泥水式土压平衡顶管机研制.doc

泥水式土压平衡顶管机研制 泥水式土压rain管相tJFlSU 顾国明 (上海建工(集团)总公司技术中心,上海200052) 【摘要】阐述了@2600mm泥水机械式土压平衡顶管机的研制过程,包括设计原则和设计要点以及泥水 机械式土压平衡顶管机的原理和主要性能特点,较详细地分析了其构造与功能及在上海复兴东 .. 路220kV电缆越江隧道工程中的成功应用. _e关键河】顶管机.土压平衡;泥水机械式一 . _【中豳分类号】U455.3*9【文献标识码】B【文章编号】1001—1366(2006)01—0024—03 r . Developmentofmudearthpressurebalancingpipejacking --GUGuo-ming 随着城市建设的飞速发展,地下建筑的施工 技术不断地向更深深度和广度发展,顶管施工技 术在地下施工中的应用越来越广泛,如上海复兴 东路220kV电缆越江隧道工程采用泥水机械式土 压平衡顶管机进行顶管施工,该工程是穿越黄浦 江最大直径的顶管工程,所用的02600泥水机械 式土压平衡顶管机是针对该工程专门设计的国内 最大直径的泥水机械式土压平衡顶管机.本文对 该顶管机的研制过程作具体介绍. 1顶管机的设计 f2)2600泥水机械式土压平衡顶管机是在消 化,吸收了土压平衡顶管机和泥水平衡顶管机的 基础上根据工程所处的水文地质条件结合工程实 际而研制开发的新型顶管机. 1,1工作原理 由顶管机前部的刀盘自动动态支撑平衡开挖 面以保持开挖面的稳定,同时将顶管机旋转刀盘 切削下来的土体经和进泥管路系统输送来的稀释 水搅拌成比较均匀的泥浆水,再通过排泥泵及管 路系统将泥水以流体方式排出管道输送到地面. 1.2顶管机的特点 1)自动土压平衡性能可靠,功能强,施工对 地面引起的沉降小,扰动小; 242006(01)CONSTRUCTIONMECHANIZATION 2)提高了自动平衡土压范围,国外同类机型 的最大土压平衡力为90kPa,我国为120kPa,现 02600泥水机械式土压平衡顶管机根据上海地区 地质条件结合施工特点,自动平衡土压范围设计 为50～210kPa,提高了设备的综合使用性能; 3)PLC工业计算机和TV实现机外遥控操 纵,安全可靠,灵活方便,PLC工业计算机无触 点电路,极大地提高了系统的自动化程度及可靠 性; 4)液压系统采用先进的集成化设计理念,提 高了液压系统工作的整体可靠性和空间结构的紧 凑性; 5)通过机内,机外泥水循环输送系统实现土 体的连续出土,施工作业环境好,效率高,安全 可靠. 2顶管机的构造与功能 02600泥水机械式土压平衡顶管机的结构简 图如图1所示,主要由顶管机机体,刀盘与刀架, 动力驱动装置,刀盘自动浮动加压装置,切土口 控制装置,液压系统,电气控制系统,泥水输送 系统,测量系统以及中继间和注浆系统等组成. 1)顶管机机体由前后壳体两只钢壳相套 组成.它是顶管施工时人员和设备的保护体和工 图102600泥水机械式土压平衡顶管机 卜大刀盘,2一泥水舱,3一进排泥管,4一纠偏油缸, 5减速机;6一油缸,7一油马达,8一液压动力源 作场所,又是泥水筒舱,中心驱动装置,纠偏装 置的支承体.前后壳体之间设置了两道特制的天 然橡胶密封止水带,用来阻挡施工过程中泥水的 进入. 2)刀盘与刀架刀盘由面板,周边切削刀, 进土槽,刀盘体,副刀等组成,刀架由刀架体,剪 块,主刀等组成.刀盘和主轴通过花键联结,主 轴由挡土舱与齿轮箱支承,主轴轴向滑动和旋转 带动刀盘的轴向移动和旋转.在施工过程中刀盘 起支承开挖面的作用.刀盘表面网状堆焊了高强 度不锈钢耐磨焊材,具有良好的耐磨性和抗腐蚀 性.刀盘表面焊固的周边刀和盘面刀用于切削捣 松土体.三扇进土口槽中设有三排能伸缩的主刀 刃,主刀刃能和刀盘一起旋转并相对刀盘作轴向 伸缩运动以控制进土量的大小.刀盘上方设置一 个应急检修用的窗口. 3)驱动装置整个动力系统传动路线为:液 压动力变量高压泵站一高压大扭矩油马达一行星 减速器一小齿轮一大齿轮一动力主轴一切削刀盘. 刀盘转速0.59～1.77rpm.主轴密封采用一道防 尘圈和三道YX密封圈组成动力主轴密封体系. 刀盘荷载转矩(即油马达油压)由TV显示.刀 盘旋转方向及快慢等状态也由TV显示. 4)刀盘浮动加压装置由齿轮箱后部的液 压缸活塞,经推力轴承,以设定的压力,通过主 轴,使刀盘对开挖面进行加压.刀盘相对壳体能 在一80～+50mm范围内移动.当刀盘退近极限位 置时,限位开关将使机坑内的主顶油缸自动停止 工作,并向操作台报警,以防主机闷顶损坏.刀 ,旦汁开发 动髟一 上的电磁比 习节.对土体 ]盘加压油缸 }轮箱后部的 5的刀头杆与 相连,使主 舌位置不动. F前后浮动, 排土量与推 平衡