完整版海瑞克盾构机技术说明.docx
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完整版海瑞克盾构机技术说明
隧道掘进机的技术说明
5.1概述
该设备是一种液压挖掘盾构机,采用土压支护隧道开挖面。
泥土由刀盘开挖。
隧道壁面采用管片(钢筋混凝土块)衬砌。
该设备的设计形式是土压平衡盾构。
设备制造商:
海瑞克公司
Schlehenweg2
D-77963Schwanau
海瑞克公司的供货范围包括:
隧道掘进机本体、管片定位设备(拼装机)、后援列车以及相应的液压与电源装置。
它们组合起来构成隧道掘进机的整套设计。
5.2功能(EPB盾构)
土压平衡盾构机(缩写为EPB盾构)尤其适用于各种黏性土质,其中有较高含量的低渗水性粘土、壤土或淤泥。
为防止出现沉降或隆起,将刀盘开挖下来的土料用于支撑隧道开挖面。
用作支撑介质的开挖土料必须具备如下特性:
高塑性
流质至松软的密实度
低内摩擦
低渗水性
通常,这些特性在开挖前后均无法遇到。
土料必须利用添加物如斑脱土和泡沫予以调节,使其变得易于输送,但土压的变化必须予以考虑。
5.2.1土料挖掘/推进
土料开挖是借助旋转刀盘完成的,然后,挖掘的土料在挤压作用下,通过刀盘上的开口进入挖掘室。
并与那里已经存在的浆状塑性土料混合搅拌。
推力千斤顶的作用力通过压力隔板传递到浆状土,以防止隧道开挖面的土料进入开挖室。
当开挖室内的浆状土无法被土压、水压进一步压实时,即达到了平衡。
此时,隧道开挖面上的土压大约等于静态土压。
如果进一步提高浆状土的支护压力,使其超过平衡状态,则会进一步压实开挖室内的浆状土和隧道开挖面,从而可能导致盾构前方区域发生隆起。
而如果降低土压,则土料将进入挖掘室,并因此而造成沉降。
借助于螺旋输送机,可以将开挖的土料从受压的开挖室内输送到处于大气压下的隧道部分。
要在不采用气闸的情况下,将土料从螺旋输送机出口输送到输送皮带上,土料应具有较低的渗水性,以避免其通过螺旋输送机流出。
土压主要受以下因素影响:
∙隧道掘进速度
∙开挖的土料数量
∙调节土料所用的添加介质
在按某一给定速度进行隧道开挖时,土压的控制是通过改变螺旋输送机的转速来实现的。
如果提高螺旋转速,以更快的速度排出土料,则土压下降。
而如果放慢排土速度,则土压将会增加。
另外,一般还可以通过改变推进速度来控制土压。
降低隧道开挖速度,则降低土压,而提高隧道开挖速度,则引起土压的提高。
在隧道挖掘过程中,目标是要使土压保持恒定。
挖掘室内产生的压力必须补偿刀盘前部的压力,以避免发生沉降和土料泄漏。
借助于安装在压力隔板的各种不同高度上的土压传感器,在控制室内,可以实现土压和支护压力的可视化。
在隧道开挖过程中,可以变换刀盘的旋转速度,以便搅拌和调节土料,减少盾构的横摇。
5.2.2控制
盾构机运行所必需的数据及控制设施均位于控制室内。
隧道挖掘速度、刀盘转速以及螺旋输送机的转速均可以在控制室内进行设置。
此外,在控制室内。
还可以确定隧道掘进方向,通过推力千斤顶组的压力调节,可以使盾构机按照导向系统所发出的指令受到控制。
5.2.3管环拼装周期
在推进过程中,下一道待拼装的管片环被装载到管片送料机上。
随着轨道掘进机向前推移,已拼装好的上一道管环的外表面与刀盘开挖直径之间的间隙必须予以填充。
否则周边的土将填充此间隙,从而导致沉降的发生。
当完成推进周期后,若干个推力千斤顶将缩回,以便腾出足够的空间用于第一个管片。
其它的推力千斤顶将仍然保持与已建管环之间的接触,以防盾构因土压作用而后移。
拼装机提起管片,并将其放置到位,然后通过销钉与前一道管环连接。
在拼装机机头松开管片之前,必须确保缩回的千斤顶已将管片固定好,以避免管片的意外移位。
其它管片按完成管环的同样方式进行拼装。
5.3技术数据/总览
隧道
隧道长度:
最大坡度/倾斜度
3.459[m]
+/-5%
隧道管
隧道内径
隧道外径
管片长度
管片数量
5.400[mm]
6.000[mm]
1.500[mm]
5+1
隧道掘进系统
最高工作压力
包含后援系统在内的总长度
最大推进速度
3[bar]
约80[m]
80[mm/min]
盾构
盾构总长度(不含刀盘)
钢材质量
隔板上定子的数量
每台盾构机的土压传感器数量
筛选加注的开口数
约7.925[mm]
S355J2G3
4个
5个
6个
前盾构部分
前盾构部分的外径(不含硬质焊敷层)
前部盾构长度
盾构敷层的钢材厚度
压力隔板的钢材厚度
前盾构部分的钢结构重量
螺旋输送机的标称宽度
通道闸门的尺寸
6.250[mm]
1.710[mm]
60[mm]
80[mm]
约570[m]
DN900[mm]
DN600[mm]
中间盾构部分
中间盾构部分的外径(不含硬质焊敷层)
中间盾构部分的长度
盾构敷层的钢材厚度
中间盾构部分钢结构的重量
6.240[mm]
2.580[mm]
40[mm]
约320[m]
尾部机壳
尾部机壳的外径(不含硬质焊敷层)
尾部机壳的长度
尾部机壳敷层的钢材厚度
尾部机壳钢结构的重量
6.230[mm]
3.665[mm]
40[mm]
约300[m]
人行气闸
公称宽度
通道室容积
主室容积
最高工作压力.
试验压力
DN1.600[mm]
2,1[m³]
4,25[m³]
3[bar]
4,5[bar]
推力缸
推力油缸的数量
带行程测量系统的推力油缸的数量
油缸规格
行程
组数
350bar时的最大推力
回缩速度,7个油缸
最高伸出速度
30个
4个
220/180[mm]
2.000[mm]
4
约
34.200[kN]
2.000[mm/min]]
80[mm/min]
盾构关节油缸
油缸数量
油缸规格
行程
带行程测量系统的推力油缸的数量
250bar时,每一油缸的张力
14个
180/80[mm]
150[mm]
4个
7.200[kN]
刀盘
标称直径
重量
旋转方向
结构用钢材
开口比率
格栅条
加注开口数(针对发泡)
6.280[mm]
约573[kN]
左/右
S355J2G3
25%
Hardox400
8个
工具
中心刀具
双碟数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
刀盘直径
软岩石中心錾(可顶靠在软土中的刀盘上进行更换)
錾子数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
硬岩石刀盘
刀盘数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
刀盘直径
软岩石錾子(可顶靠在软土中的刀盘上进行更换)
錾子数量
刀具相对刀盘前端面的凸出量
切削刀
数量
工具高度
刮刀
left/right(左/右)
工具高度
切削刀具(4环碟)
数量
行程
4个
175[mm]
17”
4个
140[mm]
31个
175[mm]
17”
20个
140[mm]
64个
140[mm]
8个/8个
145[mm]
1个
50[mm]
旋转接头
斑脱土/泡沫通道
液压通道
4个
2个
刀盘驱动装置
装机功率(3x315kW)
双级行星齿轮
转速
起动力矩
力矩1
力矩2
945[kW]
8个
0–6[1/min]
5.400[kNm]
4.500[kNm]
2,000[kNm]
拼装机
类型:
液压,浮动中心
伸缩臂式拼装机
自由度数量
液压比例,真空抓取系统
纵向驱动装置
伸缩
拼装机回转角度(旋转机架)
最高旋转速度(空载)
拼装机机头回转角度
倾斜拼装机机头
倾斜拼装机机头
6
2.000[mm]
1.200[mm]
+/-200°
0–2[1/min]
+/-2,5°
+/-2°
+/-2,5°
螺旋输送机
装机功率
长度
螺旋输送机的标称直径
螺旋线倾斜度
最高转速/可连续调整
最大扭矩
起动力矩
螺旋管处的加注开口
检查口
满载容量
最大粒度
允许工作压力
检查压力
旋向
315[kW]
约12.290[mm]
Ø900[mm]
630[mm]
0–22[1/min]
198[kNm]
225[kNm]
2x4个/2“
600x400
300[m³/h]
210[mm]
4,5[bar]
6,75[bar]
左/右
螺旋输送机卸料闸门1和2
缸数
油缸
油缸行程
每缸2个
80/45[mm]
800[mm]
可伸缩螺旋输送机
缸数
油缸
油缸行程
200bar时的每缸作用力
2个
160/90[mm]
1.000[mm]
800[kN]
螺旋输送机前闸门
缸数
油缸
油缸行程
2个
130/70[mm]
400[mm]
输送带
装机功率
长度
输送能力
带宽
带速
30[kW]
约58[m]
400[t/h]
800[mm]
0–2,5[m/s]
齿轮油供给
齿轮润滑齿轮油供给量
主传动装置容积
行星齿轮驱动装置的齿轮油加注
20[l/min]
220[l]
8x13[l]
液压油供给
液压油箱容积
推力油缸供给量
供给泵的供给量
(刀盘驱动装置+螺旋输送机)
刀盘驱动装置供给量
(闭路)
刀盘驱动装置转向油供给量
盾构关节供给量
螺旋输送机驱动装置供给量
(闭路)
拼装机供给量
螺旋输送机闸门辅助液压装置供给量
液压油箱过滤回路供给量
灰浆加注装置供给量
切削刀具供给量
(单独的液压动力装置)
4,000[l]
180[l/min]
1.300[l/min]
3.264[l/min]
41[l/min]
23[l/min]
1.088[l/min]
245[l/min]
63[l/min]
660[l/min]
145[l/min]
41[l/min]
油脂供给
刀盘驱动装置与螺旋输送机耗油量
主传动装置的油脂桶容积
尾部机壳密封复合物的消耗量
尾部机壳密封复合物的桶容积
约
26[cm³/min]
60[ltr.]
约35[ltr./Ring]
200[ltr.]
工业用空气/压缩机
装机功率
空气压力
压缩机能力
空气罐
2x55[kW]
8[bar]
9[m³/min]
1[m³]
工业冷却水
水量要求(作业现场)
最高水流温度
冷却回路泵
装机功率
工作压力
最小40[m³/h]
25[C°]
30[m³/h]
5,5[kW]
3[bar]
发泡
加注点数/刀盘
加注点数/压力隔板
加注点数/螺旋输送机
泡沫枪数量
发泡剂储存箱
离心泵/发泡的装机功率
离心泵的最大容量
液体泵装机功率+风扇
发泡剂容积泵
8个
4个
2x4个
4个
1[m³]
7,5[kW]
133[l/min]
0,42[kW]
5-300[l/h]
排水
排水泵/盾构的供给速率
驱动模式
30[m³/h]
压缩空气
辅助通风
装机功率
规格
15[kW]
Ø600[mm]
管片起重机
承载能力
起重驱动装置装机功率
提升速度
行程
行走驱动装置装机功率
行走速度
最大增加量
2x2,5[to]
2x3[kW]
最大6,3[m/min]
3[m]
2x1,2[kW]
最大25[m/min]
+/-5%
轨道起重机
(龙门架5)
承载能力
行程
2x0,75[至]
3[m]
管片给料机
能力/管片
行程
总长度
总宽度
高度
3个
1.860[mm]
约5.220[mm]
约1.660[mm]
481[mm]
电
控制电压
照明
阀电压
系统保护(电动机)
变压器装机功率
一次电压
二次电压
频率
24[V]
230[V]
24[V]
IP55
2.000[kVA]
10[kV]
400[V]
50[Hz]
装机功率
液压刀盘驱动装置(3x315kW)
液压螺旋输送机驱动装置
螺旋输送机卸料泵
给料泵
液压推力油缸
转向泵
拼装机液压系统
灰浆加注液压系统
辅助液压装置的液压系统
液压油过滤器和冷却回路
顶切削刀具液压系统
齿轮油
多路油脂泵
辅助通风
液体泵+风扇
泡沫设备离心泵
灰浆罐搅拌机
压缩机(2x55kW)
冷却回路泵
双水管盘
输送带
其它耗电设备约
总计:
945[kW]
315[kW]
132[kW]
75[kW]
75[kW]
5,5[kW]
45[kW]
30[kW]
22[kW]
11[kW]
7,5[kW]
4[kW]
0,25[kW]
15[kW]
0,37[kW]
7,5[kW]
7,5[kW]
110[kW]
5,5[kW]
2,2[kW]
30[kW]
200[kW]
约2.050[kW]
5.4操作步骤
5.4.1进入开挖室
工作人员必须定期进入开挖/工作室,以便检查刀盘及其切削刀具、更换刀具、检查各水平面上的传感器并检查隧道开挖面。
危险
挖掘室属于危险区域。
工作过程中,应确保遵守所有安全说明。
保护开挖室内的工作人员,防止其受到坍塌土料和突然水侵入的伤害是非常重要的。
因此,有必要根据具体的地质情况(碎石或砂底、低地层超覆、水),在推进停止后,向泥浆中添加斑脱土并用刀盘予以充分搅拌,以便稳定和密封隧道开挖面。
在这种情况下,所采用的斑脱土浆充当液体支护,并加压渗入土体,起到密封作用,形成了所谓的泥饼。
这种泥饼在压缩空气调节系统的作用下保持平衡,构成一层隔膜,保证了隧道开挖面得到密封。
然后,按以下步骤进行:
1.在压力隔板内,用水清洗压缩空气调节器设备的所有连接接头,以防止开挖的土料穿透压缩空气回路。
在压力隔板后面,可以找到冲洗所需的连接接头。
2.冲洗完成后,将压缩空气调节设备加压(压力隔板上的所有闸阀均已关闭)。
3.只要泥浆被输送出开挖室,即可将土压降低大约0.1–0.2bar。
4.达到该压力降后,将压缩空气送入开挖室。
对调节设备进行调整,使室顶部的气压相对原来的土压高出大约0.1bar。
5.在泥浆输送过程中,持续送入压缩空气,直到至少顶部的土压测量槽指示出在压缩空气调节设备上所调整的气压。
同时,通过刀盘的旋转运动,可以散解顶部区域的开挖土料。
6.停止刀盘和螺旋输送机的旋转,关闭螺旋输送机和排料输送带的闸阀。
7.这些条件得到满足后,即可开始气闸步骤。
(参见第5.4.2节-人行气闸中的有关说明)。
8.在将人员锁入后,并且在开挖室和压力室(工作室)之间进行了压力补偿后,即可小心打开压力室的门。
此时要注意土料坍塌。
危险
如果顶部的螺旋输送机闸阀没有关闭,则存在着这样一种危险:
送入的压缩空气可能突然从螺旋输送机排走。
由此,将造成隧道开挖面失去稳定性(土料坍塌、水侵入)。
隧道开挖面的压力降低和失去稳定性,将会导致严重的人员伤害。
隧道开挖面的某些部分有可能会坍塌下来,造成伤害危险。
对隧道开挖面和水位,必须始终予以严密监视。
只有遵守所有的防范措施,并且将工作材料固定好,以防止其坠落或滚动,才可以确保工具运送以安全方式进行。
所有必需的起重装置均采用专用的承载器具,并经过测试,以确保安全操作。
所有必需的平台和支撑均必需固定到隔板和浸没墙上。
所有人员均必需佩戴安全用具,并且必须将其固定到专用的固定点上,特别是在对刀盘作业过程中。
尤其是在从事有关刀盘工作的期间。
门锁不得被管路、缆线或其它材料堵塞。
它的门不得被管线、绳索或其它材料所阻挡;当主室内在压缩空气下开展工作的过程中,门是关闭的,前室从两边都可以操作。
5.4.2人行气闸
重要说明
下面的人行气闸操作手册仅给出了一般说明。
从根本上说,应适用于客户所在国家的有关对人施压和卸压的相关法规。
如果客户所在国家没有此类法规,则应适用于原产国家的国家法规。
气闸应由合格的气闸管理员来操作。
他的指令必须遵守。
气闸管理员所需的所有操作和显示设备均必须安装在气闸外部。
气闸管理员必须依据由授权医生出具的书面确认,仅对健康状况良好的人员加压。
气闸管理员必须确保此授权得到呈递。
(参见附件3,在压缩空气下工作的有关规定)。
准备和注意事项
必须遵守一般安全说明(参见第2章的技术文件)和下列安全说明:
必须定期检查所有部件(显示仪器、记录仪、自动卸压器、加热系统、时钟、温度计、密封件以及闸阀)的功能;
对气闸工作人员进行以下培训:
安全要求
技术设备和设备检查
医学方面
紧急救护站必须是可使用的;
提供其它救援措施;.
制作紧急情况卡(参见37页示例);
提供用于治疗沉箱病的基本设备。
危险
电话和紧急电话系统的功能必须定期进行检查。
气闸管理员应与气闸内的人员始终保持联络。
在每次加压/卸压操作中,工作人员必须穿着干燥整洁的服装。
必须遵守人行气闸前部及其内部的所有警告及说明事项、禁止标志和相关要求。
检查并确认气闸门的密封及密封面洁净、无损坏,必要时予以更换。
加压区域内的人数始终要在2人以上。
发生事故时,如果可能,应沿垂直路线将人员运出隧道。
在供氧条件下工作时。
不得使用油脂,或只可使用经许可的油脂类型(爆炸危险!
)
重要说明
遵守气闸表,必要时,咨询气闸管理员。
在每次加压/卸压操作之前,检查并确认记录仪已准备就绪,记录支储备充足。
不得穿着紧身服装。
穿着吸汗性好的内衣。
避免不自然的姿势。
避免身体潮湿、体温降低。
气闸内不得存放易燃气体和氧气瓶。
加压
在进入加压工作区时,人员和工具均必须经由气闸,这里的工作区气压被提高。
在压缩空气下工作被定义为在高于0.1bar的过压下工作。
压力越高,吸入的空气及气体(特别是氮气)将越多,它们首先在体液里分解。
然后是人体组织中,其饱和状态将取决于压力和持续时间以及各体组织对氮的结合能力。
脂肪组织就具有特别的吸收能力。
从常压突然过渡到过压可以导致剧烈的症状(压缩空气病症),如耳痛、头痛、平衡削弱以及牙痛。
如果充有空气的各种体腔(如鼻腔、耳膜、肠胃通道、无效充注)的压力补偿(由于感冒)受到妨碍,这将导致紊乱。
加压之前和加压过程中:
在加压前,检查压缩空气调节系统的密封和功能;
只有在气闸功能正常的情况下,方可开展工作,否则,应通知项目经理或气闸管理员;
在发生紊乱的情况下,应停止或中断加压;
从加压到卸压期间,不得大量进食或吸烟;
不得对处于醉酒状态的人员加压;
不得食用易引起肠气的食物(花生和豆类);
在加压前和加压过程中,不得饮用充碳酸气的饮料;
不得对患有伤风或流感的人员加压;
在患有内耳问题或感冒(中耳炎、上颌窦炎)时,不得在压缩空气下工作;
多喝水,否则,脱水将会很快导致压缩空气病症状,或携带干燥的衣服到气闸。
如需在气闸呆较长时间,则应携带食物;
在加压前和加压过程中,不得饮用充碳酸气的饮料;
加压步骤
危险
对气闸内人员的情况进行持续监视。
如果一个或多个人感觉即使是轻微的不适,也必须立即中止加压。
重要说明
所需的加压时间,将取决于气闸内最后一个达到压力补偿的人员。
气闸内所需的过渡时间被计为工作时间/在现场的时间。
1.显示仪器、记录仪、加热系统、时钟、温度计、紧急电话、闸阀。
检查确认门密封的整洁;
2.人员进入主室;
3.启动双记录仪,并检查其功能和纸张供给;
4.关闭主室与通道室之间的气闸门,并确保正确锁定;
5.建立气闸管理员与气闸内人员之间的电话联络;
6.缓缓开启球阀“VENTINGMAINCHAMBERON(接通主室通风)”。
提高主室压力,直至达到工作压力;
7.根据国家法规,调节主室内的加热系统;
8.如果主室和工作室内的压力相同(对压力计“Pressuremainchamber-主室压力”和“Pressureworkingchamber-工作室压力”进行的压力指示进行比较),则可以小心地开启工作室与主室之间的球阀“Pressurecompensationworkingchamber-工作室压力补偿”。
如果工作室与主室达到压力补偿,则必须关闭球阀;
9.向工作室方向,开启气闸门;
10.气闸管理员停止记录仪工作;
11.在工作室内工作的过程中,应保持气闸门向工作室方向开启;
危险
必须确保通向气闸以及气闸本身的安全撤离路线畅通无阻。
不得有任何材料或工具存放在这些区域。
不得有缆绳和软管阻挡气闸门。
加压图
初始状态P1>P0
定义:
P0大气压
P1支护压力
起初,只对开挖室和工作室加压。
如果加压/卸压的所有要求均得到及时的满足,则可以开始加压操作。
主室加压P1>P2>P0
定义:
P0大气压
P1支护压力
P2P0与P1之间的压差
压力补偿后,进入工作室P1>P0
主室始终首先被加压;而通道室始终保持卸压状态。
通过通道室加压(加压附加人员)
通过通道室加压与主室加压的方式相同。
只是所采用的闸阀和显示仪器不同:
闸阀“VENTILATIONACCESSCHAMBER(通道室通风)”
闸阀“DEVENTILATIONACCESSCHAMBER(通道室去通风)”
流量计“OUTGOINGAIRACCESSCHAMBER(通道室出风)”
压力计“PRESSUREACCESSCHAMBER(通道室压力)”
附加人员加压图
附加人员的进入–通道室内加压P1>P2>P0
被加压的附加人员进入主室P1>P0
如果有其他人员进入主室,则需要另行加压。
对一个附加人员的加压是在通道室内进行的。
被另行加压的人员将按主室的压力予以加压。
卸压
在卸压过程中,必须使分解于体内的各种气体游离出来。
如果卸压过程中压力降低缓慢,则游离出来的气体可以通过循环和肺部“排泄”出来。
如果压力降低过快,则体液和组织中将形成气泡(汽水效应)。
由此而导致的气体栓塞则是在压缩空气中工作之后最为常见的损伤原因。
此外,游离的气体还会造成暂时或永久的组织损伤。
从过压到常压的过渡可以导致严重程度不一的压缩空气病症,此类病症不仅会在卸压过程中发生。
而且还会在卸压若干小时后发生。
压缩空气病的症状:
肌肉及/或关节疼痛;
皮肤搔痒及/或呈微红的蓝色;
中枢神经系统紊乱
神经系统:
眩晕、耳鸣、听力减退、呼吸困难、视觉与语言功能紊乱、瘫痪、抽筋
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