盾構機的構造
一、 盾構的外形和材料
1.盾構的外形
盾構的外形就是指盾構的斷面形狀,有圓形、雙圓、三圓、矩形、馬蹄形、半圓形或與隧道斷面相似的特殊形狀等。
2.制造盾構的材料
盾構主要用鋼板(單層厚板或多層薄板)制成,鋼板一般用A3鋼。鋼板間連接可采用焊接和鉚接兩種方法,大型盾構考慮到水平運輸和垂直吊裝的困難,可制成分體式,到現場進行就位拼裝,部件的連接一般采用定位銷定位,高強度螺栓聯接,最后焊接成型。
二、 盾構的基本構造
(一)盾殼
盾構的殼體由切口環、支撐環和盾尾三部分構成,外殼采用鋼板焊接成整體,如圖所示。
1.切口環部分
它位于盾構的最前端,用于開挖和擋土,施工時切入地層并掩護開挖作業。切口環前端設有刃口,以減少切土時對地層的擾動。切口環的長度主要取決于支撐、開挖方法以及挖土機具和操作人員的工作回旋余地。
2.支撐環部分
它是盾構的主體,內部裝有千斤頂、舉重臂、真圓保護器等各種設備,它緊接于切口環后,位于盾構的中部,是一個剛性較好的圓環結構。地層土壓力、所以千斤頂的頂力以及切口、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載均由支撐環承擔。
3.盾尾部分
盾尾一般由盾構外殼鋼板延長構成,主要用于掩護隧道襯砌的安裝工作。盾尾末端設有密封裝置,以防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進入盾構內。盾尾鋼殼厚度從結構上考慮盡可能減薄,但它除承受土壓力外,遇到糾偏及彎道施工時,還有難以估計的施工荷載,受力復雜,所以其厚度應綜合考慮上述因素。
(二)推進系統
盾構的推進系統由液壓設備和盾構千斤頂組成。千斤頂數量由設計總推力和千斤頂類型確定,其直徑宜小不宜大,故采用高壓液壓系統提供動力,其位置應均勻地安裝在盾殼支撐環的內周,方向與隧道軸線平行。
(三)正面支撐系統
開挖面支撐系統類型有千斤頂類、刀盤面板類和網格類。此外,采用氣壓法施工時由壓縮空氣提供的壓力也可使開挖面保持穩定。開挖面支撐上常設有土壓計,以監測開挖面土體的穩定性。
(四)襯砌拼裝系統
襯砌拼裝系統的主要設備為襯砌拼裝器(俗稱舉重臂)和真圓保持器。襯砌拼裝器是一種專用的機械手,用于鉗住管片并使其平轉、升舉和 旋轉,使管片能按預定的位置就位,并安全、迅速地拼裝成環。一般設置在盾尾或支撐環內,也可安裝在車架上。真圓保持器是使隧道管片保持真圓的裝置。當某環管片拼裝成環后
(五)液壓系統
液壓系統由高壓油泵、油馬達、油箱、液壓閥及管路等組成,為千斤頂、舉重臂和大刀盤等提供動力。一般油泵和油箱設在盾構后面的車架上。
(六)操作系統
操作系統控制盾構掘進機的工作狀態。
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