盾构机组装调试方案
天津地铁6号线工程土建施工
【第17合同段】
天津地铁6号线工程土建施工第17合同段鞍山西道站～天拖站～一中心医院站～红旗南路站
盾构机组装、调试方案
编制：
审核：
审批：
中铁一局集团天津公司
天津地铁6号线工程土建施工第17合同段项目经理部
目录
1.工程概况 (1)
1.1 工程简述 (1)
1.2 盾构机概况 (2)
1.3 吊装设备 (10)
1.4 总体组装调试方案 (10)
2. 盾构机下井组装 (10)
2.1施工准备 (10)
2.1.1场地布置 (10)
2.1.2技术准备 (11)
2.1.3风、水、电准备 (11)
风、水、电准备 (11)
2.1.4 组装所需设备、工具、材料 (12)
2.1.5 加工件准备 (15)
2.1.6 其它工作 (15)
2.2设备进场 (15)
2.2.1进场准备 (15)
2.2.2进场部署 (15)
2.3盾构机组装流程 (16)
2.4 盾构机吊装下井 (18)
2.4.1试吊 (18)
2.4.2翻转方法 (19)
2.4.3后配套台车下井 (20)
2.4.4螺旋机预存放 (21)
2.4.5前盾翻身下井 (22)
2.4.6中盾翻身下井 (23)
2.4.7刀盘翻身下井 (24)
2.4.8拼装机下井 (24)
2.4.9盾尾下井 (24)
2.4.10螺旋机拼装 (25)
2.5盾构机重要结合部组装 (25)
3. 盾构机调试 (26)
3.1调试的目的 (26)
3.2调试的注意事项 (27)
3.3 各系统的调试 (27)
4. 安全保证措施 (33)
4.1安全管理体系 (33)
4.2安全技术措施 (34)
5. 应急措施 (35)
5.1 应急组织机构 (35)
5.2指挥机构及职责 (35)
5.2.1应急救援指挥机构 (35)
5.2.2应急救援指挥机构职责 (35)
1.工程概况
1.1 工程简述
天津地铁6号线工程土建第17合同段盾构区间工程包括鞍山西道站～天拖站区间、天拖站～一中心医院站区间、一中心医院站～红旗南路站区间，共计3个区间段，采用盾构法施工。
鞍山西道站～天拖站区间隧道北起位于红旗路的鞍山西道站，沿红旗路南行，至红旗路与保泽道交叉口的天拖站。天拖站～一中心医院站区间隧道北起天拖站，沿红旗路南行，至红旗路与晋宁道交叉口的一中心医院站。一中心医院站～红旗南路站区间隧道北起一中心医院站，沿红旗南路南行，最终到达红旗南路与迎水道交叉口的红旗南路站。详见各区间隧道工程简介表：
表2-1 鞍山西道站～天拖站区间隧道工程简介表
区间隧道起～终点里程区间长度（米）
最小平曲
线半径（m）
最大
纵坡
（‰）
隧道中
心埋深
范围（m）
联络通道、泵站
天拖站～鞍山西道站DK21+647.750
～
DK22+184.750
长链0.198m,左
线长537.198m,
右线长537m
1200 4.485
9
～
10.5
无表2-2 天拖站～一中心医院站区间隧道工程简介表
区间隧道起～终点里程区间长度（米）
最小平曲
线半径（m）
最大
纵坡
（‰）
隧道中
心埋深
范围（m）
联络通道、泵站
一中心医院站～天拖站DK22+467.450
～
DK22+934.250
长链0.095m，左
线长466.895m，
右线长466.8m
2500 -5.12
9.77
～
11.2
无表2-3 一中心医院站～红旗南路站区间隧道工程简介表
区间隧道起～终点里程区间长度（米）
最小平曲
线半径（m）
最大
纵坡
（‰）
隧道中
心埋深
范围（m）
联络通道、泵站
一中心医院站～红旗南
路站DK23+113.250
～
DK24+135.095
左线短链0.38m,
右线长链0.14m，
左线1021.465m，
右线1021.985m
600（左线）
650（右线）
-25
11.55
～
20.2
1个联络通道及
泵房位于右线里
程DK23+697.170
区间隧道采用4台三菱盾构进行掘进(1号、2号盾构机)，具体为1号盾构从一中心医院站北端头井左线始发，到天拖站南端头井进行接收，吊出并转场至天拖站北端头井左线始发，到达鞍山西道站进行接收并解体吊出撤场。2号盾构从一中心医院站北端头井右线始发，到天拖站南端头井进行接收，吊出并转场至天拖站北端头井右线始发，到达鞍山西道站进行接收并解体吊出撤场。3号机4号盾构机自一中心医院站南端头左右线始发，至红旗南路站北端头进行接收。区间隧道贯通后及时进行井接头制作、手孔封堵和防水嵌缝施工等工作，最终进行竣工验收。
图1.1-1 区间隧道盾构施工流程布置图
1.2 盾构机概况
1、2号三菱盾构机为武汉天地重工产土压平衡盾构机。
序号规格型
号
制造时
间
设计使用寿
命
已完成掘进里
程
剩余掘进里
程
目前状态
1#
三菱
Φ6340
2010年9km 836.1m 8163.9 完好在库
2#
三菱
Φ6340
2010年9km 842.4m 8157.9 完好在库1、2号三菱盾构机主机全长（从刀头至盾尾约8.675m），盾构全长（包含
车架）约67m，盾构本体包含刀盘系统、泥水注入口、推进系统、铰接装置、螺旋输送机、管片拼装机几大功能部件。后续车架采用龙门式，共6节，车架总长约41.8m，设置液压动力系统、盾尾油脂系统、集中润滑系统、电气系统、冷却系统、皮带输送机、加泥加水系统、泡沫系统、同步注浆系统及盾构导向系统。
“1、2#三菱”铰接盾构机主要参数汇总表三菱盾构性能和参数
序号位
置
项目名称参数备注
1 适
应
工
作
条
件
地层土质种类
粉质粘土、粉土，局部为粉砂、淤
泥质粘土、粉砂、细砂等软土层最小曲率半径250m
最大坡度40‰
2 盾
构
整
体
总长8675mm
总重约330吨
包括后配
套开挖直径φ6380mm
盾壳外径φ6340mm
盾壳厚度45mm
盾尾间隙25mm
装备总功率约792.2kW
最大掘进速度8cm/min
最大推力40000kN
盾尾密封2道钢丝刷+1道钢板刷
土压传感器土仓胸板上下左右4个
最大工作压力
刀盘密封0.8MPa，铰接密封0.8MPa，
盾尾刷密封0.4MPa
最大设计压力
刀盘密封1MPa，铰接密封1MPa，盾
尾刷密封0.7MPa
包括后配套总长66.475m
3 刀
盘
形式面板式
驱动形式变频电动机驱动
开挖、超挖直径（mm）
开挖φ6380、
超挖直径φ6610
超挖直径
理解为超
挖刀全伸
125mm时
的挖掘直
径最大转速 1.7rpm
扭矩5415kN-m(100%)
脱困扭矩6498kN-m(120%)
扭矩系数
α＝20.2(100%)
α＝24.2(120%)
驱动功率55×10＝550kw
刀盘开口率40 %
超挖刀形式油缸形式
最大超挖量125mm
超挖刀数量 2
刀盘对复合地层的适应性能适应各种软土层刀间距布置全断面切削
中心刀类型鱼尾刀形式
各种刀具的高差设置切削刀65mm，先行刀100mm
4 铰
接
装
置
型式推进油缸固定在中体
最大行程200mm
上下、左
右铰接连
接全部采
用油缸铰
接最大转角
垂直、水平
垂直：±0.50
水平：±1.50
能满足最
小250m的
曲率半径数量油缸12只
5 砂
浆
搅
拌
器
数量1支
同步注浆
搅拌箱输送量每支泵缸 200×2 L/min
搅拌容量3m3
功率30 kW
6 润
滑
系
统
供脂距离100m
盾尾油脂
泵采用气
动形式油脂泵
供脂流量0.9 L/min
供脂压力90kgf/cm2
7 管
片
安
装
器
类型环形齿轮式
转速 0.71/1.42 rpm 提升能力220kN
径向行程700mm
轴向行程1000mm
旋转角度左右220度
回转功率
37 kW
油缸功率7.5 kW
8 推
进
油
缸
推力（kn）2500
行程（mm）2150
数量（台）16 工作压力（kgf/cm2）350
9 铰
接
推力（kn）2500
行程（mm）200
油缸
数量（台）12 工作压力（kgf/cm2）350
10 人
闸
形式双闸
直径Φ1600mm 工作压力0.4MPa
11 螺
旋
机
形式有轴式
直径Φ800mm
出碴量250m3/h（100％）
功率75kW
扭矩109kNm
最大转速15rpm
双层闸门配置双层闸门
保压泵配置接口
12 皮
带
运
输
机
运输量300m3/h
运送速度100m/min
皮带宽度800mm
驱动形式电动机驱动
13 变压器干式树脂高压变压器1050KVA
14 冷却系统由于采用变频电机驱动，因此只对
油箱进行冷却。
冷却泵功率1.5kW，冷却水量
20L/min
15 同步注浆系统
注入泵
输送量:每支泵缸 200×2 L/min
功率: 30 kW
压力: 最大 3.0 MPa
数量: 1 支
搅拌罐: 3 m3
16 加泥加水系统
注浆比率： 20 %
注入流速： 480 L/min 罐容量： 7.5 m3
管路：2 条独立管路
泵类型：管型
功率： 22 kW
输送量：最大 240 L/min 压力：最大 1.2 MPa
泵数量： 2 台
17 盾尾油脂系统流量0.9L/min×8.8MPa
18 数据采集系统该系统可以通过PLC采集盾构机上的传感器数据，包括刀盘、盾体、注浆、碴土运输、温度、后配套操作、测量值综述和错误信息等
19 导向系统配备有光波自动全站仪，导向精度3
秒。
20 超前注浆系统a) 刀盘: ? 40 × 4 套
b) 舱壁: ? 50 × 4 套
21 通讯系统地面配置2个显示屏，1个电脑主
机。
22 供电系统1套
23 压缩空气系统22kw螺杆式空压机1台，流量3 m3/min，压力1MPa。
24 皮带运输系统皮带宽800mm、输送速度100m/min、输送量300 m3/h、功率37 kW
25 后续台车6台
26 变频电机驱动10台55kW
3、4号盾构机选用日本产三菱Φ6340土压平衡盾构机。
序号规格型
号
制造时
间
设计使用寿
命
已完成掘进里
程
剩余掘进里
程
目前状态
3#
三菱
Φ6340
2010年9km 4159m 4841 完好在库
4#
三菱
Φ6340
2010年9km 3307m 5693 完好在库三菱盾构机主机全长约8.625m（从刀头至盾尾约），盾构全长（包含车架）
约60m，盾构本体包含刀盘系统、泥水注入口、推进系统、铰接装置、螺旋输送机、管片拼装机几大功能部件。后续车架采用龙门式，共5节，车架总长约34m，设置液压动力系统、盾尾油脂系统、集中润滑系统、电气系统、冷却系统、皮带输送机、加泥加水系统、泡沫系统、同步注浆系统及盾构导向系统。
“3、4#三菱”盾构机主要参数汇总表
三菱盾构主要性能和参数
序号位
置
项目名称参数备注
1 适
应
工
作
条
件
地层土质种类
黏土、细沙、粉沙土
砂质淤泥、泥沙最小曲率半径300m
最大坡度±33‰
2 盾
构
整
体
总长8625mm
刀长至
尾部开挖直径φ6340mm
盾壳外径φ6340mm
盾壳厚度45mm
盾尾间隙25mm
最大掘进速度 6.3cm/min
最大推力37840kN
盾尾密封钢丝刷式密封3道
行程2100mm 22只
3 刀
盘
形式带面板条幅式
支撑形式中间支撑型
开挖直径6340mm
功率540kw
速度0.8/1.6 转/分
扭矩6380kN-m(100%)
脱困扭矩7660kN-m(120%)
驱动方法电马达驱动（双速度）
旋转方向顺时针及逆时针方向
刀盘开口率40 %
刮刀刀头钨基硬质合金刀头式
辅助刀头钨基硬质合金刀头式
仿型刀形式液压缸驱动式，行程-20～100mm 2只
4 铰
接
装
置
铰接力32000kn
最大行程170mm
最大转角
垂直、水平
垂直：±0.50
水平：±1.50
能满足最
小200m的
曲率半径数量油缸16套
5 人
行
闸
类型2室人行闸，可拆卸式
数量1套
尺寸直径约1500mm,长度约3500mm
6 注
入
口
刀盘Φ40*3套
舱壁Φ50*6套
盾体Φ50*15套螺旋输送机Φ50*2套
7 管
片
拼
装
机
类型环形齿轮式
转速 0.71/1.58 rpm 提升能力150kN
垂直行程800mm
滑动行程950mm
旋转角度左右220度内部无场空间约2790mm
处理重量50kn
8 管
片
调
节
器
类型液压缸驱动式
膨胀力220KN
垂直行程250mm
滑动行程1450mm
9推
进
油
缸
推力（kn）1720
行程（mm）2100
数量（台）22 工作压力（mpa）30
10 铰
接
推力（kn）2000
行程（mm）170
油缸
数量（台）16 工作压力（mpa）35
11 螺
旋
输
送
机
形式有轴式
筒体内径Φ750mm
速度0.9～9.9 转/分
扭矩56 KN?M
输送量144 m3/h，（当η=100%时）
驱动方式液压马达驱动
螺旋机门类型缝隙机门
螺旋机门驱动方式液压马达驱动
12 皮
带
运
输
机
输送能力178m3/h
运送速度100m/min
皮带宽度600mm
设计半径200m
惰轮角度30度
长度约43m
提升3m
功率15千瓦
13 姿态监测系统系统由地上和地下装置组成。该系统由陀螺仪监测盾构掘进机的姿态并收集数据，会同盾构机主要参数，
传输到地面。
14 后注浆系统包括同步注浆系统、清洗装置、阀门单元、流量探测单元、注浆泵（1套，最大能力为0.1m3/min）、拌浆桶（5m3）、储浆桶
15 注泥系统
注浆泵：
能力：最大0.2m3/min 功率：11kw
数量：2套
拌浆桶容量：5m3
1.3 吊装设备
吊装过程中需要大量机械、工具和材料，其清单如表3-2所示。
表1.3-1 吊装所需材料机具清单
名称规格单
位
数
量
备注
汽车式汽车吊500T 台 1 主吊
汽车式汽车吊200T 台 1 副吊、溜尾翻身
钢丝绳6×37+1-φ65mm
×6m
根 4 吊前盾、中盾、刀盘6×37+1-φ65mm
×14m
根 4
前盾、中盾、刀盘翻身，
拼装机、螺旋机
6×37+1-φ30mm
×10m
根 4 吊台车、盾尾等
卸扣55t马蹄型个 6 吊前盾、中盾、刀盘等45t马蹄型个 6 前盾、中盾、刀盘翻身35t马蹄型个 6 吊台车等
手拉葫芦3t、5t、10t 个各2 吊机组装
对讲机翻身扁担梁个 1
大锤、撬杠、活动扳
手、溜绳等
辅助工具
1.4 总体组装调试方案
盾构机下井组装总体方案为：先后备台车，后盾构主机。即由最后一节台车开始，到第一节台车结束，首先完成台车的下井安装；然后，再吊盾构前体、刀盘、中体和后体等，完成主机安装。
盾构机调试总体方案为：盾构机组装和连接完毕并确定无误后，即可进行盾构机调试，调试分空载调试和负载调试。空载调试主要内容为：配电系统，液压系统，润滑系统，冷却系统，注浆系统，以及各种仪表、传感器的校正。空载调试盾构机各系统运转后即可进行负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封的负载能力；使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。通常试掘进时间即为对设备负载调试时间。
2.盾构机下井组装
2.1施工准备
2.1.1场地布置
盾构机吊装前场地应满足以下条件：
（1）汽车吊作业区域场地平整坚实,纵横向场地坡度≤1°；
（2）500T吊和200T吊作业区域要求场地平整结实；
（3）施工前应在井口四周安装固定的防护栏；
（4）施工区域可以满足影响吊机进出、调头等界限要求；
（5）始发井南侧吊装地面及端头井结构经设计进行承载力核算，满足吊装要求；
（6）夜间施工照明充足。
（7）盾构机吊装作业前，对钢丝绳、吊车等设备工具进行检验，合格后方可使用。
2.1.2技术准备
（1）吊装方案在施工前编制、上报、审批完成；
（2）所有作业人员已经接受进场教育和安全、质量、技术交底；
（3）所有起重设备、吊具、索具检查验收合格并符合相关规定要求；
（4）盾构机所有吊耳为原厂附带，吊耳在起吊前进行检验和检查；
（5）吊装机械要具备出厂合格证、年检报告、使用登记；
（6）吊装单位应具符合规定的吊装资质。
2.1.3风、水、电准备
风、水、电准备
(1)供风方案
压缩空气用于风动工具、盾构机的脂润滑、气动阀等，盾构机约需10 bar 的风量160 m3/h，不连续使用。采用盾构机后配套的电动空压机，少量用风采用移动式电动空压机v-0.6/7。
(2)供水方案
根据盾构机的技术参数可知，水用于盾构机的冷却系统、注浆系统等，工地提供Ф100的自来水管。能够满足盾构调试。
(3)供电方案
根据盾构施工的生产、生活用电情况，在地面安装一台400kVA的箱式变压器，满足除盾构机以外的其他用电需求；盾构机配备10KV、容量2000KVA的施工用电。
2.1.4 组装所需设备、工具、材料
根据相应的组装调试方案，需要的调试工具清单表，该设备清单在盾构机设备进场前必须完善。
安装调试过程中需要的工具（含电气组装工具）见下表。
盾构机组装调试工具
序号名称型号规格单位数量备注
1 电工工具套 2
2 活动人梯架 4
3 氧气、乙炔割具套 2
4 吊篮个 1
5 起吊链条32t 付 1
6 小棘轮扳手1/2英寸，19mm套筒把 2
7 大棘轮扳手1/2英寸、1英寸把各2
8 套筒套 1
9 重型套筒套 1
10 内六角扳手英制套 1
11 内六角扳手十件套套 2
12 内六角扳手14mm、17mm、19mm、22mm、把各2
13 开口扳手＜42mm 套 2
14 开口扳手≥42mm 套 1
15 梅花扳手＜42mm 套 2
16 梅花扳手≥42mm 套 1
17 开口扳手英制套 1
18 敲击呆扳手36、41、42、46、50、55、套 1
19 敲击梅花扳手36、41、42、46、50、55、60、
65、70（mm）
套 1
20 管钳200、300、450、600、900 把各1
21 链条管子钳A型300、B型900 把各1
22 丝锥套 1
23 扳牙套 1
24 手拉葫芦3吨、5吨、10吨和15个各2
25 4米扁平吊带 1.5吨、3吨、5吨个各2
26 8米扁平吊带10吨个 2
27 环形吊带3吨、5吨根各2
28 卸扣3吨、5吨、10吨、20吨个各4
29 油压千斤顶 3.2t、5t、10t、16t、50t 个各2
30 螺旋千斤顶50吨个 2
31 液压小推车3吨个 1
32 起道器20t 个 2
33 角磨机SIM-100B、SIM-125 把各2
34 角磨机SIM230B 把 2
35 钢丝绳Φ16mm×5m、Φ16mm×10m 根各2
36 钢丝绳Φ20mm×20m 根 2
37 钢丝绳Φ12mm×10m 根 4
38 撬棍根 4
39 气割设备套 2
40 刀子把 4
41 刀片盒 6
42 风动扳手个 2
43 铁锤5公斤个 3
44 榔头2公斤个 6
45 橡皮锤个 1
46 铜棒个 2
安装调试时消耗的材料计划如下表。
盾构组装调试消耗材料计划表
序号材料名称规格单位数量备注
1 角磨片SIM-100B、片各
2 电焊条J506 kg 40
3 CO2焊丝Ф1.6 kg 40
4 液压油桶20
5 齿轮油
6 润滑脂
7 机械油
9 电缆
10 插座板个10
11 手套双10
12 毛巾条10
13 镀锌铁线kg 50
14 方木根10
15 插头
16 钢板12m或10mm
17 清洗剂瓶40
18 砂轮片SIM230B 盒8
19 铁锹把10
20 灰刀把10
21 绸布米20
22 抹布袋 2
23 砂纸0号张10
24 棉纱袋 2
25 木板50mm厚，m220
26 扒钉公斤15
27 绑扎袋500mm 袋 5
28 绑扎袋200mm 袋 5
29 麻绳80m，φ25mm 根 2
30 干净液压油桶个 6
31 干净水桶个 2
32 润滑油脂箱 3
33 柴油升20清2.1.5 加工件准备
始发架、反力架的准备。
连接桥支撑架的准备和加工：连接桥支撑点，放在专用的行走支撑架。
加工轨枕，用于车站内后配套台车轨道和运输车轨道的铺设。
2.1.6 其它工作
安装楼梯：在车站始发井出入口内安装扶梯和护栏。
砂浆搅拌设备的安装：在地面安装砂浆搅拌设备。
安装风管和风机。
充电区域的修建。
2.2设备进场
2.2.1进场准备
盾构机设备进场满足以下要求：
（1）200T汽车吊进场，并验收合格；
（2）500T汽车吊进场，并验收合格；
（3）钢丝绳等吊装工具验收合格；
（4）现场场地硬化完成，周边障碍物清理完成；
（5）吊装作业人员均接受安全培训，合格率100%；
（6）对全体吊装作业人员经过技术交底，每个作业人员明白各自作业内容及职责；
（7）专业电工对用电线路进行排查，现场夜间照明充足；
（8）安全员现场巡视合格，满足盾构机设备进场条件。
2.2.2进场部署
按照盾构机拼装顺序及现场规划，由拖车将1-6#编组台车、前盾、中盾、尾盾、刀盘、螺旋机等依次运至施工现场，由200T汽车吊卸至预定位置。盾体及刀
盘卸车后均采用平放，为防止吊装时与地面碰撞发生变形，盾体及刀盘下方铺设8根300×240×4000mm方木,使其受力通过方木和砼垫层均匀扩散至地基深层土上。
盾体重量按最大件前盾重量G1=98T
吊机支腿铺垫钢板面积按钢板扩散面积计算：
8×0.3×4=9.6㎡
地基承受力：98t/9.6㎡=10.20t/㎡=102kpa≤180kpa，满足起吊要求的地基承载力。若8根方木满足前盾的存放要求，则同样满足中盾、尾盾及刀盘的存放要求，盾构机构件运输在运至工地大门处需拆除路边栏杆，方便进场。
大门
门卫
3
.
6
5
应急物资库
8x5
库房
1
库房
2
库房
3
库房
4
5
.
8.00 3.003.003.003.00
9x5 4
.
5
.
5
.
5
.
4
.
5
6
.
6
.
3
.
R10
m
R8m
图2.2-1盾构机运输车进场示意图2.3盾构机组装流程
盾构机组装调试按如下流程作业
盾构机工地调试
安 装 其 他 装 置
安 装 冷 却 装 置
安 装 润 滑 装 置
安 装 通 信 装 置
安 装 电 器 装 置
安 装 液 压 装 置
安 装 测 量 装 置
连接桥组装及吊装下井
吊入并安装基准环 安装螺旋输送机 吊入并安装反力架
吊入盾尾并与中盾连接 吊入盾构机始发架并定位固定
吊入管片拼装机并安装
吊入刀盘并与前盾连接 吊入前盾并与中盾连接
吊入中盾并推后 吊入螺旋输送机 后续台车推后、固定、连接 吊入后续台车（1-5节） 铺设后续台车轨道