GB/T41053-2021
全断面隧道掘进机土压平衡-泥水平衡双模式掘进机
Fullfacetunnelboringmachine—Dualmodes(earthpressurebalancedandslurrybalanced)tunnelboringmachine
- 中国标准分类号（CCS）P97
- 国际标准分类号（ICS）91.220
- 实施日期2022-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数39页
- 文件大小3.50M
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全断面隧道掘进机土压平衡-泥水平衡双模式掘进机
国家标准 GB/T41053一2021 全断面隧道掘进机 土压平衡-泥水平衡双模式掘进机 Flfaetunnelboringmachine一Dualmodes(earthpresure balancedandslurrybalaneedtnnelboringmachine 2021-12-31发布 2022-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/41053一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 型号和基本参数 4.1产品型号 4.2基本参数 4.3结构示例图 技术要求 -般要求 5,l 5.2刀盘及刀具 5,3盾体 5.4主驱动单元 5.5 人舱 5.6推进系统 5.7管片拼装机 5.8螺旋输送机 5.9带式输送机 5.,10泥浆循环系统 5.11液压系统 5.12电气系统 5.13导向系统 5.14辅助系统 10 5. 15 模式转换系统 5.16环境与安全 ll 试验方法 12 6.1试验条件 12 12 6.2目测检查 12 6.3检测数据采集 12 6.4整机参数 13 6.5刀盘及刀具 15 6.6盾体 16 6.7主驱动单元
GB/T41053一202 6.8人舱 6.9推进系统 17 6.10管片拼装机 18 6.11螺旋输送机 18 6.12泥浆循环系统 18 6.13液压系统 6.14电气系统 6.15导向系统 D 6.16辅助系统 20 6.17模式转换系统 20 6.18职业健康与环境安全 检验规则 7.1检验分类 7.2出厂检验 23 7.3 工地检验 23 7.4型式检验 23 7.5判定规则 随行文件 8 24 标志、包装和运输 9.1标志 24 包装和运输 9.2 24 附录A资料性)土压平衡-泥水平衡模式转换步骤 26 附录B(资料性刀盘装备扭矩计算方法 28 附录c(资料性)装备推力计算方法 31 附录D(资料性)泥浆循环系统计算方法 33
GB/41053一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件主要起草人;刘飞香、程永亮、马栋、代敬辉,李六平,万维燕,刘宏、,李东锋、张茜、刘斌 霍军周、竺维彬、周鹏、王奥、刘双、贾连辉、梅万永、张晓日、曾舜安麻成标、李术才、张帅坤、,王武现 王庆柱,毋海军.乔晓亮、柯珊、李兆宇,曲传咏.黄战然、何恩光.张旺、马肖丽、哀文征、王灿刚、杨金水 唐仕林、周紫睑
GB/41053一2021 全断面隧道掘进机 土压平衡-泥水平衡双模式掘进机 范围 本文件规定了土压平衡-泥水平衡双模式掘进机的术语和定义、型号和基本参数、技术要求,试验方 法、检验规则、随行文件、标志、包装和运输
本文件适用于土压平衡-泥水平衡双模式掘进机(以下简称掘进机)的设计,制造和检验
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB/T150(所有部分压力容器 GB/T191包装储运图示标志 GB/T1985-2014高压交流隔离开关和接地开关 GB2894安全标志及其使用导则 GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求 GB/T3956电缆的导体 /T 4208外壳防护等级(IP代码 GB/ GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分;通用技术条件 GB5226.3机械安全机械电气设备第11部分;电压高压1000Va.c,或1500Vd.c但不超过 36kV的高压设备的技术条件 GB/T6388运输包装收发货标志 GB/T7932气动对系统及其元件的一般规则和安全要求 GB/T10595带式输送机 GB/T13283工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级 GB/T13306标牌 GB 13384机电产品包装通用技术条件 GB 液压传动油液固体颗粒污染等级代号 14039 GB 14048.3低压开关设备和控制设备第3部分;开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 14776 GB 人类工效学工作岗位尺寸设计原则及其数值 GB/T17301 土方机械操作和维修空间棱角倒钝 GB 9666阻燃和耐火电线电缆或光缆通则 GB/T20082液压传动液体污染采用光学显微镜测定颗粒污染度的方法 GB/T20840.2 互感器第2部分:电流互感器的补充技术要求 GB/T20840.3互感器第3部分;电磁式电压互感器的补充技术要求 GB/T24337电能质量公用电网间谐波 GB/T26802.1工业控制计算机系统通用规范第1部分;通用要求
GB/T41053一202 GB/T34354全断面隧道掘进机术语和商业规格 GB/T34650 全断面隧道掘进机盾构机安全要求 GB/T34651 全断面隧道掘进机土压平衡盾构机 GB/T35019全断面隧道掘进机泥水平衡盾构机 GB/37400.3重型机械通用技术条件第3部分;焊接件 GB/T37400.10重型机械通用技术条件第10部分:装配 GB/T37400.11一2019重型机械通用技术条件第1l部分;配管 GB50168一2018电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准 GB501692016电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 JB/T10205液压缸 术语和定义 GB/T34354、GB/T34651、GB/T35019界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3. 土压平衡-泥水平衡双模式掘进机dualmodes(earthpressurebalaneedandslurrybalancedtunnel boringmachine 可实现土压平衡模式或泥水平衡模式掘进施工,并可实现在隧道内两种模式相互转换的全断面隧 道掘进机
3.2 土压平衡模式earthpressurebalaneedmode 以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,通过螺旋输送机出渣的掘进方式
3.3 泥水平衡模式slurrybalancedmode 以泥浆为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,通过泥浆循环系统出渣的掘进方式
3.4 开挖直径exeavationdiameter 刀盘旋转一周最外端新刀(不包括超挖刀)刀刃形成的轨迹直径
[来源;GB/T34651一2017,3.3] 3.5 标称直径nominaldiameter 前盾外径
[来源:GB/T34651一2017,3.2] 3.6 最大工作扭矩maximumworkingtorque 刀盘在工作转速范围内,主驱动单元能够输出的可持续工作的最大扭矩 [来源:GB/T34651一2017,3.5] 脱困扭矩 breakingouttorqe 刀盘在最大工作扭矩工况下无法转动时,主驱动单元所能够短时输出的最大扭矩
[来源GB/T34651一2017,3.6]
GB/41053一2021 3.8 泥浆循环系统slurrycirculatingsystem 泥水平衡盾构机中为泥水仓输送泥浆并通过管路排出渣土,参与开挖面压力平衡控制的系统,主要 由泵、阀传感器、管道及延伸装置等组成
[来源:GB/T34354一2017,2.81] 3.9 泥水仓slurrychamber 泥水平衡盾构机开挖面和隔板/前隔板之间的仓室
[[来源GB/T34354一2017,2.35] 3.10 气垫仓airbubble 泥水平衡盾构机前隔板和后隔板之间、利用压缩空气(气垫)稳定开挖面水土压力的仓室
[[来源GB/T34354一2017,2.36] 3.11 泥浆管延伸装置slurrypipelineextensiondevice 泥水平衡盾构机中用于进浆管和排浆管延伸连接的装置
[来源:GB/T34354一2017,2.82] 型号和基本参数 4.1产品型号 产品型号由产品代号和主参数组成,主参数为标称直径,其表示方法如下 主参数:用阿拉伯数字表示,单位为毫米(mm) 产品代号;用大写字母表示,由制造商自行规定 4.2基本参数 掘进机基本参数如下: -标称直径,单位为毫米(mm); 开挖直径,单位为毫米(mm); 刀盘最大转速,单位为转每分(r/ min; 刀盘驱动功率,单位为千瓦(kw) -设计最大推进速度,单位为毫米每分(n mm/min 最大推力,单位为千牛(kN); -螺旋输送机设计最大输送能力,单位为立方米每时(m/h); -适应管片尺寸外径/内径-宽度),单位为毫米(mm 适应最大水土压力,单位为兆帕(MPa) 最大进浆流量,单位为立方米每时(m/h); 进浆密度,单位为千克每立方米(kg/mi'); 最大排浆流量,单位为立方米每时(m'/h) 排浆密度,单位为千克每立方米(kg/m); 进浆管通径,单位为毫米(mm);
GB/T41053一202 排浆管通径,单位为毫米(n mm -泥浆泵允许通过最大粒径,单位为毫米(mm); -泥浆管延伸行程,单位为米(n m; 总长度,单位为米(n m; 总质量,单位为千克(kg); 主机长度,单位为米(G m; 主机质量,单位为千克(kg); -最小水平转弯半径,单位为米(m); -最大坡度,%; -最大不可分割件质量,单位为千克(kg); -最大不可分割件尺寸(长×宽×高),单位为毫米(mm) -最大工作压力,单位为兆帕(MPa); -装机功率,单位为千瓦(kW)
4.3结构示例图 土压平衡-泥水平衡双模式掘进机结构示例图见图1和图2 进浆管 排浆管 胜 标引序号说明 -尾盾密封 -刀盘; -盾体; 管片拼装机; 螺旋输送机 进浆管 -较接液压缸; 10 推进液压缸; 1l 主驱动单元; 尾盾 管片; 12. 泥水仓
图1直接控制土压平衡-泥水平衡双模式掘进机结构示例图
GB/41053一2021 进浆竹 排浆管 委 手 o国 15 标引序号说明 -刀盘; -较接液压缸; 管片拼装机 13 -螺旋输送机; 10- -前盾 -尾盾; -进浆管; -气垫仓 主驱动单元; 管片; l1 -排浆管; 15 -开挖仓
人舱 -尾盾密封 12 -推进液压缸; 图2间接控制土压平衡-泥水平衡双模式掘进机结构示例图 5 技术要求 5.1 般要求 5.1.1开挖直径偏差范围应为0mm十4mm.
5.1.2焊接件应符合GB/T37400.3的规定
5.1.3装配应符合GB/T37400.10的规定
5.1.4管路装配应符合GB/T37400.ll的规定
5.1.5部件不能满足运输要求时应进行分块设计
5.1.6应具有隧道内完成掘进模式转换的功能,出厂前应进行模式转换试验,土压平衡-泥水平衡模式 转换步骤见附录A
5.1.7掘进机在环境温度5C一50C,相对湿度小于90%的环境条件下应能正常使用
5.1.8 搁进机设计应为智能化制造,再制造提供条件 5.2刀盘及刀具 5.2.1刀盘的强度和刚度应符合设计要求
5.2.2除刀盘最外端新刀外,其他刀具的安装半径偏差范围应为一2mm十2mm
5.2.3正面刀的刀刃高度偏差不应大于2mm
刀盘本体工作平面的平面度应符合GB/T37400.3中精度等级E级的规定 5.2.4 5.2.5刀盘背面应配置表面耐磨处理的搅拌棒
GB/T41053一202 5.2.6刀盘宜配置超挖刀或仿形刀
5.2.7刀盘表面、排渣口和周边易磨损部位应采取耐磨措施
刀盘最外侧刀具相对盾体的高差应满足设计要求 5.2.8 5.2.9滚刀的挡圈侧宜朝向刀盘中心位置
5.2.10宜配置刀盘、刀具磨损检测装置
5.2.11刀盘内部管路耐压性能应符合GB/T37400.112019中3.6的规定 5.3盾体 5.3.1盾体外径偏差和圆柱度应符合设计要求
5.3.2盾体的强度和刚度应满足设计要求
5.3.3水土压力不大于0.4MPa时尾盾刷不应小于3道,大于0.4MPa时尾盾刷不宜小于4道
5.3.4尾盾同一个油脂腔两个相邻的油脂孔的弧线长度不宜大于3.5m.
5.3.5盾体和土仓隔板宜设置超前注浆孔
5.3.6盾体应设置径向膨润土注人孔
5.3.7开挖直径大于45001 mm时,应配置前闸门
5.3.8土仓隔板应预留风、水、电通道和渣土改良注人孔
5.3.9土压传感器宜满足带压更换需要
5.3.10 气垫仓应配置正常供气和紧急供气双气路 5.3.11前盾内构成气垫仓的所有焊缝均应密封焊
5.3.12气垫仓内应配置两套泥水液位传感器
5.4主驱动单元 5.4.1主轴承设计寿命不应小于10000h
5.4.2扭矩系数不应小于18,刀盘扭矩计算方法见附录B
5.4.3脱困扭矩不应小于最大工作扭矩的1.2倍
5.4.4应能够双向旋转,具有无级调速功能,最大转速满足设计要求 5.4.5应具有慢速点动功能,点动转速不应大于0.2r/min. 5.4.6应配置驻车制动器,驻车制动器与刀盘动作控制应具有联锁功能
5.4.7齿轮油润滑系统应设置磁性过滤器及冷却装置
5.4.8油脂密封润滑系统应具有压力和流量检测报警功能 5.4.9主驱动单元与推进系统应具有联锁控制功能
5.4.10应具有扭矩限制功能
5.5 人舱 5.5.1应由具备专业资质的厂家设计制造,并满足GB/T150(所有部分)的要求
5.5.2应进行气密性试验,保压30min,压力下降值不应大于工作压力的6%
5.5.3宜位于盾体中/上部,与泥水仓/土仓连接的舱门应朝人舱方向开启
5.5.4应配置安全阀,安全阀设定压力为最大工作压力的1.1倍
5.5.5应配置全气动压力调节装置,在供电系统断电时系统仍能正常工作
5.5.6舱内和舱外应设置独立的加、减压控制系统
5.5.7舱内和舱外应设置机械式应急排气阀,设置永久性红色警示标记
GB/41053一2021 5.5.8舱外及各舱室应配备不少于两套通信系统,其中一套在供电系统断电时仍能正常通信
5.5.9人舱或与人舱相连通的盾体密封舱室内应设置刀盘动作现地控制装置,并与主控室控制具有联 锁功能
5.5.10舱内应设置水、气接口,不应设置电气插拔装置
5.6推进系统 5.6.1推进系统应具有防后退功能
5.6.2单位开挖面积(m')的最大推力不应小于1000kN. 5.6.3最大推进速度应满足设计要求
5.6.4最大推力应满足设计要求,推力计算方法见附录C
5.6.5推进液压缸应符合JB/T10205的规定 5.6.6推进液压缸的行程应满足管片拼装的需要,行程偏差不应大于士2mm
5.6.7推进液压缸的撑靴比压不应大于管片的设计强度
5.6.8推进模式下的推进液压缸伸出速度应连续可调
5.6.9管片拼装模式下的推进液压缸伸缩速度应满足管片拼装的设计要求
5.7管片拼装机 应具有管片的抓持,提升、平移,回转及定位功能
5.7.1 5.7.2应配置制动装置,且能可靠制动
5.7.3沿周向顺时针、逆时针旋转角度不应小于200 5.7.4纵向行程宜满足在隧道内更换两道尾盾刷的需要 5.7.5在断电情况下,真空吸盘式管片拼装机应保证吸持管片时间不小于20 ,且真空度不低 min， 于80% 5.7.6采用机械锁固的抓取装置安全系数不应小于1.5,非机械锁固的抓取装置安全系数不应小于 2.5
5.7.7应进行载荷试验,静载试验载荷为设计最重管片重量的1.25倍,动载试验载荷为最大管片重量 的l.1倍
应具备有线,无线两种控制方式,两种控制方式间应能互锁,无线遥控有效控制范围应覆盖工作 5.7.8 区域
5.7.9管片拼装平台应便于管片拼装作业
5.8螺旋输送机 5.8.1设计最大出渣量应满足最大推进速度时的出渣需要
5.8.2应具有双向旋转和无级调速功能,最大转速应满足设计要求
5.8.3伸缩与前闸门开关应具有联锁控制功能
5.8.4伸缩量应满足前闸门关闭要求
5.8.5后闸门应具有开度调节及断电自动关闭功能,断电自动关闭时间不大于20s
5.8.6应设置渣土改良孔和检修窗口
5.9带式输送机 5.9.1应符合GB/T10595的规定
GB/T41053一202 5.9.2输送能力不应小于螺旋输送机出渣能力
5.9.3宜采用变频驱动或液压驱动
5.9.4斜坡段倾角不宜大于12
5.9.5应设置刮渣及清洗装置
5.9.6主机带式输送机应设置急停开关及联锁装置,且能现地和主控室控制,并能互锁
5.10泥浆循环系统 5.10.1系统应具有实现掘进、旁通、隔离、逆洗和补浆工作模式的功能,模式切换的阀门动作应满足设 计要求
5.10.2 气垫仓工作压力控制波动范围不应大于设计压力的3%
5.10.3在刀盘中心和排渣口区域宜设置高压冲刷口
5.10.4应设置进、排浆密度、压力和流量检测装置
5. .10.5泥浆系的驱动电机转速应连续可调
5.10.6泥浆管延伸装置宜满足单次管路延伸长度不小于6m的要求
5.10.7泥浆泵进,出口应配置软连接及压力传感器 5.10.8主机区域排浆管路弯管内壁应有耐磨措施,并应减少弯管布置
5.10.9主控室内应设置泥水循环系统急停按钮
5.10.10泥浆循环系统计算方法见附录D. 5.11液压系统 5.11.1液压系统应符合GB/T3766的规定
5.11.2油液固体颗粒污染等级不应低于GB/T14039规定的一/18/15 5.11.3液压油箱应设置液位及高温报警装置
5.11.4各子系统应设置测压点
5.11.5应设置滤芯堵塞报警装置
5.11.6应设置液压油冷却装置,冷却能力应能满足降温需要
5.11.7掘进机出厂前应进行液压系统空载试验
5.12电气系统 5.12.1通用要求 5.12.1.1动力电缆及控制电缆应符合GB/T3956中第5种及以上导体的规定
5.12.1.2电线、电缆应符合GB/T19666的规定
5.12.1.3电缆敷设应符合GB501682018中5.1一5.3,6.1,6.2的规定
5.12.1.4高、低压箱柜内电器设备、lkV及以下配电装置及二次回路的绝缘电阻值不应小于2MQ.
5.12.1.5高压开关柜正面应留有安全操作空间,应有带电显示装置和防误操作联锁装置,能实现如下 功能要求: 防止带负荷分、合隔离开关 a 防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器 b 防止接地开关处于闭合位置时关合断路器、负荷开关 d 防止在带电时,误合接地开关或挂接地线; 防止误人带电间隔
GB/41053一2021 5.12.1.6主驱动电机及照明灯具防护等级不应低于IP65,其他电气设备外壳防护等级不应低于 GB/T4208规定的IP55
5.12.2 供配电系统 5.12.2.1开关装置应符合GB/T1985一2014中l1.1、l1.2、l1.4l1.7和GB/T14048.3的相关规定
5.12.2.2干式电力变压器应设置三相绕组温度检测保护装置,油浸式电力变压器应设置油温保护 装置
5.12.2.3变压器进线侧应设置避雷器
5.12.2.4变压器的进线侧开关应具有过载、短路保护功能
5.12.2.5变压器的进线侧开关应具有分/合闸、,隔离和接地功能
5.12.2.6应在变压器的低压侧或高压侧配置电能计量表,电能表的精度不低于GB/T13283规定的0,5 级,电压互感器的精度不低于GB/T20840.3规定的0.2级、电流互感器的精度不低于GB/T20840.2规 定的0.2S级
TN电网的低压配电系统应具有漏电保护、短路保护,过载保护、缺相保护和相序保护功能
5.12.2.7 漏电保护不少于两级,过载保护和短路保护不宜超过三级
5.12.2.8IT电网的低压配电系统应具有短路保护、过载保护功能,应采用绝缘监测系统实现漏电保 护功能
5.12.2.9低压配电系统平均功率因数不应低于0.9. 5.12.2.10低压配电系统的谐波应符合GB/T24337的规定
5.12.2.11接地系统应符合GB501692016中4.1一4.4的相关规定
5.12.3控制系统 5.12.3.1控制系统的电源应与动力回路隔离
5.12.3.2工控机应符合GB/T26802.1的规定
5.12.3.3人机界面语言应有中文显示 5.12.3.4功率超过30kw以上的电动机,宜采用软启动、变频启动或其他降压启动方式
5.12.3.5操作箱应具有与主控室操作的联锁功能
5.12.3.6应具有设备启、停次序和工作模式转换联锁功能
5.12.3.7继电器、接触器电磁阀的控制回路,应配置过电压吸收器或续流回路
5.12.3.8控制系统中操作、指示器件的布置应符合GB/T14776的规定
5.12.3.9控制系统应具有故障诊断与显示警示功能
5.12.4数据采集系统 5.12.4.1应至少能采集以下掘进机数据:刀盘转速、刀盘扭矩、推进速度、掘进推力、主机倾角、推进液 压缸行程、开挖仓压力、螺旋输送机转速、螺旋输送机扭矩,进浆流量、排浆流量及施工环境气体含量 5.12.4.2应具有掘进数据采集、保存,查询、导出、打印功能
5.12.4.3应配置不间断电源,供电时间不应低于1h
5.12.4.4应预留远程数据传输接口
5.12.5通信系统 5.12.5.1主机区、主控室、水管延伸区、后配套带式输送机卸渣口区域应配置防护等级不低于IP55的
GB/T41053一2021 电话机
5.12.5.2应预留主控室与洞外通信的接口
5.12.6视频监视系统 5.12.6.1应至少在管片拼装区域、螺旋输送机出渣口,带式输送机卸渣口尾部拖车位置,轨道铺设区 域设置监视器
5.12.6.2应在主控室设置显示终端
5.12.6.3应预留与洞外传输的接口
5.12.6.4应具有屏幕显示切换功能
5.12.7急停开关 5.12.7.1主控室,变压器处、后配套人员通道区域应配置急停开关
5.12.7.2现地控制装置应配置急停开关
5.12.7.3急停开关复位时不应直接启动机构 5.12.8照明系统 5.12.8.1应设置独立的隔离变压器
5.12.8.2应选用密闭、防水的照明灯具
5.12.8.3盾体内部、管片拼装机区域的照度不应低于100lx;主控室内照度不应低于150lx
5.12.8.4人员通道和工作区域应配置应急照明设备,应急照明设备在外部断电后的照明时间不应少于 lh,照度不低于15lx
5.13导向系统 5.13.1宜采用激光靶式或棱镜式导向系统,角度测量精度不应低于2"
5.13.2应具有设计轴线管理功能
5.13.3应具有空间位置检测功能,包括相对设计轴线的水平和高程偏差,实际掘进坐标超出隧道轴线 设计偏差时,导向系统应具有报警功能
5.13.4应具有姿态检测功能,包括掘进机相对设计轴线的方位角、滚动角和俯仰角
应配置工控机.并具有图形显示功能,包括掘进机空间位置和姿态的实时数据
5.13.5 5.13.6应具有测量基点检核功能
5.13.7应具有与掘进机的控制系统通信的功能
5.13.8应具有数据历史查询、导出和报表功能
5.13.9直线段有效测量距离不应小于200m
5.14辅助系统 5.14.1较接系统 5.14.1.1较接系统应满足隧道最小转弯半径要求
5.14.1.2主动较接最大推力不应小于推进系统最大推力的70%
5.14.2通风系统 5.14.2.1应配备二次通风系统,后配套尾端的回风速度不应小于0.3m/s
10
GB/41053一2021 5.14.2.2储风筒风管储存长度不应小于100m,并配备升降装置 5.14.3润滑及密封系统 5.14.3.1主驱动密封系统应采取强制润滑
5.14.3.2主轴承润滑系统应采取强制润滑和冷却方式,并应设置温度,流量报警装置
5.14.3.3油脂注人系统应具备脉冲计数和空桶检测报警功能
5.14.3.4润滑系统宜采用逻辑控制,设置监控、联锁装置
5.14.4 供排水系统 5.14.4.1主驱动电机、变频器,减速机宜采取强制水冷方式,并应设置温度、流量报警装置
5.14.4.2应具有流量、压力、水位检测功能
5.14.4.3应配置进、排水水管卷筒或其他储管装置,储存能力不应小于20m. 5.14.4.4内循环介质宜采用软水
5.14.4.5应满足掘进作业正常排水需要
5.14.4.6供水能力不应低于刀盘喷水、冷却用水,服务用水的压力和流量需要
5.14.4.7 在后配套拖车上应预留用水接口
5.14.5压缩空气系统 5.14.5.1气动系统应符合GB/T7932的规定
5.14.5.2空气压缩机额定压力不应低于0.8MPa,排气量应不低于最大用气量的1.5倍
5.14.5.3应具有过滤、干燥功能
5.14.5.4应设置储气罐,储气罐应符合GB/T150(所有部分)的规定
5.14.6注浆系统 5.14.6.1注浆系统能力应按不低于150%的浆液注人率计算
5.14.6.2注浆系统应具有泵体和注浆管路清洗、压力和流量控制的功能,并有手动与自动两种控制 模式
5.15模式转换系统 5.15.1应能在隧道内实现土压平衡模式和泥水平衡模式相互转换,并具有防误操作功能
5.15.2应能实现在土压平衡模式下对泥浆循环系统阀组、进浆泵、排浆泵的功能锁定
应能实现在泥水平衡模式下对螺旋输送机、带式输送机、泡沫系统的功能锁定 5.15.3 5.15.4应具有土压平衡模式和泥水平衡模式两种模式界面显示及操作功能,并能互锁
5.15.5掘进机控制系统应具有模式转换条件的判别功能,条件包括但不限于 刀盘转速、推进速度、仓内压力; 螺旋输送机运转,螺旋输送机闸门开启、关闭 带式输送机运转; 泥浆泵运转; 泥浆循环系统阀组开启、关闭
5.16环境与安全 5.16.1掘进机安全要求应符合GB/T34650的规定
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GB/T41053一202 5.16.2主控室应配置空调设备,并且具备隔热、隔音,减震功能,主控室内的噪声不应高于70dBA). 5.16.3电气安全应符合GB/T5226.1,GB5226.3的规定
5.16.4高压电设备应配置防护隔离装置 5.16.5操作维护区域内的尖角和锐角应符合GB/T17301的规定
5.16.6运动部件应有防护措施或醒目的标识,启动时应具有声光报警
5.16.7 声音报警装置输出的最低声级值应比施工环境噪声至少高出10dB(A)
5.16.8螺旋输送机出渣口处应配置气体监测系统,至少能检测O.,CH,HS气体的浓度 5.16.9 人舱应配置气体监测装置,至少能检测O,CH,CO和CO气体的浓度
5.16.10气体检测装置应具有超限值报警功能,报警点包括但不限于主控室、人舱、螺旋输送机出 渣口
5.16.11后配套拖车的出人口处、主控室内应当设置醒目的应急信息指示牌,应包括疏散路线、救护设 备和灭火设备存放位置
5.16.12盾体和后配套拖车应配置灭火器
5.16.13应配置通畅的人行安全通道并有导向标志,标志应符合GB2894的规定
5.16.14通道内有分支、转弯、台阶,坡道及重要出人口处均应有紧急疏散标志
5.16.15应配置盾体滚转角度检测装置
5.16.16主控室、人舱、电控柜、盾体平台、注浆系统、现地操作箱位置应配置电话通信系统
5.16.17紧邻气垫仓的进、排浆阀应具有紧急关闭功能
5.16.18泥水管路不应与高压电缆同侧布置
5.16.19应配置应急发电机接口
o 试验方法 6.1试验条件 6.1.1试验场地应满足承载设备质量的要求 6.1.2试验环境温度5C~35C,相对湿度40%一70%
6.1.3试验用仪器仪表在试验前应进行检定或校准,仪器仪表包括;全站仪、钢卷尺,钢直尺、秒表,油 压表、气压表、绝缘电阻表、接地电阻仪,光学显微镜、便携式硬度计、照度仪、风速仪及声级计
6.2目测检查 6.2.1目测检查设备的布置状态、动作状态、显示状态及技术文件
6.2.2 检查不应拆解部件
6.3检测数据采集 试验检测时,单项数据采集不应少于3次,并与规定值进行比对
6.4整机参数 6.4.1开挖直径 刀盘安装在主机上的条件下,选定并标识水平及垂直方向基点,旋转刀盘至不同位置,用全站仪或 三维摄影测量系统测量最外端安装刀具刀刃的坐标,计算出开挖直径
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GB/41053一2021 6.4.2推进速度 在推进模式下,用钢卷尺测量液压缸行程,用秒表计时,计算推进液压缸最大伸出速度,并与主控室 操作面板液压缸行程传感器数值及设计值比对
6.4.3最大推力 掘进机最大推力按公式(1)计算 F="×D'××Z 式中: 掘进机最大推力,单位为牛顿(N): 推进液压缸无杆腔缸内径,单位为毫米(mm); 泵出口设计最大压力,单位为兆帕(MPa); Z 推进液压缸数量
6.4.4刀盘转速 调整刀盘从零至最大转速,在刀盘转速平稳后,用秒表记录旋转的时间,计算转速
6.5刀盘及刀具 刀具安装半径 6.5.1 刀具安装半径检测方法及步骤如下 将刀盘水平放置,以法兰面为基准调至水平; a 将测量工装固定于刀盘面板中心,调整工装测量面使之水平 b 直角尺水平紧靠测量工装,竖直边与刀盘刀刃中心线对齐,见图3; c 记录直角尺对应工装的刻度值 d 计算得出最外端新刀开挖半径尺寸R值及其他刀具分布半径厂值,并与设计值进行比对
6.5.2刀刃高度偏差 刀刃高度偏差检测方法及步骤如下: 将刀盘水平放置,以法兰面为基准调至水平; a b将测量工装固定于刀盘面板中心,调整工装测量面与刀盘法兰水平; 直角尺水平边紧靠测量工装,实刻线与刀具刀刃最高点中心线平齐,见图3 d 记录直角尺对应工装上的刻度值、直角尺水平边到刀具最高点的刻度值; 依次测出每件刀具的高度尺寸h值
e 13
GB/T41053一202 标引序号说明 -测量工装; -直角尺 最外侧刀具 刀盘本体; 水平基准面 图3刀具安装半径,刀刃高度偏差检测示意图 6.5.3刀盘本体平面度 将刀盘本体水平放置于工作平台,用数显水平尺检查刀盘本体工作面的平面度
6.5.4最外侧刀具相对盾体高度差 最外侧刀具相对盾体高度差检测方法及步骤如下 将检测装置固定在刀盘最外侧刀具位置,见图4; a b)用钢直尺测量最外侧刀具刀刃与检测装置的径向距离r,记录测量结果， 将盾体等分为12个检测区域,缓慢转动刀盘用钢直尺测量各区域检测装置与盾体的最小距 c 离y.记录测量结果 d 计算得出刀盘高差,并与设计进行比对
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GB/41053一2021 标引序号说明 -盾体; -刀盘; -最外侧刀具; 检测装置
图4刀盘外侧刀具相对盾体高差检测示意图 管路耐压 6.5.5 按GB/T37400.11规定的方法进行刀盘内部管路耐压试验
6.6盾体 6.6.1 盾体外径偏差 盾体外径偏差检测方法如下 将盾体放置在水平平台上,初定测量中心,将测量工装安装于盾体顶部,见图5 a b)将吊线锤固定于测量工装上,距离盾体外圆约50mm处,使线锤方向与测量工装上的整数刻 度线重合; 沿周向每隔30"分别用钢板尺测出外圆面与线锤间距a,计算吊线锤对应刻度值与各测量值的 差值,得到盾体半径值,拟合盾体外圆轨迹,确定测量中心,将测量工装重新找正 再次测量a值,计算出盾体半径值,并与设计值比对; d 计算得出盾体外径
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GB:/T41053一2021 标引序号说明 -盾体前盾/中盾/尾盾); -测量工装 -吊线锤; 水平平台面
图5盾体外径偏差及圆柱度检测示意图 6.6.2盾体圆柱度 盾体圆柱度检测方法如下 根据6.6.1的测量方法,分别测量ad值(a位置的高度间隔约为三分之一盾体高度),见 a 图5 根据a一d各位置平面的测量值,计算最大值与最小值的差值,得到盾体圆度:;a,一d、b b -b、c.一c和d..一d,并与设计值进行比对; 根据a),b)的测量方法得出直线度和圆度的结果,计算出圆柱度 6.7主驱动单元 6.7.1最大转速 空载运行刀盘,启动正转模式检查刀盘转动,在刀盘旋转平稳后,用秒表测量刀盘旋转一圈所用时 间,计算刀盘正转转速,并与主控室操作面板数据比对
6.7.2正反转 启动反转模式,检查是否具有反转功能
6.7.3点动转速 点动状态下刀盘旋转,用秒表测量刀盘旋转一圈所用时间,计算刀盘转速 l6
GB/41053一2021 6.7.4联锁功能 启动停机保护制动器,在刀盘边缘施加最小5kN的偏心载荷,检查刀盘是否有转动
6.8人舱 人舱气密性检测方法如下 关闭舱门 b)打开舱室进气阀; 将试验压力设定为最大工作压力; c d)关闭进气球阀,保压30nmin,记录压力下降值
6.9推进系统 6.9.1最大推进速度 在空载状态下,控制所有推进液压缸同时伸出,用秒表测量全部达到最大行程时间,计算得出最大 推进速度
6.9.2速度连续可调 在空载状态下,依次伸出各分区带有位移传感器的推进液压缸,伸出过程中旋转推进速度旋钮,观 察控制面板速度显示值
6.9.3伸、缩速度 在管片拼装模式下,推进液压缸全行程伸,缩,用秒表记录伸,缩时间,分别计算出伸,缩速度
6.10管片拼装机 6.10.1功能检测 在空载状态下,将拼装机回转机构分别停留在0",90",180°,270位置,进行提升、平移、支撑操作; 在管片抓紧状态下,将拼装机回转机构分别停留在0',90",180",270"位置,进行提升、平移、支撑操作
检测管片拼装机的功能 6.10.2 制动性能 在管片拼装机抓取设计最重管片状态下,管片旋转过程中关闭动力源,检查制动性能
6.10.3纵向行程检测 用卷尺测量管片拼装机纵向最大移动距离,与设计值对比验证
6.10.4吸持状态检测 在真空吸盘式管片拼装机抓取设计最重管片状态下,切断动力源,20min后观察管片的吸持状态 及真空表显示值
6.10.5载荷试验 载荷试验分为静载试验和动载试验,试验方法如下 17
GB/T41053一202 静载试验;抓取机构静载试验载荷为设计最重管片的1.25倍,抓取时间10min以上,观察管 a 片拼装机的状态; b)动载试验;抓取机构动载试验载荷为设计最重管片的1.1倍,分别进行全行程的提升、平移、回 转及定位动作,观察管片拼装机的状态 6.11螺旋输送机 6.11.1转速 在螺旋输送机正向及反向旋转状态下,转速由零调至最大,分别用秒表测量1min内旋转圈数或旋 转5圈10圈所用的时间,计算得出转速
6.11.2后闸门应急关闭 在螺旋输送机后闸门打开至最大状态下,使用秒表测量断电后闸门关闭时间
6.12泥浆循环系统 6.12.1系统功能 在掘进,旁通、隔离、逆洗及补浆模式下,检查阀门动作
6.12.2工作压力 在现场掘进过程中,检查主控室界面上显示的气垫仓压力值的波动范围
6.12.3进、排浆压力,密度及流量装置 检查主控室界面能否显示进浆及排浆压力、密度及流量参数
6.12.4泥浆泵调速 调节泥浆泵的驱动电机转速,观察转速变化
6.12.5泥浆管延伸长度 操作泥浆管延伸装置移动架,测量移动架启、停行程
6.12.6泥浆循环系统急停功能 操作主控室急停按钮,检查泥浆循环系统工作模式
6.13液压系统 6.13.1油液污染度 液压油污染度检测按GB/T20082的方法进行
6.13.2油温报警 设定温度传感器油温报警、停机试验值,启动液压系统,当油温升高至设定的报警试验值时,观察控 制面板报警指示,用温度计测量油温进行比较
当油温升高至设定的停机试验值时,检查主机停机状 况,用温度计测量油温进行比较
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GB/41053一2021 6.14电气系统 6.14.1供配电系统 6.14.1.1TN电网;逐一按压回路漏电保护装置的测试开关,观察开关是否跳开;合上开关后,观察是 否恢复回路供电 6.14.1.2IT电网;调定绝缘检测仪的绝缘电阻报警值,启动动力回路的电机,观察绝缘检测仪是否 报警
6.14.2控制系统 按照掘进机掘进启动次序,启动各机构,检查各机构启动状况
按正常次序按压停止按扭.检查各 机构停止状况
颠倒启动次序,检查各机构启动状况
6.14.3数据采集系统 6.14.3.1在主控室操作面板上观察掘进数据及图形,并进行查询历史数据、导出和打印的操作
6.14.3.2在掘进机掘进作业状态下,在地面监控室查看掘进数据和视频图像
6.14.4视频监视系统 在主控室的监视器上,观察5.12.6.1规定区域的图像是否稳定、清晰
6.14.4.1 6.144.2在掘进机掘进作业状态下,在地面监控室观察5.12.6.1规定区域的图像是否稳定、清晰
6.14.5急停开关 6.14.5.1在5.12.7.1规定的区域按压急停开关,观察掘进机的相应执行机构是否停止动作
急停开关 复位后,观察能否恢复系统供电;在配电柜上按压复位开关后,再合上电源总开关,观察系统是否恢复 供电
6.14.5.2在5.12.7.2规定的区域按压急停开关,观察相应机构是否停止工作;急停开关复位后,观察机 构能否自行启动;在主控室或者操作箱上按下复位开关,再按机构的启动顺序启动,观察是否能正常恢 复机构动作 6.14.6照明系统 6.14.6.1检查照明灯的配置及防护等级,灯具的防护等级查看产品说明书
6.14.6.2在正常工作状态下,使用照度仪测量工作区域和人行通道的照度
6.15导向系统 6.15.1 设计轴线管理功能 输人数据与设计数据允许的偏差值,模拟输人错误的设计轴线数据,使测量数据与设计轴线的偏差 大于允许误差,观察导向系统是否发出警告
6.15.2空间位置检测功能 检查开始测量时导向系统是否自动捕捉激光靶或者棱镜 19
GB/T41053一2021 6.15.3数据查询、导出功能 在导向系统工控机上进行数据查询、导出和生成报表的操作
6.16辅助系统 6.16.1回风速度 在隧道施工及二次风机运行正常条件下,用风速仪检测后配套拖车尾端的回风速度
6.16.2油脂注入系统流量报警 调节润滑泵出口压力,增大溢流量,降低出口有效流量
观察控制面板报警指示
继续调节压力 有效流量低于极限值,检查主机停机状况
6.16.3空桶检测功能 将空桶接近开关动作调节至设定位置,运行密封润滑系统
当到达指定位置时,观察主控室控制面 板报警指示状况
6.17模式转换系统 6.17.1土压平衡模式 在土压平衡模式下,对主控室面板上对泥浆循环系统进浆泵和排浆泵及阀组的启停及调速按钮进 行操作,观察相关部件应处于锁定状态无动作;调出泥水平衡模式，上位机界面泥浆循环系统阀组开关 操作应处于锁定状态
6.17.2泥水平衡模式 在泥水平衡模式下,对主控室面板上螺旋输送机系统、带式输送机、泡沫系统进行操作,观察相关部 件应处于锁定状态无动作;调出土压平衡模式，上位机界面泡沫系统开关操作应处于锁定状态
6.17.3模式转换条件判别 在土压平衡模式下,旋转模式转换按钮切换泥水平衡模式，上位机界面输人确认口令,满足转换条 件,则可进行模式转换,泥水平衡模式界面激活,土压平衡模式界面上的所有按钮处于锁定状态
不满 足转换条件,则模式不能转换,泥水平衡模式界面无法激活,并弹出转换不成功的条件;反之亦同
6.18职业健康与环境安全 6.18.1主控室噪声 在掘进机掘进作业状态下,用声级计测量主控室噪声
6.18.2声音报警音量 在掘进机掘进作业状态下,用声级计测量背景噪声,在距离声音警报装置lm的范围内测量报警装 置的声压级 6.18.3 气体检测 使用标准气体对气体监测系统进行测试
20
GB/41053一2021 6.18.4阀门紧急关闭 系统断电时,观察阀门开闭情况是否与主控室监控画面上显示状态一致
检验规则 7.1检验分类 检验分为出厂检验、工地检验和型式检验
检验项目见表1
表1检验项目分类表 类别 工地检验 检验 技术 试验 出厂 序号 工地组试掘进 项目 要求 方法 检验 分类 系统 装检验检验 开挖直径 5.1.1 6,4.1 推进速度 6.4.2 整机参数 符合 最大推力 6,4.3 设计值 刀盘转速 6.4.4 刀具安装半径 5,2.2 6,5.l 5.2.3 6.5.2 刀刃高度偏差 刀盘本体平面度 5.2.4 6.5.3 刀盘及刀具 搅拌棒耐磨措施 5,2.5 6,2 高差 5,2.8 6.5.4 10 管路耐压 5.2.1 6.5.5 1 盾体外径偏差 5.3.l 6,6.1 盾体 盾体圆柱度 12 5.3.l 6.6.2 5.4.1 13 主轴承设计寿命 查验计算书 机 脱困扭矩 5.4.3 14 查验计算书 最大转速 5.4.4 6.7.1 15 主驱动 单元 16 正反转 5.4.4 6.7.2 点动转速 5,4.5 6.7.3 联锁功能 6.7.4 18 5,4.6 19 气密性 5.5.2d 6,8 人舱 5.5.9 20 联锁控制 6,2 5.6.3 6.9.1 最大推进速度 22 推进系统 速度连续可调 5,6.8 6,9,2 6.9.3 23 伸缩速度 5.6.9 24 功能检测 5.7. 6.10. 管片拼装机 25 制动功能 5.7.2 6.10.2
GB/T41053一2021 表1检验项目分类表(续) 类别 工地检验 检验 技术 试验 出 序号 工地组试掘进 项目 要求 方法 检验 分类 系统 装检验 检验 26 纵向行程检查 5.7.4 6.10.3 管片拼装机 吸持状态检测 27 5.7.5 6.10.4 28 载荷试验 5.7.7 6.10.5 械 29 5.8.2 6.l1.1 转速 30 螺旋输送机 联锁检测 5.8.3 6.2 31 后闸门应急关闭 5.8.5 6.11.2 32 带式输送机 联锁、急停功能检测 5,9.6 6.2 33 系统功能 5.l0. 6.12.l 34 工作压力 5.10,2 6.12.2 泥浆循环系统 进,排浆压力、 35 5,10,4 6.12.3 密度及流量装置 5.10.5 6.12. 泥浆泵调迷 36 5.10.6 6.12.5 泥浆管延伸长度 37 泥浆循环系统 38 5.10.9 6.12.6 泥浆循环系统急停功能 39 油夜污染度 5,11,2 6,13.1 液压系统 油温报警 5.113 6.13.2 4 测压点设置 5,1l1,4 6.2 42 漏电保护功能 5.12.2.7 6.14.l.l 供配电系统 3 绝缘电阻报警功能 5.12.2.8 6,l4.l.2 5.12.3.6 控制系统 联锁次序 4 6.l4.2 45 数据收集功能 5.12.4.1 6.14.3.1 数据采集 系统 46 远程信息传输接口 5.12.4.4 6.14.3.2 47 掘进机内置监控 5.12.6.1 6.14.4 视频监视 系 系统 48 远程监控接口 5.12.6.3 6.2 统 控制室急停开关 49 5.12.7.1 6.14.5.l 急停开关 0 操作箱急停开关 5.12.7.2 6.14.5.2 5.12.8.2 6.14.6.1 灯具防护等级 5 照明系统 52 照明检测 5.12.8.3 6.14.6.2 53 测量仪器精度 5.13.1 6.2 54 设计轴线管理功能 5.13.2 6.15.1 导向系统 55 空间位置检测功能 5.13.3 6.15.2 56 数据查询、导出功能 5.13,.8 6.15.3 22
GB/41053一2021 表 1 检验项目分类表(续》 类别 工地检验 检验 技术 试验 出厂 序号 工地组试掘进 项目 要求 方法 检验 分类 系统 装检验 检验 7 通风系统 回风速度 5.l4.2.1 6.16. 辅助 油脂注人流量报警 58 5.1l4.3.2 6.16.2 系统 润滑、密封 空桶检测功能 59 5.14.3.3 6.16.3 5.15.l 6." 60 两种模式显示 61 土压平衡模式 5.15.2 6,17. 62 模式转换系统 泥水平衡模式 5.15.3 6.17.2 63 模式界面显示 5.15.4 6,2 64 模式转换条件判别 5.l5.5 6.17.3 主控室噪声 65 5.l6.2 6.18. l6.7 66 声音报警音量 5. 6.18.2 5.16.8 6.18.3 气体检测 6 68 安全要求 5.16.11 6.2 应急信息指示牌 69 安全通道标志 5,16.13 6,2 紧急疏散标识 5.16.14 70 6,2 71 阀门紧急关闭 5.16.17 6.18.4 7.2出厂检验 由制造商质量检验部门进行,检验合格后出具出厂检验合格证,出厂检验项目见表1
7.3工地检验 7.3.1工地检验包括工地组装检验和试掘进检验
7.3.2工地组装完成后,进行工地组装检验
7.3.3在完成制造商和用户协议的掘进距离后进行试掘进检验,检验合格后出具验收证书 7.3.4工地检验项目见表1
7.4型式检验 7.4.1有下列情况之一时,应进行型式检验
制造商或用户有需求时 工艺、材料和结构有较大改变,有可能影响产品性能时 出厂检验与上次型式试验有较大差异时; 国家管理部门提出型式检验要求时 7.4.2型式检验应检验表1规定的全部项目 23
GB/T41053一2021 7.5判定规则 全部检验项目合格,判定为合格
随行文件 8 8.1随行文件应包括: 出厂检验合格证; 产品质量证明书 产品使用说明书; 产品维护保养手册， 主要部件装配尺寸图 电气系统、液压系统、辅助系统原理图 外购主要部件随机资料; 随机配件清单 -易损易耗件清单; 随机工具清单
8.2产品维护保养手册应包括产品的适用范围、结构功能说明、维护保养,以及操作规程等内容
标志、包装和运输 9.1标志 g.1.1掘进机出厂时,应在显著位置喷涂或粘贴产品标牌和有关标志,产品标牌和标志应符合 GB/T13306的规定
在标牌上至少应标出如下内容 设备名称 设备型号; 出厂编号; 整机质量; 制造商名称; 制造商地址
g.1.2应有警告和安全标志,起吊标志,润滑指示标记、操作及工作位置指示标记
警示标志和标语应 符合GB/T34650的规定
9.2包装和运输 9.2.1包装应符合GB/T13384的相关规定,并适合陆路或水路运输及装卸的要求
9.2.2包装运输图示标志应符合GB/T191和GB/T6388的规定,其主要内容包括: 收货站及收货单位名称; 发货站及发货单位名称; 产品名称和型号; 24
GB/41053一2021 重量、箱号及外形尺寸; 储运标志; 起吊作业标志
9.2.3 运输应符合铁路、公路和航运的有关规定
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GB:/T41053一2021 附 录 A 资料性) 土压平衡-泥水平衡模式转换步骤 A.1概述 模式转换需在对应的地层条件下进行,并提前制定模式转换技术方案,配备所需的工具和辅助施工 设备
本附录给出了一种土压平衡-泥水平衡模式双模式掘进机两种模式相互转换的步骤 A.2土压平衡模式转换泥水平衡模式 A.2.1模式转换前准备 模式转换前需保证泥水处理站及所有泵、阀组等都能正常运行;需保证隧道管路已延伸至掘进机尾 部连接管;泥浆池开始制浆,保证转换时能随时供应新鲜泥浆
A.2.2模式转换步骤 转换实施步骤示例如下 停止掘进机掘进作业,关闭螺旋输送机后闸门,逐步形成内部土塞; a b 切换到泥水平衡模式,启动泥水处理站,分别运行旁通模式,保证泥水环流系统管路通畅正常 打开隔板泥浆连接管路的各个手动闸阀,按补浆模式,往土仓添加泥浆;同时将盾体隔板顶部 处的球阀稍微开启进行排气,联动操作来控制开挖仓的压力平衡; 土仓充满泥浆后,切换到逆洗模式将土仓渣土进行反复冲洗(切换前需先通过旁通模式稳定流 量);同时启动刀盘低转速运转(转速不大于0.6r/min)进行搅拌渣土;同时开启自动泄压阀来 调节土仓压力 待逆洗模式能稳定运行后,再切换至开挖模式进行正常掘进
泥水平衡模式转换土压平衡模式 A.3.1模式转换前准备 模式转换前需保证渣车机组就绪,土压模式相关系统能正常运行
A.3.2模式转换步骤 转换实施步骤示例如下 将刀盘转速、推进速度降至设定值,关闭进浆泵停止输送泥浆,关闭排浆球阀并将隔板处泥浆 a 闸阀关闭,按预定模式进行排浆;排浆期间通过排浆泵排浆流量和推进速度的配合来平衡土仓 压力; b 切削下来的渣土进人土仓沉积到底部,渣土慢慢上升;当刀盘扭矩明显增大时,检测隔板处的 闸阀是否堵塞,检测位置由低到高,确保该位置闸阀完全堵塞后再检测下一个是否堵塞,直至 最高处闸阀也出现完全堵塞现象; 26
GB/41053一2021 刀盘停止旋转,盾构机停止推进;继续按预定模式进行排浆;同时开启自动保压系统平衡土仓 压力;直至排浆系出现负压后,关闭环流系统,将隔板处所有泥浆闸阀关闭 切换到土压模式,打开螺旋机闸门闸门开度不大于20%),启动刀盘;设备重新开始推进,开 d 始土压平衡模式的操作(在此期间需注意闸门喷涌的现象,可改良渣土降低喷涌风险) 27
GB:/T41053一2021 附 录B 资料性 刀盘装备扭矩计算方法 B.1设计扭矩计算方法 B.1.1刀盘装备扭矩 刀盘装备扭矩按公式(B,1)计算 T=k×(T十T十T十T十T;十T
十T,) B.1) .( 式中 刀盘装备扭矩,单位为牛米(Nm); 系数; T 刀盘的切削扭矩,单位为牛米(N m); T 刀盘正面的摩擦力矩,单位为牛米(Nm); T 刀盘背面的摩擦力矩,单位为牛米(N
m; -刀盘圆周的摩擦力矩,单位为牛米(N
m; 仓内搅拌力矩,单位为牛米(N
m); T T 主轴承旋转阻力矩,单位为牛米(N
m; T 主驱动密封装置摩擦力矩,单位为牛米(N"
m B.1.2刀盘的切削扭矩 刀盘的切削扭矩按公式(B.2)计算 um T，= -x义n" ，× B.2 式中 D 刀盘直径,单位为米(m); 土层的抗压强度,单位为帕(Pa): ！ 推进速度,单位为米每分(m/min) Um 刀盘转速,单位为转每分(r/min)
B.1.3刀盘正面的摩擦力矩 刀盘正面的摩擦力矩按公式(B.3)计算 - 兰×开xd (B.3 T2 一a)×",×R'×尸 式中 -刀盘开口率; 土层和刀盘之间的摩擦系数; A" 刀盘开挖半径,单位为米(m); 28
GB/41053一2021 刀盘中心水平土压,单位为帕(Pa)
B.1.4刀盘背面的摩擦力矩 刀盘背面的摩擦阻力矩近似等于刀盘正面摩擦阻力矩的50%,按公式(B.4)计算 B,4 T;=0.5×T B.1.5刀盘圆周的摩擦力矩 刀盘圆周的摩擦力矩按公式(B.5)计算 T，=R×开×D.×B×P,×4 B.5) 式中: 刀盘开挖半径,单位为米(m) R B -刀盘边缘宽度,单位为米(m) P 刀盘圆周土压(按埋深取值),单位为帕(Pa)
B.1.6仓内的搅拌力矩 仓内搅拌力矩由刀盘搅拌棒及刀盘扭腿搅动仓内渣土产生的扭矩和摩擦产生的力矩组成,按公式 (B.6)计算: T;-习R.Pl.h+习R.A,P.b+习R.4,Pl.b+习R.P,Lh (B.6 式中: R -搅拌棒的安装半径,单位为米(m); 搅拌棒的长度,单位为米(m); 搅拌棒高度,单位为米(m); a -搅拌棒的宽度,单位为米m); b R 刀盘扭腿的安装半径,单位为米(m); 刀盘扭腿长度,单位为米(m); 刀盘扭腿宽度,单位为米(m); 刀盘扭腿高度,单位为米(m)
n B.1.7主轴承旋转阻力矩 主轴承旋转阻力矩按公式(B.7 和公式(B.8)计算: T，=从×R×(G十P) B7 式中 主轴承滚动摩擦系数; Ae R 主轴承滚动半径,单位为米(m); G -刀盘自重,单位为牛(N)
P=(1一a)×开×R=×P (B.8 式中: 29
GB/T41053一2021 -刀盘贯人载荷,单位为牛(N)
B.1.8主驱动密封装置摩擦力矩 主驱动密封装置摩擦力矩按公式(B.9)计算 B.9 丁,-习2义开X从-义F
xn×R 式中 密封与钢之间的摩擦系数,与密封材料特性有关; 丛m s 密封的推力,单位为牛(N) 密封数量; 1 密封的安装半径,单位为米(m).
B.2 经验计算法 经验计算法按公式(B.10)计算 T=3×D×10 B.10) 式中 刀盘装备扭矩,单位为牛米(Nm) -扭矩系数,单位为牛每平方米(N/m'); 刀盘开挖直径,单位为米(m)
D 30
GB/41053一2021 C 附 录 资料性 装备推力计算方法 理论计算方法 C.1.1装备推力 装备推力按公式(C.1)计算 F=k×F十F十F
十F，十F. C.1 式中 -装备推力,单位为千牛(kN); 系数; 5 F 盾体摩擦力,单位为千牛(kN); 尾刷与管片间摩擦力,单位为千牛(kN); F 厂 开挖面支撑压力,单位为千牛(kN) 后配套拖车拖拉力,单位为千牛(kN) F 刀具推力,单位为千牛(kN)
C.1.2盾体摩擦力 盾体与地层间的摩擦力按公式(C.2)计算， F=0.25×开×D×L×2P,十2K×尸,十K
×y×D)×4i十w×" ，中中，中中，中中，中 C.2 式中 D -盾构机外径,单位为米(m) -盾构机主机长度,单位为米m); P -盾构机上顶部竖直土压,单位为千帕(kPa).
掘削断面上土体侧向土压系数 K
土体浮重度,单位为千牛每立方米(kN/m'); 地层与盾构机外壳间摩擦系数 w -盾构机主机重量,单位为千牛(kN. C.1.3尾盾与管片间的摩擦力 尾盾与管片间的摩擦力按公式(C.3)计算 C.3) F;一n1×w.×4十开×D,×b×户.×n×" 式中: 尾盾内管片的环数; n -环管片的重量,单位为千牛(kN). W 31
GB/T41053一202 -管片与尾盾间的摩擦系数 从2 管片外径,单位为米(m); D 尾盾密封刷与管片的接触长度,单位为米(m); -尾盾密封刷内油脂压力,单位为千帕(kPa); 尾盾密封刷的层数， n？ -管片与尾盾密封刷的摩擦系数
从a C.1.4开挖面的支撑压力 开挖面的支撑压力按公式(C.4)计算 F=T×D'×P,/4 C.4 式中 设计掘进土压,单位为千帕(kPa)
P
c.1.5后配套拖车的拖拉力 后配套拖车的拖拉力按公式(c.5)计算 F，=wX" C.5 ( 式中 后备套的自重,单位为千牛(kN) W -后备套拖车与轨道的摩擦系数
从 C.1.6刀具推力 刀具推力按公式(c.6)计算
F,=n,×F C.6 式中 刀具个数; n F 单把刀具最大承载力,单位为千牛(kN 经验计算法 C.2 经验计算法按公式(C.7)计算 C.7 - -xx！" F 式中 F -装备推力,单位为千牛kN); D 刀盘开挖直径,单位为米(m); 单位掘削面上的经验推力,单位为千牛每平方米(kN/m=),土压平衡盾构机P一般为 1000kN/m'1300kN/m'
32
GB/41053一2021 附 录D (资料性 泥浆循环系统计算方法 D.1概述 本附录给出了泥浆循环系统的进浆流量Q、进浆管通径D、进浆流速、进浆密度7Y、排浆流量 Q、排浆管通径D、排浆流速排浆密度Y等基本参数的计算方法
D.2开挖渣土量 开挖渣土量Q按公式(D.1)计算 60 Q=A×k×u.× D.1 100o 式中: 开挖渣土量，单位为立方米每时(m/h Q A 隧洞开挖截面积,单位为平方米(m=); 土体含泥率a,以体积分数表示,%; -设计推进速度,单位为毫米每分(mm/min)
uy D.3进浆浓度 进浆浓度C按公式(D.2)计算 000 ×100 # D.2 1000一 式中: 进浆浓度,%; 土体流变参数,由过滤试验、流变试验及其他因素决定的量,单位为千克每立方米(kg/m'); Y -开挖面上的土体密度,单位为千克每立方米(kg/m= D.4排浆流速 排浆流速与临界沉淀流速u有关，一般按，=1.2u1.25选取,临界沉淀流速u，按式 (D.3)计算 u=F.x,X又X7T -1D D.3 式中 -临界沉淀流速,单位为米每秒m/s); v 粒子浓度和粒径的常数; FL 重力加速度,单位为米每平方秒(m/s),取9.8m/s; D. -排浆管通径,单位为米(m); 33
GB/T41053一2021 开挖面上的土体密度,单位为千克每立方米(kg/m) D.5排浆流量 排浆流量Q
按公式(D.4)计算 Q;一900×开×D;× (D,.4 式中 Q 排浆流量,单位为立方米每时m=/h); D 排浆管通径,单位为米(m); 注;由输送流量和最大渣土粒径确定 排浆流速,单位为米每秒m/s). U" D.6进浆流量 进浆流量Q按公式(D.5)计算 D.5 Q1=Q: Q 式中 Q -进浆流量,单位为立方米每时m/h); D.7 排浆浓度 排浆浓度C
按公式(D.6)计算: Q十Q (D.6 Q 式中 C 排浆浓度,以体积分数表示,%; 进浆浓度,以体积分数表示,%
C 注排浆浓度的适用范围在1.30~1.40左右
泥浆浓度超过1.40,输送很困难
为了降低浓度,需增大管径,加大 流量,需从D.4再次计算 D.8进浆密度 进浆密度
按公式(D.7)计算 Y=(C×Y/1000十1×1000 (D.7 式中 进浆密度,单位为千克每立方米(kg/m'); Y -进浆浓度,以体积分数表示,%
D.9排浆密度 排浆密度
按公式(D.8)计算 7=(C×7/1000十1)/1000 (D.8 式中 Y -排浆密度,单位为千克每立方米(kE/'m) 34
GB/41053一2021 排浆浓度,以体积分数表示,%
D.10进浆流速 进浆泵为满足对开挖面加压所需的流量,常采用加大管径、,减小流速以减少压力损失
为制造采购 方便，一般与排浆光通经相同
进浆流速按公式(D,9)计算 # D.9 900×开×D 式中: 开挖时的进浆流速,单位为米每秒(m/s) U 进浆管通径,单位为米(m),由开挖仓开挖量确定
D 35
全断面隧道掘进机土压平衡-泥水平衡双模式掘进机GB/T41053-2021
全断面隧道掘进机土压平衡-泥水平衡双模式掘进机GB/T41053-2021是一种新型的隧道施工设备，具有双重掘进模式，在不同地质条件下能够灵活应对。该设备采用先进的液压系统和智能化控制系统，能够自动调节工作状态，具有高效、安全、环保等优点。 在使用全断面隧道掘进机进行土壤掘进时，采用土压平衡模式可以有效控制隧道内土体的变形和支护结构的破坏，从而保证隧道施工的稳定性和安全性。而在遇到水位较高或者岩层较软的情况下，采用泥水平衡模式可以更好地控制隧道内的水和泥浆，减少泥浆对环境的污染，同时也能够保持隧道结构的稳定性。 全断面隧道掘进机土压平衡-泥水平衡双模式掘进机GB/T41053-2021的设备结构紧凑，操作简便，适用于各种不同类型的地质条件。它具有高效、安全、环保等优点，是现代隧道施工的理想选择之一。
