盾构隧道掘进机，简称盾构机。是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

　　盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构(局部气压、全局气压)，机械式盾构(开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构)。

　　盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

　　盾构施工安全管理

　　1、在盾构施工组织设计中，必须有安全专项方案和措施。

　　2、必须建立供、变电，照明、 通信联络、隧道运输、通风、人行通道、给水、排水的安全技术措施。

　　3、必须制定盾构机进洞、盾构机 推进开挖、盾构机出洞三个盾构施工过程中的安全保护措施。

　　4、必须编制盾构施工的应急救援预案，配备必要的急救物品和设备。 电缆头的拆除与装配，

　　5 必须切断电源进行作业。 动力盘的接地线必须可靠，

　　6、 并经常检查。

　　7、禁止同时启动二台以上电动机，连续启动二台以上电动机时，必须在第一台电动机运转 指示灯亮后，方可启动下一个电动机。

　　8、盾构机出土皮带运输机应设防护，并有专人管理。

　　9、利用电瓶 车作牵引时司机必须经培训、考核合格持证驾驶，并按照约定信号进行拖运。

　　10、出土车应设专人指挥引车，在轨道终端，必须安装限位装置。

　　11、班前必须检测盾构机头部可燃气体浓度，定期检测有毒气体浓度，并作好记录。

　　12、上层采用冻结法施工时，必须以适当的方法测定温度，掌握土层冻结的状态，并对附近的建筑物或地下埋设物采取防护措施。

　　盾构机的安全操作

　　1、盾构机内工作和操作人员必须经过专业培训，并取得行业上岗证书，同时应具有较强的责任心，并熟悉设备上的所有安全保障设施。

　　2、盾构机施工人员必须佩带安全帽，在特殊环境工作的人员需配备防护装备。

　　3、盾构机施工人员应熟悉盾构机上的所有警示灯、报警器所表示的盾构设备的状态及可能发生的危险的含义。应熟悉设备内的联络系统，并经常检查以保证这些通讯设备正常使用，主要包括主控室内的通讯设备、人舱外/内的通话设备、拖车/注浆泵站的通话设备、通过电话线利用调制解调器向地面传输数据信息设备。

　　4、应经常检查防火系统配备的完整性及功能可靠性，应定期检查火灾报警系统，避免火灾隐患，防止火灾发生。

　　5、应经常检查在盾构机上安装的相关气体检测装置，以测定以下有害气体的浓度：螺旋输送机底部的CO2、螺旋输送机底部的CO、管片拼装机顶部操作区域的O2。

　　6、盾构机施工过程中发生紧急故障或事故的状态下应立即按下紧急停止按钮，以防止或阻止事故的继续发生。任何时候只要按动盾构机内的紧急停止按钮(操作室、拼装机、上下触摸屏处)，即可停止所有正在运转的设备，照明系统电源除外。

　　7、必须保证备用内燃空压机随时处于可启动状态。内燃空压机每周运行半小时，以确保突然断电时可以立即启动以保证压力仓所需压缩空气供应。

　　8、严禁一切泵类设备空转(液压油泵、油脂泵、砂浆泵、加泥泵、泡沫泵、水泵等)。

　　9、禁止移动、缠绕、损坏安全保障设备。

　　10、禁止改变控制系统的程序。

　　11、盾构机上所有表示安全和危险的标识必须完整，并容易识别，盾构机内严禁吸烟。

　　12、使用人仓时应确保刀盘和螺旋输送机停止并关闭螺旋输送机所有闸门。

　　13、进入土仓需经技术部门确认安全、报批后方准进入进行相关作业。

　　盾构机安全操作规程

　　1、岗位安全职责

　　1.1负责日常例行保养，对盾构机进行检查、维修、调整、紧固，并做好记录。

　　1.2负责机械施工中的人员和机械安全。

　　1.3严格按安全技术交底和操作规程实施作业。

　　2、岗位任职条件

　　2.1接受过良好专业安全技术及技能培训。

　　2.2具备良好的操作能力和反映能力。

　　3、上岗作业准备

　　3.1接受安全技术交底，清楚其内容，包括:电力分配、通讯和消防安全、紧急停机操作、水箱操作、刀盘回转、渣土排除及盾构机安全技术操作规程要点。

　　3.2检查灭火器是否失效、盾构机内的内部电话是否连接正常。

　　3.3检查电线路绝缘和各开关触电是否良好。

　　3.4检查监视屏是否正常。

　　3.5将减压器设在5bar，以便保护水泵和回路不至产生超压。

　　4、安全操作规程

　　4.1电气设备

　　4.1.1电力分配

　　将电缆与洞壁上的电缆断开，将盾构机高压电缆与洞壁上的新电缆连接。

　　4.1.2当前的操作：启动各泵

　　注：所选的泵装置将按照驱动系统表中总的操作循环按次序启动。

　　注：如果操作手想将运行中的一个泵停下，只需断开相应的开关。

　　注：如操作手想启动其它泵，必须合上相应的开关，并将该泵的启动开关转到ON。

　　4.2通讯和消防安全

　　灭火器沿着机器并排挂着。

　　在4个位置设置内部电话。

　　4.3紧急停机操作

　　有蘑菇头状的常闭接触器式紧急停机按钮(ES)(可以用455#键松锁)，设在盾构机若干位置(见图809E00003“紧急系统和安全”)即盾构机操作规程。

　　注：按下紧急停机按钮中的任一个都会引起所有的泵立即停止，切断所有电控阀的动力，并打开了主回路断路器(致使盾构机关停)。无紧急情况，严禁按停止按钮。

　　注：当一个紧急停机开关被激发时，监视屏上便出现一条信息(GENERAL EMERGENCY SHUT DOWN， 即，总的紧急停机)。另外有一条信息确切地指出这个停机发生的位置。如果没有再出现其它停机动作，故障重设按钮(FAULT RESET)按下时，上述这条信息便熄灭。

　　注：当一个紧急停机开关被激发时，监视屏上便出现一条信息(EMERGENCY SHUT DOWN， 即，紧急停机)。另外有一条信息确切地指出这个停机发生的位置。如果没有再出现其它停机动作，故障重设按钮(FAULT RESET)按下时，上述这条信息便熄灭。

　　4.4 密封系统

　　刀盘驱动装置的密封系统由专门设计用于隧洞条件的5道密封组成。密封的保护依靠3种喷油。

　　在密封唇C的压差将在3~4.5bar之间变化。因此这片密封唇的磨损系数最高。但这片唇的漏油将立即被润滑油里的油脂的压力挡住。高的润滑油循环速度也是为了密封槽的冷却。

　　4.5水箱操作

　　除了泵的运行状态(转或不转)改变，一般不需要操作手进行干预。

　　在监视屏上(§3.14.1.7)，你可检查系统运行的参数。

　　注：在开关上的一个指示灯显示了泵的状态。

　　注：如果冷水箱的水位非常低(EGLE03)或者系统发现了泵的功能不正常时，都会将泵停止。

　　注：将减压器(EGPV04)设在5bar，以便保护水泵和回路不至产生超压。

　　4.6刀盘回转

　　在正常模式下，刀盘的回转速度可在0～3.75 rpm范围。在0～1.15rpm范围可获得最大扭矩。

　　可以通过调整获得上述回转速度以获得最优的扭矩，或增大或减小刀盘所需的总推力。

　　刀盘回转速度必须适应于所开挖的地层条件，在软土用低速，在岩石用高速。

　　由于有2个刀盘回转传感器，必须注意盾构机的回转。

　　4.7前进、方向、控制

　　4.7.1 推进油缸。盾构机1331/310/S7上装备有2x10 双排主推进油缸

　　4.7.2启动

　　在主控制盘上：

　　- 将开关THRUST/ARTICULATION置于ON位置，即选择JZ 2200

　　- 将PU开关置于ON位置，启动液压泵装置JZ 2000

　　在监视屏上选择所需要的油缸：

　　在主控制盘上：

　　- 将工作模式(MODE)选择开关置于开挖(EXCAVATION)位置;

　　- 对于每组油缸，将每组(SECTOR)的电位计置于所需最大压力的初始值(以据前一个工作行程而来);

　　- 将推进油缸的流量调节FLOW ADJUSTMENT电位计置于零;

　　- 将2位选择开关EXTENSION置于ON位置，启动开挖循环;

　　- 借助推力油缸的流量调节FLOW ADJUSTMENT电位计，设定所需的最大压力，即泵压力。

　　- 借助每组SECTOR相关的电位计，调整每组油缸所需的压力。

　　在监视屏(§3.14.3.1)，检查参数的变化，特别是：

　　- 每组的调向(Steering)压力PF2110，PF2210，PF2310，PF2410;

　　- 每组油缸的行程58B10，58B3，54B2，54B3;

　　4.7.3停止

　　在监视屏上检查承压隔板上土压是否足够

　　在主控制盘上：

　　- 将推力油缸泵的流量调节(FLOW ADJUSTMENT)电位计置于零;

　　- 将2位选择开关EXTENSION置于OFF位置，停止开挖循环。

　　注：

　　操作手可通过改变以下参数来调整推力值：

　　- 盾构机掘进速度;

　　- 或切削速度。

　　4.7.4推力值

　　在风化岩地层(采用盘形滚刀)和在正常条件下，最大总推力必须在10,000kN～14,000kN之间。

　　-在软土地层(采用割刀)和在正常条件下，最大总推力必须在16,000kN～24,000kN之间。

　　注：对于刀盘前面土压力变化量为1bar时所需的推力约为3,200kN。当掘进停止时，油缸上的静推力值决不会超过12,000kN，因为总推力是施加在刀盘上的。

　　注：

　　在正常运行条件下，根据掘进的设计，刀盘上的允许推力应为所安装的总推力能力的1/3，即12,000kN。(当油压为340bar时，总推力为36,000kN)。

　　总是应该提醒盾构机的监理工程师留意推力值的任何突然变化，以便立即查找原因。

　　4.7.5推力分配

　　只需要再稍稍改变推力作用点便可将盾构机引导到所要求的方向上。

　　4.7.6管片安装模式

　　推进油缸用来管片环的安装，并在闭合模式运行时，保持盾构机顶紧着掌子面。

　　4.8渣土的排除

　　开挖下来的渣土从开挖室里往外排出是依靠螺旋输送机。

　　螺旋输送机以可变的转速、按顺时针方向旋转。

　　注：通过在盾构机控制盘上检查“皮带输送机回转”指示灯在ON位置，来确定皮带输送机确实处于运转状态。

　　注：螺旋输送机在顺时针方向以可变的速度回转。而在逆时针方向时，回转速度预设为5rpm。

　　注：在将低速改换到高速之前，液压必须会低于100 bar(灯闪亮)5秒钟，且速度会低于10 rpm

　　注：在打开出渣闸门之前，最好慢慢地启动螺旋输送机。

　　5、其他注意事项

　　5.1注意落实督促电瓶车司机行车前的准备情况。

　　5.2做好盾构机的防火工作。

　　5.3注意管片行车的安全。

　　5.4注意高压电缆的保护。

　　5.5落实各项检查做好记录。

　　5.6做好盾构机的保养清洁工作。

　　5.7做好带压作业的准备工作。

　　盾构机司机安全操作规程

　　一、掘进准备工作

　　1.检查各润滑点是否有足够的润滑油或润滑脂;

　　2检查液压系统烟箱内液压油是否足够，并观察液位计，需要时应补足液压油，便泊位处于安全的位置;

　　3.检查各压力表显示是否正常，必要时及时地更换修理;

　　4检查各电器操作按钮设备是否能正常工作;

　　5.隧道内照明、信号、通讯、控制电缆应放出足够的长度;

　　6.检查上压平衡系统是否处于良好的状态，设定的全舱内是否输入控制器、各士压传感器、变压器、放大器是否连接可靠并能正常工作;

　　7.检查数据采集系统各传感器、放火器、计算机、记录仪及打字机是否完好，是否已显示日期、时间等环境参数。

　　二、盾构推进系统操作

　　1.开后备液压系统的泵口进油阀门;

　　2.启动液压系统控制油泵，建立相应的工作压力;加压力不在相应的工作压力范围内，可调节控制泵的溢流阀，调整溢流阀时应缓缓动作，避免产生液压冲击，损坏机件;

　　3.将状态旋扭置于推进状态;

　　4.将切削对金的三位四通技向阀置于中位;

　　5.按顺序启动力企油泵;在刀差的三位四通处于中位时，人为将换向阀的“ 0”口堵塞，逐台调整相应的溢流阀，并建立工作压力。调整完毕后，应使对企的三位四通换向阀恢复“M”型机能;

　　6.将刀益三位四通阀按照需要放在顺时外或逆时针旋转的位置上，此时刀盘的油压计应有显示。如油压过高，压力报警器报警;。

　　7.切削刀盘系统的油压应随切削主体的阻力而有相应的变化。当怕压升至切削刀盘怕压上限时应控制推进系统的三位四通总阀处于中位;停止推进，待其回到正常的油压后再推进;

　　8.将螺旋输送机的换向阀置于中位;

　　9.启动螺旋输送机轴向杜塞泵，调整溢流阀，建立相应的工作压力;

　　10.将螺旋输送机换向阀置于出土方向，螺旋输送机开始工作。如抽压升至螺旋输送机工作油压上限时，压力报警器报带;

　　11.在螺旋输送机出土之前应启动皮带运输机，观察其是否跑偏，夹带等异常现象;

　　12如密封土舱内和螺旋输送机机体内需加适量水时，启动加水泵，调整其流量、压力。打开加水阀门，将水送至螺旋输送机机体内及密封舱内;

　　13.启动推进油泵，调整该回路的溢流阀的工作压力为最高压力的70-90%，调整手动变量泵变量装置，使输出流量为最大输出流量的70～90%;确定合理的推进千斤顶编组;将选定的千斤顶的三位四通换向阀置于伸出的位民待千斤顶编组和工作压力均正确无误后;启动推进总阀。在推动时，应随时观察推进系统的工作压力，注意推进千斤顶的活塞伸出长度，严格控制盾构的坡度、转角、平面角等参数。推进结束后将各千斤顶的三位四通阀及推进总阀置于中位。

　　三、上压平衡系统操作

　　1、开启土压平衡系统的电源，将设定上压位送入控制器内，如上压平衡各组成部分都工作正常，将按下列方法操作;

　　2、当土压升高大于设定土压值的上限时，控制器输出信号，经放大器放大后自动控制安装于螺旋输送机油路的电液比例阀增加节流开D和流量使螺旋输送机增加旋转速度，出土量增加，上压力随之下降至设定值。

　　3、当土压降低，小平设定位的下限时;控制器输出信号经放大器放大后，自动控制安装于螺旋输送机油路的电流比例调速阀，减少节流井口和流量使螺旋输送机减少旋转速度，出土下降，土压力遂上升至设定值。

　　4、根据工程对隧道变形及地表变形的控制要求可选用同步注浆。一次注浆、二次注浆及多次注浆的工艺，注入的浆派应按地层性质、地面超载条件、变形退军控制要求合理选定。

　　5、惰性浆液不得用做对’地面和隧道流障有较高控制要求的隧道。

　　6、对注浆工艺中使用的机具设备进行性能检查并在推进前做好使用准备及试运转。

　　7、按盾构施工要求接好注浆管路;并检查管路是否畅通。

　　8、在地下工作面准备的同时，通知地面拌浆站拌浆，并及时送至工作面。

　　9、地上地下注浆准备结束后，当班队长应认真检查，符合要求后才可进行盾构掘进施工。

10、浆液配比应技地表变形及隧道沉降控制要求、地面荷载，地质状况选定，并须进行配比试验和模拟工艺试验，结果符合要求才可用于工程。

　　盾构机操作工安全操作规程

　　1.一般规定

　　(1)操作人员必须经过安全技术培训，考核合格后方可上岗。

　　(2)进入施工现场必须按规定佩戴劳保用品。

　　(3)施工现场严禁吸烟。

　　(4)严禁擅自拆改安全装置。

　　(5)进出隧道必须走人行道，避让过往车辆，严禁搭乘运输车辆。当隧道断面较小，设置专用人行道有困难时，作业人员必须在车辆停驶后方可进出隧道。

　　2.控制台

　　(1)作业前必须检查控制仪器、仪表及其它装置，确认处于安全状态。

　　(2)启动前必须与拼装手、注浆人员、电瓶车司机等有关人员联系，确认安全后方可操作。

　　(3)按规定程序开机，按安全技术交底要求设定和控制速度、注浆压力等技术参数。

　　(4)发现故障和异常情况，按规定要求处理、汇报。

　　(5)严格执行交接班制度。

　　(6)注浆作业前，必须与注浆操作人员、制浆人员取得联系，确认无误后方可启动注浆泵。

　　3.控制台

　　(1)作业前应检查管路，确认管路联结正确、牢固。

　　(2)必须服从控制台操作工指挥，及时正确开关阀门。

　　(3)拆卸注浆混合器时，各注浆管路和冲洗管路阀门必须全部关闭后方可进行作业。

　　(4)冲洗管路作业必须两人操作，在没有接到注浆操作手发出的可以冲洗管路的指令前，不得启动冲洗泵。

　　(5)发现管路堵塞时不得擅自处理，应及时通知专业人员修理。

　　4.拼装

　　(1)启动拼装机之前，拼装机操作人员应对旋转范围内空间进行观察，在确认没有人员及障碍物时方可操作。

　　(2)拼装机作业前应先进行试运转，确认安全后方可作业。

　　(3)拼装管片过程中必须检查销子、螺栓，确认联结牢固。

　　(4)拼装机旋转移动管片前，必须确认管片拼装人员已进入安全区域。拼装机旋转移动管片时，管片拼装人员严禁进入旋转区域。

　　(5)在用液压油缸固定管片时，不得站在液压油缸的顶脚和柱塞上。

　　5.运输

　　(1)电瓶车司机交接班时，必须仔细检查蓄电池、砂箱制动装置、车灯、喇叭等，确认完好后方可试运行。

　　(2)行驶中严禁用反向操作代替制动。

　　(3)电瓶车脱轨时，必须立即断电停车进行处理。

　　(4)严禁电瓶车搭乘人员。发现有人蹬车、扒车时，必须停车制止。

　　(5)行驶前应鸣笛，并注意机车前方行人和障碍物。

　　(6)驾驶员开车时必须坐在司机座位上，严禁探身车外。

　　(7)行驶中遇行人必须鸣喇叭，并作好制动准备，发生故障必须立即停车处理。电瓶车驶近较大坡度隧道、弯道、道岔、行人较多地段应鸣笛、减速，并做好刹车准备。

　　(8)电瓶车控制手柄必须停放在电瓶车串、并联的最后位置。严禁将控制手柄停入在两速度位置中间。加速时应依次推动手把，不得推动过快。

　　6.进入前仓

　　(1)必须按安全技术交底要求的程序作业。

　　(2)必须断开刀盘控制开关，切断电源。

　　(3)打开入孔之间，必须从隔壁板上的球阀对前仓进行观察，确认前方无水。

　　(4)前仓作业人员必须听从统一指挥，并保持与后方人员的联系。