加泥式土压平衡盾构综合施工技术(5)

2018-12-25 22:44

功能。安装于操作员控制台,在配电柜里装有远程接口,PLC系统与控制台的工业计算机接口,通过测量数据采集系统可归纳:“记录、处理、存储、显示和评判盾构掘进机运行中的所有关监控参数”。

9、SLS-SL/HRL激光导向系统:VMT公司生产的SLS-SL/HRL激光导向系统是为TBM按设计线路掘进而开发的系统,本系统为TBM高精度地沿着设计路线掘进提供各种所需的必要信息,SLS-SL/HR迅速成为世界范围内TBM广泛使用的标准导向系统。现场实践证明SLS-SL/HR导向系统是一套具有各种必要功能的完美的导向系统。本系统硬件连接简单,不需要复杂的电缆及部件连接。任何一个经过培训的技术人员均可以很快地掌握该系统的配置。值班工程师不用测量员在场就能完成SLS-SL/HR的全部操作(包括激光站的前移),测量人员可以把工作重点放在控制测量方面。

10、泡沫生产系统:这个系统用于泡沫的控制、生产和泵送,泡沫生产是在泡沫发生器里通过机械混合空气、水和泡沫来实现。泡沫是一种调节介质,适合于靠土压支持的盾构在掘进过程中泥土粘性非常高的意外情况。泡沫可以增加泥土的流塑性,避免泥土附着于刀盘表面,减小刀具磨损、降低刀盘和螺旋输送机扭矩。

泡沫发生系统由以下部件组成:刀盘上有8个注入点、土舱压力板上有4个

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注入点、螺旋输送机上有4 x 2个注入点、1个水泵7m3/hr (离心式)、1个 泡沫泵 300ltr./h (螺杆式)、混合液控制装置、压缩空气控制装置、4个泡沫发生器、测量装置及其控制、用水冲洗时的切换装置。

泡沫发生系统

11、注浆系统:管片外表面与土层之间的环隙注浆由4根注浆管完成。一号台车上安装两台注浆泵,每台注浆泵有两个出料口和注浆管连接。盾构机掘进时,注浆泵开始工作,注浆材料被泵送到盾尾后端,及时添充管片外表面与土层之间的环隙,注浆量可由理论计算和注浆压力确定,同步注浆保证了成环管片在土体中的姿态。砂浆在地面准备,通过带搅拌器的砂浆车(由用户提供)输送到后配套系统上的砂浆搅拌罐中。砂浆转运泵(由用户提供)安装在砂浆罐车上,砂浆转运泵将砂浆车里的砂浆输送到后配套拖车的砂浆罐中。一般来讲, 砂浆里有适量的阻凝剂以防止砂浆在注浆前凝固。掘进期间,注浆泵吸取砂浆罐的砂浆并将其注入盾尾管片与隧道的间隙中。砂浆泵从TBM上的砂浆罐向管片外环间隙注射砂浆,通过行程计数器和压力传感器控制,压力传感器连接到PLC以控制泵的速度,进而控制环间压力在预定的范围内。

注浆设备:2个双活塞注浆泵共有4个独立压力出口,安装在后配套右侧,每个压力出口直接接在注浆管上并由压力传感器监视。注浆泵的注浆量可以根据所需来设定。这是由带有流量计的液压泵来实现的。注浆泵的砂浆通过工地

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提供的砂浆车来供给。

在每次注浆循环的结束,膨润土将被注入来清洗注浆管,这样来维保并能够阻止注浆管发生堵塞。在盾尾内表面上有维保口。通过它们可以检查注浆管内是否有堵塞情况。如果注浆管内发生了堵塞情况,将使用高压水对注浆管进行冲洗,来去除堵塞。

12、人闸和压缩空气设备

⑴ 人闸:双室人闸仓的连接法兰安装在前盾上。连接法兰的结构与盾体和刀盘驱动装置的半径相对应。通过连接法兰能使人穿过舱壁密封门进入土仓,此门的直径为600mm。双室人闸仓的中间被一个供人进出的压力门隔开。人闸仓的设计是按EN 12110标准。

装在盾体上的压缩空气系统用于调节开挖面的支撑压力和调节人闸仓的空气压力。人闸工作,泡沫系统和工作时使用的刀具所需的压缩空气系统装在后配套上。压缩空气设备包括:电动螺旋式的空压机 10m3/min @ 7.5 bar 55kW、

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1台空气罐1000升、空气调节器、压力传感器、、控制阀、安装设备、工业空气可呼吸空气(双管路更加安全;一条运作,一条备用)。 3.2加泥型土压平衡式盾构机的主要特点

结构先进,自动化程度高,采用了国际盾构最新技术。开挖、出渣、衬砌均以液压为动力,易于控制、调整各种作业。施工效率与可靠性高;安全性能好。装备各种监控、传感、控制装置。设备的控制、仪表及监控系统均在盾构控制室内控制。控制室控制台有良好的视野,便于观察刀盘出料、管片安装。设有水平侧滚监控系统,甲烷气体监测报警系统等。采用防爆电机等电气防护措施。设有铰接液压油缸、超挖刀,盾构可以在垂直、水平方向上进行各种调整,能按设计要求完成曲线开挖。刀盘为混合式结构,既可适应较硬地质,也适应软土地层。机器功率强大、结构牢固、操作方便、安全可靠,适应地质条件范围广。

3.3盾构机关键技术参数计算 1、计算原理

盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力。这些推进阻力主要有:

①盾构四周与地层间的摩阻力或粘结力; ②盾构切口环刃口切入土层产生的贯入阻力; ③开挖面正面作用在切削刀盘上的推进阻力; ④在盾尾处盾尾板与衬砌间的摩阻力; ⑤盾构后面台车的牵引阻力。

以上各种推进阻力的总和用下式表示,在使用时,须考虑各种盾构机械的具体情况,并留出一定的富余量,即为盾构千斤顶的总推力。 2、盾构千斤顶的总推力 ⑴ 盾体的摩擦力WM:

WM=μ2[2π2r2l(pv+ph) 20.5+Gs]

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其中,摩擦系数μ=0.25(经验值); 盾构半径r=3.125m; 盾体长度l=7.8m; 垂直荷载pv(kN/m2); 水平荷载ph(kN/ m2); 盾构自重Gs =37000 kN;

盾体上分布的荷载包括垂直土压力pv和水平土压力ph; pv=(285+297)/2=291 kN/m2 ph=205 kN/m2;

WM=0.253[2π33.12537.83(291+205)30.5+3700] =10420 kN。 ⑵ 刀盘推力WBA

48把刮刀,34把滚刀(相当于68把刮刀)和8把铲刀(相当于64把刮刀),每把可承受9.4 kN。

WBA=(48+688+64)39.4=1692 kN。 ⑶ 盾尾在管片上的拉力Fs

Fs=10 kN/m(经验值)

则Fs=2π33.0310=189 kN。 ⑷ 后配套系统拉力FNL 取FNL=750 kN。 ⑸ 开挖面支撑压力FSP

FSP=4003(6.252/23π)=12272 kN。 ⑹ 油缸推力∑F

∑F=10420+1692+189+750+12272=25323 kN。

考虑到纵向坡度和曲线开挖及其它因素,推力增加50%,盾构最小推力应为∑W=1.5∑F =1.5325323=37984.5 kN

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