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    南曦動態

    設計、研發及生產高品質液壓油缸及液壓系統

    盾構機根據工作原理一般分為手掘式盾構,擠壓式盾構,半機械式盾構(局部氣壓、全局氣壓),機械式盾構(開胸式切削盾構,氣壓式盾構,泥水加壓盾構,土壓平衡盾構,混合型盾構,異型盾構)。

    基本簡介

    盾構隧道掘進機,簡稱盾構機。是一種隧道掘進的專用工程機械,現代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體,具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能,涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術,而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造,可靠性要求極高。盾構掘進機已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

    折疊編輯本段發展歷程

    盾構機問世至今已有近180年的歷史,其始于英國,發展于日本、德國。近30年來,通過對土壓平衡式、泥水式盾構機中的關鍵技術,如盾構機的有效密封,確保開挖面的穩定、控制地表隆起及塌陷在規定范圍之內,刀具的使用壽命以及在密封條件下的刀具更換,對一些惡劣地質如高水壓條件的處理技術等方面的探索和研究解決,使盾構機有了很快的發展。


    據不完全統計,目前國外盾構機的主要制造廠有18家,集中在日本和歐美,如日本的三菱重工、川崎重工、小松制作所、日立造船、石川島播磨重工,德國的海瑞克公司、維爾特公司,美國的羅賓斯公司,加拿大的羅法特公司等。各個廠家可以根據不同的地質條件和不同的工程對象,以及使用單位的不同要求,設計、生產出不同直徑、不同類型、以及有特殊要求的盾構機液壓油缸,以滿足用戶的需要,其工藝和設備先進。

    (一)日本三菱重工(MitsubishiHeavyIndustries,Ltd.)

    日本三菱是一家具有100多年歷史的企業集團,目前的經營范圍除保持傳統的造船業、汽車制造業和化工業外,還涉及金融領域,近些年來并涉足核能源、宇宙航天、生態環境和深海開發等尖端技術領域;其屬下的直系企業有29家,三菱重工是其中的一家,為世界各地提供軟、硬土盾構掘進設備的建設機械部是三菱重工旗下神戶造船所的一個分支。

    從1939年制造日本第一臺手掘盾構機起,至2003年神戶造船所就一共制造了1608臺盾構機,其中包括土壓平衡、泥水平衡、雙圓、三圓、MMST等各種類型,數量和種類可謂世界第一,技術居國際之首。如開挖英法海峽交通隧道用的盾構機,其中就有兩臺是該公司制造的。曾向法國里昂地區提供直徑為11m的土壓平衡式盾構機,為上海延安東路第二條過江隧道工程生產泥水加壓式盾構機,為東京灣海底隧道生產了直徑14.14m的泥水加壓式盾構機等。

    在這1608臺盾構中,日本三菱創造了多個第一。除第一臺日本手掘盾構外,1970年三菱制造了日本最早的泥水盾構,直徑7290mm;1986年制造了馬蹄形機械挖掘盾構;1989年為英法海峽隧道提供了2臺土壓盾構;1991年制造了馬蹄形的ECL盾構;1992年為法國里昂高速公路制造了直徑為10.96m的土壓盾構;1993年制造了迄今最大的雙圓盾構;1994年為日本東京灣隧道制造了3臺當時最大的泥水盾構;1995年制造了三圓盾構;1996年,為滿足共同溝施工需要,制造了7950mm×5420mm的矩形盾構;同年又完成了球形刀盤盾構。

    1997年三菱為川崎高速提供了MMST盾構;同年三菱又將泥土加壓盾構的直徑刷新為11.52m;1999年三菱生產了第一臺子母盾構;2001年在大阪共同溝工程項目中,三菱制造了最大的MSD盾構,直徑為8.07m,解決了盾構對接技術。

    (二)日本小松制作所(KomatsuLtd.)


    成立于1921年的日本小松制作所(株式會社)是跨行業領域的跨國集團公司,至今已有80年的歷史。集團公司是由包括小松公司在內的142家公司(控、持股對象)組成。

    公司主要產品除了始終處于世界領先地位的建筑工程機械、產業機械以外,同時還涉足電子工程、環境保護、工程事業、土木工程、運輸、流通機械、金屬材料制造和銷售,軟件以及金融、服務業等高科技領域。其隧道工程機械包括盾構機、巖石掘進機和頂管機。

    (三)日本川崎重工(KawasakiHeavyIndustries,Ltd.)

    川崎重工創立于1896年10月15日,是從修船、造船發展起來的日本著名公司,在現代航海技術中處于領先的地位,此外還生產飛機和航空設備,機場登機系統、行李系統,鐵路車輛,大型橋梁結構,供電、供熱、天然氣輸送設備,環境工程設施等,同時也是機器人生產的先鋒廠家。

    在地下施工機械方面,已生產出1200多臺軟巖和硬巖挖掘機,如東京市神田川地下調蓄工程用的直徑為13.94m的盾構機,東京灣海底隧道14.14m直徑的盾構機,英法海峽隧道開挖用的盾構機,以及上海地鐵隧道用的盾構機等。

    (四)德國海瑞克(HerrenknechtAG)

    1977年,馬丁·海瑞克先生創辦了海瑞克公司;1980年,在靠近法國和瑞士邊境的德國南部施瓦諾(Schwanau)設立了辦公室和生產車間。公司總部距離斯圖加特機場、斯特拉斯堡機場(法國)以及巴塞爾機場(瑞士)都很近。

    今天,公司員工分布于世界各地,已超過1,400人。其中,公司總部有1,000人。公司的生產和組裝面積已增長到59,900m2,擁有現代化的生產廠房和辦公設施。

    作為隧道設備生產商,海瑞克公司的設備尺寸完全,能適應各種地質狀況。因此,從設備覆蓋范圍方面來說,海瑞克公司是獨一無二的:擁有直徑從4,000mm到15,440mm用于公路、鐵路、地鐵及輸水隧道施工的大直徑機器到外徑僅100mm的全自動微型隧道掘進機、房屋管件連接設備和水平定向鉆設備,機器適用于從軟質、含水非粘性地層到抗壓強達到300MPa的硬巖的各種地質條件。尤其是在大直徑隧道掘進機技術方面,海瑞克公司在長距離隧道和高工作壓力施工上獲得了豐富的經驗:

    在25年的隧道施工行業中,海瑞克公司一直是一些重大隧道工程的TBM供應商。在荷蘭西西爾德、瑞典哈蘭德拉斯、馬德里、巴塞羅那、易北河等隧道工程中大顯身手。在中國參與并完成了香港、北京、天津、廣州、深圳、南京、重慶等城市的地下隧道及越江隧道工程。

    至今,海瑞克公司已向世界范圍內的客戶提供了超過1,200臺的隧道掘進設備。截止到2005年8月,海瑞克公司已向中國供應了40臺直徑大于6米的隧道掘進機,小型機7臺。

    (五)美國羅賓斯公司(ROBBINS)

    美國羅賓斯公司是一家從事地下挖掘設備的設計,制造,銷售和租賃等業務的公司,專門生產各種挖掘材料,包括提供與傳統的“鉆孔爆破”方法完全不同的在堅硬的巖層進行機械作業的方法。

    現今,巖石掘進機械提供了一種比鉆孔爆破法更值得的高效隧道挖掘方法。鉆孔爆破法需要按此分開程序操作:先鉆出小孔,然后裝入炸藥,爆破,通風,最后裝巖出碴。反復如此進行作業。而巖石機械挖掘法是一個連續地從隧道表面“切開”巖石體的過程,然后通過傳送帶機或坑道車直接把碴從隧道內運出來。羅賓斯公司的主要產品是全斷面隧道掘進機(TBMs)。

    TBMs被應用于開挖經過各種各樣地質狀況的圓剖面隧道,從一般土壤到堅硬巖石層。羅賓斯已經生產出了隧道挖掘直徑從1.6到12.87米的全斷面隧道掘進機(TBMs),機器重量從50公噸到1500公噸以上,總裝機功率從300千瓦到3000千瓦以上。

    羅賓斯公司也設計和銷售范圍很廣的其他能使TBM得到高效率的運用的設備和服務。

    使用左邊的菜單可以發現關于我們的小型掘進設備(SBUs),隧道出碴系統,支持系統,切削刀,零部件,人員和全部的隧道開挖技術。

    羅賓斯公司已經設計制造了超過250套全斷面隧道掘進機(TBMs)。在本年底將有超過50羅賓斯TBMs機器投入使用。這足以證明羅賓斯的設備質量非??煽?。

    (六)加拿大羅浮特公司(LOVAT)

    加拿大羅法特公司成立于1972年,在傳統的盾構機設計上處于世界領先地位。產品廣泛應用服務于地鐵、鐵路、公路、暗渠、市政、電信等隧道建設,擅長于風化巖石、混合土質、軟土、土壓平衡式和泥水式盾構機的制造,開挖盾構直徑從0.75米到17米。LOVAT盾構機具有高精技術和更可靠的施工安全性及質量特點。除此之外,LOVAT是唯一能提供從盾構機的全面設計、制造、檢測和試驗的公司。

    (七)德國維爾特Wirth法NFM集團

    德國維爾特公司1895年建立,自1916年以來生產鉆機和泵,1965年以來生產全斷面隧道掘進機(TBMs)。大約90%的產品出口,產品行銷超過60個國家和地區。NFM技術公司是一家法國的實業公司,于2001年11月1日加入德國維爾特公司,專門開發和制造工業設備和特殊用途設備(比如,全斷面隧道掘進機),處理和舉升設備等高性能設備。

    盾構機尤其是土壓平衡式和泥水式盾構機在日本,由于經濟的快速發展及實際工程的需要發展很快。德國的盾構機技術也有獨到之處,尤其是在地下施工過程中,保證密封的前提以及高達0.3MPA氣壓的情況下更換刀盤上的刀具,從而提高盾構機的一次掘進長度。德國還獨創了在密封條件下,直接從大直徑刀盤內側常壓空間內更換被磨損的刀具技術。

    折疊編輯本段工作原理

    盾構機的基本工作原理就是一個圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護盾,它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用,承受周圍土層的壓力,有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業在護盾的掩護下進行。

    折疊編輯本段基本分類

    盾構機根據工作原理一般分為手掘式盾構,擠壓式盾構,半機械式盾構(局部氣壓、全局氣壓),機械式盾構(開胸式切削盾構,氣壓式盾構,泥水加壓盾構,土壓平衡盾構,混合型盾構,異型盾構)。

    泥水式盾構機是通過加壓泥水或泥漿(通常為膨潤土懸浮液)來穩定開挖面,其刀盤后面有一個密封隔板,與開挖面之間形成泥水室,里面充滿了泥漿,開挖土料與泥漿混合由泥漿泵輸送到洞外分離廠,經分離后泥漿重復使用。土壓平衡式盾構機是把土料(必要時添加泡沫等對土壤進行改良)作為穩定開挖面的介質,刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室,刀盤旋轉開挖使泥土料增加,再由螺旋輸料器旋轉將土料運出,泥土室內土壓可由刀盤旋轉開挖速度和螺旋輸出料器出土量(旋轉速度)進行調節。

    根據盾構機不同的分類,盾構開挖方法可分為:敞開式、機械切削式、網格式和擠壓式等。為了減少盾構施工對地層的擾動,可先借助千斤頂驅動盾構使其切口貫入土層,然后在切口內進行土體開挖與運輸。

    折疊敞開式

    手掘式及半機械式盾構均為半敞開式開挖,這種方法適于地地質條件較好,開挖面在掘進中能維持穩定或在有輔助措施是能維持穩定的情況,其開挖一般是從頂部開始逐層向下挖掘。若土層較差,還可借用千斤頂加撐板對開挖面進行臨時支撐。采用敞開式開挖,處理孤立障礙物、糾偏、超挖均為其它方式容易。為盡量減少對地層的擾動,要適當控制超挖量與暴露時間。

    折疊機械切削式

    指與盾構直徑相仿的全斷面旋轉切削刀盤開挖方式。根據地質條件的好壞,大刀盤可分為刀架間無封板及有封板兩種。刀架間無封板適用于土質較好的條件。大刀盤開挖方式,在彎道施工或糾偏是不如敞開式開挖便于超挖。此外,清除障礙物也不如敞開式開挖。使用大刀盤的盾構,機械構造復雜,消耗動力較大。目前國內外較先進的泥水加壓盾構、土壓平衡盾構,均采用這種開挖方式。

    折疊網格式

    采用網格式開挖,開挖面由網格梁與格板分成許多格子。開挖面的支撐作用是由土的粘聚力和網格厚度范圍內的阻力而產生的。當盾構推進是,土體就從格子里擠出來。根據土的性質,調節網格的開孔面積。采用網格式開挖時,在所有千斤頂縮回后,會產生較大的盾構后退現象,導致地表沉降,因此,在施工務必采取有效措施,防止盾構后退。

    折疊擠壓式

    全擠壓式和局部擠壓式開挖,由于不出土或只部分出土,對地層有較大的擾動,在施工軸線時,應盡量避開地面建筑物。局部擠壓時施工時,要精心控制出土量,以減少和控制地表變形。全擠壓式施工時,盾構把四周一定范圍內的土體擠密實。

    折疊編輯本段地質超前預報

    地質預報(左)超前探水(右)
    地質預報(左)超前探水(右)
    盾構機隧道的地質超前預報非常重要,若遇到不良地質體,不及時進行掘進參數的調整和變更很容易受困,形成卡機、姿態失控等事故,甚至是報廢。但盾構機隧道不同于普通鉆爆式隧道,盾構機上有很多精明儀器、儀表,不適合使用炸藥作為震源來進行勘探的預報方式,另外盾構機盾頭部分完全覆蓋掌子面,不適合需要占用掌子面來進行預報的勘探方式。因此通常使用彈性波法TST隧道地質超前預報系統匹配電火花震源進行斷層帶、巖性接觸帶、軟弱夾層、溶洞、采空區,坍塌、冒頂、突泥、巖爆、瓦斯等地質災害的預報,使用CFC復頻電導技術對TBM掘進隧道掌子面前方含水位置和含水量進行預報。

    聯系信息

    地址: 廣東省肇慶市大旺國家高新技術開發區臨江工業園寶石路7號
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