双护盾推进液压系统的设计与研究

　　盾构掘进机是一种隧道工程专用的大型高科技综合施工设备，它集电气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体，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。采用盾构掘进机，施工速度快，自动化程度高，一次成型，有利于环境保护和降低劳动强度。而且盾构掘进机适用范围广，从软土、淤泥到硬岩都可应用，施工质量高，可控制地面沉降，开挖时不影响地面上建筑和交通，与传统的隧道工程相比，具有明显的优势。

　　隧道掘进机(TBM)根据支护形式分为开敞式、单护盾式、双护盾式3种类型。开敞式TBM 常用于硬岩施工；单护盾TBM常用于软岩及地下水位较高的不稳定地层施工；双护盾TBM又称伸缩护盾式TBM，具有两种掘进模式，适用于混合地层施工，既可用于硬岩，又可用于软岩，其地质适应性非常强。

　　双护盾式TBM同样具有全圆护盾，使其在采取必要措施的情况下，能安全穿越软土、砂土地层，甚至于断层破碎带。同时因其是双护盾构造，在较坚硬的围岩中掘进时前护盾与刀盘一同向前推进，后护盾用两边的撑靴撑紧在岩石上，为刀盘推进提供顶推力，这样使掘进与安装管片可以同时进行，加快了施工速度。伸缩护盾形式是双护盾TBM所独有的技术，是实现软硬岩作业两种工作模式转换的关键。

　　推进液压系统作为盾构掘进机的一个关键部分，它的协调动作可以使其保持合适的姿态，是盾构掘进机能够沿着设计路线准确向前推进的关键。作者根据单护盾推进液压系统原理图，进行了双护盾推进液压系统的综合设计，并进一步对其工作原理分析和研究。对我国双护盾掘进机推进液压系统的综合设计和研究，具有一定的参考价值。

　　1 双护盾推进液压系统的设计

　　盾构推进系统由主驱动泵、液压控制阀、推进液压缸及液压管路等组成。双护盾推进液压系统可分为两大部分，即主推进液压系统和辅助推进液压系统。两推进液压系统工作模式有双护盾工作模式和单护盾工作模式。在围岩稳定性较好的地层中掘进时，位于后护盾的撑靴紧撑在洞壁上，为刀盘掘进提供反力，在主推进油缸的作用下使TBM 向前推进。此时TBM作业循环为：掘进与安装管片一撑靴收回换步一再支撑一再掘进与安装管片。双护盾掘进模式适用于稳定性较好的硬岩地层施工，在此模式下，掘进与安装管片同时进行，施工速度快。单护盾掘进模式适应于不稳定及不良地质地段。在软弱围岩地层中掘进时，洞壁不能提供足够的支撑反力。这时，不再使用支撑靴与主推进系统，伸缩护盾处于收缩位置，双护盾TBM就相当于一台简单的盾构。刀盘的推力由辅助推进油缸支撑在管片上提供，TBM掘进与管片安装不能同步。作业循环为：掘进一辅助油缸回收一安装管片一再掘进。盾构推进过程中，由于土层土质条件的复杂性和施工过程中诸多不可预见因素的作用，为了保证隧道轴线与设计曲线的一致性和严格控制推进过程中地表的沉降，需要通过调节推进速度和推进压力使开挖面保持稳定。