单护盾硬岩掘进机

多变的岩层条件下快速掘进

地质状况 岩石
低强度、脆性岩石至坚硬的玄武岩
直径
1.5–14米

单护盾硬岩掘进机的应用

单护盾硬岩掘进机是在硬岩和其它不含地下水的稳定地层中进行隧道掘进的理想机型。这种典型的隧道掘进方法配合管片衬砌或顶管工艺,在岩层中也可以实现高掘进效率和较少的停机时间。

强劲向前

通过喷水冷却刀盘,并减少灰尘形成。岩屑由安装在刀盘上的边铲刀接住。在刀盘旋转的同时,岩屑借助重力,通过溜渣槽滑到机器中心位置,然后通过漏斗状的集渣环落到主机皮带机上。在主机皮带机的末端,岩屑转由后配套皮带输送机或运输车辆最终从隧道运出。

功能原理

1
边铲刀

收集开挖物料并通过溜渣槽将渣土传送到集渣环。

2
盾体

为工作人员和机器提供高度的安全性,尤其是在脆性围岩中掘进作业。

3
推进油缸

液压油缸沿盾体环形布置,顶住先前安装的衬砌管环,利用反作用力将盾体向前推进。

4
回填

利用砂浆及/或豆砾石,对挖掘岩体与管片外壁之间的环形间隙进行连续填充。

5
主机皮带机

将渣土从刀盘中心输送到后配套皮带输送系统。

6
管片拼装机

远程控制的移动式真空机械手,在管片拼装时,用于将管片放置到位。

7
集渣环

由边铲刀收集的渣土经过漏斗状的集渣环落到皮带输送机上。

8
刀盘

硬岩滚刀通过旋转和高挤压力在掌子面将岩体破碎成岩屑。

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收集开挖物料并通过溜渣槽将渣土传送到集渣环。

为工作人员和机器提供高度的安全性,尤其是在脆性围岩中掘进作业。

液压油缸沿盾体环形布置,顶住先前安装的衬砌管环,利用反作用力将盾体向前推进。

利用砂浆及/或豆砾石,对挖掘岩体与管片外壁之间的环形间隙进行连续填充。

将渣土从刀盘中心输送到后配套皮带输送系统。

远程控制的移动式真空机械手,在管片拼装时,用于将管片放置到位。

由边铲刀收集的渣土经过漏斗状的集渣环落到皮带输送机上。

硬岩滚刀通过旋转和高挤压力在掌子面将岩体破碎成岩屑。

控制精确,刀具更换简便

护盾硬岩掘进机的挖掘直径大于盾体。此外,刀盘的挖掘轴心稍高于机器的轴心。通过这种超挖设计,易于进行掘进机的控制,并防止掘进机在岩层中卡住。与盾体一体化安装的液压稳定器撑在已经挖掘的隧道壁上,在掘进过程中起减震作用,稳定机器。

机器的控制有两种形式,即装有调向油缸的固定式驱动机构;以及装有铰接轴承或者扭矩油缸、再配上辅助纵向移动油缸的可伸缩式驱动机构。这些控制机构使得掘进机可以建造转弯半径非常小的隧道。无论采用哪一种驱动机构,都可将刀盘退回,从而可以直接到达掌子面。这意味着,可以很容易地更换在掘进过程中受磨损的滚刀。应用于顶管项目的单护盾硬岩掘进机还有另外一种特色:刀盘可以双向旋转,从而避免盾体滚动。

功能设计

滚刀借助强大的接触压力,从掌子面上切削岩屑。

边铲刀、溜渣槽和出渣环将渣土高效地输送到机器中心的皮带输送机上。

盾体内、始发井反力架上(或顶管工程顶进架中)的液压推进油缸推动设备前进

管片衬砌或顶管

快速而且安全

机器始终得到保护,一般不需要采取额外措施来支护围岩,从而避免影响掘进进度。对于这种可进入式的机型,采用地质改良增加了其适用的地质条件。涌水可以减少到可控制的范围。为此,采用穿过刀盘和盾体的超前注浆钻机,在掌子面前形成一个加固体。排水系统以可控方式将进入盾体的水排出。

以精湛技术减少磨损

在局部强度达到250兆帕的硬岩中掘进需要极大的推力。滚刀要能承受极高的接触压力,方能切削硬岩。如果岩屑较大,就说明掘进速度快,滚刀接触压力最佳,对滚刀的磨损也比较小。如果接触压力太低,就不能理想地切削岩体,而滚刀的磨损也相应更快。特别是对于开挖直径较小,滚刀活动空间受限的情形,需要根据预计的地质条件,使刀盘设计、扭矩和接触压力做到精确地相互协调。为确保在硬岩中快速掘进,而又使滚刀磨损达到最小,最重要的几个因素是滚刀在刀盘上实现最佳排布,以大扭矩驱动,并施以较高的接触压力。基于众多的成功项目,海瑞克依靠其独一无二的经验财富,能够针对具体项目的具体特点,开发适用的解决方案。

硬岩隧道掘进的多面手

单护盾硬岩掘进机原理简单,应用广泛,成为硬岩隧道掘进的多面手。在许多情况下,无论是采用顶管工艺还是管片衬砌工艺,单护盾硬岩掘进机都是在非常坚硬的岩石中进行隧道掘进的最佳解决方案。此外,辅以地质改良,单护盾硬岩掘进机可以成功地应用于掘进含地下水的岩层。

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Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.
Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.

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