盾构机
上交所上市公司
标准起草单位
高新技术企业
一、盾构机是干什么用的
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。
二、盾构机工作原理
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
三、盾构机的操作流程
1、开机前准备
在掘进操作前需要对设备进行机械、电、气和液压等系统的检查，确保各系统无故障或者无故障隐患时方可进行掘进操作。
2、开机
1）确认外循环水已供应，启动内循环水泵。
2）确认空压机冷却水阀门处于打开状态，启动空压机。
3）根据工程要求选择盾尾油脂密封的控制模式，即选择采用行程控制还是采用压力控制模式。
4）在“报警系统”界面，检查是否存在当前错误报警，若有，首先处理之。
5）将面板的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、推进油缸压力调节旋扭、盾构推进速度旋扭等调至最小位。
6）启动液压泵站过滤冷却泵，并注意泵启动是否正常，包括其启动声音及振动情况等。以下每一个泵启动时均需注意其启动情况。
7）依次启动润滑脂泵（EP2）、齿轮油泵、HBW泵。
8）上位机“变频驱动”界面选取“滑差控制”模式，至少选择一组对称电机。
9）依次启动推进泵及辅助泵。
10）选择手动或半自动或自动方式启动泡沫系统。
11）启动盾尾油脂密封泵，并选择自动位。
3、掘进
1）启动皮带输送机
2）启动刀盘
3）启动螺旋输送机
4）按下推进按钮，并根据导向系统屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度。
5）至此盾构动力部分启动完毕，开始掘进。
4、土仓压力的调整
1）如果开挖地层稳定性不好或有较大的地下水时，需采用土压平衡模式（即EPB模式）。此时需根据前面地层的不同来保持不同的土仓压力，具体压力值应由土木工程师决定。但最大土仓压力值一般不能大于3bar，否则有可能损坏主轴承密封。
2）若压力大时可以采取以下几个措施来降低压力：a.加快螺旋输送机的转速，增加出渣速度，降低土仓内渣土的高度。b.适当降低推进油缸的推力。c.降低泡沫和空气的注入量。d.适当的排出一定量的空气或水。
3）若压力小时可以采取以下几个措施来增大压力：a.降低螺旋输送机的转速，降低出渣速度，增加土仓内渣土的高度。b.适当增大推进油缸的推力。c.增大泡沫和空气的注入量。
4）增大或降低土仓内的压力是通过几种办法的综合运用来调整的，调节时要综合考虑几种方法对盾构施工的影响，如考虑到掘进的速度、对管片的保护以及是否会发生喷涌等因素是必须考虑的。
5、推进方向的调整
1）采用自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测
2）采用分区调整盾构推进油缸推力控制盾构掘进方向
3）掘进姿态的调整与纠偏的方法
6、盾尾间隙控制
当油缸行程比较大时，安装的管片对盾尾间隙会产生相当明显的影响。例如，推进油缸左右行程差为30mm，现在安装一环（宽1.5m）标准环，则油缸行程较小一侧的盾尾间隙就会减少30/5.7×1.5=8mm因此，油缸行程与盾尾问隙之间有一个简单的近似公式：盾尾间隙变化量≈油缸行程差／4
7、铰接缸操作
铰接缸的作用是使盾构能够很好的适应蛇行前进，特别是更好的适应曲线掘进。当旋钮在拖拉位时盾尾缩回，当处于保持位时铰接油缸处于锁定位，当处于释放位时，铰接油缸处于浮动位，此时盾尾能根据前盾和管片的位置自动调整姿态。
8、其它辅助措施的操作
1）泡沫系统的操作：泡沫系统一般有三种操作模式，即自动、半自动、手动，当各种条件都比较理想时可以采用自动模式，否则就要采用半自动或手动模式。当采用半自动或手动模式时，操作司机根据盾构综合参数如刀盘扭矩、土仓压力及出渣情况等，依据个人的经验对泡沫剂或空气的流量进行手动调节，一般按“+”钮增大流量，按“-”钮减小流量。当掘进结束时按停止钮停止泡沫系统。
2）膨润土系统的操作：膨润土的作用也是为了改善渣土的特性，使其更利于掘进和出渣。当需要使用膨润土时，首先要在洞外将膨润土搅拌好并输送到洞内的膨润土罐内，然后启动搅拌泵和输送泵，并调整膨润土的泵送流量即可。停止输送时直接停止输送泵，但当罐内还有膨润土时一般不要停止搅拌泵。
9、掘进结束
当掘进结束时，按以下顺序停止掘进：
1）停止推进系统。
2）逐步降低螺旋输送机的转速至零，停止螺旋输送机。
3）关闭螺旋输送机后渣门。
4）停止皮带输送机。
5）若刀盘驱动压力较大，则可持续转动刀盘适当的搅拌土仓内渣土，当驱动压力降低至一定程度时减小刀盘转速至零，并停止刀盘转动。这样利于下次刀盘启动时扭矩不至于太大。
6）若马上准备安装管片，则按下管片安装按钮。
7）依次停止主驱动泵、补油泵、螺旋输送机泵、控制泵、油脂密封系统、齿轮油泵、泡沫系统。
8）若马上安装管片，可以暂不关闭推进系统油泵和辅助油泵，否则关闭之。
9）通知有关人员进行下一工序的工作。
