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1、盾构培训,第一章盾构机第二章盾构操作第三章掘进技术第四章维修保养,第一章盾构机,一.盾构分类 二.盾构施工三.EPB盾构主机结构四.螺旋输送机五.管片安装机 六.后配套七.辅助设备 八.导向系统,一.盾构分类,全敞开式手掘式、半掘式、机械式半敞开式挤压式（网格式）密闭式泥水式、土压式,二.盾构施工,定义：使用盾构在地下掘进，边保持掌子面稳定边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业，从而构成隧道的施工方法。三要素：稳定工作面：气压、土压等开挖：人工开挖、半机械化开挖、刀盘支护：压缩砼、管片,土压平衡盾构的原理及系统组成,原理系统组成开挖系统出碴系统管片安装系统注浆系统动力与控制系统后配套系统,导向系
2、统辅助系统,EPB总体结构图,EPB盾构主机结构,EPB主机结构图,1.刀盘,2.前 体,2.前 体,3.中体,4.盾尾,4.盾尾,盾尾密封 同步注浆孔,5.人员舱,四.螺旋输送机,五.管片安装机,六.后配套,管片小车管片吊机连接桥拖车,七.辅助设备,泡沫系统 注浆系统,八.导向系统,VMT导向系统自动测量盾构机当前位置，实时提供盾构姿态，是主司机控制掘进方向的依据。,第二章盾构操作,一.安全事项二.面板说明三.主机操作四.管片安装五.注浆,一.安全事项,以下安全事项都是为了认识和避免危险状况的发生，适用于人员的安全和设备的保护，任何和盾构操作有关的人员应严格遵守！,一.安全事项,1.对操作者
3、的要求2.安全保障设备3.危险区域,1.对操作者的要求,身体健康,有责任心；经过专业培训；经过操作培训；经过安全知识培训；遵守安全规定；,2.安全保障设备,紧急状态停止按钮警示灯、警报器紧急照明 防火设备气体测定联络系统,3.危险区域,土仓人员舱 管片吊运、安装区域碴土运输区域液压高压作业区高电压区域,二.面板说明,要掌握盾构主机的操作必须熟悉盾构的操作面版。只有充分的了解盾构主操作面版，并且详细学习盾构的相关操作知识后才能真正的掌握盾构的操作技术。,二.面板说明,刀盘驱动STOP键 信号错误,二.面板说明,齿轮油泵补油泵操作泵,二.面板说明,推进泵辅助泵螺旋输送机泵,二.面板说明,安装机泵
4、润滑油泵 超挖刀泵,二.面板说明,循环泵冷却水泵,二.面板说明,通风机,二.面板说明,急停指示灯检查复位联锁,二.面板说明,泡沫系统,二.面板说明,盾尾注脂,二.面板说明,皮带机,二.面板说明,螺旋输送机与土压,二.面板说明,螺旋输送机,二.面板说明,推进系统,二.面板说明,推进系统,二.面板说明,铰接油缸,二.面板说明,刀盘,二.面板说明,超挖刀,二.面板说明,温度显示,二.面板说明,注浆系统 主机与拖车连接,二.面板说明,聚合物泵,二.面板说明,刀盘,二.面板说明,螺旋输送机,二.面板说明,皮带机,二.面板说明,管片小车,二.面板说明,推进油缸,二.面板说明,注浆系统,二.面板说明,电缆卷
5、筒水管卷筒,二.面板说明,管片吊机,三.主机操作,1.操作人员要求2.系统参数设定3.开机准备4.开机 5.掘进开始6.掘进中的操作7.掘进结束 8.盾构操作原则9.掘进基本参数10.联锁保护,1.操作人员要求,盾构操作人员是掘进施工的核心，必须具有极强的责任心；盾构操作人员必须经过专业培训；盾构机操作人员必须经过安全培训；,2.系统参数设定,a.泡沫系统参数设定 b.报警温度设定c.盾构状态参数设定 d.盾尾密封油脂参数设定 e.注浆压力值设定,a.泡沫系统参数设定,应根据工程地质的具体情况设定泡沫的比例泡沫剂的发生率等参数应根据泡沫剂供货商的要求设定，若泡沫参数在调试时设定完成后不经同意不
6、能更改。半自动模式下，设定泡沫发生率、泡沫流量自动模式下，设定百分比,b.报警温度设定,各液压系统的报警温度调试时已经设定好，严禁随意更改报警温度,c.盾构状态参数设定,刀盘最小转速，当刀盘小于此转速时推进系统不能工作；主驱动最大工作压力，当达到此压力时刀盘自动停止转动。刀盘脱困时设定得高一些；超挖刀伸出角度和缩回角度，由土木工程师确定；铰接油缸最小和最大行程，当达到最小行程时盾构掘进自动停止，铰接油缸应放松，当达到最小行程时，铰接油缸应收回；螺旋输送机后门的最小开度；螺旋输送机的最大工作压力，当达到此压力时螺旋输送机停止工作。,d.盾尾密封油脂参数设定,行程控制模式下的冲程数压力控制模式下的
7、最大压力，阀工作等待时间，最大动作等待时间,e.注浆压力值设定,在土木工程师的要求下设定注浆系统的起始压力及终止压力,3.开机准备,开机前主要检查风、水、电、液、出碴系统以及盾构的状态和参数。检查空压机运行是否正常，压缩空气管路是否泄漏；检查隧道通风是否正常；检查延伸水管、电缆是否正常，拖行区域是否畅通；检查循环水压力、温度是否正常；检查电压是否正常；检查滤清器是否正常(PLC中是否有报警)；检查油箱油位是否正常；,3.开机准备,检查皮带机、皮带是否正常；检查碴车是否已准备就绪；检查油脂准备是否充足；检查泡沫剂准备是否充足；检查注浆系统是否已准备好并运行正常；检查后配套轨道是否正常；,3.开机
8、准备,检查盾构操作面板状态：螺旋输送机前门开启、螺杆伸出，管片安装按钮应无效，无其它报警指示；检查VMT导向系统工作是否正常；盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式，土仓压力，线路数据，注浆压力等；记录有关盾构掘进的参数；若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构机参数；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.开机,检查是否存在当前错误报警，若有，首先处理；将面版的螺旋输送机转速调节旋扭、刀盘转速调节旋扭、盾构机推进速度旋扭等调至最小位；启动冷却水泵(cooling water)、循环泵(filter circuit)，并注意泵启动时声音及振动等
9、是否正常，以下各个泵启动时均需注意其启动情况；启动润滑脂泵(lubrication pump)、齿轮油泵(gear oil pump)；启动补油泵(feed pump)、控制油泵(steering pump)；,4.开机,启动三个主驱动泵及螺旋输送机驱动泵(cutter drive 1,2,3&screw conveyor)；启动推进泵(push pump)及辅助泵(auxiliary pump)；启动主轴承密封油脂泵；启动盾尾密封油脂泵，并选择自动位，如果实际需要可选择手动位；至此，盾构的动力部分已启动完毕。,5.掘进,启动皮带机启动刀盘选择刀盘的转速档位；根据VMT显示的盾构自转状态选择刀
10、盘转向；按下刀盘启动按扭，并慢慢调节刀盘转速旋钮，使刀盘转速逐渐增大，并稳定工作；严禁旋转旋钮过快，以免造成过大液压冲击，注意主驱动压力变化，若刀盘停转，先把SPEED旋钮旋至最小再重新启动；,5.掘进,启动螺旋输送机慢慢开启螺旋输送机的后仓门启动螺旋输送机，并逐渐增大螺旋输送机的转速 选择手动或半自动方式启动泡沫系统按下推进按钮（ADVANCE）开始掘进，并根据VMT屏幕上指示的盾构机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（ADVANCE SPEED）；,6.掘进中的操作,掘进时应有一人随时巡检盾构机各种设备的状态，如泵站噪声情况，液压系统管路是否渗漏，油脂及泡沫
11、系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等主司机应时刻监视螺旋输送机的出渣情况，根据VMT调整盾构的姿态a.土仓压力调整b.掘进方向控制c.盾构自转的调整d.铰接油缸操作e.超挖刀的操作f.泡沫系统操作g.盾尾油脂密封操作,a.土仓压力调整,如果开挖地层自稳性好采用敞开式掘进，不用调整压力；地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进，则注意调节螺旋输送机的转速，使土仓内保持一定的渣土量，一般约保持2/3左右的渣土，根据指令控制土压；地层稳定性不好或有较大的地下水时，采用土压平衡（EPB）模式。此时需根据地层的差异来保持不同的土压，具体压力值由土木工程师决定，但最大土压值不能大于3bar，否则有可
12、能损坏主轴承密封；,a.土仓压力调整,若土压过大时可采取以下措施来降低：增加螺旋输送机的转速，加快出渣速度适当降低推进油缸的推力降低泡沫和空气的注入量适当的排出一定量的空气或水若压力过小时可采取以下措施来增大：降低螺旋输送机的转速，降低出渣速度适当增大推进油缸的推力加大泡沫和空气的注入量,a.土仓压力调整,土压是通过几种方法的综合运用来调整的，需要综合考虑对施工的影响，如掘进速度、管片保护以及是否会发生喷涌等。一般有以下几种影响：长时间降低螺旋输送机转速，可能使掘进速度下降；过量注入泡沫可能发生喷涌，过少则刀盘扭矩增加；推进力过大有可能损坏管片，过小则无法正常掘进,b.掘进方向控制,掘进方向是
13、通过控制推进油缸的推力来进行调节的。调节各组推进油缸推力的影响是：左侧大于右侧，盾构自左向右摆；下侧大于上侧，盾构自下向上摆，依次类推；为保证铰接密封、盾尾密封工作良好，以及保护管片，在调向的过程中不能有太大的趋势，一般在VMT上显示的趋势值（trend）不应大于10。大多情况下，盾构应保持稍向上的趋势，以防止盾构因自重而产生低头现象。在软硬不均的地层中，盾构会向软的地层偏转，此时要不断调整各组油缸的推力，控制好掘进的方向。,c.盾构自转的调整,当盾构在较硬的地层掘进，或盾构本身震动大时，盾构自转比较严重为保证掘进过程中管片良好的受力状态，盾体在VMT上显示的转动值（rotate）不应大于10
14、可使用稳定器和调节刀盘的转向来控制盾体的自转。改变盾构刀盘转向按以下操作：先停止掘进，将刀盘转速调至零，停止刀盘，重新选择刀盘转向，启动刀盘，并逐渐增大刀盘转速 当稳定器不用时使，要及时缩回。,d.铰接油缸操作,铰接油缸的作用是让盾构能很好的适应曲线掘进以及盾构的蛇行前进当旋扭在PULL位时盾尾缩回，处于HOLD位时铰接油缸处于锁定位，处于RELEASE位时铰接油缸处于浮动位，此时盾尾自动调整姿态一般情况，旋扭处于HOLD位 当盾尾间隙很小时，可考虑在一段时间内将旋扭置于RELEASE位,e.超挖刀的操作,当盾构在转弯半径小的曲线上时，有可能用到超挖刀。使用超挖刀时，先启动超挖刀泵，然后选择超
15、挖刀控制旋钮到自动位，即可按照预先设定的值进行工作。停止时先选择手动位，把超挖刀缩回，然后再停止超挖刀泵。,f.泡沫系统操作,泡沫系统有三种操作模式，即自动、半自动、手动当地质条件比较理想时可以采用自动模式，一般采用半自动或手动模式。操作司机根据盾构机综合参数如刀盘扭矩、土压及出碴情况等，可对泡沫剂和空气的流量进行手动调节，当掘进结束时停止泡沫系统。,g.盾尾油脂密封操作,一般情况下进行自动注脂当盾尾油脂密封在手动位时，可以对各个位置的注脂点进行有选择性的手动注脂在注浆压力大，地层水压大的情况下，有时需要用手动方式加强注脂,7.掘进结束,当掘进结束时，按以下顺序停止掘进：停止注入泡沫、水、空气
16、停止推进（注意按要求保持停机时的土压）逐步降低螺旋输送机的转速至零，停止螺旋输送机关闭螺旋输送机后仓门停止皮带机,7.掘进结束,若刀盘扭矩较大，则可持续转动刀盘，在扭矩降低至一定程度时，减小刀盘转速至零，停止刀盘，这样有利于下次刀盘启动若马上安装管片，可以暂不关闭推进泵和辅助泵，并启动管片安装机泵，按下管片安装按钮依次停止主驱动泵、螺旋输送机泵、补油泵、控制泵、润滑脂泵、齿轮油泵、主轴承注脂泵、盾尾密封通知有关人员进行下一工序的工作,8.盾构操作原则,为保证质量和安全，必须做到：注浆不能保证时不能掘进；没有方向测量时不能掘进；严格执行土木工程师提出的土压指令，控制每个掘进循环的出土量，出土量突
17、现异常时要马上报告，及时分析处理。严格执行盾构的各种安全操作规程非操作人员严禁操作盾构,9.基本掘进参数,对于以下掘进参数，会在后面的章节详细说明，在此只略为介绍a.刀盘扭矩b.刀盘转速c.推进力大小d.螺旋输送机扭矩e.铰接行程,10.联锁保护,10.联锁保护,10.联锁保护,四.管片安装,1.管片说明2.管片选型 3.管片吊运 4.管片安装,1.管片说明,管片分为标准环（S）、左转弯环（L）、右转弯环（R）三种类型如图右所示：每环管片由6(321)块组成管片有错缝、通缝两种拼装方式，采用螺栓连接,1.管片说明,转弯环左右宽度最大差距为50mm为了调节隧道的方向，安装转弯环时，需要把K块安装
18、在不同的位置。K块共有10个安装点位，对应不同点位，两种转弯环对隧道的调整方向各不相同。,1.管片说明,安装点位、隧道调整方向、管片安装顺序见下表：,2.管片选型,每环掘进完成后，立即测量盾尾间隙，输入VMT电脑，利用软件可完成管片选型工作。,3.管片吊运,（1）吊运过程（2）注意事项（3）吊运操作,（1）吊运过程,管片进洞后，用管片吊机将管片吊运到管片小车上管片从管片车上向管片转运小车吊运时，按照上表中的管片安装顺序进行。吊运前检查止水条是否完好，若损坏要及时更换。管片按逆时针方向旋转90度后停放在管片小车上,（2）注意事项,吊运时必须使用合格的吊装螺栓。吊运管片时禁止任何人站在管片吊机附近
19、的危险区域。管片吊机由经过专业培训的人员进行操作。,（3）吊运操作,a.管片吊机b.管片小车,a.管片吊机,a.管片吊机,管片吊机操作手柄 急停故障指示灯 复位选择开关 提升下降 前进后退出现紧急事故时按下急停按钮事故处理完后，旋出急停按钮，并按复位按钮复位,b.管片小车,4.管片安装,（1）安装机运动形式（2）注意事项（3）管片安装过程（4）安装机操作,（1）管片安装机运动形式,管片安装机可在行走梁上往复运动,行程2m管片安装机的旋转架顺、逆时针方向转动,转动角度为200度伸缩油缸可独立伸缩安装头倾斜,运动范围+/-2.5度安装头水平转动,运动范围+/-2.5度抓取器抓取和释放管片,（2）注
20、意事项,安装管片时，安装区域无其它人员管片安装机下方不能有人司机必须经过专业培训，确认合格后才能上岗安装管片前要清理干静盾尾底部的碴土，以免损坏盾尾密封注意旋转架的运动范围抓取头收紧后，才能旋转安装机（联锁）推进油缸收回数量以适应一块管片安装空间为准,（3）管片安装过程,清理工作现场的杂物。启动管片安装机泵、推进油缸泵、辅助泵。移动安装机，抓取管片，收紧抓取头。,（3）管片安装过程,与此同时，专人负责收回推进油缸。,（3）管片安装过程,在确认管片已抓紧后，先收回伸缩油缸提起管片，再移动管片，使管片向安装位置移动。在快要到达安装位置时降低管片移动速度，缓慢的将管片往安装位置靠近。在安装到位后，插
21、入管片连接螺栓，安装螺母并初步紧固，再伸出推进油缸顶紧管片。安装机释放管片，最后按扭力要求紧固连接螺栓。在新安装的几环管片出盾尾之后，要对连接螺栓进行第二次紧固。,（4）安装机操作,五.注浆,由于盾构直径大于管片直径，掘进后隧道围岩与管片间会形成环形的空隙，通过盾尾的四根注浆管对空隙进行同步注浆填充。,五.注浆,注浆操作面板注浆步骤注意事项注浆压力的设定注浆量的控制注浆管路的清洗防止注浆管路堵塞措施,1.注浆操作面板,2.注浆步骤,注浆料输送到搅拌罐，并不断搅拌连接注浆管路，确保管路畅通启动泵站选择注浆控制模式启动注浆管路，如有需要只启动特定的管路单独注浆。根据掘进速度调节注浆速度。,3.注意
22、事项,注浆料要不断搅拌，防止凝固注浆活塞保持清洁，水箱中装满清水，无杂物存在。注意保护注浆压力传感器。,4.注浆压力的设定,注浆压力由土木工程师根据隧道地层埋深、地质情况设定，为保证注浆质量而对注浆压力进行调整注浆压力过低不能保证注浆质量，过高容易导致注浆管路堵塞，以及损坏密封,5.注浆量的控制,保证注浆量的关键是注浆与掘进同步注浆量主要根据掘进速度和注浆压力来控制每环注浆量要达到土木工程师要求的方量在注浆操作面板上有每路注浆压力的显示和掘进速度显示，掘进速度与注浆速度成正比一般在软弱地层，注浆量小，在硬岩地层，注浆量会增加,6.注浆管路的清洗,注浆管路的清洗由注浆司机根据砂浆配比凝固时间、停机时间和注浆管路情况而定如果砂浆凝固时间快，则需每环清洗一次，最少每天清洗一次在注浆过程中，如感觉一条管路注浆压力高，且注入量少，则有可能是管路堵塞，应立即停机清洗。如果盾尾堵塞应用高压清洗机清洗。,7.防止注浆管路堵塞措施,砂浆配料质量要好，石子颗粒不能大于5mm砂浆不能配好后长时间不用注浆压力不能太高停机时间不是太长时可以间隔注几下，停机时间长时一定要清洗注浆管路注浆管路和注浆泵最少每天清洗一次,
