盾构主要部件组成及功能描述

地铁盾构主要部件功能描述

盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了隧道施工过程中的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。盾构施工的过程也就是这些功能合理运用的过程。

盾构在结构上包括刀盘、盾体、人舱、螺旋输送机、管片安装机、管片小车、皮带机和后配套拖车等；在功能上包括开挖系统、主驱动系统、推进系统、出碴系统、注浆系统、油脂系统、液压系统、电气控制系统、自动导向系统及通风、供水、供电系统、有害气体检测装置等。

1、刀盘和刀具

刀盘：根据北京地铁特殊地质条件设计。辐条式刀盘，开口率约为50%。6个刀梁。刀梁及隔板上有5路碴土改良的注入孔（泡沫、膨润土、水注入管路）。刀盘表面采用耐磨材料或堆焊耐磨材料，确保刀盘的耐磨性。 刀盘具有正反转功能，切削性能相同。

刀具：中心鱼尾刀1把，先行刀36把、主切刀82把（高64把、低18把），保径刀24把；合计：143把。另配超挖刀2把。

2、盾体

盾体钢结构承受土压、水压和工作荷载（土压3bar）。 盾体包括：前盾、中盾、盾尾。  前盾

前盾又称切口环，它里面装有支撑主驱动和螺旋输送机的钢结构。隔板上面设人舱、球阀通道、四个搅拌器。前盾上有液压闭合装置，可以关闭螺旋输送机的前闸门。前盾的隔板上装有土压传感器。  中盾和盾尾

中盾又称支承环，前盾和中盾用螺栓联接，并加焊接联接。

中盾内布置有推进油缸、铰接油缸和管片安装机架。中盾的盾壳园周布置有超前钻孔的预留孔。

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中盾和盾尾之间通过铰接油缸连接，两者之间可以有一定的夹角，从而使盾构在掘进时可以方便的转向。

盾尾安装了三道密封钢丝刷及8个油脂注入管道、8根内置的同步注浆管道（4根正常使用4根注浆管为备用）。

3、主驱动系统

主驱动机构包括主轴承、八个液压马达、八个减速器和安装在后配套拖车上的主驱动液压泵站。刀盘通过螺栓与主轴承的内齿圈联接在一起，刀盘驱动系统通过液压马达驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转。

主轴承采用大直径三滚柱轴承，外径2820mm。 4、推进系统

盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推进机构包括32个推进油缸和推进液压泵站。推进油缸按照在圆周上的区域分为四组，顶部3对油缸一组、左侧4对油缸一组、右侧4对油缸一组、底部5对油缸一组。油缸的后端顶在管片上以提供盾构前进的反力。

推进系统油缸分组控制如图所示，其中4个位置的油缸装有位移传感器。

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. 顶部推进缸 右侧推进缸 左侧推进缸 底部推进缸 5、螺旋输送机 螺旋输送机采用带轴式后出碴门，安装于前盾的底部，伸入土舱的一段焊接有耐磨片。

螺旋输送机通过二个液压马达带二个减速机周边驱动，其转速范围可以在0~21rpm内无级调速，可以很好的控制出土量和控制土舱的土压力。

为了提高碴土的流动性，可以向螺旋输送机周边的孔注入膨润土或泡沫。 螺旋输送机最大输送粒径为250mm。 6、皮带输送机

皮带机用于将螺旋输送机输出的碴土传送到盾构后配套的碴车上。皮带机布置在后配套拖车的上面。

7、管片安装机构

管片安装机安装在盾尾，有6个自由度，有遥控和线控两种方式。 管片吊机及管片转运小车：管片（共6块）由2个管片运输车由洞外运送到洞内后，首先由管片吊机吊起放置到管片转运小车上，然后由管片转运小车送到管片安装机能够抓到的位置。管片转运小车一次可以存放3块管片。

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8、人舱

人员舱是人员出入土舱进行维修和检查的转换通道，出入土舱的工具和材料也由此通过。人员舱有两种状态：无压模式（非工作状态）；加压模式（工作状态）。人员舱包括主舱和材料舱（3+2），它们由压力门隔开。

进入土舱具有一定的危险性。进入人员舱的工作人员必须经过身体检查，并接受相关的专业技术培训。

9、拖车

后配套拖车用以安装液压泵站、注浆泵、砂浆罐及电气设备等。拖车行走在专用轨道上，拖车之间用拉杆相连。每节拖车上的安装设备如下表：

拖车号 设备桥 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 主要安装设备 皮带机、管片吊机、管路、泡沫发生器 控制室、注浆泵、砂浆罐、小配电柜、泡沫发生装置 主驱动系统泵站、膨润土罐及膨润土泵 主配电柜、泡沫箱及泡沫泵、油脂站 两台空压机、风包、主变压器、电缆存放区 水管卷筒、储风筒、皮带机卸碴点 10、液压系统

液压系统是盾构为各主要执行元件提供动力并执行的关键系统，主要包括主驱动、推进（铰接）、螺旋输送机、管片安装机、辅助系统、循环过滤冷却系统等，液压系统的元器件全部采用国际知名品牌的产品，元器件质量可靠性能稳定，保证了液压系统的可靠性。

11、注脂系统

注脂系统包括三大部分：主轴承密封系统，盾尾密封系统和主机润滑系统。三部分都以压缩空气为动力源。

12、碴土改良系统

盾构配有两套碴土改良系统：膨润土系统和泡沫系统。两者在注入口共用一套输送管路。

 泡沫系统：用于对碴土进行改良。泡沫系统主要由泡沫泵、高压水泵、电

磁流量阀、泡沫发生器、压力传感器、管路组成，

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 膨润土注入系统：在确定不使用泡沫剂的情况下，关闭泡沫输送管道，同

时将膨润土输送管道打开，通过输送泵将膨润土压入刀盘、碴舱和螺旋输送机内，达到改良碴土地目的。

盾构刀盘盾壳后配套压缩空气刀盘注入口泡沫发生器M泡沫剂箱膨润土系统接口`泡沫剂泵回转机构M水泵水箱螺旋输送机 泡沫及膨润土系统示意图

13、同步注浆系统

盾构采用同步注浆系统，可以使管片外面的间隙及时得到充填，有效的保证隧道的施工质量及防止地面下沉。

注浆系统示意图如下：

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注浆系统示意图

14、自动导向系统

盾构安装了一套自动导向系统。本系统能够对盾构在掘进中的各种姿态、以及盾构的线路和位置关系进行精确的测量和显示。操作人员可以及时的根据导向系统提供的信息，快速、实时地对盾构的掘进方向及姿态进行调整，保证盾构掘进方向的正确。

Leica TCA1202-S型自动全站仪

触摸电脑盾构姿态自动测量软件

倾角传感器

2个棱镜

地面监控 系统

R型和B型 控制箱

DS2000自动导向系统示意图

Leica TCA1202-S型自动全站仪、工业触摸式壁挂电脑、R型和B型无线通讯控制箱、盾构姿态自动测量软件、2个电子棱镜；倾角传感器；后视棱镜组。；

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监控模块：

通过工地上的光缆或电话线可对盾构推进的状态进行实时了解和管理，实现地面对地下的管理和控制。

1、全面姿态显示：多达十几个姿态参数的数字和图像显示，使信息更直观。

2、不同的权限管理，防止人为误差； 3、基于现场的软件界面设计和操作流程； 4、强大的设计数据计算功能；

5、智能化的纠错能力和系统管理能力； 6、全面的数据管理和历史数据查询分析功能； 7、人工测量计算功能的备选。

自动导向系统特点： 真正的无线缆作业模式：先进的设计理念：先进的硬件基础：全面的信息显示：

15、电气控制系统 供电： 电源： 控制电源： 照明： 箱式变压器： 主配电：

10KV 3P 50HZ 400V

230VAC/24VDC 230VAC

干式2台，IP55，温度监测报警和保护； 无功补偿COSΦ>=0.9，短路、接地及二级漏保；

电机启动方式：30kW及以上配置电机软启动器，程序防止大功率电机同时启动；

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主要技术参数表

名 称 管片结构 外径 内径 管片宽度 分布 纵向连接螺栓数量 盾体 前盾直径 防涌门 中盾直径 长度（前盾和中盾） 盾构最小水平转弯半径 最大工作压力 土压传感计 人舱人闸门 盾尾直径 盾尾长度 油脂管数量 密封 6,000mm 5,400mm 1,200mm 3+2+1 16 后部 被动铰接式 6,250mm 1个 6,240mm 4,280mm 300m 3bar 5个 DN600 6,230mm 3,700mm 8个(2×4) 3 排钢丝刷 技术参数 板厚50mm 剪式 板厚40mm 板厚40mm 备 注 精品

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名 称 注浆口 技术参数 4个+4个备用 备 注 通径50mm,单液 精品

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名 称 技术参数 备 注 推进油缸缸径/杆径－行程 260/180－2,100mm 数量 分组 推力 最大推力 最大推进速度 最大伸出速度 缩回速度 2×16 4组 36,493kN 42,575kN 80mm/min 160mm/min 3,400mm/min 上、下、左、右 30Mpa 35Mpa 所有油缸空载 另配超挖刀2把。 铰接油缸缸径/杆径－行程 180/80-150 数量 超前注浆管 刀盘 刀盘开挖直径 旋转方向 刀具 泡沫喷嘴数量 中心回转接头 主驱动 液压马达数量 额定扭矩 14个 6个DN100 辐条式 6,280mm 左/右 中心鱼尾刀1把，先行刀36把、保径刀24把、主切刀82把，；合计：143把。 4个 1个 液压驱动 8个A6VM250 4,761kNm 5泡沫通道+4液压通道 精品

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名 称 最大脱困扭矩 转速 功率 主轴承型式 主轴承外径 主轴承计算寿命 管片拼装机 抓紧系统 自由度 回转速度 旋转角度 举升油缸行程 纵向移动行程 技术参数 5,718kNm 0～1.86rpm 630kW 三排滚柱内齿圈式 2,820mm 15000h 中间回转式 机械式液压抓紧 6 0～1.7rpm +/-200° 1,000mm 2,000mm 备 注 2×315kW 根据ISO281L10 比例控制 比例控制 比例控制 比例控制 备有线控操作的电缆连控制装置 无线控制 接接头 包含推进油缸、喂片机遥控器 HBC总线式 操作按钮 人员舱 直径 工作压力 人数(容纳) 双舱式 1,600mm 3bar 3+2 精品

主舱/副舱 .

名 称 螺旋输送机 直径 功率 最大脱困扭矩 转速 螺旋伸缩 驱动 驱动马达 输送量 出料口门 土压传感计 最大粒径 后配套设施 技术参数 有轴螺旋式 800mm 160kW 230kNm 0到21rpm 行程1,000mm 周边驱动 A6VM160 二个 380m³/h 1个 2个 250mm 30Mpa 备 注 无级调速 配有减速机 理论 后出料 前后各一个 单侧限宽2100（主控室和注浆罐除外） 轨距2080mm，碴车轨距后配套结构 连接桥+5节拖车 900mm 喂片机 管片吊机 皮带机 高压电缆托盘 液压系统 液压泵站 存放3块管片 双梁2个 带宽800mm 1个 4.5m³ 精品

冗余设计 最大输送量450m³/h 包括过滤器和油箱 .

名 称 主驱动泵 技术参数 500ml/r两台 备 注 功率控制 内循环，液压油外循环工业水循环系统 1套 冷却 外循环泵 管道增压泵 管片冲洗泵 污水隔膜泵 污水输送泵 污水罐 同步注浆系统 同步注浆泵 注浆能力 压力传感器 砂浆罐 膨润土系统 膨润土罐 1台 1台 1台 1台 3 m³ 单液注浆 2台 2×12m³/h 4个 容量6m³带搅拌 4m³带气动搅拌 用户提供 1个配有液位传感器 KSP12流量 配自动润滑系统 变频可调式配有流量传膨润土泵 10m³/h 感器 泡沫系统 泡沫发生器 水泵 1套 4路 1台 精品

7m³/h .

名 称 泡沫泵 工业空气 空压机 高压空气储存罐 保压系统 油脂润滑系统 电动多头泵 递进分配阀 液压油冲洗检测主驱动密封 技术参数 1台 2台 1m³ 2套气动自动控制系统 气动 1台 1套 1套 气动 压力、行程和手动 8个 气动 1个 备 注 300l/h 37kW DN65, 在盾体内 型号统一 林肯 林肯 型号统一 型号统一 配有循环过滤、冷却、盾尾油脂密封系统 控制模式 压力传感器 HBW油脂密封系统 齿轮分配阀 齿轮油循环系统 强制润滑 温控装置 螺杆泵 磁性过滤器 换热器 二次通风系统 通风管储存装置 1套 1套 片式水冷 DN600风管 2个 精品

最高压力160bar DN1000风管,100m储量 .

名 称 技术参数 备 注 水管挂架有效延伸长度水管延伸 3路 12m 导向系统 自动全站仪 管片排序系统 电控系统 控制室 主副配电柜 功率因数补偿器 高压开关 初级电压/次级电压 变压器 控制电压 照明电压 阀工作电压 工作频率 系统绝缘保护 PLC 闭路电视系统 有害气体检测 两棱镜式 Leica TCA1202-S型 有 1个 1个 0.90 集成 10kV/400V 力信自动导向系统 精度2” 导向系统集成 带空调 集成 1,600kVA（800+800kva） 箱式变压器 24V/230V 230V 24V 50Hz IP55 S7-400 4个摄像头和1个显示屏 西门子 显示屏为彩色 便携式和固定式各一套 便携式进舱使用 精品

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名 称 数据采集系统 主要功率配置 刀盘驱动系统 盾构推进系统 管片拼装机 辅助系统 注浆系统 液压油过滤系统 齿轮润滑系统 螺旋输送机 1套 技术参数 备 注 功率大于30kw 630kW 90kW 55kW 0kW 0kW 15kW 4kW 160kW 采用软启动器 2×315kW 和推进系统串联 和管片拼装系统串联 清水泵、污水泵、高压工业水循环系统 40kw 冲洗泵 泡沫系统 同步注浆搅拌系统 皮带机 二次通风 空压机 管片吊机 电源插座及工地用电 其他 合计 18kW 8kW 30kW 0kW 74kW 10kw 75kW 60kW 1,269kW 精品

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主要关键部件厂家

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 部 件 主 轴 承 液压油缸 液压油管 液 压 泵 液压马达 液 压 阀 液压站电机 变 频 器 注 脂 泵 主轴承密封 主驱动螺栓 主驱动减速机 螺旋减速机 管片减速机 其他减速机 压力传感器 流量传感器 变 压 器 功率补偿器 厂 家 德国罗特艾德 力士达 alfagma Rexroth Rexroth Rexroth、hawe、bucher ABB ABB 德国林肯 JM 德国Junge 布雷韦尼 布雷韦尼 布雷韦尼 sew、nord Wika、kobold、HUBA E+H 天津特变电工 天津特变电工 精品

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20 电气元器件 SIEMENS、施奈德、abb 精品

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21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

电 控 柜 控制电缆 PLC 管片吊机 注 浆 泵 导向系统 人 舱 空 压 机 泡 沫 泵 膨润土泵 刀 具 主要钢板 德国威图 德国缆普 SIEMENS 法兰泰克 施维英 上海力信 烟台宏远 优耐特斯 德国Allweiler 耐驰 聊城天工 舞阳钢铁 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

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