毕业设计-盾构机的施工障碍分析与维修维护.doc
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1、毕业设计-盾构机的施工障碍分析与维修维护 毕业设计 题目: 盾构机的施工故障分析及维修维护 共 18 页 摘 要 本文从盾构机的施工过程、盾构机的施工障碍分析与维修维护,重点论述了盾构机在工程中的维修和维护。盾构机的创造和应用,大大促进了工程建设的开展,其在工程中的作用日益明显。而盾构机的出现又掀起了一场革命,使盾构机的施工过程更有效率,更加的平安。 关键词:盾构机;特点;高效;平安。 Abtract This article from the shield machine, construction process of shield machine construction obstacl
2、e analysis and repair maintenance, focuses on the shield machine in the engineering of repair and maintenance. The invention and application of shield machine, greatly promoted the development of engineering construction in project, the obvious role of. While the shield machine there and set off a r
3、evolution, the shield machine construction process more efficient, more safety. Key words: shield machine; characteristic; performance; security。 共 18 页 目录 摘 要 . 2 目录 . 3 第一章概述 . 5 1.1、盾构机及其工作原理 . 5 1.2、盾构机的分类 . 5 1.2.1、按断面形状分类 . 5 1.2.2、按支护地层的形式分类 . 5 1.2.3、按开挖面与作业室之间隔板的构造分类 . 5 1.3、盾构机组装流程 . 5 1.3
4、.1、后配套拖车下井下井程序 . 6 1.3.2、连接桥下井 . 6 1.3.3、主机下井 . 6 1.3.4、安装机梁下井安装 . 6 1.3.5、调试 . 7 第二章盾构机的施工故障分析及防范措施 . 8 2.1、盾构基座变形 . 8 2.1.1、原因分析 . 8 2.1.2、预防措施 . 8 2.2、盾构后背支撑位移及变形 . 8 2.2.1、原因分析 . 8 2.2.2、预防措施 . 9 2.3 、盾构出洞段轴线偏离设计 . 9 2.3.1、原因分析 . 9 2.3.2、预防措施 . 9 2.4、注浆效果不佳 . 10 2.4.1、原因分析 . 10 2.4.2、预防措施 . 10 2
5、.5、管片端面不平整 . 10 2.5.1、原因分析 . 10 2.5.2、预防措施 . 11 2.6、错缝拼装管片碎裂 . 11 2.6.1、原因分析 . 11 2.6.2、预防措施 . 11 第三章盾构机的维修维护 . 12 共 18 页 3.1.1、辐条式刀盘与面板式刀盘优缺点比拟 . 12 3.1 2、刀盘外圆端面的维修 . 12 3.1.3、主切削刀的维修 . 12 3.1.4、 撕裂刀的维修 . 13 3.1.5、先行刀的维修 . 13 3.1.6、 中心刀的维修 . 14 3.1.7、 螺栓保护套筒的维修 . 14 3.2、盾构机液压系统的维护 . 14 3.2.1、液压油的选择
6、及清洁度 . 14 3.2.2、泵站日常维护 . 15 3.2.3、液压元件维护 . 15 谢 辞 . 17 参考文献 . 18 共 18 页 第一章概述 1.1、盾构机及其工作原理 1) 盾构机,全名叫盾构隧道掘进机,是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,而且要按照不同的地质进行“量体裁衣式的设计制造,可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。 2) 盾构是一种隧道掘进的专用工程机械,现
7、代盾构集机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。 3) 盾构的工作原理就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进的边对土壤进行掘进。这个钢结构组件的壳体称“盾壳,盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道段起着临时支护的作用,承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行 1.2、盾构机的分类 1.2.1、按断面形状分类 盾构根据其断面形状可分为:单圆盾构、复圆盾构多圆盾构、非圆盾构。其中复圆盾构可分为双圆盾构和三圆盾构;非圆盾构可分为椭圆形盾构、矩
8、形盾构、马蹄形盾构、半圆形盾构。复圆盾构和非圆盾构统称为“异形盾构 1.2.2、按支护地层的形式分类 按支护地层的形式分类,主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式五种类型。 1.2.3、按开挖面与作业室之间隔板的构造分类 按开挖面与作业室之间隔板的构造可分为全敞开式、局部敞开式及闭胸式三种。 1.3、盾构机组装流程 共 18 页 组装井的始发台精确定位后及后配套拖车处的钢轨铺设完成后,方可进行盾构的下井组装。 1.3.1、后配套拖车下井下井程序 拖车起吊 轮对安装 拖车下井 皮带支架下井 风管下井 拖车后移。各节拖车的下井顺序为;5号拖车 4号拖车 3号拖车
9、 2号拖车 1号拖车。注:15号拖车下井后由电机车牵引至出土井口,由40T门吊来安装皮带驱动装置及储风筒支架。25,4,3,2号拖车下井后由拖车连杆连接在一起。1号拖车停在组装井一边,待连接桥下井后与其连接。 1.3.2、连接桥下井 连接桥总长为12.6米,下井时须由90T汽车吊与250T的履带吊配合着倾斜下井。下井后其一端与1号拖车由销子连接,另一端支撑在管片小车的工字钢结构上,该钢结构在现场施焊,然后将上端的吊机缓缓放下后移走吊具。 用电机车将1号拖车与连接桥向后拖动,将连接桥移出盾构组装竖井,使1号拖车与2号拖车连接。3.3盾构井内钢轨的撤除及始发台的定位 1.3.3、主机下井 1) 中
10、体下井 中体在250T履带吊及90T汽车吊配合下由平放翻转至立放。然后撤除90T吊机的吊具,由250T履带吊缓慢送到始发台上。 中体在下井前将两根软绳系在其两侧,向下吊运时,由人工缓慢拖着,防止中体扭动。中体停放在始发台后,由测量组进行旋转角度的测量及调整。 2) 前体下井 翻转及下井同中体。送到始发台上后进行与中体的对位,安装与中体的联接螺栓。 3) 刀盘下井 翻转及下井同中体。送到始发台上后安装密封圈及联接螺栓。主机前移使刀盘顶到掌子面。在始发台两侧的盾构机外壳上焊接顶推支座,由两50T的液压千斤顶完成。 1.3.4、安装机梁下井安装 1) 安装机下 其翻转及下井与中体同,下井安装后再进行
11、两个端梁的安装。 共 18 页 2) 盾尾下井 在90T汽车吊与250T的履带吊配合下,倾斜着将盾尾穿入安装机梁,并与中体对接。注意:紧急气囊的安装。 3) 螺旋输送机下井 将螺旋输送机前端头收回至圆筒内.在90T与250T的履带吊配合下,倾斜着将前端头伸入主机内部,用手拉葫芦将前端头吊在盾尾内壁预先焊接好的吊耳上,这样可以撤除前端头的吊机.这样慢慢送进,直到用10T的手拉葫芦更换下另一个吊机.前端头圆筒处的法兰与前体对接,并安装联接螺栓。 4) 反力架及负环钢管片的安装 主机与后配套对接,主机后移并将后配套前移,连接桥前端搭在安装机梁的端梁上,之后割除连接桥的支撑。 连接后配套与主机各部位的
12、液压及电气管路。 1.3.5、调试 1) 空载调试 盾构机组装和连接完毕后,即可进行空载调试。主要调试内容为:液压系统,润滑系统,冷却系统,配电系统,注浆系统,以及各种仪表的校正。 2) 负载调试 空载调试证明盾构机具有工作能力后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力;使盾构机的各个工作系统和辅助系统到达满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。负载调试时将采取严格的技术和管理措施保证工程平安、工程质量和线型精度。 共 18 页 第二章盾构机的施工故障分析及防范措施 2.1、盾构基座变形 在盾构进出洞过程中,盾构基座发生变形,使盾构掘进轴线偏
13、离设计轴线。 2.1.1、原因分析 1) 盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行,盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力; 2) 盾构基座的整体刚度、稳定性不够,或局部构件的强度缺乏; 3) 盾构姿态控制不好,盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角,致使盾构基座受力不均匀; 4) 对盾构基座的固定方式考虑不周,固定不牢靠。 2.1.2、预防措施 1) 盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致,当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时,可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置,切点必须取洞口内侧面处; 2) 基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力; 3) 合理控制盾构姿态
14、,尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致; 4) 盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实,保证接触面积满足要求。 2.2、盾构后背支撑位移及变形 在盾构出洞过程中,盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移。 2.2.1、原因分析 1) 盾构推力过大,或受出洞千斤顶编组影响,造成后靠受力不均匀、不对称,产生应力集中; 2) 盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够; 3) 组成后靠体系的局部构件的强度、刚度不够,各构件间的焊接强度不够; 4) 后靠与负环管片间的结合面不平整。 共 18 页 2.2.2、预防措施 1) 在推进过程中合理控制盾构的总推力,
15、且尽量使千斤顶合理编组,使之均匀受力; 2) 采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙,除充填密实外,还必须确保填充材料强度,使推力能均匀地传递至工作井后井壁。在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作; 3) 对体系的各构件必须进行强度、刚度校验,对受压构件一定要作稳定性验算。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠,各构件安装要定位精确,并确保电焊质量以及螺栓连接的强度; 4) 尽快安装上部的后盾支撑构件,完善整个后盾支撑体系,以便开启盾构上部的千斤顶,使后盾支撑系统受力均匀。 2.3 、盾构出洞段轴线偏离设计 盾构出洞推进段的推进轴线上浮,偏离隧道设计轴线较大,待推进一段距离后盾构推进
16、轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内。 2.3.1、原因分析 1) 洞口土体加固强度太高,使盾构推进的推力提高。而盾构刚出洞时,开始几环的后盾管片是开口环,上部后盾支撑还未安装好,千斤顶无法使用,推力集中在下部,使盾构产生一个向上的力矩,盾构姿态产生向上的趋势; 2) 盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形,引起盾构轴线上浮; 3) 未及时安装上部的后盾支撑,使上半局部的千斤顶无法使用,将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线; 4) 盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力缺乏。 2.3.2、预防措施 1) 正确设计出洞口土体加固方案,设计合理的加固方法和加固强度。施工中正确把握加固质量,保
17、证加固土体的强度均匀,防止产生局部的硬块、障碍物等; 2) 施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压; 3) 及时安装上部后盾支撑,改变推力的分布状况,有利盾构推进轴线的控制,防止盾构上浮现象; 共 18 页 4) 正确操作盾构,按时保养设备,保证机械设备的完好。 2.4、注浆效果不佳 在盾构推进过程中,由于注浆浆液质量不好,使注浆效果不佳,引起地面和隧道的下沉。 2.4.1、原因分析 1) 注浆浆液配合比不当,与注浆工艺、盾构形式、周围土质不相适应; 2) 拌浆计量不准,导致配合比误差,使浆液质量不符合要求; 3) 原材料质量不合格; 4) 运输设备的性能不符合要求,使浆液在运输过程中产生离析、
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