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液压推进系统在土压盾构机上的应用分析

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：韩鹏

[导读] 摘要：土压盾构机的重要作用就是辅助完成隧道项目的全面施工过程，对于隧道挖掘施工的人力资源成本予以最大程度节约，缩短隧道项目的建设施工周期。

        中铁隧道股份有限公司河南郑州 450001
        摘要：土压盾构机的重要作用就是辅助完成隧道项目的全面施工过程，对于隧道挖掘施工的人力资源成本予以最大程度节约，缩短隧道项目的建设施工周期。土压盾构机的大规模工程机械设施如果要得以安全平稳行驶，则不能缺少液压推进系统的保障与支撑。在此前提下，目前针对隧道项目建设施工中的土压盾构机应当着眼于优化机械使用性能，合理完善液压推进系统的组成结构。
        关键词：液压推进系统；土压盾构机；应用实施要点
        对于大型的土压盾构机而言，液压推进系统可以为盾构机的持续推进过程提供液压动力，运用液压阀门以及液压油来完成针对盾构机的机械设备驱动操作环节。由此能够判断得出，土压盾构机的施工机械设备性能关键取决于液压推进系统。系统设计技术人员必须要结合隧道项目施工的特殊地质环境情况，调整现有的液压推进系统运行使用方式。
        一、液压推进系统的基本技术特征
        在现阶段的大规模隧道项目施工实践中，土压盾构机属于非常关键的隧道掘进施工辅助机械设备。土压盾构机本身属于大型化与一体化的盾构掘进处理机械设备，其中包含多个液压推进系统单元[1]。液压推进系统作为盾构机中的核心组成部件而言，其重要功能就是运用动力液压油来驱动盾构机械设备运行。盾构机械设备由于受到液压阀件的控制与调节作用，因此有效确保了液压马达以及油缸机械部件的伸缩操作过程得以完成。在动力液压油的驱动影响下，土压盾构机的盾构机械设备部件、刀盘旋转部件、管片部件能够达到协同运行的状态与效果。
        土压平衡盾构的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。土压平衡盾构属封闭式盾构，盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。通常情况下，大型盾构液压系统主要应当包含刀盘驱动系统、铰接推进系统、安装与运移管片的系统、螺旋输送机系统、控制油路系统、液压注浆系统以及超挖刀系统等。液压推进系统的关键功能与价值应当体现在全面驱动盾构机的机械设备运行，依靠液压油缸的持续收缩作用来实现以上效果。
        二、液压推进系统在土压盾构机上的具体技术运用要点
        （一）液压刀盘驱动系统
        刀盘驱动装置属于关键性的液压推进系统组成部分，液压推进系统在刀盘驱动装置的作用下，应当能够达到全面顺利推进的效果。具体针对液压刀盘驱动系统在全面展开系统优化设计的基础上，工程施工技术人员应当准确操作系统制动装置设备，确保液压马达能够得到持续性的油液驱动，对于刀盘系统本身受到的液压油冲击作用力予以合理的控制[2]。
        盾土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构在推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态。上述盾构靠螺旋输送机将碴土排送至土箱，然后运至地表。在此基础上，由装在螺旋输送机排土口处的滑动闸门或旋转漏斗控制出土量，确保掘削面稳定。盾构法隧道的技术实现要点就是在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用。因此对于液压刀盘的驱动系统来讲，上述液压驱动系统构成了保障施工人员安全以及降低盾构施工处理成本的重要部件，液压刀盘的良好运行性能必须要得到切实的保障。
        （二）铰接推进系统
        作为液压推进系统中的关键执行部件来讲，推进油缸具有持续与稳定推进的重要保障意义。在铰接推进系统的运行影响作用下，动力液压油经由液压泵予以送出，并且能够保证控制阀组以及油缸之间的协同运行功能得到实现。在此过程中，工程技术人员应当保证油缸的机械装置设备能够达到平稳的伸缩效果，确保将油箱安装于合适的位置上[3]。由于受到阀组的驱动与影响，因此就会导致液压油顺利流入到腔体范围内。

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        （三）管片系统与注浆处理系统
        柱塞泵的重要功能价值就是完成砂浆的运送操作，因此属于注浆系统中的关键组成部分。液压油经过全面的过滤处理后，将会经过分流阀从而实现油液的分流效果。管片运移系统的基本功能在于控制油液的流动方向，因此必须要配备单向阀的重要基础设施[4]。在油液回路形成的前提下，对于溢流减压的系统运行效应予以持续性的体现，合理控制油液的流动方向。如果遇到溢流压力超出系统承受能力的情况，那么管片系统以及注浆处理系统需要对其实施相应的减压处理。
        三、液压推进系统的改进优化思路
        对于现阶段的多数土压盾构机大型系统设备来讲，液压推进系统的优化设计实施思路应当重点体现在合理确定盾构机的驱动力大小、优化设计液压推进系统的外形尺寸、设置油缸机械设备的运行参数与规格等。在此过程中，系统设计技术人员必须要运用因地制宜的思维方式来完成液压推进系统的全面优化设计工作，充分考虑到土压盾构机的特殊机械设备运行环境。具体来讲，全面优化与改进液压推进系统的实践工作应当包含以下要点：
        （一）合理配置液压油缸型号
        地下土层的特殊地质环境决定了盾构机的大型施工机械设施将会承受相对较大的土层压力，因此必须要通过优化设计液压油缸的技术手段来确保盾构机的安全顺利行进。在此前提下，液压推进系统设计人员对于配置液压油缸型号的重要实践操作过程应当予以准确掌握，确保经过安装处理后的液压油缸能够达到较轻的自重、较小的占地面积以及良好的机械同步运行性能。此外，系统设计人员应当将防护装置增加在液压油缸的适当区域部位，确保千斤顶的机械设备空间范围内不会落入泥水、灰尘或者砂浆油液等杂物。
        （二）准确计算盾构推动力
        土压盾构机的运行使用过程必须要克服来自于地下土层的强大阻力，从而保证盾构机能够替代施工人员完成隧道掘进操作。在多数的情况下，隧道掘进施工环节中的土层阻力主要来自于摩擦阻力，因为土层以及盾构掘进机械设施之间无法避免将会产生摩擦。为了保证盾构机械设施的顺利推进效果得以实现，那么液压系统的设计人员首先必须要准确计算盾构在地下土层中的推动力，按照盾构推进阻力、土层摩擦系数以及平均压力等重要参数来完成以上的计算操作过程。
        （三）充分考虑液压推进系统的特殊运行地质环境
        隧道掘进的大型工程机械设施长期处于充满腐蚀性的地下土壤环境中，因此将会明显增加盾构掘进机械设备的腐蚀安全隐患。系统设计人员针对液压推进装置设备在全面实施系统优化设计的前提下，重点应当考虑带有腐蚀性与压迫性的地下土壤运行环境。系统设计人员通过优化设计液压油缸型号以及准确计算土壤惯性阻力参数等做法，应当能够充分保证液压推进系统达到最佳的运行使用综合效益。
        结束语
        经过分析可见，液压推进系统具有驱动盾构机完成隧道掘进施工的重要实践意义，因此液压推进系统在土压盾构机的掘进操作过程中占据关键地位。在目前的现状下，技术人员针对土压盾构机的液压推进系统正在逐步展开深入的技术研究探索，按照土压盾构机的机械运行基本规律来改进液压推进系统，合理节约液压推进系统的运行使用成本。
        参考文献：
        [1]周沈华，田涌泉，陈鹤瑛.复杂环境富水砂层土压平衡盾构机下穿灞河施工技术[J].智能城市，2021，07（03）：148-150.
        [2]梁寿.富水圆砾地质条件下的土压平衡盾构机长距离掘进施工技术[J].交通世界，2020（35）：111-112.
        [3]蔡虹，耿坤，曹广勇.土压平衡盾构机在富水砂层地层掘进主要参数的确定[J].安徽建筑，2020，27（11）：89-91.
        [4]廖雪梅.液压推进系统在土压盾构机上的应用分析[J].机械工程与自动化，2019（01）：95-97.