西安市地铁三号线一期工程鱼化寨至保税区段（不含试验段）
土建施工项目D3TJSG-12标段
北京住总集团有限责任公司
西安市地铁三号线TJSG-12标项目经理部
2014年09月12日
一、工程概况 3
1.1、胡家庙站 3
1.2、通化门~胡家庙区间 3
1.3、胡家庙~石家街区间 3
二、两台盾构机的设计参数及业绩介绍 3
2.1、盾构机参数介绍 3
2.2、两台盾构机的业绩简介 6
三、盾构机维修改造计划及落实情况 6
3.1刀盘和刀具的维修改造情况 6
3.2、刀盘驱动装置 7
3.3、主轴承情况 7
3.4 推进装置 7
3.5、螺旋输送机： 8
3.7、泡沫注入系统维修保养措施 9
3.8、盾尾密封、盾尾油脂注入系统维修保养措施 9
3.9 管片拼装机 10
3.10、铰接装置 10
3.11 其它维修保养措施： 10
四、盾构机维修改造后的验收 11
五、盾构机适应性可靠性分析 11
一、工程概况
西安地铁三号线TJSG-12标包括一站两区间，为胡家庙站、通化门~胡家庙区间和胡家庙~石家街区间,区间穿越三条地裂缝（f3、f4和f朝阳门）和陇海铁路线。施工工法有盖挖、盾构和浅埋暗挖施工等。
1.1、胡家庙站
胡家庙站位于长缨路与金花北路十字路口，沿城市主干道金花北路西侧南北设置。车站总长为233.7m，标准段宽度20.5m，为地下2层岛式车站，采用盖挖法，六四式军便梁铺盖施工 。
1.2、通化门~胡家庙区间
通化门~胡家庙区间线路总长727m ，其中盾构隧道右线全长439m，左线全长454m；暗挖段右线总长273.m，左线总长258m。
1.3、胡家庙~石家街区间
胡家庙~石家街区间线路总长998m，盾构区间右线全长774m，左线全长640m。暗挖隧道右线全长224m，左线全长268m；
二、两台盾构机的设计参数及业绩介绍
本标段拟用两台日本小松TM614PMX土压平衡式盾构机（天盾5号、天盾6号）进行盾构掘进。
其中盾构机设计适应地层条件为：淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、粉细沙。盾构机最小掘进半径为250米。最大坡度为5%。
2.1、盾构机参数介绍捕虾机电路图
盾构机分块尺寸列表见下:
盾构机分块尺寸及参数见下表：
序号 | 位置 | 项目名称 | 参数 |
1 | 盾构本体 | 总长 | 8680mm |
总重 | 320吨 |
开挖直径 | Φ6160mm |
外径 | Φ6140mm |
盾壳厚度 | 40mm |
盾尾间隙 | 30mm |
掘进速度 | 0~10cm/min |
最大推力 | 37730KN |
盾尾密封 | 3道钢丝刷 |
土压传感器 | 土仓胸版上下左右各1个 |
2 | 刀盘 | 形式 | 面板式 |
驱动形式 | 变频电机驱动 |
开挖直径 | 6160mm |
超挖刀伸长量 | 125mm |
频率（变频控制） | 18.5Hz | 36.5Hz | 55Hz | 73Hz | 95Hz |
转速 | 0.3rpm | 0.6rpm | 0.9rpm | 1.2rpm | 1.56rpm |
最大扭矩（KN*m） | 5147 | 5147 | 4883 | 3894 | 2707 |
脱困扭矩 | 6176KN*m |
驱动功率 | 440KW |
刀盘开口率 | 45% |
3 | 铰接系统 | 组成 | 16组油缸 |
形式 | 中前盾铰接 |
垂直角度 | ±1.0度 |
水平角度 | ±1.5度 |
4 | 润滑系统 | 黄油泵 | 排量0.6L/min | 压力15.7MPa |
5 | 拼装机 | 驱动 | 液压驱动 |
转速 | 0.2/1.2rpm |
升降范围 | 0~700mm |
移动范围 | 0~1000mm |
旋转角度 | ±200度 |
6 | 液压油缸 | 名称 | 数量 | 推力KN | 内径mm | 行程mm | 使用压力Mpa 水面曲线 |
推进油缸 | 22 | 1715 | 260 | 2150 | 32.4 |
铰接油缸 | 16 | 1960 | 270 | 230 | 34.4 |
超挖刀油缸 | 2 | 294 | 135 | 135 | 20.6 |
No.1螺旋机闸门油缸 | 2 | 103 | 80 | 340 | 生姜去皮机20.6 |
No.2螺旋机闸门油缸 | 2 | 162 | 100 | 415 | 体育馆看台膜结构20.6 |
拼装机升降油缸 | 2 | 108 | 100 | 700 | 13.7 |
拼装机平移油缸 | 2 | 43 | 63 | 1000 | 13.7 |
同步注浆口阀油缸 | 4 | 63.7 | 63 | 100 | 20.6 |
7 | 液压马达 | 用途 | 台数 | 输出轴扭矩KN*m | 回转速度rpm | 使用压力MPa |
拼装机旋转 | 2 | 12.5 | 9.8 | 20.6 |
螺旋机旋转 | 3 | 2.46 | 140 | 20.6 |
浆箱搅拌 | 1 | 2.46 | 26.7 | 20.6 |
8 | 螺旋机 | 壳体外径 | Φ711.2mm |
螺旋机直径 | Φ900mm |
螺距 | P600mm |
扭矩 | 46.7KN*m |
排土量 | 最大233m³/h |
9 | 皮带机 | 运输速度 | 176m/min |
驱动电机 | 37kw |
排土量 | 500m³/h |
皮带宽度 | 800mm |
10 | 变压器 | 3相1050KVA |
11 | 同步注浆系统 | A泵流量280L/min，B泵流量20L/min，清洗泵流量42L/min |
12 | 泡沫系统 | 项目 | 原液注入泵 | 水注入泵 |
排量（L/min） | 0.08~5 | 133 |
压力（MPa） | 0.8 | 0.8 |
功率（KW） | 0.55 | 11 |
电压（V） | 380 | 380 |
频率（Hz） | 50 | 50 |
箱容量（m³） | 1.0 | 2.56 |
13 | 加泥系统 | 项目 | 加泥注入泵 |
流量（L/min） | 170 |
压力（MPa） | 最大2.5 |
功率（KW） | 15 |
泵数量 | 2 |
箱容量（m³） | 3.6 |
14 | 盾尾油脂系统 | 排量0.9L/min | 压力8.8MPa |
15 | 通风系统 | 11KW轴流风机 | |
16 | 空气压缩机 | 2台博莱特7.5立方压缩机 | |
17 | 后续台车 | 7台 | |
| | | | | | | | | | | | | | |
2.2、两台盾构机的业绩简介
两台盾构机已完成西安地铁二号线TJSG-13标和TJSG-25标两个标段的盾构掘进任务，其中天盾5号累计完成掘进4577.6m、天盾6号累计完成掘进4581.1m。
两台盾构机主轴承寿命均为10000小时，其中天盾5号大约运转2000小时，天盾六号大约运转3500小时，故可以满足地铁3号线使用要求。两台盾构机的掘进速度在30~60mm/min。
三、盾构机维修改造计划及落实情况
3.1刀盘和刀具的维修改造情况
本工程盾构机设计开口率为43％的面板式刀盘，刀盘上配置主切削刀76把（80mm高），先行刀A 12把（80mm高），先行刀B51把（110mm高），刮刀12把（80mm高），双刃刮刀4把。切削刀和先行刀采用重型高耐磨碳钨合金刀，满足洞口加固体和土砂复合地层的掘进要求；切削刀与先行刀刀具高差设计为30mm，先对开挖面进行切削，以减轻对主切削刀及面板的磨损。
刀盘上设置6个搅拌棒，土仓胸板上设置2个搅拌棒，在搅拌棒的搅拌作用下使碴土与添加材料充分搅拌混合，使碴土具有很好的塑流性，利于出土。土仓内上下左右配置了4个具有高灵敏度的压力传感器，以控制土仓中的土压力。
盾构机在完成25标盾构掘进后刀盘基本完好，部分刀具磨损较为严重，刀具硬质合金有折断和脱落现象。维修计划为：更换部分主切削刀和周边刀具，加装边缘保护刀，并在刀盘面板上堆焊耐磨层； 两台盾构机刀具更换数量：外周先行刀6把、边刀8把、边刮刀24把，刮刀12把、中心刀刀头6把、超挖刀2把（1左1右）保径刀12把，刀盘面板、搅拌棒补焊耐磨层 。
3.2、刀盘驱动装置
刀盘驱动装置是由8台55kW变频减速电机和小齿轮构成，通过三排圆柱滚子轴承内齿，带动三排圆柱滚子轴承从而驱动切削刀盘。刀盘可顺时针及逆时针回转。驱动装置构造见图。
刀盘转速在0.3～0.6rpm时具有恒扭矩输出，0.6～1.56rpm时具有恒功率输出，额定扭矩（
100%）为5147kNm {525tfm}（α=22.6），脱困扭矩（120%）为6176kN-m{630tfm}（α=26.7）。
主驱动电机维修保养措施：更换齿轮油，并进行检查清理，完成后及时进行包扎保护。
3.3、主轴承情况
两台盾构机主轴承寿命均为10000小时，其中天盾5号大约运转2000小时，天盾六号大约运转3500小时，故可以满足本标段的施工要求。在盾构机检查过程中我方发现主轴承密封破损。维修改造措施为更换主轴承密封及钢环，并更换驱动齿轮油。
3.4 推进装置
推进系统共有22个推进油缸，无负载时可达到10cm/min的最大伸出速度，行程为2150 mm，配备了大排量、高压力的变量泵，采用一台75kW的电机驱动，在工作压力32.4MPa时，总推力3850t，开挖面可以达到122t/m2的推进力，满足本标段施工要求。
推进系统维修改造措施：
1、检修所有液压管路，破损的更换。
2、在25标施工过程中推进系统液压泵供给压力不正常，经技术人员分析，更换液压泵和液压阀，更换液压泵联轴器及链条。
3、更换推进油缸行程传感器。
4、更换部分撑靴。
3.5、螺旋输送机：
目前螺旋输送机是25标新更换的可伸缩性的螺旋输送机，盾构吊装后检查其性能完好.主要维修保养项目为：清理螺旋机齿轮箱；对螺旋机护桶内进行堆焊网状耐磨材料处理；更换齿轮箱齿轮油；更换螺旋机速度传感器及螺旋机1、2号液压油泵联轴器和链条。
3.6、同步注浆系统维修改造情况
盾构机注浆装置采用“龟背”形式，高度为75mm，砂浆罐内有搅拌叶可以对浆液进行搅拌，浆液通过活塞注浆泵打到“龟背”的4个注浆点上。
同步注浆通过注浆管路、注浆泵及控制系统来实现。盾构机掘进的同时，通过同步注浆系统将浆液同步注入管片和开挖洞身之间的环形间隙之中，以提高隧道的防水性，防止施工区域地表沉降。另一方面，由于充填及时，对刚拼好的几环管片的支撑和承托作用加强，减小了管片移动的可能性，从而减少管片在推力作用下开裂和错台的可能。
天盾6号盾构机因砂卵石地层龟背变形严重，天盾5号龟背基本完好。维修计划为：对变形严重的龟背进行拆卸、整形、焊接处理，使其不影响内部管路的正常使用。
同步注浆系统维修保养工作：清洗注浆泵及管路、气动阀，更换同步注浆箱轴承包，更换注浆箱驱动马达齿轮油。
3.7、泡沫注入系统维修保养措施
更换泡沫泵一台，更换泡沫系统管路上的压力传感器，检修电动不锈钢球阀，清洗泡沫发生器，更换刀盘面板泡沫孔单向阀。
3.8、盾尾密封、盾尾油脂注入系统维修保养措施
盾尾密封设在盾构机壳体最尾部，能防止土、砂、水及同步注浆材料的侵入。采用耐久性好的钢丝刷型盾尾密封，安装有3道。
盾尾油脂是为了提高盾尾密封的止水效果，这种油脂能止水、防止注浆材料流入的作用，由于钢丝刷和油脂的柔软性，对管片安装产生的不平、曲线部变压等也有止水效果。另外，盾尾油脂的注入也有防止盾尾钢丝刷磨耗的作用。
设置气动油脂注入系统，在盾构机推进过程中根据需要向盾尾钢丝刷中注入油脂。在水压较高的情况下，盾构机在推进过程中需不间断地向盾尾钢丝刷中注入具有一定压力的油脂，防止盾尾钢丝刷反转。由于油脂的不断充填，可以获得充足的止水效果。盾尾油脂的注入，通过泵的间歇运转和注入阀的开关来实现。
经检查，两台盾构机盾尾刷磨损严重，已对盾尾刷进行了更换。
油脂泵性能完好，主要是做好维修保养（对油脂泵密封进行了检查，更换油脂泵油水分离阀，清理油脂泵连接管路。风力摆
3.9 管片拼装机
管片拼装机整体外形为一圆环状，旋转角度范围为±200°，平移行程1000m，提升行程700mm，能满足外径6000mm、宽1500mm、厚300mm的管片拼装。除旋转外，其余动力和油箱等装置均安装在拼装机悬伸臂上，主要用于管片的拼装。
经价差，拼装机性能完好，主要保养措施为：更换拼装机电缆卷筒弹簧，并对电缆进行涂抹润滑剂。对拼装机的环向、纵向滚轮进行检查、更换；并且更换维修拖轮、拼装机抓举头随动链条、支撑管片撑靴板、拼装机控制箱保险以及接线端子。
3.10、铰接装置
铰接油缸安装在前后壳体上，可使前后盾构最大左右弯曲1.5度、上下弯曲1.0耳塞棉度，铰接处有防水密封。
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