全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机

国家标准 GB/T40122一2021 全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机 Flfaeetnnelboringmachine一 Reetangularearthpresurebalaneepipejackimgmachie 2021-05-21发布 2021-12-01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/40122一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 基本参数与型号 4.1基本参数 4.2型号 5 技术要求 5.l -般要求 5.2刀盘与刀具 5.3刀盘驱动单元 盾体 5,4 5.5顶推装置 5.6顶铁、顶环、后靠及始发机架 5.7螺旋输送机 5.8中继间 5.9纠偏系统 5.1o辅助系统 5.1l1液压系统 .12电气系统 5.13数据采集系统 5.14导向系统 5.15职业健康与环境安全 试验方法 6.1试验条件 6.2目测检查 6.3数据采集 6.4开挖尺寸 6.5刀盘与刀具 6.6刀盘驱动单元 6.7盾体 6.8顶推装置 6.9顶铁与后靠 14 14 6.10螺旋输送机 14 6.11中继间最大顶推速度 14 6.12纠偏系统 14 6.13辅助系统
GB/T40122一2021 15 6.14污染度检测 6.15电气系统 15 15 6.16气体检测 15 6.17急停检查 检验规则 5 7.1检验分类 5 15 7.2出厂检验 7.3工地检验 16 17 7.4型式检验 7.5判定规则 17 8 17 随行文件和产品维护保养手册 8.1随行文件 8.2产品维护保养手册 17 标志、包装和运输 17 9.1标志 包装和运输 18 9.2 附录A(资料性)顶管机顶推力计算方法 19 附录B(资料性纠偏力计算方法 20 附录C资料性检查记录表 23
GB/40122一2021 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 本文件由机械工业联合会提出 本文件由全国建筑施工机械与设备标准化技术委员会(SAC/Tc328)归口 本文件起草单位;中铁工程装备集团有限公司、石家庄铁道大学,大连理工大学、江苏广泌重工设备 有限公司、水利水电第三工程局有限公司、盾构及掘进技术国家重点实验室、铁建重工集团股 份有限公司、中交天和机械设备制造有限公司北方重工集团有限公司、上海隧道工程有限公司机械制 造分公司北京建筑机械化研究院有限公司安徽唐兴机械装备有限公司 本文件主要起草人李建斌、贾连辉,郭京被,卓普周、余彬泉、霍军周、王琪、李风远,麻成标、杨辉 周俊、顾建江、刘双、唐飞、范磊潘存治、丁谢君、李东锋、李宏波、王宇飞、靳党鹏、王义、石元奇、姚宝 孙艳秋
GB/40122一2021 全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机 范围 本文件规定了矩形土压平衡顶管机的术语和定义、基本参数与型号,技术要求,试验方法、检验规 则、随行文件、标志、包装和运输 本文件适用于矩形土压平衡顶管机(以下简称顶管机) 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 S GB/T191包装储运图示标志 GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求 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 GB52a.3机械安全机械电气设备第1部分电压商于100vVa.c或1500vda.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 -般规则和安全要求 GB/T13306标牌 机电产品包装通用技术条件 GB/T13384 液压传动油液固体颗粒污染等级代号 T GB 140392002 土方机械操作和维修空间棱角倒钝 GB 17301 20082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 全断面隧道掘进机术语和商业规格 GB 34354一2017 34651一2017全断面隧道掘进机土压平衡盾构机 GB 重型机械通用技术条件第3部分;接件 GB 37400.3 重型机械通用技术条件第10部分:装配 GB/T37400.10 重型机械通用技术条件第11部分;配管 GB/T37400.ll GB/T401272021全断面隧道掘进机顶管机安全要求 GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准 GB50168一2018电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准 JB/T10205液压缸 术语和定义 GB/T34354一2017,GB/346512017和GB/T40127一2021界定的以及下列术语和定义适用 于本文件
GB/T40122一2021 3.1 顶管机pipejktingmchie 具有前部开挖、盾体支撑功能,通过顶推系统将管节和主机一同顶进的全断面隧道掘进机 注:包括敞开式顶管机、土压平衡顶管机及泥水平衡顶管机 [来源:GB/T34354一2017.2.17] 3.2 矩形土压平衡顶管机reetangularearthpressurebalaeepipejackingmachine 以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力,并通过螺旋输送机出渣的矩形断面顶管机(见图1) 注，矩形断面包括圆角矩形,类矩形等 5 m 口是看易 g 8 剖视图 b 主机轴测图 标引序号说明 -刀盘; -脱离装置; -后靠 13 -前盾; -管节; 14 导向系统; 15 刀盘驱动单元 -中继间 -反力墙; -纠偏系统 10- -顶环; 16 止退装置; 顶铁; 17 渣车; -中盾; 1l -尾盾" -顶推装置; 螺旋输送机 18 图1矩形土压平衡顶管机结构示意图
GB/40122一2021 3.3 标称尺寸 n0minalsize 前盾断面尺寸最大值 3.4 开挖尺寸 eXcaVati0nsize 最大开挖包络尺寸 3.5 装机功率installed power 整机用电设备额定功率的总和 [来源GB/T34651一2017,3.4 3.6 后闸门discharg总ate 螺旋输送机出渣闸门 [[来源:GB/T34651一2017,3.97 device 脱离装置separate 隧道贯通后,将顶管机主机与管节分离的装置 3.8 顶推装置thrustequipment 安装在工作井内,用于顶管机主机和管节前进并且不随主机前进的动力装置 注:由顶推液压缸、液压缸支架、阀组、系站、行程测量装置等组成 [[来源;GB/T34354一2017,2.43,有修改] 3.9 顶铁jackingbloek 当顶管施工需求的单次顶进长度超过顶推液压缸行程时,安装在液压缸与管片或液压缸与顶环之 间以实现所需行程的辅助推进顶块 [[来源GB/T40127一2021,3.7] 3.10 顶环thrustring 将顶推液压缸顶推力均匀传递给管节的装置 [[来源;GB/T40127一2021,3.8] 3.11 后靠jackingbase 安装在顶推液压缸与反力墙之间,使反力均匀的施加在反力墙上的装置 来源:GB/T40127一2021,3.9] 3.12 止退装置holdbackequipment 安装在洞门两侧,通过机械方式固定并防止已顶进管节后退的结构 [[来源;GB/T40127一2021.3.6] 3.13 中继间interediatestation 顶管机顶推系统能力不足时,随管节一同前进的接力顶进装置 注:主要由前后壳体,液压缸,系站、行程测量装置等组成
GB/T40122一2021 [来源;GB/T34354一2017,2.44,有修改] 3.14 纠偏系统steeringsystem 用于调整顶管机轴向姿态的装置 注:由纠偏液压缸、纠偏密封、泵站等装置组成 [来源;GB/T40127一2021,3.3,有修改 基本参数与型号 4.1基本参数 矩形土压平衡顶管机基本参数如下 -标称尺寸,单位为毫米(m mm; -开挖尺寸,单位为毫米(mm); 刀盘最大转速(各刀盘分别表示),单位为转每分钟(r/min) 刀盘驱动功率(各刀盘分别表示),单位为千瓦(w 设计最大顶推速度,单位为毫米每分钟(mm/mm); 最大顶推力,单位为千牛(kN); 适应管节尺寸(外轮廓最大尺寸),单位为毫米(mm); 主机长度,单位为米(m); 主机质量,单位为千克(kg); 最小水平转弯半径,单位为米(m); 允许最大坡度,%; 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); -最大纠偏力,单位为千牛(kN); -纠偏角度,单位为度(). 4.2型号 产品型号由产品代号和主参数组成,主参数为标称尺寸,其表示方法如下 标称尺寸,用阿拉伯数字表示,宽度×高度,单位为毫米(mm); 产品代号;由制造商自行规定,用大写英文字母表示 技术要求 S 5.1一般要求 5.1.1焊接件应符合GB/T37400.3的规定 5.1.2装配应符合GB/T37400.10的规定 5.1.3管路装配应符合GB/T37400.l1的规定
GB/40122一2021 5.1.4开挖轮廓尺寸单侧偏差范围应为0~十3mm. 5.1.5部件不能满足运输要求时应进行分块设计 5.1.6顶管机应能在工作环境温度5C~50C、相对湿度小于90%的条件下正常使用 5.2刀盘与刀具 5.2.1刀盘系统可由多个刀盘单元组成,应具备矩形断面切削能力 5.2.2同一刀盘正面刀的刀刃高度偏差不应大于2 mm 5.2.3刀盘的强度和刚度应满足设计要求 5.2.4刀盘最外侧刀具相对于前盾高差应满足设计要求 5.2.5除刀盘最外侧刀具外,其他刀具的安装位置应满足 圆形刀盘刀具半径偏差为士2mm; a b 偏心摆动刀盘刀具位置度公差为3mm(基准为刀盘面板旋转中心) 5.2.6刀盘最外侧刀具安装位置应满足开挖轮廓尺寸偏差要求 5.2.7刀盘宜设置运动位置指示装置 5.2.8刀盘宜设置搅拌装置和用于渣土改良的注人孔 5.2.9刀盘内部管路耐压性能应符合GB/T37400.11的规定 5.3刀盘驱动单元 各驱动单元轴承设计寿命不宜小于10000h 5.3.1 5.3.2脱困扭矩不应小于最大工作扭矩的1.2倍 5.3.3应能够双向运动,宜具有无级调速功能,最大转速应满足设计要求 5.3.4采用变频电机驱动时宜具有慢速点动功能 5.3.5油脂密封润滑系统应具备压力检测报警功能及漏脂检测功能,并具有流量调节功能 5.3.6刀盘驱动系统与顶推系统顶推模式应具有联锁控制功能 5.4盾体 5.4.1盾体外轮廓尺寸偏差、形状偏差(平面度、垂直度、圆柱度)应符合设计要求 5.4.2盾体的强度和刚度应满足设计要求 5.4.3基于功能需求,盾体设计宜满足下列要求， 土仓隔板预留风,水电通道和渣土改良注人孔 a b) 盾体环周设置减摩剂注人孔; 盾体布置能够检测周侧土压的土压传感器 5.4.4土仓隔板应布置有检测土仓压力的土压传感器 5. .4.5土压传感器宜满足带压更换需要 5.4.6根据地质工况需求,盾体和土仓隔板可设置超前注浆孔 5.4.7施工地质富含水时,宜配置前闸门 5.4.8根据地质工况需求,盾体可配置人舱,人舱应符合GB/T34651一2017中5.5的规定 5.4.9根据运输、吊装的重量及尺寸限制要求,盾体可分块设计 5.4.10盾体设计应为导向系统预留测量通道 5.5顶推装置 5.5.1最大顶推力应满足设计要求,顶管机顶推力计算方法参见附录A 5.5.2顶推液压缸中心轴线宜与管节厚度中心重合
GB/T40122一202 5.5.3最大顶推速度应满足设计要求 5.5.4顶推模式下的顶推液压缸伸出速度应连续可调 5.5.5管片安装模式下的顶推液压缸伸缩速度应满足设计要求 5.5.6 顶推装置左右两侧应配置顶推行程测量装置 5.6顶铁、顶环、后靠及始发机架 5.6.1顶铁应满足传递顶力,便于出渣和人员出人等需求 5.6.2顶环应与管节匹配 5.6.3顶铁、顶环的强度和刚度应满足顶推要求,宜配置顶推液压缸向后回拉装置 5.6.4后靠面积应满足最大顶推力条件下反力墙的承载能力要求 5.6.5后靠应具有足够的刚度和强度 5.6.6始发机架上导轨的平面度和直线度不应低于GB/T37400.3中E已级的规定 5.6.7始发机架可选用钢混基础直接铺轨形式或钢台架基础铺轨形式,应保证轨道的刚度和强度符合 设计承载要求 始发机架宜设置上下,左右调整装置 5.6.8 5.7螺旋输送机 5.7.1设计最大出渣量应满足最大顶推速度时的出渣需要 5.7.2依据矩形开挖断面大小,配置螺旋输送机数量 5.7.3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 5.7.4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应大于20s 5.7.5应设置渣土改良注人孔和检修窗口 5.7.6施工地质富含水时,宜配置双后闸门 5.8中继间 5.8.1在顶推距离较长,反力墙、管节承载能力有限时,应设置中继间分散顶力 5.8.2中继间顶推力应整体满足接力顶推需求,中继间顶推力计算方法参见附录A 5.8.3中继间最大顶推力应小于管节的允许顶力 5.8.4最大顶推速度应满足设计要求 5.8.5顶推液压缸伸出速度应连续可调 5.8.6壳体结构设计应充分考虑施工完成进行拆解后复原管节的工艺,满足强度的需求 5.8.7应具有较接密封结构,采用密封性能可靠、密封圈压紧度可调及可更换的密封装置 5.8.8应配置顶推行程测量装置 5.9纠偏系统 5.9.1应满足隧道施工调向要求,顶管机纠偏力计算方法参见附录B 5.9.2纠偏液压缸有效行程应满足设计最大纠偏角度的需求 5.9.3宜采用分区控制 5.9.4应配置行程测量装置 5.10辅助系统 5.10.1渣土改良系统改良剂注人宜采用单管单泵形式 5.10.2具备减摩剂注人功能的顶管机,注人孔阀门宜采用并联分组、单组可控模式
GB/40122一2021 5.10.3水系统额定压力不应低于0.5MPat 5.10.4气动系统应符合GB/T7932的规定 5.10.5空气压缩机额定压力不应低于0.8MPa,空气压缩机排气量应不低于顶管机用气设备同时工作 时最大用气量的1.5倍 5.10.6顶管机宜设置止退装置 5.10.7止退装置的强度和刚度应满足最小掘进距离最大土仓压力状态时的止退要求 顶管机应配置脱离装置在隧道贯通时应能将主机与管节分离 5.10.8 5.10.9脱离装置应布置于尾盾,可选用液压缸形式或机械形式 5.11液压系统 5.11.1液压系统应符合GB/T3766的规定 5.11.2液压缸应符合JB/T10205的规定 5.11.3应设置液压油油温检测装置 5.11.4油液固体颗粒污染等级应不低于GB/T140392002中规定的一/18/15等级 5.12电气系统 5.12.1低压配电系统平均功率因数不应低于0.9 5.12.2低压供配电应具有两级漏电保护、短路保护,过载保护,缺相保护和相序保护功能 5.12.3高压开关柜应具有短路,过载等保护功能,宜具有外部分励脱扣装置 5.12.4刀盘驱动电机、照明灯具和电气设备外壳防护等级不应低于IP55 5.12.5控制系统应采用集散方式,通信系统应采用现场总线网络方式 5.12.6控制电源应采用稳压电源 5.12.7盾体内部及主控室内的照度不应低于1o0lx 5.12.8通道应配置应急照明设备,应急照明最低照度不应小于15lx,应急照明时间不应少于1h 5.12.9电气设备及线路的绝缘电阻应符合GB50150的规定 5.12.10电缆的敷设应符合GB50168一2018中6.1、6.3,6.4、7.1、7.2的规定 5.12.11主机应预留电源插座 5.12.12始发井内管节安装处线缆宜具备快速分合装置 5.12.13电缆连接应设置明确标识,电缆接头应具有防误插,误拔功能 5.13数据采集系统 5.13.1应具有实时监控、报警,实时/历史曲线显示以及重要操作和重要历史数据的记录及查询、数据 报表生成等功能 5.13.2信息储存容量不应小于500GB 5.13.3应有远程数据传输接口 5.13.4应配置不间断电源,不间断电源的供电时间应不低于1h 5.13.5数据采集线缆应屏蔽保护 5.14导向系统 5.14.1宜具有设计轴线管理、空间位置检测、姿态检测、图形显示、测量基点校核及与主机控制系统通 信的功能 5.14.2直线段有效测量距离不应小于最长顶推距离
GB/T40122一2021 5.15职业健康与环境安全 5.15.1顶管机安全要求应符合GB/T40127一2021的规定 5.15.2主控室应具有隔热、隔音、减振功能,并配置空调设备,主控室内的噪声不应大于70dB(A). 5.15.3电气装置应符合GB/T5226.1,GB5226.3的要求 5.15.4高压电设备应配置防护隔离装置 5.15.5操作维护区域内的棱角应符合GB/T17301的规定 5.15.6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10dBA). 5.15.7顶管机主机内应配置气体检测装置,至少能检测O、,CH,CO和H,S气体的浓度 5.15.8在存在安全风险且人员易于接触的区域应设置急停装置 5.15.9应配置检测盾体滚转角度的装置 5.15.10螺旋输送机出渣口,始发井洞口,中继间范围宜配置视频监视设备,并在主控室设置显示 终端 5.15.11应在液压系泵站、供配电单元、控制室区域设置灭火器,并应根据可能的火灾类型选用适合的灭 火剂 6 试验方法 6.1试验条件 6.1.1环境温度宜为5C35C. 6.1.2试验场地应满足承载顶管机要求 6.1.3试验用仪器仪表应校准,仪器仪表包括:全站仪,钢卷尺、钢直尺、直角尺、吊线锤、秒表,兆欧表、 照度仪,声级计等 6.2目测检查 6.2.1检查范围包括顶管机的布置状态、动作状态和显示状态,包括水系统额定压力数值显示,空气压 缩机额定压力显示,主控室视频显示终端状态 6.2.2检查不应拆解部件 6.3数据采集 试验检测时,单项数据采集不应少于3次,取平均值 6.4开挖尺寸 将刀盘安装到顶管机上,选定并标识水平及垂直方向基点,旋转各刀盘,使用全站仪测量各刀盘最 外侧刀具包络尺寸 6.5刀盘与刀具 6.5.1高差检测 检测步骤如下 旋转各刀盘直至边刀到达最边缘位置,检测装置固定在刀盘最外侧刀具的位置,见图2 a b 用钢直尺测量最外侧刀具刀刃与检测装置的最小距离r,测量结果记人表C.1; 以前盾为参照依据刀盘类型及分布分为若干个检测区域,用钢直尺测量各区域检测装置与前 c
GB/40122一2021 盾的最小距离y,测量结果记人表C.1 标引序号说明 2 最外侧刀具 -检测装置 -刀盘 前盾; 图2刀具相对前盾高差检测示意图 6.5.2刀具安装位置测量 检测步骤如下: 将刀盘水平放置,以法兰面为基准调至水平; aa b 将测量工装固定于刀盘基准点,一般取外面板回转中心,调平工装测量面; 配合直角尺测量刀具最高点的位置尺寸,见图3、图4; c d)依据刀盘类型及设计要求,刀具位置尺寸可依据圆柱坐标(高度h、半径r、角度a,)或直角坐 标系(r、y、坐标)来测量 回转体刀盘宜采用圆柱坐标来测量,如圆盘刀盘(见图3);仿形摆 动刀盘宜采用直角坐标系来测量(见图4). 6.5.3 管路耐压 按GB/T37400.ll中的方法进行刀盘内部管路耐压试验 IIIIIII 1IIlI1IlIIIIII 主视图 图3 圆盘刀盘刀具位置尺寸检测示意图
GB/T40122一2021 "-7 一个T 444 下AI b 俯视图 标引序号说明 测量工装 -直角尺; -刀其具; -圆盘刀盘 水平基准面 图3圆盘刀盘刀具位置尺寸检测示意图续) 主视图 图4摆动刀盘刀具位置尺寸检测示意图 0
GB/40122一2021 俯视图 b 标引序号说明: -测量工装; -直角尺; -刀具 -摆动刀盘; -水平基准面 图4摆动刀盘刀具位置尺寸检测示意图(续) 6.6刀盘驱动单元 6.6.1主轴承寿命 检查并核对主轴承厂家提供的寿命计算文件 6.6.2最大转速 刀盘顺/逆时针旋转,转速达到最大且旋转平稳后,用秒表记录各个刀盘旋转(或摆动)3圈的时间 计算刀盘正/反转最大转速,并与设计值进行比对 6.6.3联锁控制 在驱动系统启动和关闭情况下,测试顶推系统顶推模式是否能够开启 6.7 盾体 6.7.1盾体外轮廓尺寸 6.7.1.1盾体轮廓直线段检测方法如下: 11
GB/T40122一202 将盾体放置在水平平台上,将测量工装导轨固定于盾体顶部并且与盾体两对面(S、S.)平行， a 见图5; a; b 50mm 将吊线锤固定于测量工装直尺(与导轨垂直)上,距离盾体外30mm~ 处,使线锤方向 与直尺上的整数刻度线重合,见图5b). 直尺沿导轨滑动,在盾体轮廓直线段每隔1/3边长处[图5a)中直线段1井、2#,3#、4井位置丁 分别用钢直尺测出Ss，与线锤间距/,计算吊线锤对应刻度值与各测量值的差值,得到S、 s，距基座导轨长度 d 更换测量工装导轨固定位置使其与步骤a)固定位置垂直,同样方法测量S.,,s，与线锤间距1 得到S,S，距导轨长度,并结合步骤c)与步骤d)测量计算值拟合盾体外轮廓轨迹,将测量工 装重新找正; 再次测量!值,计算得出盾体外轮席尺寸,并与设计值比对 e 6.7.1.2轮廓曲线段检测方法如下 将盾体放置在水平平台上,初定曲线段测量中心将测量工装安装于盾体顶部,见图5c) a b m 将吊线锤固定于测量工装上,距离盾体外圆30mm50mr 处,使线锤方向与测量工装上的 整数刻度线重合; 旋转测量工装,在曲线段每隔1/3边长处[图5a)中曲线段1井2井、3#、4井位置]分别用钢直 尺测出外圆面与线锤间距l,计算吊线锤对应刻度值与各测量值的差值,得到盾体轮廓曲线段 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 再次测量值,计算得出盾体轮廓曲线段半径值,并与设计值比对 6.7.2盾体直线段轮廓平面度与垂直度 检测方法如下 根据6.7.1的测量方法,分别测量直线段1#一4井位置上ad位置的!值(a一d位置的高度 a 间隔约为三分之一盾体高度),记人表C.2,见图5b); b)根据1#4井位置上的ad各位置的测量值l,计算最大值与最小值的差值,得到盾体各平 面的平面度,进而也可表征相邻面的垂直度 6.7.3盾体曲线段轮廓圆柱度 检测方法如下 根据6.7.1的测量方法,分别测量曲线段1#一4井位置上的a~d位置的值(ad位置的高 a 度间隔约为三分之一盾体高度),记人表C.3,见图5e); 根据ad各位置水平面的测量值,计算最大值与最小值的差值,得到盾体圆度,并与设计值 b 进行比对 根据a),b)测得的直线度和圆度,计算得出圆柱度 12
GB/40122一2021 4#C二二 3# 心 1# 2# 1# 测量工装示意图 a mwmm山m山w 平面轮廓尺寸检测示意图 曲面轮廓尺寸检测示意图 标引序号说明 -盾体; -测量工装(导轨十直尺); 3 吊线锤; 水平平台面 图5盾体检测示意图 13
GB/T40122一2021 6.8顶推装置 6.8.1最大顶推速度试验 顶管机空载时,在顶推模式下,控制所有顶推液压缸同时伸出,用秒表测量顶推液压缸到达最大行 程时间,计算出最大顶推速度 6.8.2顶推速度连续可调性 顶管机空载时,在顶推模式下,任意选择带有位移传感器的顶推液压缸,伸出过程中调节速度,观察 速度显示值是否连续变化 6.8.3伸缩速度 管节安装模式下,任意选一根顶推液压缸全行程伸、缩,使用秒表记录伸、缩时间,分别计算得出伸 缩速度 顶铁与后幕 6.9 在顶推液压缸最小伸出状态时,测量顶铁上部渣土出口尺寸 6.9.1 6.9.2测量计算后靠面积,是否符合设计计算值 6.10螺旋输送机 6.10.1转速检测 在螺旋输送机正向及反向旋转状态下,转速由零调至最大,分别使用秒表测量1nmin内旋转圈数或 旋转5圈10圈所用的时间计算转速 6.10.2后闸门应急关闭时间 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 6.11中继间最大顶推速度 在空载状态下,控制所有中继液压缸同时伸出,用秒表测量中继液压缸到达最大行程时间,计算出 最大顶推速度 6.12纠偏系统 6.12.1纠偏角度 采用计算机模拟方法验证最大调向角度 6.12.2纠偏液压缸行程 将纠偏液压缸推出,检查上位机液压缸伸出行程,同时用测量工具现场测量纠偏液压缸实际伸出量 进行比对 6.13辅助系统 按GB/T7932中的方法进行气动系统检测 14
GB/40122一2021 6.14污染度检测 按照GB/T20082的方法对液压油进行污染度检测 6.15电气系统 6.15.1照明测量 在通电状态下,使用照度仪测量盾体工作区域和主控室内的照度 6.15.2应急照明 在顶管机断电状态下,使用照度仪测量照度值,使用秒表记录应急照明时间 6.15.3绝缘检测 使用兆欧表检测顶管机电气设备和线路的绝缘电阻值 6.15.4噪声检测 在顶管机掘进状态下,使用声级计检测主控室噪声,按照GB/T40122一2021中的方法进行检测 6.16气体检测 根据顶管机气体检测装置配置情况,使用CH,co和HS等标准气体对顶管机气体监测系统进 行检测 6.17急停检查 分别按下急停开关,检查顶管机相应系统运行状态 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 7.2出厂检验 7.2.1出厂检验由制造商质检部门进行,检验合格后出具出厂检验合格证 7.2.2检验项目见表1 表1检验项目分类表 工地检验 序号 类别 检验项目 技术要求 试验方法 出厂检验 工地组装检验试掘进检验 开挖轮廓尺寸 5.1.4 6.4 整机 高差 5.2.4 6.5.l 刀盘与刀具 刀具安装位置 5.2.5 6.5.2 管路耐压 5.2.9 6.5.3 15
GB/T40122一2021 表1检验项目分类表(续 工地检验 序号 类别 检验项目 技术要求 试验方法 出厂检验 工地组装检验试掘进检验 5.3. 6.6.1 主轴承寿命 刀盘驱动单元 5.3.3 6.6.2 最大转速 联锁控制 5.3.6 6.6.3 盾体轮廓尺寸 5.4.l 6,7. 盾体 平面度,垂直度 5.4.l 6,7.2 圆柱度 5.4. 6.7.3 最大顶推速度 11 5,5,3 6,8,1 5.5. 6.8.2 12 顶推装置 顶推速度连续可调性 13 5.5.5 6.8.3 伸缩速度 14 顶铁与后靠 顶铁出渣通道 5.6. 6.9.1 15 顶铁与后靠 后靠面积 5.6.4 6.9.2 16 转速 5.7.3 6.10.l 螺旋输送机 后闸门应急关闭时间 7 6.10.2 5.7,4 最大顶推速度 18 中继间 5,8,4 6.ll 5.9,.2 纠偏角度 6.12. 纠偏系统 20 5,9,2 6.12.2 纠偏液压缸行程 6,2. 水系统额定压力 5.10,3 22 辅助系统 气动系统 5.10.4 6.13 23 空气压缩机额定压力 5,10.5 6,2. 24 液压系统 污染度 5.l1.4 6.14 25 照明 5.12.7 6.15.l 26 5.12.8 6.15.2 电气系统 应急照明 27 5.12.9 6.15.3 绝缘 28 噪声 5.15.2 6.15." 29 气体 5.15.7 6.16 职业健康 与环境安全 30 急停 5,15.8 6.17 31 视频显示终端 5,15,.10 6,2. 7.3工地检验 7 7.3.1工地检验包括顶管机工地组装检验和试掘进检验 7.3.2工地组装调试完成后,由制造商和用户联合进行组装检验 7.3.3在完成制造商和用户协议约定的顶推距离后进行试掘进检验,检验合格后出具验收证书 7.3.4检验项目见表1 16
GB/40122一2021 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; aa 结构、工艺和材料有较大改变,有可能影响产品性能时 b 出厂检验与上次型式试验有较大差异时; c ) 国家质量监督管理部门提出型式检验要求时 7.4.2如果属7.4.1中a),d)两种情况,应检验表1规定的全部项目;如果属7.4.1中b),c)两种情况,应 进行专用功能检验 7.5判定规则 产品检验结果全部符合本文件所有技术要求者判为产品合格 随行文件和产品维护保养手册 8 8.1随行文件 随行文件应包括: 出厂检验合格证 产品质量证明书 “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顶管机出厂时,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 顶管机名称; 顶管机型号; 出厂编号; 出厂日期; 装机功率; 供电电压; 主机质量; 17
GB/T40122一2021 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 按照GB/T40127一2021的规定执行 9.2包装和运输 9.2.1包装应符合GB/T13384的相关规定,并适合陆路运输、水路运输或航空运输及装卸的要求 g.2.2包装运输图示标志应符合GB/T191及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; 重量、箱号及外形尺寸; 起吊作业标志 9.2.3顶管机运输应符合铁路、公路和航运的有关规定 18
GB/40122一2021 附 录 A 资料性) 顶管机顶推力计算方法 顶管机顶推力 A.1 顶管机顶推力按公式(A.1)计算 F=k×F十F A.1 式中 -顶管机顶推力,单位为千牛(kN); 安全系数,依据工况不同,可取k=1.52; 开挖面的迎面阻力,单位为千牛(N), F F 管道摩擦力,单位为千牛(kN) A.2开挖面的迎面阻力 开挖面的迎面阻力按公式(A.2)计算 F=s×>Y×H×K A.2 式中 S 顶管机开挖轮廓面积,单位为平方米(m=); 水土容重,单位为千牛每立方米(NV/m); H -粉土、黏土、粉质黏土、黄土等可形成卸荷拱的软土层中管道中心以上覆盖土层的卸荷土拱 高度,砂、卵石,砂卵石等不能形成卸荷拱的土层中管道中心以上覆盖土层高度,单位为米 m); K 主动土压系数,取K =tan'(45°-),其中9为土层内摩擦角 A.3管道摩擦力 应用减阻泥浆的顶管,管节与地层间的摩擦阻力按公式(A.3)计算 F=C×L×f A.3 式中 -管道外周长,单位为米(m); -管道顶推长度,单位为米(m); 管道外壁与土的平均摩阻力,单位为千牛每平方米(kN/m'),可按表A.1选取 表A.1触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力 单位为千牛每平方米 土的种类 黏性土 粉土 砂土 碎石土 混凝土管节 2.05.,0 5.,08.0 8.011.0 11.,016.0 触变泥浆 钢管节 2.04.0 4.07.0 7.010.0 l0.013.0 注1:玻璃纤维增强塑料夹砂管可参照钢管乘以系数0.8 注2当管壁与土之间能形成稳定连续泥浆套时,不论土质均取f=(0.20.5)kN/m'; 注3采用新型减阻泥浆的摩阻力通过试验确定 注4，遇软黏土时,可取黏性土的下限 19
GB/T40122一2021 附 录 B 资料性) 纠偏力计算方法 顶管机纠偏力 B.1 顶管机纠偏力(以向上纠偏为例)按公式(B,1)计算 F=k×M十M十M，一M./h (B.1 式中 纠偏力,单位为千牛(kN): 安全系数,依据地质不同,可取1.5~2 盾体上部水土压力F产生的力矩,单位为千牛米(kNm) M 开挖面的迎面阻力F，产生的力矩,单位为千牛米(kNm); M Ma -顶管机主机重力G产生的力矩,单位为千牛米(kN m). M -盾体下部水压力F，产生的力矩,单位为千牛米(lkN m); -顶管上下纠偏液压缸间距,单位为米(m) 纠偏时盾体受力如图B,1所示 图B.1纠偏时盾体受力图 考虑到矩形顶管机正常掘进过程中减摩剂的添加,纠偏时盾体侧向摩擦系数大幅减小,盾体侧部摩 擦阻力与盾体上部水土压力、迎面阻力不在同一数量级,可不予考虑 简化后,仅考虑作用于前盾顶部 范围内水土压力F1、作用于土仓隔板范围内的迎面阻力即开挖面的迎面阻力)F、作用于前盾下部范 围内的水压F及前盾自重G,其中F1、F为均布载荷,F为非均布载荷 B.2盾体上部水土压力产生的力矩 盾体上部水土压力产生的力矩按公式(B.2)计算 20
GB/40122一2021 .(B.2 M=F×=Y×HXSX 式中 -盾体上部水土压力,单位为千牛(kN); F 前盾盾体中心距支点的垂直距离,单位为米(m); 水土容重,单位为千牛每立方米(kN/m'); 粉土、黏土、粉质黏土等可形成卸荷拱的软土层中盾体顶部以上覆盖土层的卸荷土拱高度 H 砂,卵石、砂卵石等不能形成卸荷拱的土层中盾体顶部以上覆盖土层高度,单位为米(m); 顶管机前盾顶板面积,单位为平方米(m'),取S=4×b,其中d为前盾长度,b为前盾 S 宽度 B.3开挖面的迎面阻力产生的力矩 开挖面的迎面阻力产生的力矩按公式(B.3)计算 M=r.x=尸xs.x1-"“[K.x7x工x6x(一且一d)]d (B.3 式中: F 开挖面的迎面阻力单位为千牛(kN); 迎面阻力到支点O的垂直距离单位为米(m); P 开挖面工作压强,单位为千帕(kPa); S 土仓隔板面积,单位为平方米(m); -粉土、黏土、粉质黏土等可形成卸荷拱的软土层中盾体顶部以上覆盖土层的卸荷土拱高度 砂,卵石、砂卵石等不能形成卸荷拱的土层中盾体顶部以上覆盖土层高度,单位为米(m): 前盾高度,单位为米(m); 主动土压系数,取为K =tan(45°-丝),其中必为土层内摩擦角 K -水土容重,单位为千牛每立方米(kN/m=) 盾体隔板任意点的覆土(郎层)深度,单位为米(m) 前盾宽度,单位为米(m); -支点0到盾体顶面的垂直距离,单位为米(m) 为简化计算,公式(B.3)可近似等效计算,见式(B,4) M=P,×S/×l" (B.4 式中 为开挖面平均工作压强,单位为千帕(kPa),取P'=K,×7×(H十c/2) s" 土仓隔板面积,单位为平方米(m'),取S'=Xcs 迎面阻力等效受力点到支点0的垂直距离,单位为米(m),取'g=2c/3 B.4前盾重力产生的力矩 前盾重力产生的力矩按公式(B.5)计算 M=G×l (B.5 式中 前盾重力,单位为千牛(kN); G 前盾重心距支点o的水平距离,单位为米(m) B.5盾体下部水压力产生的力矩 盾体下部水压力产生的力矩按公式(B.6)计算 21
GB/T40122一2021 B.6 M=F,×=×H+e)×s,× 式中 F -盾体下部水压力,单位为千牛(kN); -前盾盾体中心距支点o的垂直距离,单位为米m) 水的容重,单位为千牛每立方米(kN/m'); Y H 粉土、黏土、粉质黏土等可形成卸荷拱的软土层中盾体顶部以上覆盖土层的卸荷土拱高度 砂,卵石、砂卵石等不能形成卸荷拱的土层中盾体顶部以上覆盖土层高度,单位为米(m); 前盾高度,单位为米(m); S -顶管机前盾底板面积,单位为平方米m'),取s1=a×b,其中a为前盾长度,b为前盾 宽度 B.6左右纠偏计算 左右纠偏计算可参考公式(B.1),其克服力矩为迎面阻力产生的力矩、盾体侧部土压力产生的力矩 22
GB/40122一2021 录 附 C 资料性 检查记录表 表c.1,表C.2,表C.3给出了相关检查记录表 表c.1刀盘最外侧刀具与前盾高差记录表 矩形顶管机型号 编 检验地点 他 测量日期 检验人员 刀盘编号 检测点序号 》值 [y一]值 值 刀盘1 =-* 刀盘2 刀盘3 检测结果 判定 23
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全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机GB/T40122-2021解读

什么是全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机？

全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机是一种用于隧道开挖的机器人装置。与传统的人工开挖相比，它具有效率高、安全性好等诸多优点。该机器人通过先开挖两侧，再进行顶部和底部的开挖，从而实现隧道的连通。

GB/T40122-2021标准简介

GB/T40122-2021标准是我国针对全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机颁布的标准，于2021年2月1日正式实施。该标准规定了该机器人的技术要求、试验方法、标志、包装、运输等方面的内容。

全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机的优点

• 提高作业效率：采用机器人开挖，速度快，效率高。
• 保证工人安全：机器人代替人工作业，可以有效地避免因作业环境恶劣而导致的伤害事故。
• 减少对地质环境的影响：传统的爆破开挖会产生大量噪音和灰尘，而全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机则减少了这些负面影响。
• 节能环保：采用机器人开挖，可以减少对环境的污染，达到节能环保的目的。

GB/T40122-2021标准对全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机的影响

GB/T40122-2021标准明确了全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机的技术要求和试验方法，有利于规范和提高该机器人的生产质量。同时，标准对于该机器人在使用过程中的安全性、环保性等方面也做出了相应要求，有助于推进我国隧道建设的可持续发展。

结语

全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机在隧道建设中具有重要作用，GB/T40122-2021标准的颁布对于规范和提高该机器人的生产质量、保障使用过程中的安全性、环保性等方面起到了积极的推动作用。

全断面隧道掘进机矩形土压平衡顶管机的相关资料

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