆泵额定工作压力大于5.5mpa,注浆能力大于10M3/h。(23) 盾尾密封油脂泵具有足够的输出流量和输出压力,各密封腔内具有至少6个注脂口,能满足均匀注脂。各分支管路上装有电控阀门,能实现时间模式下和压力模式下的注脂的需求,并有注脂压力,注脂点显示,堵塞报警功能。(24)加泥系统输出流量大于20m3/h,注入泵额定工作压力大于2.5MPa。盾构的加泥系统具备添加水、膨润土浆以及高分子泡沫材料的能力,可适应粘性土、粉土、粉
20、砂等土质。另外盾构机土仓仓壁上具备加泥孔(分布在各个部位,共有12(25)泡沫系统最大注入流量大于2000MI/Min,可与加泥系统管路切换。每个泡沫分支管路可独立控制流量,压力及发泡率,并记录和显示累积量,流量等信息。(26)本盾构机具有足够的泡沫压入压力和稳定性,配置了螺杆空压机及高压空气储气罐,空压机技术标准大于4m3/min/0.60.8Mpa。储气罐面积大于0.6m3。(27)盾构推进时,牵引装置将连接装置将推进力传递给后续台车,使其前进。油管与电缆由其上通过从后续台车到盾构前部。(28)管片起重机主要有上下两组吊梁装置组成,每个吊梁上配备一台5t电动葫芦。(29)盾构机配置合理根据
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