土压平衡盾构机推进液压系统的设计

　　0.引言

　　随着我国的经济发展和社会需求，城市发展地铁交通已经成为解决当前交通问题的最佳方式。但是由于一些施工环境的影响，在城市中修建地铁隧道是不能够影响城市正常秩序的，对周围环境的破坏也要降到最低[1]。传统的工艺无法满足这些需求，因此发展新的施工方式已经成为迫切的需求。盾构施工法的出现很好的解决了这一问题，为城市的地下隧道以及地铁的建设提供了强有力的支持。

　　1.盾构机概述

　　盾构机主要是由辅助机构、护盾、衬砌机构以及挖掘机构等部分组成。辅助机械通常是由控制装置、注浆装置以及导向测量等组成；排土机械中的泥土式主要是由泥浆泵以及管道组成，土压平衡式主要是由皮带运输及以及螺旋输送机组成，衬砌机主要是由管片拼装机构成；护盾通常是由盾尾、切口环以及支撑环三部分组成；挖掘机构主要是有其他支撑装置、刀具以及刀盘组成；推进机构主要是由液压设备如液压千斤顶、油泵以及油马达等组成。盾构机的工作原理为：由圆柱体的刚组件沿着隧洞的轴线向前推进，对土壤进行挖掘。详情见图1.

　　2.推进液压系统设计

　　推进系统是盾构的关键系统，主要负责盾构的推进任务，要求完成盾构的同步运动、完成定盾构转弯、姿态控制以及曲线进行等工作。推进系统的主要控制目标就是有效的克服在盾构推进的工作中遭遇阻力的前提下，按照所处的施工地层的土质以及土压的变化，对推进的速度以及推进的压力进行无级协调调节，最终达到控制地表沉降以及减少地表变形的情况。盾构的动力传递以及相关的控制系统具有传递功率大、运动复杂以及作业环境恶劣等特征，而液压传动以及控制系统的固有特点能够满足盾构的需求。

　　2.1推进液压系统的设计

　　盾构机推进液压系统主要由液压管路、驱动泵、推进液压缸以及液压控制阀等设备组成，推进液压缸主要是安装在密封舱隔板的后部，沿着盾体周围均匀的分布，是推进系统的主执行机构[2]。因此，推进系统应当由放置在液压泵站的推进泵配置高压油或者通过各类液压阀的控制来实现工作。大型盾构推进系统的设计通常应当采用38根液压缸为推进系统的执行部分，均匀分布在盾体圆周上，部分液压缸内安置一个磁质伸缩式位移传感器，如此便可对液压缸的位移进行测量。详情见图2.

　　推进液压系统在主油路上采用的是变量泵来实现压力自适应控制，38根执行元件液压缸主要是按照实际盾构的控制方式进行，将其分为5组，分别进行控制。各个分组的控制模块都应当是统一的，主要由相关的监测元件、比例溢流阀、辅助阀以及比例调速阀等构成。例如盾构推进系统的主要技术规格为：最大推力为79000kN；最大的推进速度为60mm/min；推进油缸的数量38个；油缸行程为2500mm。