全断面掘进机设计的初步探讨.pdf

技术 ，全断 面掘进 机 的分 类 及应 用 ，并 对 全 断 面掘 进机的设计 进行初 步的探讨 。 1 ． 前 言 当今 世界 上 隧 道 暗挖 法施 工 主要有 钻 爆 法和掘 进 机法 两种 ，钻 爆 法 即通 过钻 孔 爆 破岩土 来 开掘 隧道 ，我国 著 名 的鲁 布 革 水 电站就 是 一种 全机 械 化钻 爆 法施 工 的 典 型 ，月平 均进尺 为 2 O O～2 5 0米 掘 进机 是 以机械能 破 碎岩 土 ，使 隧道 全 断 面 一次 成 型 ，掘进 机 开挖 是 目前世 界 上 隧道 施 工 最 有效的手 段 ，它的 广 泛而 又 成熟 的应 用是 隧道施工 史上 的一次革命 。 目前 ，掘进 机 开挖 隧 道 月平 均 进 度 已 达六七百 米 ，有 的甚 至 超过 千 米 大 关 ，如 甘肃 引大人秦工 程中 ，应 用罗宾斯 掘进 机 ， 月进尺 平均达 1 0 0 0米 。掘进 机施 工 与钻爆 法施 工 相 比 ，具 有 快速 、优 质 、经 济 、安 法 的 3～5倍 。而且 ，掘进 机施工 避免 了爆 破作业 ．成洞周 围岩石 受震 动破 坏影 响小 ， 隧道 洞壁光 滑 ．村 砌工 作 量 大 大减 小 ，有 些甚 至不要 衬砌 。 另外 ．采 用 掘进 机 施 工 法还可 避免钻 爆 法 施 工 中的 人 员伤 亡 、有 毒有害 尘埃 对人 体 的危 害 、 以及工 程 安 全 事故 。而掘进 机 中 的压 力保 持 式 盾构 掘进 机 亦 称盾 构 机 更是 软 土质 城市 用 暗 挖 法 开挖地下铁 路的首选 。 2 ． 掘进机 的分类 、结构 及其工 作原理 全断面掘进机按 其结构及其适 用土质分 为 开 敞式全断面掘进机 、 压力保持式 盾构全 断面掘进 机 、 由开 敞式 全断 面掘进 机和盾 构 掘进机结 台产生的护盾式全断面掘进 机等。 开 敞式 全 断 面 掘 进 机 如 图 1 是 利 用支撑机 构撑 紧洞 壁 ，以承 受 向前 推 进 的 反作用 力及反扭 矩 的步进式 全断 面掘进机 。 广重科技2 ／ 2 0 0 0 1 刀盘部件2 顶护盾3 ． 刀盘支承壳体4 刀盘回转传动机构 5 超 前钻 机6 ．推进 液压 缸7 水 平 支撑8 出碴 皮 带机 9． 后下 支承1 0 锚 杆钻 机1 1 ．仰拱 安装 机 图 l 开 敞式全断 面掘 进机 维普资讯 适用 于 开挖 围岩 较完 整 的 、岩石 整 体 性 及 自稳性较 好的 隧道 。其 主要 结构一 般有 装 有 各式适 宜 刀具 和集碴戽 斗的 刀盘部件 、 刀 盘 支承 壳体 、 刀盘 回转传动 机构 、 超前钻机 、 推 进 油 缸 、 水 平 支 撑 、 出碴 皮 带 机 、 后 下 支 承 、 仰拱 安装 机 、 导 向 机构 及后 部 小 车等 。 其主要原 理是 刀盘 回转传 动机 构驱动 刀盘 转 动 ， 而 推进 油缸 则 提供 刀 盘 向前 的 动 力 ， 水平 支撑用 来 克服 刀 盘 向前 进 的反 作用 力 及反扭矩 ， 刀 盘 由于 回转传 动机 构 、 推进 油 缸 及水平 支撑的共 同作用 ， 使 刀盘受强力挤 压在 隧道 的工作 面上并进行 旋转 ， 刀盘上 的 各式 刀具 即可切 削岩石 。而 轧 碎 后 的碎 碴 则 落于刀盘 四周 的戽 斗内 ， 由戽 斗提升 到上 方卸 于 出渣 槽 ， 再 滑至出 渣输送 机 面运 到后 方 ， 然后 由其它运输机 械进 出洞外 。 刀盘支 承 壳体 中装 有 回转 支承 ，起 支 承 刀盘 的作 用 。超 前钻 的 作用 是 在 遇 到局 部不稳定岩层时 ，先 向前钻孔 ，再灌 浆以 固结前 方围岩 ，然后 再掘进 ，以防止 塌方。 仰拱安 装机 的作 用 是 在 局 部 岩层 稳 定性 已挖好 的岩 洞塌 方 。 导 向机 构 则用 于测 量 掘进 机的运 动 方 向 ，以便保 证 掘进 机 的运 动轨迹与设 计 的 隧道 轨迹 相 同。而 这是 所 有种 类的 掘进 机 均通 用 的。后 部 小 车 主要 用于运输 供应掘进 机转动及 推进的动 力泵 、 马达 、油箱 、以及 电力供应 及控制室 等。 压 力保持式 盾构掘进机 带有茼 型护盾 ， 在盾 构 中间设 置一 道密封隔板 ， 把盾 构开挖 面和隧 道截 然分 开 ， 在 隔板 和 开挖 面 问形成 一 密封 室 ， 开挖面与 隔板 之 问被挖 下来的土 砂所 充满 ， 并保持一 定的压 力以保 证挖掘 面 无崩塌 的余 地。盾 构 机是 利用 推进 油 缸顶 住后部 衬砌 管片 以承受 向前推 进 的反 作用 力及反 扭矩 的步 进 式全 断 面 掘 进机 。适 用 于牯土 、 粉 土 卵 石 以及 松 软 土质 。盾 构 机 主要又分 为 泥水加 压式盾构 和土压平衡 式 盾 构两种 。 泥水加 压 式盾 构 机 如 图 2 的主 要 结 构为 刀盘及 回转支承 、 刀盘 回转装置 、 推进 油缸 、 排泥泵 装 置 、 管 片安 装 器 、 保 圆器 、 管 片输 送机和后部 小车等 。其工作原 理是 盾 差时 ，安装拱 钢 架 进行 临时 支撑 ，以防 止构机将 按一定要 求配制的 膨润 土或粘土浆 2 ～ 一 l⋯ j I⋯ J ． ．． ⋯ I -- -． 1 图 2泥水 加压式 盾构机 广 重科技2 ／ 2 0 维普资讯 通过 泥浆 泵 、输 浆 管 以一定 的压 力 从前 体 上部送往 开 挖 工 作面 ，有压 泥浆 可 以发 挥 固壁作用 ，当地下水 位较高 时平衡水压 力 ， 使 开挖面 保持 稳 定 ，与 此 同 时 ，刀 盘 从 工 作面 切削下来 的 岩土渣 也与泥 浆混为一体 ． 再 由前 体下 部 的吸 泥 管 吸 出送 往 泥碴 分离 场 刀盘 回转装 置 驱 动 刀盘 转 动 ，而 推进 油缸 则提供 刀盘 向前 的 动 力 ，推进 油 缸顶 住后 部衬砌 管 片 以承 受 向前 推进 的 反 作用 力及 反扭矩 ，刀盘 由于 回转 装 置及 推 进 油 缸 的共同作 用 ，使 刀盘 受强 力挤 压 在 隧 洞 的工 作面 上并 进行 旋 转 ，刀盘 上 的各式 刀 具 即进行 切削 管 片安 装 器 的作 用是 在 盾 构 机每掘进 一个 管片距 ，即安装一 圈管片 。 而保 圆器 则将 该 圈管 片撑 圆 ．便 于 安装 螺 栓 以及 使 管 片轴线 保 持 与盾 构 同轴 ，以备 下步 灌浆 工作 。管 片装好 后 ，推 进 油 缸撑 在该 圈管 片上 进行 下 一 个 推进 过 程 。管 片 输送 机 的作 用 是将 管 片 从后 配套 车 上 运到 管 片安装 器可 安装 的合 适 位置 上 。泥 水加 压 式盾 构机 主要适 用 于 无 粘聚 力 的滞 水砂 层 、软塑性 或流动性 等特别 松软地层 。 土压 平 衡 式 盾 构 机 如 图 3 与泥 水 图 3土 压平衡盾 构机 加 压式 盾构机 不 同之 处在 于 没有 大 量 的 泥浆进人 工 作 面 ，切 削下来 的岩 土碴 不 是 由排泥 泵装 置 排 出 ，而 是被 一个 螺旋 输 送 机连续 取 出 ，送 上 皮 带输 送 机 ，再装 人 斗 车运出 。这样 ，工作 面 的 稳 定是 由 自身和 广重科 技2 ／ 2 o 推土压力 平 衡来 保 证 ，因此 其 螺旋 输 送 机 的取 土速 度必 须与刀盘 的切 削速度 相适应 。 其它 的工作 原理 及部件 则 与 泥水 式 盾构 机 相 同。 土压平 衡 式 盾机 构适 用 于 稳 定性 相 对较好 ，地下水 位不高 的粘土 、砂 、卵石 、 粉土及松 软 土质 、以及 单轴 抗 压 强度 较 低 的岩层 ， 护盾 式全 断 面掘 进机 是 将 开 敞式 掘 进 机与盾 构机相结 合 ， 在开敞式 掘进机 的基础 上采 用 了一些 盾构机 的技 术 、 如机器周 围加 圆筒型护 盾 ， 采 用管 片衬砌 ， 推 进 油缸 顶 在 衬 砌管片 上 等而 开 发 的机 型 。护盾 式 全 断 面掘进机 一般 有顶 部稳定器 ， 顶 部稳定器 的 作用是 防止 刀盘 产 生振 动 。护 盾式 掘 进 机 又分 为单 护盾 如 图 4 、 双护盾 如 图 5 、 三 图 4单 护盾掘进 机 1 刀 盘2 前护 盾3 ．驱动 装 置4． 可 伸 缩 护 盾 5 铰 接油 缸6 后 护 盾 支 撑 护盾 7 尾护 盾8 ． 皮 带运 输机9 ．混凝 土管 片1 0 { 昆 凝 土营 片 铺 设机 l I ． 辅 助 推进 油缸 及撑 靴1 2 支撑 靴1 5 推 进油 缸 1 6 ．主轴承 及走 齿圈 1 5 ． 刀 盘支 承壳 体 图 5双 护盾掘进 机 护盾 如图 6 等 ， 适 用 于复杂地层 情况 如 3 维普资讯 】 ．刀枯 部件2 前护 盾3 前 稳定 靴4 推进 油缸5 推 进油 缸6 中 护 启7 中稳 定靴8 ． 后 稳定 靴9 后 护 盾】 0 出渣皮 带机l 1 管 片铺 设 机】 2 后 支撑 靴】 3 前支 撑靴1 4 刀 盘 回转 驱 前机 构 图 6三护 盾掘 进机 断层 、 破碎 带 、 局 部 软岩 或 者 溶洞 等 。 单护 盾掘进 机 除刀盘 与舱壁 之 间 不带压 力 及 由 皮带输 送机 直接 从 前 体的 开 孔处 将切 削 下 来 的岩 上碴送 到 后 部斗 车这 两点 与 盾构 机 不 同外 ， 其它工作 原理及结 构均 与盾 构机相 同 ，单护 盾掘进机适 用于软岩 及破 碎地 层 双护盾及三 护盾 掘 进 机是 既 可 当开 敞式 掘 进机使 用 ， 又可作单护 盾掘进机使 用的既 可 由支撑靴 撑紧洞 壁 ． 又可 由推进油缸 撑 紧管 片来克服 向前 推进 的反作 用 力 及 反扭 矩 的 掘进机 ， 适 用于 硬 岩 、 局部 软 岩 及 地层 条件 比较 复杂的地 层的掘进 。在岩层 较好 地段 ， 双护盾 可实现较快 速度 的掘进 ， 而三护盾 则 可实现 连续 掘进 。 3 ． 掘进机 的设计 3． 1方 案 选择 掘进 机的设计 ， 首 先是根据 用户 提供 的 工 程地质条 件 、 水文地质条 件 、 地 层参数 、 地 面环境 、 地 面和地下构筑 物对地 面沉 降 的敏 感度 ， 施工 周期 ， 隧道尺寸 、 长度 、 直径 、 永 久 衬砌 的厚度 ， 总造 价等 进行 方案设计 因为 方案设计 是掘 进 机 能否使 用 及保 证 工 程 成 功的关键 ， 同时亦 是整台掘进 机的价格 高低 及保 证满足施 工进尺 的关键 ， 若地质条 件主 要为无粘 聚力 的滞水 砂层 、 软塑料或 流动性 d 等特 别 松 软 的地 层 ， 则 应 设 计成 泥 水 加 压式 盾 构 机 ． 如 广 州 地 铁 一 号 线 的 西 门 口到 黄沙段便 是 使用 泥水 加 压式 盾构机 若地 质 条件 为稳 定 性相 对 较 好 、 地 F水 位 不 高 的粘 土 、 砂 、 卵 石 、 粉 土 及松 软土 质或单 轴抗 压 强度 较低 的 、 稳 定 性 较 差 的 、 且 地 面 沉 降要 求 较严 的岩 层 ， 则 应设 计成 土 压 平 衡 式 盾 构 机 ， 如 广州地 铁一 号线 的 公 园前 到 东站 段 和 二 号 线 的 试 验 段 。 若 地质条件 是软 岩及破碎 地层 ， 则应采 用单 护盾 掘进 机。若 地质 条 件 中 既有 稳 定性 较 好 的硬岩 ， 又 有局 部 软岩 受断 层 、 破 碎带 或 溶 洞等 ． 而进度要求 较快 ． 施工 周期短 ． 则应 选 用双护盾 式 或三 护 盾掘 进 机 。若地 质条 件 全 为 自稳 性好的硬 岩 ， 则应用开 敞式掘进 机 上 述方法 只是 一种较粗糙 的选型 方法 。 在实际 设计 中， 很难 找到一 个简 单的选型方 法和程序 ． 只能在 综 合 比较 的 基 础上 ， 从 技 术角度 来探讨 最 适宜 的掘 进 机 型式 。如 J 州地铁 号线 北 段 ， 全 线 围岩 基 本 能 自稳 ． 但要经 过两 个断 层 ． 若 按 正常 选 择 ， 则 可 选 护盾式 掘进 机 ， 但考 虑 到要 经 过 火 车站 ， 交 易 会 ． 古 铁路的地 下 ， 地 面沉 降要 求非常严 ， 故 专家们 一致认为应 选用土压 平衡式 亦称 E P B 盾构机进 行 掘进 。但 该盾 构机 在 土层 稳定地段 应能 当开敞式掘进 机使用 ． 以提 高 掘进 速度 。 3． 2刀盘 设 计 选 定掘进 机型式 后 ， 刀盘 的设 计便是 整 台掘 进机设计 的关键 ， 是掘进 机能否 向前切 削的关 键 。刀盘 确定后 ， 总推 力 、 总 扭矩 、 总 功率及 回转 支 承便 可 确定 。根 据 隧 洞洞 径 的要求 ， 若要装 管 片 ， 则 还 应考 虑 管 片 的厚 度 管 片厚 度 与土 质、 埋深 及 洞径 有 关 ， 确 广重 科技2 ／ 2 0 0 0 维普资讯 定掘进 机 的 刀盘外 径 及 盾壳 外 径 。根 据 土 质及刀 盘 本 身强 度要 求 确 定 刀 盘 的 开 孔 率 ， 并将刀 盆分 成 几 等份 ， 然 后根 据 土 质确 定刀 盘上 装盘 形滚刀 、 剃 刀还是用 滚刀 和剃 刀 的混台 。若 软土 则应以剃 刀为 主 ， 硬岩则 以滚 刀为 主 ， 若 既有 硬 岩又 有 软 土 ， 则 采用 混合 刀盘 ， 即装 滚刀 ， 又装剃刀 。另外 ， 根据 隧洞的最小转 弯半 径设 计扩孔 刀 若 设计时 考 虑采用刀 盘外径 比盾 体直径 大足够尺 寸 ， 则 也可不用 扩孔刀 ， 但这 样较难控 制小 的沉 降量 。盘 形滚刀 根据其在 刀盘上 的位置可 分 为中心 刀 、 正 刀 、 过 渡 刀 和 边刀 。掘进 机 上盘形滚 刀数 量 与刀 盘 直 径及 刀具 直 径 有 关 ， 还与相 邻两把刀 的刀 间距 有关 。一般刀 具直 径 越 大 ， 可承 受 的推 力 越 大 见表 1 ， 刀间距 也越 大 。而 刀间距 的大 小又 与 开挖 岩石的强 度有关 见 表 2 。 目前 ， 综合 刀具 寿命及 方 便换 刀等 因素 ， 1 7寸 的 盘 刀 用 得 最多 。刺刀的 布置 基 本 上采 用 间隔 错 位布 置 ， 即每两 把剃刀之 问空一把 刺刀位 ， 在下 盘 形滚 刀直 径及推 力 表 1 直 l 英寸 l 1 1 2 1 3 1 4 l 5 { 1 6 { 1 7 1 9 2 l 径 l r a m 2 7 9 3 0 5 3 3 0 3 5 6 3 9 4 4 1 5 4 3 2 4 8 3 5 额 定 推力 k N 1 ∞ 1 ∞ 1 5 0 抽 2 o 0 2 o 0 1 6 0 3 ∞ 最大 推力 nc N 1 3 0 1 9 0 2 5 0 2 5 0 2 5 0 31 0 岩石 的强 度 与刀间距 的关 系 表 2 岩石的强度 r l v a J l o o 刀间距 m l 1 1 0 l 2 0 9 0 l 50 8 0 一 份 中的 剃 刀刚 好埋 上这 份 的空 位 ，而 下 一 份的空 位 刚好是 前 一份 的刺 刀 位 。所有 刀具在 刀盘上 的布 置模 式均 应 接 近满 足两 个要 求 1 刀具在 破 岩 时所 受 的负荷 是 均等 的 ， 即每 把 刀 的破 岩量 相 等 ， 盘 刀刀 刃 两侧 的侧 向反力 能互相 抵 销。 2 作用在刀 盘体上 的各点外 力相 互平衡 ， 其合力通 过盘 心 ， 不产生倾 覆力矩 。对于非 压力保持 式掘 进 机 ， 刀盘上 的 刀具 确 定后 ， 即可粗 算掘 进 机 的动力 。对于 盘刀 刀盘 总推 力 刀具 数 x刀具可 承受 的最 大 推力 。总扭 矩 总推 力 x磨 擦系数 。磨擦 系数 约 为 0 ． 10 ． 3之 同 。对于 硬岩 ， 刀盘转 速一般 为 3～8 r ／ mi n ， 同时必须 保证 边 刀 速 度 2 、 5 m／ s 推进 的 摄 大速 度为 1 3 m m ／ r 一1 5 m m ／ r 。根据 扭矩 和 功率 ， 便可计 算 出总 功率 。而 通过受力情况 分析及 已知 的转 速条 件 ， 便可 选 择 回转 轴 承 ， 轴承 的使 用 寿命一般 为 1 0 0 0 0～1 5 0 0 0 h 。 对 于压力保 持式 盾构 机 ， 总推 力 为 1 0 0～1 2 0 广重科 技2 ／ 2 0 0 0 l 8 0 70 2 ∞ 6 5 2 5 0 6 0 吨／ m 2 ， 总扭矩 为 a 1 2， 对 土压 式 a1 ． 3 2 ． 0 ， 对泥水 式 a0 、 7～1 ． 0 。刀盘外 圆周 的 线速度 为 1 52 5 m／ r a i n 。根 据 直径 便可 计 出转速 。推 进最 大速 度为 5 0～l f ] O mm ／ m i n 。 而根据 受 力 分 析 及 转 速 条 件 ， 即可 选 择 轴 承 。对 于既 可 当 T B M 使用 ， 又 可 当 E P R使 用 的机 器 ， 则选两种计 算方式 中总推力 及总 扭 矩较 大 的作 为机器 的总推力及 总扭矩值 。 以上 的计算 方 法 均 为理 论性 的 或经 验 性 的 计算 。实际上 ， 目前 世界上各 制造全 断面 掘 进机 的公 司均 承 认 ， 计算 只是 个 参考 ， 各 种 掘 进机的总功率 、 总 扭矩及总 推力均应 在计 算 的基 础上 ， 再用类 比法 与 已成功地在相 同 的地 质条件下 掘进 的机器 比较 ， 然后最终 确 定 机器的主 参 数。表 3及表 4为 目前 已成 功 掘进 的各种 掘 进 机 及其 主参 数 。表 4为 广州地 铁一 号 线 及二 号线 试 验段 已采 用 的 盾 构机及二 号线 南 、 北段拟 采用的盾 构机 的 主参数 。 S 维普资讯 一 一 舄 i 季 莩 莩 莩 莩 莩 莩 季 莩 莩 莩 晷 寸 导 孛 薯 ； 孛 孛 __ 删 目 一 一 掉 莩 舀 善 孽至 L_ 一 一 -_ - _ _ 一 一 一 _ _ 一 苷 莹 童 童 童 嘉 童 童 毫 基 毫 嘉 童 童 萋 墓 墓 盏 量 督 商 一一 心 目 0 0 掉 静 E 景 寓 8 景 象 { ￡ 1 嘣样斗 _ _ 一 一 _ _ 一 一 一 一 一 一 制 口 8 景 一 8 景 景 曩 善 0 8 景 一 蠡 翕 景 量 一 一 H 一 一 H 一 鞲 鞲啦 目 i 一 一 8 一 一 焉 l 8 焉 萋 l 寰 强 茧 n n n n 五 孛 孛 孛 孛 孛 孛 导 1 l 孛 孛 萎 景 | 磊 磊 互 鬲 晶 磊 ∞ 富 主 f ∞ 一 一 [ 料 莹 8 8 8 8 8 鲁 8 8 量 里 善 鸯 到 爱 __ 卿 * 蜈 暝 寸 型 掌 葛 昌 善 高 In 景 暮 8 虽 星 量 莩 萱 岛 兽 S 器 寸 一 一 孛 埘 E g 8 g g g 8 g g 星8 高 需 昌 - 品 8 8 暑 8 暑 8 曷 量 一 重 一 _ _ 一 一 一 一 _ _ I 掂疆 I I I I I I I I t } 孛 孛 孛 孛 孛 孛 导 孛 孛 孛 匿 狮 如 奄 扛 譬 瞳 士 压 会 畚 念 扯 叁 念 氇 念 窭 如 恒 和 如 堪 盛 譬 盛 金 念 巷 念 念 硷 氇 念 念 廷 廷 廷 蓬 垫 罢 噍 噻 霍 廷 廷 * * * H 匠 曲 曲 咖 廿 曲 曲 卅 曲 曲 幅 幅 幅 懈 幅 懈 幅 懈 悄 懈 毫 副 蒜 莲 摄 疑 摄 疑 疑 摄 疑 摄 疑 摄 疑 摄 摄 鼎椎 暴赘 嘿求箍 盆搬爆督键 帕 维普资讯 雪 嚣 霹 嚣 嚣 舜 霹 嚣 嚣 嚣 霹 霹 霹 霹 萎 商 蟊 艟 亭 藩 * 辟I * 垃 藩 耐 喜 h 蜜 巷 噼 * 群丑 蔷 1 Ⅱ 斟 Ⅱ 由 斟 蕞 Ⅱ 耩 班 日 叫I 叫 l 叠 蛀 叫 l 对 ￡ 蘸 亡 E E E 雠 雌 雏 囊 京 E 简 妊 尊 刊 E 站 姚 葫 赫 澍 播 旃 ● 薄 l 刊 E 毒 刊 E 雌 氨 g 蓉 盆 Hr ,a 躺 l I I l l l l l l l 蕈 舟 蓉 五 营 至 矗 譬 g 昂 叁 心 睇 娃 睇 b { b { 召 譬 8 目 誉 盆 蕈 謇 蜃 塞 要 誉 堇 善 兽 H 。 唇 g 喜 目 晦肃 碍蝽 茧 誉 萄 * 耻 蓉 电I糗 惜誊 善 善 譬 善 垂 鐾 善 鹭 驾 鹭 蓦 星 g 至 H 一 H 一 H H H 一 一 H 謇 暑 謇 萤 萤 萤 謇 g g 基 基 喜 互 桂 喜 誉 毒 喜 磬 晷 I 毒 奇 宣 韶 薄 蒜 却 基 i 目 希 手 r 1 ． 彗 盐 星 星 露 星 露 露 露 吾 自 9 9 9 酸 笃 辱 罨 一 一 H H H 酱 旺 蠡 夏 蠡 夏 量 篙 里 里 墨 墓 互 一 一 l 高 暑 盎 盎 苎 盎 凸 、 J 、 J 轱 喜 抽 弹 岫 叁 蓉 蓉 警蓉 望蓉 警蓉 警誉 叁 I 荫 广重 科技2 ／ 2 0 0 0 7 维普资讯 广州地铁已用殛拟用的盾构机主参数 表 4 一 号线 二号线试验段 二 蝗北段 二 号线南段 刀盘 丰要参 数 娄型 正反转全断面掘削 E P B 正反转垒断而掘削 口B I E 爱转全 断面掘削 E P B 正反转垒断 面掘削 E P B 转速 O～1 O r ， m l n c 般 1 3 0 7 咖n 在 0 6 mi 02． 8 7 ／ ， 2 3 5 MD a 最太 】0 6 r ／ n fi n 在 3 6 8 船 骰 3 8 9 0 k N m． 最太 般3 0 8 8 k N‘ l tl ， 埽太最4 0 8 5 k ’ t it ， 扭肝 最 大 3 5 - ；0 k Nm．扭 断 扭矩 58 3 o m 4 S m 42 踟 i1 1 4 N m 电机 4 5 k W 1 2 0 5 4 0 k W k WI I N O 9 9 0 k , 3 】 5 k W x 3 N O9 4 5 k W 1 6 0 k W 3 N O 4 8 0 k , 4 5 k W x I N O“4 5 k W 1 _ 7 k W x】 N O l 1 7 k W 齿刀 、 盘 1 7把． 单 头 卣刀、 蒗 齿刀 、 盘刀 4 】 把 刀 l 2} E ． 烈刃 刀 l 5 齿 ] 、 盘刀 双刃月 l 5把1 把 扩 L 功率 1 _ k W x 1 01 _ k W 无 2 W x】 N O 2 2 k W 2 2 k W1 02 2 W 盾构 主 体 主要 参数 嘶 l 加m m 6 1 4 0 m m 外l桦 嘶 3 r 1 1 11 嘶 3 5 O n 开挖 嘶 1 8 0 开挖 I 2 1 0 率件长度 7 8 0 5 tm 7 8 0 5 m m 5 刀盘 m m 5 8 9 0 刀盘 m m 中转角度 左 、 右 1 ． 上、 下 I 。 左、 右 l 。 ， 上 、 下 I 6 0 r c z m i ,,L 6 0 r l l l l1 ．Z m i n 最走推进速度 6 3 m I I 咖n 5 l m m ／ m J n 吊大 8 0 m n W m i n 是大 8 0 r e i r m i n 是太推进力 3 3 0 0 3 3 0 0 3 0 4 5 J 3 ㈣ 推进电机4 5 k W l 3 0 k W 1 管 片 安装 器 土要 参数 提引负载 3 4 0 0 k g 3 4 0 0 k 3 4 ∞h 3 ,t o o 1 平移力 5 0 k N 5 0 k N 5 0 k H 提升力 l 4 0 】 2 N l 2 0 k N 旋转角度 左右各 2 1 0 。 左右各 2 0 0 左右各 2 0 0 a 左右各 转速0 ． 4 0 ． 9 r ／ r Ⅲ O 5 一】 r ／ 唧n 回转电机 】 5 k w 3 0 k W 5 5 k 5 5 k W 油缸组电机 7 5 k w 7 5 k W l 螺 旋 输送 机 主要 参 数 嘶 5 o ∞0 5 孔 V 3 O O枷 轴 x 螺旋叶外径 6 9 0 垂 l 帅 L 删x f { 自 x 6 0 0 s 5 Z J 3 S 6 0 0 s 转速0 一l I r ／ n n 1 5 一】 5 5 咖 0 1 9 r ／ i fi r ,0 2 2 r ／ n fi n 最大 9 6 I l l 扭矩 4 0 k N m 最大 2 2 5 m 蛙太 2 2 5 m 常用 6 4 m l 9 9 ／ h n 3 0 0 i h 日 捧泥能力 ≈1 憾 ／ h 2 3 5 ／ h 1 0 0 ％ l m％ 1 m％1 电机4 5 k W2 N O 9 0 k W 9 0 k W x】 N O 9 0 k W 3 1 5 k w】 N O3 1 5 k W I l O k WI l 0 0 k W 闸门电机l l k W 2 2 k W 2 2 k W 2 2 k W 皮 带输 送 觇 主要 参数 电机功率 1 5 k w 1 5 k W 2 2 k W 2 2 k W 皮带宽度 9 。 0 Ⅲm 【 运载速度1 8 0 m ／ ra i n ％0 m ／ 唧n 1 篮咖 ／ m l 6 m ／ m i n 最太运载能力 1 7 6 m 3 ／ h 3 0 0 ／ h 3 0 0 m 3 ／ h 8 下转 第 1 1页 广重科 技2 ／ 2 0 0 0 维普资讯 续表 4 序号 规格 f 广重 进 口 增重 ％ 1 1 F 4 6 8 2 XL _ _ 1 5 0 l 2 7 5 2 7 5 0 从 表 4看 ，广 重炉条 的 尺寸 精 度达 到 进 口炉条的水 平。 四 、结 语 1 ． 广 重 生 产 的 炉 条 ，经 9 3年安 装 试 验 至现 在正 常运 转 ，表 明试 制 炉 条质 量 良 好 。 2 ． 9 8年广 重生 产 炉条 及其 它配 件 ， 已 经顺 利装机 应 用 ，9 9年 又扩 大 生产 ，表 明 广 重铸锻分 公 司具 备 生产 大 型垃 圾 焚 烧炉 整套 炉条 的能力。 3 ．生 产 炉 条 用 制 造 工 艺 ，对 相 似 材 质 、尺寸 、形位 要 求 精 确 的产 品 ，有 一定 的借 鉴作用 。 上 接 第 l 1 页 3 ． 3 其他部件 的设计 刀盘设 计确 定后 ， 便 可进行其 它部件 的 设 计 。 首先 ， 应设计排 碴设备 。 排碴 设备 的设 计 应保 证使 掘 进 机在 最 大进 尺 时 的碴 量 能 顺 利排 出。 若 是压 力 保 持式 掘 进 机 ， 其 排碴 速 度还 应是 无 级 调速 、 应 与掘 进 速 度联 锁 、 保 证掘进 和 出碴平衡 ， 从 而保证 泥舱 的压 力 恒 定 。 其 次 ， 需装管 片或 临时 支护物 的 ， 应设 计 安装 器 ， 其提 升力 应为最 重管 片或支护物 的5 倍 上 ， 旋 转力 应具 有 在 管 片或 支 护物 最 大行 程时能够旋 转的扭矩 ， 转 速应保证其 圆周速 度在 1 52 0 米／ 分 范 围 内 ， 最 好 应 为 无 级调 速 ， 旋转 角度 对用于装管 片的应 在左 右各2 0 0 度 范 围 内， 装 临 时支 护 物 的角 度 范 围则应 根据 需 要设 计 。 另外 ， 应设 计 将 管 片 或支护 物从 后 部 运输 矿 车送 到 安装 器 处 的 吊车 ， 吊车 的起 重 能力按 管 片或 支护物 的最 大重量 及需 运输 的距 离进行设 计 。 4 ． 结语 目前 ，我 国全 断 面 掘进 机 在设 计 方 面 仍处于 较落后 的局 面 ，我 国 自行设 计 的 掘 进机多 数使 用效 果 不太 理 想 。而对 于 适 应 岩石 软硬兼 有 的复 杂岩 层 的 护盾式 掘进 机 及压 力保持 式盾 构机 ，到 目前 为止 ，我 国 似无 自行设 计 制 造的 产 品 。可 以讲 ，国 内 广重科 技2 ／ 2 0 掘进机 的设 计 制造 是 处于 停 顿状 态 。而 目 前我 国需 开 挖 的隧 道 量却 不 断增 多 ，掘进 机的需 求量 不 断扩 大 。近 期 ，上 海通 过 与 外 国公 司合作 ，国外设计 及制造关 键部分 ， 国 内设 计及制 造 非关 键 部 分的 方 法来 研制 用于软 土的 压 力保 持 式盾 构机 ，取 得 了较 成功 的经 验 。而且 ，这确 实 不 失 为一 种有 效的开发 新 产 品的 方 法。 因为 对于 掘 进机 的设计 ，大量 的计 算 均为 经验 计 算 ，设计 时主要 考虑 的 问题 是 机 器 必须 能解 决 实 际 的工程 问题 ，因此 ，掘进 机 的设 计人 员必 须有相 当的工程 经验 。 广 重企业 集 团 有 限公 司作 为广 东 地 区 的一家大 型 企业 ，参 与 了广 州 地铁 一 号线 盾 构 机的 安 装 和拆 卸 ，并 参 与 了广州 地铁 二号线 试验 段 盾构 机 的维 修及 安 装 ，积 累 了一 定的盾 构 机制 造 经 验 。今 后 ，我 们将 积极参 与地 铁 工程 的 施工 建设 ，并积 极 消 化外 国的先 进 经 验 ，加大 研究 力度 ，生 产 出属 于 自己的掘进 机 。 参考文献 1 ． 茅承 觉 、叶定 海 、张照煌 全 断 面 岩石 掘进机 概论 ，建筑 机械1 9 9 8 ． 1 0 2 ． 王守 强 盾 构施 工技 术及 应 用水 利科 技讲座 3 ． 盾 构机械 国外施 工机 械选编 1． 维普资讯