1、土壓平衡盾構(gòu)機(jī)介紹與常見故障分析及解決辦法摘 要隨著城市地鐵的飛速發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)作為一種高效掘進(jìn)機(jī)械在地鐵建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用，盾構(gòu)機(jī)構(gòu)越來越受到人們的重視，了解盾構(gòu)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理也顯得很重要。本文針對(duì)ZTE6250式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的概況，介紹了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)，講解了盾構(gòu)機(jī)的9大組成部分盾體、雙室氣閘、管片拼裝機(jī)、排土機(jī)構(gòu)、后配套裝置、電氣系統(tǒng)和輔助設(shè)備的構(gòu)造以及在施工中的作用。文章還分析了在土壓盾構(gòu)在調(diào)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)的一些問題和盾構(gòu)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)等。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)施工法，土壓平衡控制第一章 概 述1.1盾構(gòu)機(jī)構(gòu)與盾構(gòu)施工法盾構(gòu)是一種集開挖、支護(hù)、襯砌等多種作業(yè)于一體的大型隧道施工機(jī)

2、械，是用鋼板作成圓筒形的結(jié)構(gòu)物，在開挖隧道時(shí)，作為臨時(shí)支護(hù)，并在筒形結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝開挖、運(yùn)渣、拼裝隧道襯砌的機(jī)械手及動(dòng)力站等裝置，以便安全的作業(yè)。它主要用于軟弱、復(fù)雜等地層的鐵路隧道、公路隧道、城市地下鐵道、上下水道等隧道的施工。使用盾構(gòu)機(jī)械來建筑：隧道的方法稱為盾構(gòu)施工法。其施工程序是：在盾構(gòu)前部盾殼下挖土（機(jī)械挖土或人工挖土），一面挖土，一面用千斤頂向前頂進(jìn)盾體，頂至一定長(zhǎng)度后（一般為一片襯砌圈寬度），再在盾尾拼裝預(yù)制好的襯砌塊，并以此作為下次頂進(jìn)的基礎(chǔ)，繼續(xù)挖土頂進(jìn)。在挖土的同時(shí)，將土屑運(yùn)出盾構(gòu)。如此不斷循環(huán)直至修完隧道為止。盾構(gòu)法施工將掘進(jìn)設(shè)備通過豎井送到地下一定深度后可做長(zhǎng)距離水平掘進(jìn)，

3、具有機(jī)械化施工、隧道形狀準(zhǔn)確、質(zhì)量高、襯砌經(jīng)濟(jì)、對(duì)地面建筑物影響可能最小、對(duì)環(huán)境無不良影響、保持水位、噪聲小，對(duì)工作人員較安全等特點(diǎn)，近十余年在國內(nèi)城市的地下鐵路建設(shè)中廣泛采用，它的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的認(rèn)可。圖1.1 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)12盾構(gòu)機(jī)的分類盾構(gòu)的形式很多，可按盾構(gòu)的盾構(gòu)的斷面形狀、構(gòu)造及開挖形式進(jìn)行分類。按盾構(gòu)斷面形狀的不同，可將盾構(gòu)分為圓形、拱形、矩形和馬蹄形三種；按開挖方式的不同，可分為手工挖掘式、半機(jī)械化挖掘式，機(jī)械化挖掘式三種；按盾構(gòu)前部構(gòu)造的不同，可分為全部開口形、部分開口形、密封形三種。現(xiàn)在應(yīng)用的最多的盾構(gòu)斷面形式是圓形，圓形機(jī)械的盾構(gòu)施工法主要有切削輪式、氣壓式、泥水加壓式和

4、土壓平衡式。因本公司主要生產(chǎn)的是土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，故本文將以公司生產(chǎn)的DZ018土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)為例對(duì)土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)做出簡(jiǎn)單的探討。第二章 土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)原理介紹2.1工作原理土壓平衡(EPB)盾構(gòu)機(jī)具有封閉的土倉，其基本工作過程是通過旋轉(zhuǎn)的刀盤切削前方的土體，油缸推進(jìn)刀盤實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)，同時(shí)使土體從刀盤開口處進(jìn)入并充滿土倉，在油缸的推力下倉內(nèi)土體保持一定的壓力用來平衡前方的土壓力和水壓力通過添加外加劑并攪拌土體使其具有適宜的流動(dòng)性和不透水性，然后在基本保持土壓平衡的條件下從螺旋輸送機(jī)排出土體。成洞后由盾構(gòu)殼體支撐圍巖，在盾構(gòu)的尾部進(jìn)行結(jié)構(gòu)襯砌組裝施工，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)與圍巖問的縫隙注漿填充，最后

5、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的線路及其結(jié)構(gòu)尺寸要求。 圖2.1 土壓平衡原理圖2.1.1盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸，將盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，隨著推進(jìn)油缸的向前推進(jìn)，刀盤持續(xù)旋轉(zhuǎn)，被切削下來的碴土充滿泥土倉，此時(shí)開動(dòng)螺旋輸送機(jī)將切削下來的渣土排送到皮帶輸送機(jī)上，后由皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸至渣土車的土箱中，再通過豎井運(yùn)至地面。2.1.2掘進(jìn)中控制排土量與排土速度當(dāng)泥土倉和螺旋輸送機(jī)中的碴土積累到一定數(shù)量時(shí)，開挖面被切下的渣土經(jīng)刀槽進(jìn)入泥土倉的阻力增大，當(dāng)泥土倉的土壓與開挖面的土壓力和地下水的水壓力相平衡時(shí)，開挖面就能保持穩(wěn)定，開挖面對(duì)應(yīng)的地面部分也不致坍坍或隆起，這時(shí)只要保持從螺旋輸送機(jī)和泥土倉中輸送

6、出去的渣土量與切削下來的流人泥土倉中的渣土量相平衡時(shí)，開挖工作就能順利進(jìn)行。2.1.3管片拼裝盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一環(huán)的距離后，拼裝機(jī)操作手操作拼裝機(jī)拼裝單層襯砌管片，使隧道次成型。2.2盾構(gòu)機(jī)的組成及各組成部分在施工中的作用盾構(gòu)機(jī)DZ018的直徑為6.m，總長(zhǎng)65m，其中盾體長(zhǎng)8.5m，后配套設(shè)備長(zhǎng)56.5m，總重量約406t，總配置功率1577kW，最大掘進(jìn)扭矩5300kN/m，最大推進(jìn)力為36400kN，最快掘進(jìn)速度可達(dá)8cm/min。主要由9大部分組成，他們分別是盾體、刀盤驅(qū)動(dòng)、雙室氣閘、管片拼裝機(jī)、排土機(jī)構(gòu)、后配套裝置、電氣系統(tǒng)和輔助設(shè)備。圖2.2 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)2.2.1盾體盾體主要包括

7、前盾、中盾和尾盾三部分，這三部分都是管狀簡(jiǎn)體，其外徑是625m。前盾和與之焊在一起的承壓隔板用來支撐刀盤驅(qū)動(dòng)，同時(shí)使泥土倉與后面的工作空間相隔離，推力油缸的壓力可通過承壓隔板作用到開挖面上，以起到支撐和穩(wěn)定開挖面的作用。承壓隔板上在不同高度處安裝有五個(gè)土壓傳感器，可以用來探測(cè)泥土倉中不同高度的土壓力。前盾的后邊是中盾，中盾和前盾通過法蘭以螺栓連接，中盾內(nèi)側(cè)的周邊位置裝有30個(gè)推進(jìn)油缸，推進(jìn)油缸桿上安有塑料撐靴，撐靴頂推在后面已安裝好的管片上，通過控制油缸桿向后伸出可以提供給盾構(gòu)機(jī)向前的掘進(jìn)力，這30個(gè)千斤頂按上下左右被分成A、B、C、D四組，掘進(jìn)過程中，在操作室中可單獨(dú)控制每一組油缸的壓力，這

8、樣盾構(gòu)機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、抬頭、低頭或直行，從而可以使掘進(jìn)中盾構(gòu)機(jī)的軸線盡量擬合隧道設(shè)計(jì)軸線。中盾的后邊是尾盾，尾盾通過14個(gè)被動(dòng)跟隨的鉸接油缸和中盾相連。這種鉸接連接可以使盾構(gòu)機(jī)易于轉(zhuǎn)向。2.2.2刀盤刀盤是一個(gè)帶有多個(gè)進(jìn)料槽的切削盤體，位于盾構(gòu)機(jī)的最前部，用于切削土體，刀盤的開口率約為28，刀盤直徑628m，也是盾構(gòu)機(jī)上直徑最大的部分，一個(gè)帶四根支撐條幅的法蘭板用來連接刀盤和刀盤驅(qū)動(dòng)部分，刀盤上可根據(jù)被切削土質(zhì)的軟硬而選擇安裝硬巖刀具或軟土刀具，刀盤的外側(cè)還裝有一把超挖刀，盾構(gòu)機(jī)在轉(zhuǎn)向掘進(jìn)時(shí)，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盤的徑向方向向外伸出，從而擴(kuò)大開挖直徑，這樣易于實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)向。

9、超挖刀油缸桿的行程為50mm。刀盤上安裝的所有類型的刀具都由螺栓連接，都可以從刀盤后面的泥土倉中進(jìn)行更換。法蘭板的后部安裝有一個(gè)回轉(zhuǎn)接頭，其作用是向刀盤的面板上輸入泡沫或膨潤土及向超挖刀液壓油缸輸送液壓油。2.2.3刀盤驅(qū)動(dòng)刀盤驅(qū)動(dòng)由螺栓牢固地連接在前盾承壓隔板上的法蘭上，它可以使刀盤在順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)0-61rpm的無級(jí)變速。刀盤驅(qū)動(dòng)主要由8組傳動(dòng)副和主齒輪箱組成，每組傳動(dòng)副由一個(gè)斜軸式變量軸向柱塞馬達(dá)和水冷式變速齒輪箱組成，其中一組傳動(dòng)副的變速齒輪箱中帶有制動(dòng)裝置，用于制動(dòng)刀盤。 安裝在前盾右側(cè)承壓隔板上的一臺(tái)定量螺旋式液壓泵驅(qū)動(dòng)主齒輪箱中的齒輪油，用來潤滑主齒輪箱，該油路中一

10、個(gè)水冷式的齒輪油冷卻器用來冷卻齒輪油。2.2.4雙室氣閘雙室氣閘裝在前盾上，包括前室和主室兩部分，當(dāng)掘進(jìn)過程中刀具磨損工作人員進(jìn)入到泥土倉檢察及更換刀具時(shí)，要使用雙室氣閘。在進(jìn)入泥土倉時(shí)，為了避免開挖面的坍坍，要在泥土倉中建立并保持與該地層深度土壓力與水壓力相適應(yīng)的氣壓，這樣工作人員要進(jìn)出泥土倉時(shí)，就存在一個(gè)適應(yīng)泥土倉中壓力的問題，通過調(diào)整氣閘前室和主室的壓力，就可以使工作人員可以適應(yīng)常壓和開挖倉壓力之間的變化。但要注意，只有通過高壓空氣檢查和受到相應(yīng)培訓(xùn)有資質(zhì)的人員，才可以通過氣閘進(jìn)出有壓力的泥土倉。現(xiàn)以工作人員從常壓的操作環(huán)境下進(jìn)入有壓力的泥土倉為例，來說明雙室氣閘的作用。工作人員甲先從前

11、室進(jìn)入主室，關(guān)閉前室和主室之間的隔離門，按照規(guī)定程序給主室加壓，直到主室的壓力和泥土倉的壓力相同時(shí)，打開主室和泥土倉之間的閘閥，使兩者之間壓力平衡，這時(shí)打開主室和泥土倉之間的隔離門，工作人員甲進(jìn)入泥土倉。如果這時(shí)工作人員乙也需要進(jìn)入泥土倉工作，乙就可以先進(jìn)入前室，然后關(guān)閉前室和常壓操作環(huán)境之間的隔離門，給前室加壓至和主室及泥土倉中的壓力相同，扣開前室和主室之間的閘閥，使兩者之間的壓力平衡，打開主室和前室之間的隔離門，工作人員乙進(jìn)入主室和泥土倉中。 2.2.5管片拼裝機(jī)管片拼裝機(jī)由拼裝機(jī)大梁、支撐架、旋轉(zhuǎn)架和拼裝頭組成。拼裝機(jī)大梁用法蘭連接在中盾的后支撐架上，拼裝機(jī)的支撐架通過左右各兩個(gè)滾輪安放

12、在拼裝機(jī)大梁上的行走槽中，一個(gè)內(nèi)圈為齒圈形式外徑32m的滾珠軸承外圈通過法蘭與拼裝機(jī)支撐架相連，內(nèi)圈通過法蘭與旋轉(zhuǎn)架相連，拼裝頭與旋轉(zhuǎn)支架之間用兩個(gè)伸縮油缸和一個(gè)橫粱相連接。現(xiàn)以拼裝頭在正下方位置的情況為例，來說明拼裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況。兩個(gè)拼裝機(jī)行走液壓油缸可以使支撐架、旋轉(zhuǎn)架、拼裝頭在拼裝機(jī)大梁上沿隧道軸線方向移動(dòng)；安裝在支撐架上的兩個(gè)斜盤式軸向柱塞旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，通過驅(qū)動(dòng)滾珠軸承的內(nèi)齒圈可以使旋轉(zhuǎn)架和拼裝頭沿隧道圓周方向左右旋轉(zhuǎn)各200度；通過伸縮油缸可以使拼裝頭上升或下降；拼裝頭在油缸的作用下又可以實(shí)現(xiàn)在水平方向上的擺動(dòng)，和在豎直方向上的擺動(dòng)以及抓緊和放松管片的功能。這樣在拼裝管片時(shí)，就可以有六個(gè)

13、方向的自由度，從而可以使管片準(zhǔn)確就位。 拼裝手可以使用有線的或遙控的控制器操作管片拼裝機(jī)，用來拼裝管片。我們采用的是12m長(zhǎng)的通用管片，一環(huán)管片由六塊管片組成，它們是三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊、兩塊臨塊和一塊封頂塊。封頂塊可以有十個(gè)不同的位置，代表十種不同類型的管環(huán)，通過選擇不同類型的管環(huán)就可以使成型后的隧道軸線與設(shè)計(jì)的隧道軸線相擬合。隧道成型后，管環(huán)之間及管環(huán)的管片之間都裝有密封，用以防水。管片之間及管環(huán)之間都由高強(qiáng)度的螺栓連接。2.2.6排土機(jī)構(gòu)盾構(gòu)機(jī)的排土機(jī)構(gòu)主要包括螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)。螺旋輸送機(jī)由斜盤式變量軸向柱塞馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，皮帶輸送機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。碴土由螺旋輸送機(jī)從泥土倉中運(yùn)輸?shù)狡л斔蜋C(jī)上，皮帶輸

14、送機(jī)再將碴土向后運(yùn)輸至第四節(jié)臺(tái)車的尾部，落入等候的碴土車的土箱中，土箱裝滿后，由電瓶車牽引沿軌道運(yùn)至豎井，龍門吊將士箱吊至地面，并倒人碴土坑中。螺旋輸送機(jī)有前后兩個(gè)閘門，前者關(guān)閉可以使泥土倉和螺旋輸送機(jī)隔斷，后者可以在停止掘進(jìn)或維修時(shí)關(guān)閉，在整個(gè)盾構(gòu)機(jī)斷電緊急情況下，此閘門也可由蓄能器貯存的能量自動(dòng)關(guān)閉，以防止開挖倉中的水及渣土在壓力作用下進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)。2.2.7后配套設(shè)備后配套設(shè)備主要由以下幾部分組成：管片運(yùn)輸設(shè)備、四節(jié)后配套臺(tái)車及其上面安裝的盾構(gòu)機(jī)操作所需的操作室、電氣部件、液壓部件、注漿設(shè)備、泡沫設(shè)備、膨潤土設(shè)備、循環(huán)水設(shè)備及通風(fēng)設(shè)備等。（1）管片運(yùn)輸設(shè)備管片運(yùn)輸設(shè)備包括管片運(yùn)送小車、運(yùn)送

15、管片的電動(dòng)葫蘆及其連接橋軌道。 管片由龍門吊從地面下至豎井的管片車上，由電瓶車牽引管片車至第一節(jié)臺(tái)車前的電動(dòng)葫蘆方，由電動(dòng)葫蘆吊起管片向前運(yùn)送到管片小車上，由管制、車再向前運(yùn)送，供給管片拼裝機(jī)使用。（2）一號(hào)臺(tái)車及其上的設(shè)備一號(hào)臺(tái)車上裝有盾構(gòu)機(jī)的操作室及注漿設(shè)備。盾構(gòu)機(jī)操作室中有盾構(gòu)機(jī)操作控制臺(tái)、控制電腦、盾構(gòu)機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)、VMT隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)電腦及螺旋輸送機(jī)后部出土口監(jiān)視器。（3）二號(hào)臺(tái)車及其上的設(shè)備二號(hào)臺(tái)車上有包含液壓油箱在內(nèi)的液壓泵站、膨潤土箱、膨潤土泵、盾尾密封油脂泵及潤滑油脂泵。液壓油箱及液壓泵站為刀盤驅(qū)動(dòng)、推進(jìn)油缸、鉸接油缸、管片拼裝機(jī)、管片運(yùn)輸小車、螺旋輸送機(jī)、注漿

16、泵等液壓設(shè)備提供壓力油。泵站上裝有液壓油過濾及冷卻回路，液壓油冷卻器是水冷式。盾尾密封油脂泵在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)將盾尾密封油脂由12條管路壓送到三排盾尾密封刷與管片之間形成的兩個(gè)腔室中，以防止注射到管片背后的漿液進(jìn)入盾體內(nèi)。潤滑油脂泵將油脂泵送到盾體中的小油脂桶中，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，4kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小油脂泵將油脂泵送到主驅(qū)動(dòng)齒輪箱、螺旋輸送機(jī)齒輪箱及刀盤回轉(zhuǎn)接頭中。這些油脂起到兩個(gè)作用，一個(gè)作用是被注入到上述三個(gè)組件中唇形密封件之間的空間起到潤滑唇形密封件工作區(qū)域及幫助阻止贓物進(jìn)入被密封區(qū)域內(nèi)部的作用，對(duì)于螺旋輸送機(jī)齒輪箱還有另外一個(gè)作用，就是潤滑齒輪箱的球面軸承。（4）三號(hào)臺(tái)車及其上的設(shè)備三號(hào)臺(tái)車上裝

17、有兩臺(tái)打氣泵、一個(gè)1立方米貯氣罐、一組配電柜及一臺(tái)二次風(fēng)機(jī)。打氣泵可提供8Bar的壓縮空氣并將壓縮空氣貯存在貯氣罐中，壓縮空氣可以用來驅(qū)動(dòng)盾尾油脂泵、密封油脂泵和氣動(dòng)污水泵，用宋給人閘、開挖室加壓，用來操作膨潤土、盾尾油脂的氣動(dòng)開關(guān)，用來與泡沫劑、水混合形成改良土壤的泡沫，用來8嘞氣動(dòng)工具等。二次風(fēng)機(jī)由11kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將由中間井輸送至第四節(jié)臺(tái)車位置處的新鮮空氣，繼續(xù)向前泵送至盾體附近，以給盾構(gòu)機(jī)提供良好的通風(fēng)。（5）四號(hào)臺(tái)車及其上的設(shè)備四號(hào)臺(tái)車上裝有變壓器、電纜卷筒、水管卷筒、風(fēng)管盒。鋪設(shè)在隧道中的兩條內(nèi)徑為100mm的水管作為盾構(gòu)機(jī)的進(jìn)、回水管，將豎井地面的蓄水池與水管卷筒上的水管連接起

18、來，與蓄水池連接的一臺(tái)高壓水泵驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)機(jī)用水在蓄水池和盾構(gòu)機(jī)之間循環(huán)。通常情況下，進(jìn)人盾構(gòu)機(jī)水管卷筒水管的水壓控制在5Bar左右。正常掘進(jìn)時(shí)，進(jìn)人盾構(gòu)機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)的水有以下的用途：對(duì)掖壓油、主驅(qū)動(dòng)齒輪油、空壓機(jī)、配電柜中的電器部件及刀盤驅(qū)動(dòng)副變速箱具有冷卻功能，為泡沫劑的合成提供用水，提供給盾構(gòu)機(jī)及隧道清潔用水。蓄水池中的水用冷卻塔進(jìn)行循環(huán)冷卻。風(fēng)管盒中裝有折疊式的風(fēng)管，風(fēng)管與豎井地面上的風(fēng)肌連接，向隧道中的盾構(gòu)機(jī)里提供新鮮空氣。新鮮空氣通過風(fēng)管被送至第四節(jié)臺(tái)車的位置。2.2.8電氣設(shè)備盾構(gòu)機(jī)電氣設(shè)備包括電纜卷筒、主供電電纜、變壓器、配電柜、動(dòng)力電纜、控制電纜、控制系統(tǒng)、操作控制臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)

19、、螺旋輸送機(jī)后部出土口監(jiān)視器、電機(jī)、插座、照明、接地等。電器系統(tǒng)最小保護(hù)等級(jí)為IP55。主供電電纜安裝在電纜卷筒上，10kV的高壓電由地面通過高壓電纜沿隧道輸送到與之連接的主供電電纜上，接著通過變壓器轉(zhuǎn)變成400v，50Hz的低壓電進(jìn)人配電柜，再通過供電電纜和控制電纜供盾構(gòu)機(jī)使用。西門子S7-PLC是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，控制系統(tǒng)用于控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)、拼裝時(shí)的各主要功能。例如盾構(gòu)機(jī)要掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)司機(jī)按下操作控制臺(tái)上的掘進(jìn)按鈕，一個(gè)電信號(hào)就被傳到PLC控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)首先分析推進(jìn)的條件是否具備(如推進(jìn)油缸液壓油泵是否打開，潤滑脂系統(tǒng)是否工作正常等，如果推進(jìn)的條件不具備，就不能推進(jìn)，如果條件具備，

20、控制系統(tǒng)就會(huì)使推進(jìn)按鈕指示燈變亮，同時(shí)控制系統(tǒng)也會(huì)給推進(jìn)油缸控制閥的電磁閥供電，電磁閥通電打開推進(jìn)油缸控制閥，盾構(gòu)機(jī)開始向前推進(jìn)。PLC安裝于控制室，在配電柜里裝有遠(yuǎn)程接口，PLC系統(tǒng)也與操作控制臺(tái)的控制電腦及VMT公司的SLS-T隧道激光導(dǎo)向系統(tǒng)電腦相連。盾構(gòu)機(jī)操作室內(nèi)的操作控制臺(tái)和盾構(gòu)機(jī)某些可移動(dòng)裝置旁邊的現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)(如管片拼裝機(jī)、管片吊車、管片運(yùn)送小車等)用來操作盾構(gòu)機(jī)，實(shí)現(xiàn)各種功能。操作控制臺(tái)上有控制系統(tǒng)電腦顯示器、實(shí)現(xiàn)各種功能的按鈕、調(diào)整壓力和速度的旋鈕、顯示壓力或油缸伸長(zhǎng)長(zhǎng)度的顯示模塊及各種鑰匙開關(guān)等。 螺旋輸送機(jī)后部出土口監(jiān)視器用來監(jiān)視螺旋輸送機(jī)的出土情況。電機(jī)為所有液壓油泵、皮

21、帶機(jī)、泡沫劑泵、合成泡沫用水水泵、膨潤土泵等提供動(dòng)力。當(dāng)電機(jī)的功率在30kW以下時(shí)，采用直接起動(dòng)的方式，當(dāng)電機(jī)的功率大于30kW時(shí)，為了降低起動(dòng)電流，采用星形三角形起動(dòng)的方式。2.2.9輔助設(shè)備輔助設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、S1S-T隧道激光導(dǎo)向系統(tǒng)、注漿裝置、泡沫裝置、膨潤土裝置。（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件是一臺(tái)有一定配置要求的計(jì)算機(jī)和能使該計(jì)算機(jī)與隧道中掘進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)保持聯(lián)絡(luò)的調(diào)制解調(diào)器、轉(zhuǎn)換器及電話線等原件。該計(jì)算機(jī)可以放置在地面的監(jiān)控室中，并始終與隧道中掘進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC保持聯(lián)絡(luò)，這樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就可以和盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC具有相同的各種關(guān)于盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)的信息

22、。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)按掘進(jìn)、管片拼裝、停止掘進(jìn)三個(gè)不同運(yùn)行狀態(tài)段來記錄、處理、存儲(chǔ)、顯示和評(píng)判盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行中的所有關(guān)鍵監(jiān)控參數(shù)。 通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，地面工作人員就可以在地面監(jiān)控室中實(shí)時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以完成以下任務(wù)：用來查找盾構(gòu)機(jī)以前掘進(jìn)的檔案信息，通過與打印機(jī)相連打印各環(huán)的掘進(jìn)報(bào)告，修改隧道中盾構(gòu)機(jī)的PLC的程序等等。（2）隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)德國VMT公司的SLS-T隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)主要作用有以下幾點(diǎn)：可以在隧道激光導(dǎo)向系統(tǒng)用電腦顯示屏上隨時(shí)以圖形的形式顯示盾構(gòu)機(jī)軸線相對(duì)于隧道設(shè)計(jì)軸線的準(zhǔn)確位置，這樣在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，操作者就可以依此來調(diào)整盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的姿態(tài)，使盾構(gòu)機(jī)的

23、軸線接近隧道的設(shè)計(jì)軸線，這樣盾構(gòu)機(jī)軸線和隧道設(shè)計(jì)軸線之間的偏差就可以始終保持在一個(gè)很小的數(shù)值范圍內(nèi)。推進(jìn)一環(huán)結(jié)束后，隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)從盾構(gòu)機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)獲得推進(jìn)油缸和鉸接油缸的油缸桿伸長(zhǎng)量的數(shù)值，并依此計(jì)算出上一環(huán)管片的管環(huán)平面，再綜合考慮被手工輸入隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)電腦的盾尾間隙等因素，計(jì)算并選擇這環(huán)適合拼裝的管片類型。可以提供完整的各環(huán)掘進(jìn)姿態(tài)及其他相關(guān)資料的檔案資料。可以通過標(biāo)準(zhǔn)的隧道設(shè)計(jì)幾何元素計(jì)算出隧道的理論軸線。可以通過調(diào)制解調(diào)器和電話線和地面的一臺(tái)電腦相連，這樣在地面就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)。隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)主要部件有激光經(jīng)緯儀、帶有棱鏡的激光靶、黃盒子、控

24、制盒和隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)用電腦。激光經(jīng)緯儀臨時(shí)固定在安裝好的管片上，隨著盾構(gòu)機(jī)的不斷向前掘進(jìn)，激光經(jīng)緯儀也要不斷地向前移動(dòng)，這被稱為移站。激光靶則被固定在中盾的雙室氣閘上。激光經(jīng)緯儀發(fā)射出激光束照射在激光靶上，激光靶可以判定激光的入射角及折射角，另外激光靶內(nèi)還有測(cè)傾儀，用來測(cè)量盾構(gòu)機(jī)的滾動(dòng)和傾斜角度，再根據(jù)激光經(jīng)緯儀與激光靶之間的距離及各相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)就可以計(jì)算出當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)軸線的準(zhǔn)確位置。控制盒用來組織隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)電腦與激光經(jīng)緯儀和激光靶之間的聯(lián)絡(luò)，并向黃盒子和激光靶供電。黃盒子用來向激光經(jīng)緯儀供電并傳輸數(shù)據(jù)。隧道掘進(jìn)激光導(dǎo)向系統(tǒng)電腦則是將該系統(tǒng)獲得的所有數(shù)

25、據(jù)進(jìn)行綜合、計(jì)算和評(píng)估。所得結(jié)果可以被以圖形或數(shù)字的形式顯示在顯示屏上。（3）注漿裝置注漿裝置主要包括兩個(gè)注漿泵、漿液箱及管線。在豎井，漿液被放入漿液車中，電瓶車牽引漿液車至盾構(gòu)機(jī)漿液箱旁，漿液車將漿液泵入漿液箱中。兩個(gè)注漿泵各有兩個(gè)出口，這樣總共有四個(gè)出口，四個(gè)出口直接連至盾尾上圓周方向分布的四個(gè)注漿管上，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，山注漿泵泵出的漿液被同步注入隧道管片與土層之間的環(huán)隙中，漿液凝固后就可以起到穩(wěn)定管片和地層的作用。為了適應(yīng)開挖速度的快慢，注漿裝置可根據(jù)壓力來控制注漿量的大小，可預(yù)先選擇最小至最大的注漿壓力，這樣可以達(dá)到兩個(gè)目的，一是盾尾密封不會(huì)被損壞，管片不會(huì)受過大的壓力，二是對(duì)周圍土層的

26、擾動(dòng)最小。注漿方式有兩種：人工方式和自動(dòng)方式。人工方式可以任選四根注漿管中的一根，由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)上操作按鈕啟動(dòng)注漿系統(tǒng)；自動(dòng)方式則是在注漿現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)上預(yù)先設(shè)定好的，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)即啟動(dòng)注漿系統(tǒng)。（4）泡沫裝置泡沫系統(tǒng)主要包括泡沫劑罐、泡沫劑泵、水泵、四個(gè)溶液計(jì)量調(diào)節(jié)閥、四個(gè)空氣劑量調(diào)節(jié)閥個(gè)液體流量計(jì)、四個(gè)氣體流量計(jì)、泡沫發(fā)生器及連接管路。 泡沫裝置產(chǎn)生泡沫，并向盾構(gòu)機(jī)開挖室中注入泡沫，用于開挖土層的改良，作為支撐介質(zhì)的土在加入泡沫后，其塑型、流動(dòng)性、防滲性和彈性都得至U改進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)驅(qū)動(dòng)功率就可減少，同時(shí)也可減少刀具的磨損。泡沫劑泵將泡沫劑從泡沫劑罐中泵出，并與水泵泵出的水按盾構(gòu)司機(jī)操作

27、指令的比例混合形成溶液，控制系統(tǒng)是通過安裝在水泵出水口處的液體流量計(jì)測(cè)量水泵泵出水的流量，并根據(jù)這一流量控制泡沫劑泵的輸出量來完成這一混合比例指令的。混合溶液向前輸送至盾體中，被分配輸送到四條管路中，經(jīng)過溶液劑量調(diào)節(jié)閥和液體流量計(jì)后，又被分別輸送到四個(gè)泡沫發(fā)生器中，在泡沫發(fā)生器中與同時(shí)被輸入的壓縮空氣混合產(chǎn)生泡沫，壓縮空氣進(jìn)入泡沫發(fā)生器前也要先經(jīng)過氣體流量計(jì)和空氣劑量調(diào)節(jié)閥。泡沫劑溶液和壓縮空氣也是按盾構(gòu)機(jī)司機(jī)操作指令的比例混合的，這一指令需通過盾構(gòu)機(jī)控制系統(tǒng)接收液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)的信息并控制空氣劑量調(diào)節(jié)閥和溶液劑量調(diào)節(jié)閥來完成。最后，泡沫沿四條管路通過刀盤旋轉(zhuǎn)接頭，再通過刀盤上的開口，注

28、入到開挖室中。在控制室，操作人員也可以根據(jù)需要從四條管路中任意選擇，向開挖室加入泡沫。（5）膨潤土裝置膨潤土裝置也是用來改良土質(zhì)，以利于盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)。膨潤土裝置主要包括膨潤土箱、膨潤土泵、九個(gè)氣動(dòng)膨潤土管路控制閥及連接管路。和漿液一樣，在豎井，膨潤土被放人膨潤土車中，電瓶車牽引膨潤土車至膨潤土箱旁，膨潤土車將膨潤土泵入膨潤土箱中。需要注入膨潤土?xí)r，膨潤土被膨潤土泵沿管路向前泵至盾體內(nèi)，操作人員可根據(jù)需要，在控制室的操作控制臺(tái)上，通過控制氣動(dòng)膨潤土管路控制閥的開關(guān)，將膨潤土加入到開挖室、泥土倉或螺旋輸送機(jī)中。 第三章 盾構(gòu)機(jī)調(diào)試常見故障分析及其維護(hù)保養(yǎng)3.1常見故障與分析盾構(gòu)機(jī)在出廠前都要經(jīng)過系

29、統(tǒng)的調(diào)試，會(huì)檢測(cè)出一些問題，下面就列出一些調(diào)試時(shí)產(chǎn)生的部分問題表1：常見故障分析故障表現(xiàn)可能原因解決辦法1.泵不供油泵吸油管上的閥關(guān)閉了打開閥油箱油量不足，會(huì)導(dǎo)致泵吸空并產(chǎn)生噪音立刻關(guān)閉泵，補(bǔ)充適量液壓油泵到馬達(dá)聯(lián)軸器松動(dòng)或折斷檢查、維修或更換泵轉(zhuǎn)向不對(duì)立即停泵，將電機(jī)接線調(diào)相液壓油粘度過高環(huán)境溫度低。改變粘度等級(jí)或啟動(dòng)泵前預(yù)熱液壓油吸油管或?yàn)V網(wǎng)堵塞拆下吸油管檢查是否通暢，如果通暢，排油，徹底清洗油箱和濾網(wǎng)，注入新油變量泵行程或行程設(shè)置不當(dāng)調(diào)整泵的設(shè)置泵內(nèi)部損壞解體檢查，更換損壞零件2.泵沒有壓力泵不供油輸出管路未接好或損壞檢查軟管，更換破損件系統(tǒng)中有一個(gè)或多個(gè)換向閥接通油箱確定各換向閥位置、

30、置中位，直至正常工作溢流閥壓力設(shè)置太低或失效確定影響系統(tǒng)的溢流閥，正確設(shè)置，如有必要，進(jìn)行維修或更換泵內(nèi)部損壞拆下分解，更換損壞零件3.泵運(yùn)行噪聲3.泵運(yùn)行噪聲油量不夠，造成泵吸空立即停泵、補(bǔ)油吸油管滲漏導(dǎo)致泵吸空立即停泵。檢查吸油管連接，夾緊，維修或更換進(jìn)口堵塞確認(rèn)進(jìn)口截止閥是否打開，確保進(jìn)口油路暢通（濾網(wǎng)堵）呼吸器堵塞更換呼吸器泵轉(zhuǎn)向不對(duì)停泵、電機(jī)調(diào)相泵內(nèi)部損壞解體分解，更換損壞件4.執(zhí)行元件速度太慢系統(tǒng)有空氣排氣控制閥閥芯未完全打開使部分旁路油回油箱檢查影響系統(tǒng)的操作閥工作情況，必要時(shí)修理或更換由于控制油路壓力過低，先導(dǎo)控制閥沒有完全移到位檢查控制油路壓力泵沒有達(dá)到標(biāo)稱流量參見故障1執(zhí)行元件內(nèi)部由于磨損、密封損壞或內(nèi)壁拉毛，造成旁通拆卸檢查，更換密封，如果內(nèi)壁拉毛，更換執(zhí)行元件5.油溫過高系統(tǒng)泵流量設(shè)置太高，流經(jīng)調(diào)壓閥的流量過大引起節(jié)流高溫調(diào)整泵流量，直至流量指示很小直至間歇性指示。冷卻水直通水冷卻器，直到溫度降低高壓泵額外漏損用測(cè)試儀檢查泵