計算機前端編程范文

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【關鍵詞】建筑機電安裝工程；投標階段；施工階段；預算書；工程造價

投標階段與施工階段是項目實施過程中的兩個很重要的階段。施工單位根據招標方的招標文件的各項要求編制投標書，通過自身的實力、良好的信譽、合理的競爭，最終中標拿到工程。在施工階段，施工單位通過人工、機械、材料的消耗，最終完成實體工程的建設，并在此過程中實現工程建設的經濟效益。

建筑機電安裝工程師建筑安裝工程的一個重要組成部分。雖然其造價占建筑安裝工程總造價的比例不高，但建筑機電安裝工程具有專業多，包含了給排水工程、消防工程、照明工程、通風空調工程、計算機網絡工程及弱電工程等專業、技術含量比較高、工程造價瑣碎復雜等特點。

在我國現階段，建筑機電安裝工程作為專業工程，往往采用建設單位直接發包或者總包單位進行專業分包兩種方式。不管采用哪種發包方式，按照國家規定，工程金額達到一定數值，都必須采取招標方式進行工程發包。即發包方通過確定招標方式、劃分標段、資格預審公告（或招標公告）、發售招標文件、評標、定標都過程確定承包商。施工單位通過購買全套投標文件，編制投標書，通過招標委員會的評標、定標等競爭階段，中標后再與發包單位簽訂建筑機電安裝工程專業分包合同。

投標書一般又三部分組成，即商務標書、經濟標書和技術標書。筆者認為經濟標書是投標書中最重要的組成部分，不可或缺。投標方通過經濟標書可以給出一個有競爭力的報價。中標后招投標雙方通過合同價的方式確定投標階段的最終工程造價。經濟標書是通過預算書來實現的。在我國現階段，預算的編制有兩種方式，定額計價方式和清單計價方式。在建筑機電安裝工程的招標階段，發包方根據自己的需要確定招標中采用的投標計價方式。在中標后簽訂合同階段，根據合同計價方式的不同，建筑機電安裝工程施工合同可以分為總價合同、單價合同和成本加酬金合同：

1 總價合同：

總價合同是指在合同中確定一個完成項目的總價，承包人據此完成項目全部內容的合同。總價合同又分為固定總價合同和可調總價合同。固定總價合同的特點是：總價被承包人接收后，一般不得變動。可調總價合同是投標及簽訂合同時以投標文件的要求及當時的物價計算總價合同，如果在合同的執行過程由于通貨膨脹引起工料機成本增加到某一限度時，合同總價應予調整。

2 單價合同：

單價合同是承包人投標時，按招標文件就分部分項工程所列出的工程量表確定各分部分項工程費用的合同類型。單價合同可分為固定單價合同和可調單價合同。固定單價合同是以工程量表和工程單價表為基礎和依據來計算合同價格的?？烧{單價合同，是指在合同中簽訂的單價，根據合同約定的條款，如在工程實施過程物價發生變化等，可以調整。

3 成本加酬金合同：

這種合同形式主要適用于工程內容及其技術經濟指標尚未全面確定，投標報價的依據尚不充分的情況下，發包方因工期要求緊迫，必須發包的工程；或者發包方與承包方之間具有高度的信任，承包方在某些方面具有獨特的技術、特長和經驗的工程。

在建筑機電工程的施工階段，對承發包雙方來說，一項很重要的工作就是工程進度款的計算工作。換言之，在施工階段，發包單位就施工單位之間工程造價的表現形式為工程進度款的結算。通過工程進度款的結算，施工單位將建筑安裝施工行為轉換為經濟價值。一般來說，工程進度款的結算方式有兩種，即按月結算與支付和分段結算支付。不管采用哪種結算方式，施工單位都要在施工過程中按月或階段完成的工程數量計算各項費用，向發包人申請辦理工程進度款的支付。不管投標過程中采用的是定額計價方式還是根據工程量清單計價規范形成的合同價，除成本加酬金合同形式外，合同價包含綜合單價和總價包干兩種不同形式。不管是總價合同還是單價合同，工程款的計算都涉及兩個方面：一是工程量的計算 二是單價的計算方法。工程量的計量由施工單位向發包方上報本月已完成工程量，由發包方審核并經雙方均同意計量結果后，雙方簽字確認。而單價則根據中標報價書確定已完成各項工程量單價。這里的中標報價書即為施工方在投標報價階段所編制的投標報價預算書。根據中標報價書中的單價乘以相應的工程量，匯總后即可完成本月進度款的計算工作。

在理想的狀態下，工程實際施工過程中所發生的工程量項目與中標報價書（投標預算書）中的項目是一致的。但是在實際的施工過程中，往往卻不是這樣。前面我們提到，建筑機電安裝工程的諸多特點：1、材料種類多、規格多、品牌多2、新材料、新工藝、新施工方法層出不窮3、由于建筑機電安裝工程要與土建工程、裝飾工程相配合而導致的變更多等等。從而導致實際施工過程中施工項在報價書中缺項的情況。對于工程項材料單價的確定，一般情況下遵循的原則是在中標報價書中有相同項采用相同項，無相同項單價采用相近項單價，無相近項單價采用相似項。在無相同項、相近項、相似項的情況下，就需要甲乙雙方共同確定工程項單價。但是在施工過程中，不管是中標報價書單價缺項項，就是相近項、相似項單價的確定，由于甲乙雙方的認識不同，都會引起很大的爭議，工程造價畢竟是一項涉及到雙方經濟利益的活動。

由上述我們可以看出，建筑機電安裝工程投標階段預算書的編制好壞對中標后施工階段工程造價的影響。故在建筑機電安裝工程投標階段預算書（經濟標書）的編制過程中，一定要注意以下這些事項：

如果在投標文件中，招標方提供了詳細的工程量清單，則要依照圖紙，對工程量進行逐項審核。如發現遺漏項應在招標答疑會上予以提出；

對于有些招投標項目，招標方的招標文件不提供工程量清單。此種情況筆者最近幾年經常遇到在。這種情況下，如果招標文件中要求編制技術標，那么在編制投標報價書時，除了按照設計藍圖逐項計算工程量不予遺漏的前提下，還要參照技術標書中的施工組織設計或施工方案，一定要與擬采用的施工組織設計或施工方案一致。只有這樣做，就不會在工程的施工階段，計算工程進度款時單價缺項，做到盡量不留活口。如果招標文件不要求編制技術標書，更應該考慮到如果中標施工過程中的實際施工方法。

筆者曾參與了單位的一個項目投標工作。該項目為廣州市番禺區的某商廈的水電安裝工程。投標方的招標文件中沒有提供工程量清單、也未要求編制技術標書。由于時間緊迫，工程量的計算由工程部的各專業的施工員計算。對于其中的一些情況，比如說圖紙的一些線管未標明型號，水電套管的預埋未詳細要求采用何種類型或者參照何種圖集。在工程量計算書未列出詳細的招標答疑，只是按照自己的施工經驗確定了相應的規格型號。最終我單位中標該項目并簽訂了固定總價合同。在工程施工過程中，申請月工程進度款時發現電線管預埋Φ32線管在中標報價書中缺項，在投標算量時按Φ40計算；標準層的給水套管采用的普通穿樓板鋼套管，而中標報價書均已剛性套管計，剛性防水套管與普通鋼套管的單價相差甚遠。由于單價缺項，甲乙雙方為此消耗了大量的時間和精力來解決這些問題。對工程進度款的按時申請審批造成一定的影響。

綜上，在建筑機電安裝工程中，在投標階段，預算書的編制一定綜合考慮各種因素，考慮到如果中標后對施工過程中工程造價的影響。

參考文獻：

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關鍵詞:隧道施工;盾構機;地鐵;控制測量;導向系統;姿態解算;修正曲線

0 引言:

20世紀70年代以來,盾構掘進機施工技術有了新的飛躍。伴隨著激光、計算機以及自動控制等技術的發展成熟,激光導向系統在盾構機中逐漸得到成功運用、發展和完善。激光導向系統,使得盾構法施工極大地提高了準確性、可靠性和自動化程度,從而被廣泛應用于鐵路、公路、市政、油氣等專業領域。

全面理解激光導向系統的原理,有助于工程技術人員在地鐵的盾構施工中及時發現問題,解決問題,保證隧道的正確掘進和最后貫通;有助于國產盾構機研制工作的開展。

1 盾構機和激光導向系統的組成

1.1 盾構機的組成

盾構機按推力方式可分為網格式、壓氣式、插板式以及土壓式和水壓式;按形狀劃分,除典型的矩形、單圓筒形外,近年來又出現了雙圓、三圓及多圓等異構形。它們的組成有一定差異。其中,土壓式單圓盾構機在我國應用比較普遍。它主要由盾體(含刀盤等)、管片拼裝機、排土機構、后配套設備、電氣設備、數據采集系統、SLS-T激光導向系統及其他輔助設備組成。

1.2 激光導向系統的組成

激光導向系統是綜合運用測繪技術、激光傳感技術、計算機技術以及機械電子等技術指導盾構隧道施工的有機體系。其組成(見圖1:激光全站儀(激光發射源和角度、距離及坐標量測設備)和黃盒子(信號傳輸和供電裝置);激光接收靶(ELS Target,內置光柵和兩把豎向測角儀)、棱鏡(ELS Prism)和定向點(Reference Target);盾構機主控室(TBM Control Cabin):由程控計算機(預裝隧道掘進軟件,具有顯示和操作面板)、控制盒、網絡傳輸Modem和可編程邏輯控制器(PLC)四部分組成;油缸桿伸長量測量(Extension Measurement)裝置等。其中,隧道掘進軟件是盾構機激光導向系統的核心。

2 激光導向系統和盾構機控制測量在盾構施工中的地位和作用

地鐵盾構法施工過程如圖3所示。在隧道掘進模式下,激光導向系統是實時動態監測和調整盾構機的掘進狀態,保持盾構機沿設計隧道軸線前進的工具之一。在整個盾構施工過程中,激光導向系統起著極其重要的作用:

(1)在顯示面板上動態顯示盾構機軸線相對于隧道設計軸線的準確位置,報告掘進狀態(見圖2);并在一定模式下,自動調整或指導操作者人工調整盾構機掘進的姿態,使盾構機沿接近隧道設計軸線掘進。

(2)獲取各環掘進姿態及最前端已裝環片狀態,指導環片安裝。

(3)通過標準的隧道設計幾何元素自動計算隧道的理論軸線坐標。

(4)和地面電腦相連,對盾構機的掘進姿態進行遠程實時監控。

從盾構施工基本過程(圖3)可以看出,激光導向系統不能夠獨立完成導向任務,在盾構機始發、該系統啟用之前,還需要做一些輔助工作:首先,激光全站儀首次設站點及其定向點坐標,需用人工測定。其次必須使用人工測量的方法,對盾構機姿態初值進行精確測定,以便于對激光導向系統中有關初始參數(如激光標靶上棱鏡的坐標,內部的光柵初始位置及兩豎角測量儀初值等)進行配置。

盾構機姿態是指盾構機前端刀盤中心(以下簡稱“刀頭”)三維坐標和盾構機筒體中心軸線在三個相互垂直平面內的轉角等參數。盾構機姿態除了可以通過人工測量、單獨解算方式獲得外,還可以由導向系統實時、自動地獲取。用人工測量方式獲得盾構機姿態的過程,被稱作“盾構機控制測量”。盾構機控制測量的另一個作用是:在盾構機掘進過程的間隙,對激光導向系統采集的盾構機姿態參數進行檢核,對激光導向系統中有關配置參數進行校正。

3 盾構機激光導向系統原理:

3.1盾構機激光導向系統涉及的坐標系 為了闡明激光導向系統的原理,首先介紹一些與盾構機及隧道有關的坐標系(見圖4):

(1) 地面直角坐標系(O-XYZ):簡稱地面坐標系,根據隧道中線設計而定,一般為地方坐標系。洞內(外)控制點、測站點、后視點以及隧道中線坐標,均用該系坐標表示。

(2) 盾構機坐標系(F-xyz):在盾構機水平放置且未發生旋轉的情況下,以盾構機刀頭中心前端切點為原點,以盾構機中心縱軸為x軸,由盾尾指向刀頭為正向; 以豎直向上的方向線為z軸, y軸沿水平方向與x、z軸構成左手系。盾構機坐標系是連同盾構機一起運動的獨立直角坐標系。盾構機尾部中心參考點、盾構機棱鏡等相對盾構機的位置都以此系坐標表示,這些坐標由盾構機制造商測定并給出 。

(3) 棱鏡中心坐標系(P-x’y’z’): 原點為安裝在盾構機尾部的棱鏡的中心,與盾構機坐標系平行。

除此之外,為了解算還引入了其他一些空間輔助坐標系,從略。

3.2描述盾構機姿態的要素

描述盾構機姿態的參數有:刀頭坐標(xF',yF,zF):水平角A;傾角α;旋轉角κ。如圖4所示。

由盾構機姿態及設計隧道中線,可推算如下數據:刀頭里程:刀頭、盾尾三維偏差;平面偏角(Yaw):盾構機中心軸線和設計隧道中線在水平投影面的夾角;傾角(Pitch):盾構機中心軸線和設計隧道中線在縱向(線路前進方向)豎直投影面的夾角;旋角(Roll):盾構機繞自身中心軸線相對于水平位置旋轉的角度。

3.3激光導向系統原理和工作過程

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[關鍵詞]變頻調速 渦流制動系統 超靜 PLC―工控機網絡

一、工程簡介

武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主橋為(98m+196m+504m+196m+98m)世界首座雙塔三桁三索面公鐵兩用斜拉橋,國家重點工程.。主橋鋼桁梁總長1092米,通行活載2萬噸,主跨504米,共分為78個節段,其中26個散拼段、52個整拼段。斜拉橋主梁為板桁結合鋼桁梁,三片主桁,桁高15.2m,桁寬2×15m,節間長度14m,節段最大重量為650t。這種鋼桁梁節段重量大,結構復雜。過去國內采用散拼方式,工期長,勞動強度大,成本高。為確保全橋鋼梁架設安全、質量與工期,中鐵大橋局自主創新,優化設計,打破傳統散拼鋼梁架設工藝模式,首創特大型鋼桁梁“整桁段鋼梁架設”新工藝。該工藝將鋼桁梁在工廠整體制造、拼裝、焊接,經船運至橋址整體吊裝,使現場作業工廠化、高空作業平地化、水上作業陸地化、零散作業整體化,減少了鋼梁架設高空拼裝作業的安全風險,確保了鋼梁栓焊不受氣候條件制約,使架設進度由常規半個月一個節間縮短到8至10天。為實現這一新工藝,JQJ700架橋機的設計迫在眉睫。它的研制成功為,“整桁段鋼梁架設”新工藝目標的實現提供有力保證。而JQJ700架橋機電氣系統的研發也成為整個架橋機系統的核心部分。本文就該橋使用的7JQJ700架橋機的電氣系統做一介紹。

二、電氣總體方案設計

1. 總體方案的確定

總體方案主要由一下幾個方面確定。

(1)架橋機機架結構主要由三片菱形構架和平聯系組成。菱形構架長35m,高13.5m。設備驅動電機及各傳感裝置分散。采用何種控制模式提高JQJ700架橋機電氣系統可靠性及設計簡單化

(2)桁梁整體節段最大重量700t,大噸位鋼梁的安全起吊及下放控制。

(3)根據三片主桁對受力不均勻敏感性的分析結果,三個吊點最大起吊能力分別設定為:中桁吊點300t;邊桁吊點250t。在起吊過程中桁梁載荷的動態調整控制。

(4)由于橋高68m,卷揚機采用LIBAS卷筒以適應大高度起吊。電氣系統需要對卷筒同步性經行精密控制。

(5)為滿足整節段放任精確拼裝,采用微動性能好的變頻調速電驅動方式和液壓驅動方式相結合,吊具可對整體節段實施全方位的調整。

(6)為滿足整機前移的要求,架橋機底盤縱走機構的控制。

2.主要設計難點

第一,JQJ700架橋機電氣系統可靠性及簡單化設計。第二,重位能負載條件下放和二次起升的安全操作既系統采用變頻器對位能性質負載條件下的異步電機進行調速控制。第三,實現三組獨立的起重卷揚機在長行程起吊過程保持高度同步。第四,PLC――工控機網絡組建?？刂葡到y設計中對這四個難點的解決方法,在工程機械自動控制的新技術應用方面具有創新特點和實用意義。

3.電氣系統主要部件

JQJ700架橋機電氣系統主要由動力配電、主起升電力拖動、計算機集中控制管理系統、吊具調整控制、吊點縱橫移控制、機架步履走行控制、照明及輔助設施、安全報警裝置等組成。

(1)主起升電氣系統

主起升設備為三組雙卷揚機,由六臺45kW變頻電機拖動,左、中、右三組六立電機各由一臺變頻器控制。起重卷揚機在一臺電機軸端安裝渦流制動器。通過渦流制動器、變頻器和控制電路構成變頻調速―渦流制動系統,改善重載下放過程操作控制特性;變頻器建立雙閉環自動控制回路:以電機轉速為控制對象建立的電壓負反饋回路,使電機轉速在調速及重物下放過程性能平穩;采用變頻器-渦流制動器組合調速控制方式,保障重載位能負載條件下放和二次起升的安全操作。

(2)液壓部分的電氣控制及操作

700噸橋面步履式起重機的液壓部分的電氣控制主要包括吊具調整液壓控制、吊點縱橫移液壓控制、機架步履走行液壓控制三部分。根據施工實際狀況需要,吊具調整液壓控制、吊點縱橫移液壓控制、機架步履走行液壓控制等電氣設備的控制獨立于起重機集中控制系統,現場操作。

(3)計算機集中控制及安全系統

計算機集中控制系統是由工業控制計算機、PLC、現場下位機、接口電路及裝置構成。計算機集控系統將對起重機工作狀態,載荷噸位,起升距離,同步控制進行顯示和操作,并對危險動作進行報警和限動輸出。

三、設計難點解決方案

1.重位能負載下放解決方案

一般負載條件下采用變頻器對異步電機進行調速控制,能實現電機平穩調速運行。但對拖動位能性質負載的異步電機,采用變頻器進行調速控制,目前還存在難以很好解決的問題。起重卷揚機工作對象是典型的位能性質負載。顯然要控制重載下放速度,基本途徑為外施制動力矩和使電機進入再生發電狀態,靠能耗產生制動力矩。目前較多實例是采用能耗制動,具體辦法是加大變頻器容量,同時配置足量的制動單元和制動電阻,代價昂貴。僅制動單元和制動電阻的成本和規模(體積)都遠超過變頻器本身。國外也已開發了起重專用變頻器,價格昂貴,國內還鮮見使用。本項目經過對可能使用的制動方式進行全面分析,對一種頗具歷史的制動器渦流制動器,按其特有的動態制動性能,合理利用,設計使用變頻調速―渦流制動系統。渦流制動器具有動態制動特性。與電機同軸端安裝的渦流制動器,其制動力矩大小除和渦流制動器工作電流Iw有關,還和電機轉速n有關。從理論上分析,在一定工作范圍內,渦流制動器的制動力矩與工作電流有近似比例的關系,而與電機轉速則近似于平方的關系。這兩點特性非常重要,制動力矩在低速狀態時很小(零轉速時制動力矩為零),幾乎不影響電機低速狀態的運行。而隨著轉速的增加,制動力矩迅速變大。變頻調速―渦流制動系統的建立,杜絕了變頻器控制重載下放時的“溜鉤”發生。所選用的YZRDW250型渦流制動器,當轉速在500r/min時,制動力矩接近1000Nm(Iw=5A),已遠大于卷揚機高速端的推桿制動器制動力矩(630Nm)。顯然,其動態制動特性足以抑制重載下放時因重力加速度作用引起的速度不斷增大,下放速度將被穩定在一個動態調整點上。在下放過程,變頻調速―渦流制動系統通過對起重載荷、電機轉速等相關數據的采樣值,和變頻器的運行狀態參數比較,適時對渦流制動器的工作電流進行調整。根據這些運行數據,控制系統向調整元件輸出相應的控制指令,對渦流制動器的工作電流進行調整。變頻調速―渦流制動系統的控制電路主要由單片機、PLC單元組成?？刂七^程則主要基于軟件編程實現。

2.二次起升的安全操作

二次起升是指起重機將起重物起離地面,懸停后,進行二次升降操作的特殊工況,二次起升操作的關鍵是解決重力與起升力平衡,傳統起重設備由于控制技術落后,在二次起升操作過程中,起升力矩建立較緩慢,起重物在重力的作用下出現加速下滑,易造成設備失控,并對整體結構造成沖擊,是起重事故的主要原因之一。JQJ700架橋機是三主桁梁結構架橋機,700噸起重量均布于三主桁梁,如不解決二次起升過程中的沖擊,極易在二次起升過程中對機架結構進行毀滅性損壞。理想的二次起升配合關系是:起動時,變頻器輸出一個很低的頻率,此時機械制動閘瓦不能松開,直到磁場建立起來,輸出頻率所產生的電磁轉矩正好等于負載轉矩,再松開機械制動閘瓦,此時,電動機將處于零速度狀態,通過頻率逐步升高,電動機開始啟動,這個理想配合關系實際上很難實現,原因是負載轉矩是變化的,無法預先確定輸出多大的低頻率來建立磁場,而制動閘瓦松開以前也不可能使電動機電流參數去測定負載轉矩,制動閘瓦松開瞬間電磁轉矩與負載轉矩是不能真正平衡的。為了解決JQJ700架橋機平穩安全的二次起升操作,JQJ700架橋機是通過計算機系統根據檢測的電機轉速信號和給定的操作值進行比較分析,按重載位能對電機工作狀態的影響情況,投入適當功率容量的制動單元和能耗制動電阻,通過調整變頻器-電機-渦流制動器組動態制動性能,在制動閘瓦松開前變頻器獲得零速指令,輸出一個零頻率電流建立電動機磁場但不產生電磁轉矩。在配合高速端的推桿制動器閘瓦和低速端的盤式制動器閘瓦開啟,在閘瓦開啟瞬間,會產生輕微下溜。下溜的速度與變頻器得到的零速信號就有了差速,計算機系統檢測到差速信號后,控制變頻器迅速產生一個對應電磁轉矩將其穩住,然后在獲得運行頻率指令,頻率升高開始起動,停止時,先輸出零速度指令而不撤銷運行指令,待電動機轉速為零后,機械制動閘瓦抱住,計算機系統檢測無差速信號后,變頻器運行指令才撤銷。從而保證重載條件進行下放和二次起升可以獲得良好的操控特性和安全保障。

3.JQJ700架橋機同步控制系統工作原理

JQJ700架橋機以三臂抬吊方式進行橋面架梁作業,吊梁過程兩側邊桁梁臂要求三組起重卷揚機組(6臺卷揚機)保持高度同步。由于被架鋼梁有30米寬,在提升過程中,鋼梁中部因自重發生鋼結構變形下繞,鋼梁左中右三點均衡受力情況下,中桁梁下繞80mm。如按傳統鋼梁左中右卷揚機組取位移同步,則左右桁梁吊點按理論計算,單點受力大于350噸,遠大于單桁梁額定起重量300噸。為滿足設計需要,起吊過程保持“超靜”狀態,整個起吊過程通過計算機系統對三起吊點同時按兩個控制對象(工作行程和電機轉矩)實行監控,三起吊點按指定方式操作運行,首先,運行過程以一邊吊點(左)的工作行程為基準,另一邊吊點(右)按此基準進行精確跟蹤控制,由計算機系統根據檢測的卷揚設備鋼繩線位移量計算出兩邊吊點工作行程偏差值,適時校正對變頻器輸出的工作頻率控制量,通過調整相應卷揚機組的運行速度完成工作行程跟蹤控制;同時,中間吊點卷揚機組則按滿足“超靜”起吊要求的載荷分配值進行控制,即中間吊點卷揚機電機轉矩對兩邊吊點卷揚電機工作轉矩進行精確跟蹤,計算機系統根據卷揚電機工作轉矩的檢測值,按“超靜”起吊要求計算出中間吊點電機的合理工作轉矩作為中吊點卷揚電機的轉矩設定值,根據電機實際轉矩與設定轉矩的偏差值,適時校正中間卷揚設備變頻器的工作頻率控制量,調整中吊點卷揚機組運行速度,達到三起吊點保持“超靜”起吊控制目標。由于對電機轉矩直接實行監控,有利于合理選取和有效均衡取用卷揚機功率,避免三吊點失步引起卷揚電機超載。

4.PLC――工控機網絡組建

JQJ700架橋機為菱形構架,主縱梁主縱梁之間的間距為15m,拼裝后最大外形尺寸31.4m×25m×15m。主電控柜采取卷揚機就近安裝原則,減小變頻器至卷揚機電力電纜長度,均布在架橋機結構架尾部。以減少變頻器輸出端電磁干擾問題。電控室因架設工況操作需要,設置在結構架前端,具有良好可視性,方便施工指揮。電控室與控制柜之間距離較遠,采用MUDBUS總線將PLC――工控機核心控制器組建成網絡,對設備整體進行信號采集,操作控制,安全保護顯示。

四、結束語

武漢天興洲長江大橋JQJ700架橋機,已于2007年10月在武橋重工研制成功,11月4臺JQJ700架橋機在武漢天興洲長江大橋工地南北兩側主塔現場拼裝完畢,并試吊成功。于2008年月順利完場鋼梁架設任務。施工期間共經行了54次整節段的吊裝。施工過程,設備運行良好,無任何事故及故障。贏得業主中鐵大橋局集團的好評,也通過實踐驗證了設備設計的成功。為大橋施工又拓寬了一套工法。使現場作業工廠化、高空作業平地化、水上作業陸地化、零散作業整體化,減少了鋼梁架設高空拼裝作業的安全風險,確保了鋼梁栓焊不受氣候條件制約,使架設進度由常規半個月一個節間縮短到8至10天。同時為大型施工設備的研發積累不少有益經驗。這次武漢天興洲長江大橋JQJ700架橋機研發制造,也有一些需要進步改善的位置如PLC――工控機網絡可向CANBUS、PROFIBUS等先進總線技術發展,進一步提高設備的總線化,從而提高通訊的準確性、實時性,以及施工的強度。

參考文獻:

[1]朱旭初,秦顧全,邵長宇.武漢天興洲公鐵兩用長江大橋正橋總體方案研究[J].橋梁建設,2007,(01).

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主要結構

S657土壓平衡盾構機主要部件見圖1。

盾殼

盾殼主要由前盾（又名切口環）、中盾（又名支撐環）、盾尾組成，前盾與中盾采用直接被動鉸接連接，盾尾是通過被動鉸接液壓缸與中盾相連。前盾和中盾支撐隧道掌子面并承擔刀盤接觸壓力。22組（11組單11組雙）推進液壓缸（其中6套內置有行程測量裝置）的活塞端支撐在壓力壁上，活塞桿端可機械調節，推進液壓缸的頂推作用在管片上。艙壁有8個用于注射增塑劑如泡沫和/或膨潤土的注射口，盾體上有16根傾斜和8根水平的超前鉆機管線，包括導管、法蘭盤和球閥。盾尾采用四排鋼絲刷密封，盾尾油脂泵向鋼絲刷連續供應油脂。并備有6+6備用DN50mm雙液注漿通道（6條備用的通道）。

刀盤驅動

刀盤驅動為電驅動式，11臺250kW的變頻電機提供動力。刀盤轉速可以在0～2.75r/min之間變化。刀盤驅動主要由主軸承、密封支撐、環形法蘭、密封接觸環、內外密封系統、帶軸承的小齒輪以及主電機的齒輪箱等組成。

主軸承是一個三維滾柱軸承，內嚙合大齒圈是主軸承的一部分。帶有不間斷齒輪油添加和水冷卻的11個液壓馬達驅動三級變速器。驅動大齒圈的小齒輪裝在滾子軸承上，可以消除重壓下嚙合幾何結構偏移。小齒輪與變速器相連，變速器與液壓馬達相連。

小齒輪或軸承腔由內外密封系統和工作腔隔開。一個三道密封系統均有不間斷的油脂。這個三道密封都是耐用的網狀加強型唇密封。油脂均勻的供給第一道和第二道，第三道密封由相鄰的小齒輪箱里的油進行。第二道和第三道唇封間有一個向后的開口以進行漏油檢查。加固的連接環用來做唇封的接觸面。

推進系統

主機的向前推進由推進系統來實現的，推進系統主要由推進液壓缸、液壓泵站及控制裝置組成。推進液壓缸采用單缸與雙缸共用設計，每對液壓缸都均勻分布于盾體周圍。液壓缸作用在前一環的混凝土管片上，借助鉸接的撐靴將力均勻地分散在接觸表面，以防止對混凝土管片的任何一點損壞。

推進液壓缸分為4組，共33根液壓缸。每組液壓缸均能單獨控制壓力的調整，為使盾構機沿著正確的方向開挖，司機可以調整4組液壓缸的壓力。液壓缸也可以單獨控制。

人倉

雙室雙倉（3+2人）人倉位于刀盤的脊部區。人員通過壓力壁中的門進入工作面倉，人員可以相互獨立的通過這兩個分離的單室人員倉和初入門。用來進入開挖室和隧道掌面以便在壓縮空氣下進行維修操作。滿足作業人員在帶壓情況下快速地進行檢查、更換刀具以及檢查、維修刀盤內其它部件的要求，采用并列式雙艙人閘。人閘由主人閘室和應急人閘室及構成，主人閘室可容納3個人，應急人閘室可容納2個人。主倉室用于一般的工作。實際上，主人閘室擁有自己單獨使用的壓縮空氣供給和通風網絡系統，使主倉能完全安全地獨立使用。應急人倉室加壓不能高于主人閘室。倉內備有防爆電話機、壓力表、溫度計、座椅、加熱器、防爆照明燈和應急照明、減震裝置、時鐘、壓力計和壓力記錄儀。

螺旋輸送機

螺旋輸送機裝備功率315kW，由伸縮筒、出渣簡、液壓馬達、螺旋軸、出渣閘門組成。螺旋輸送機共有三道閘門組成，前閘門一道后閘門（也叫卸料閘）兩道。在機器維修保養時，由滑動式出渣閘門將出渣筒關閉?；瑒邮介l門由液壓液壓缸操縱，還有緊急功能是，如果斷電，閘門可以自動關閉。在通常情況下，螺旋輸送機的前端達到土倉內。螺旋輸送機也可以從土倉內縮回。螺旋輸送機的伸縮是由2個伸縮液壓缸和伸縮筒組成，最大伸縮行程1000mm。螺旋輸送機的驅動單元則是由軸承，減速箱和液壓馬達組成。螺旋機出渣筒前段和筒內的螺旋軸前三個螺旋葉片段上都有Hardox耐磨保護塊，出渣簡直徑為1000mm，上面有2×4個泡沫/膨潤土注射口和2個土壓傳感器。

皮帶輸送機

皮帶輸送機將渣土從螺旋輸送機出渣口返到渣車，它由皮帶（寬度1000mm）、驅動裝置和卸渣站組成，并備有皮帶機張緊機構和跑偏調整機構。

管片安裝機

管片安裝機安裝在盾尾后部，操作員通過移動操作盒操縱管片安裝機進行安裝襯砌管片。管片安裝機由行走梁、框架、旋轉架、真空吸取裝置及真空泵、帶機械抓舉系統和驅動單元（包括減速箱和液壓馬達）組成。本機在管片案機上并預留超前鉆安裝位置及接口。

后配套系統

后配套系統由后配套拖車、連接橋及安裝在其上的輔助設備組成，由盾構機牽引。拖車系統外還有包括管片吊機和管片輸送車。

1號拖車上主要裝有控制室（拖車上部）、同步注漿系統、主泵站、主油箱等。連接橋上主要裝有泡沫裝置和油脂系統。2號拖車上主要裝有3號配電柜、變壓器和雙液注漿系統的中的加速濟系統裝置。3號拖車上主要裝有2號配電柜、雙液注漿系統的中的B液注漿系統和兩臺空壓機。4號拖車上主要有一號配電柜和一個膨潤土罐。5號拖車上主要有主變壓器、高壓開關柜、應急發電機和一個膨潤土罐。6號拖車上主要有休息室、衛生間和工業水箱。7號拖車主要有電纜卷筒、水管卷筒、內外循環水交裝置（上部）、污水水箱、和風筒的進氣裝置（上部）。

泡沫和膨潤土系統

本系統用于泡沫的產生和控制，由泡沫罐（1m3）、泡沫發生器（8個）、液體控制裝置、氣體控制裝置、測量儀器、控制PC機、注入泵等組成。在泡沫發生器中，氣體和液體進行機械混合產生泡沫。根據掘進速度和支撐壓力參數等，向刀盤、開挖倉、螺旋輸送機注入泡沫。

膨潤土是在現場拌合并送到儲存罐中。通過注入泵，將膨潤土泵送到開挖倉和螺旋輸送機進口處。2個9m3帶有氣動攪拌的膨潤土攪拌罐和3臺擠壓泵組成，壓力膨潤土罐連接與Samson空氣調節，通過調節Samson系統改變其壓力。

主要系統功能

盾構掘進系統

掘進系統包括土壓平衡盾構掘進機和使其運轉的動力設備、裝載動力設備以及與掘進機同時前進的后方車架。在控制室控制刀盤的旋轉使驅動裝置帶動滾刀繞刀盤中心軸公轉，同時各滾刀還繞各自的刀軸自轉，使滾刀在巖面上連續滾壓。刀具在推進液壓缸施加的推力作用下，使滾刀壓入巖體。通過滾刀對巖體的擠壓和剪切使巖體發生破碎，在巖面上切出一系列的同心圓，括刀將破碎的巖體括落。切銷地層巖體通過螺旋機運出倉外。

刀盤和刀具

刀盤直徑9340mm，可根據掘進需要進行正、反方向旋轉。刀盤設計的開口率為34%，這種大的刀盤開口率更便于碴土的流動，尤其在粘性土地層中，可防止黏土堵塞開口。在刀盤上有8個泡沫注入口、膨潤土注入口（兩種共用），可通過注入口添加后改良倉內碴土的狀態。刀盤背面靠近土倉側安裝5個攪拌臂、主驅動上2個攪拌臂，主要用于攪拌土倉底部的沉渣，使碴土更好的輸送。

刀具主要分為正滾刀、邊滾刀、刮刀、周邊刮刀、仿形刀。

刮刀用來切割未固結的土壤。并把切削土刮入土倉中，刀具的形狀和位置按便于切削地層和便于將土刮入土倉來設計，在同一個軌跡上有多把切刀同時開挖。刮刀的寬度使得每把刀的切割軌跡之間有一定的重疊。刮刀的切削寬度為140mm。所有的切削刀具配有雙層碳鎢合金刀齒以提高刀具的耐磨性。

周邊刮刀安裝在刀盤的外圈用于清除邊緣部分的開挖碴土防止渣土沉積、確保刀盤的開挖直徑以及防止刀盤外緣的間接磨損。

仿形刀（1把）安裝在刀盤的外緣上，它是通過一個液壓液壓缸來動作的。仿形刀采用可編程控制，同時也由司機進行控制，其控制是通過刀盤回轉傳感器來實現。司機可以控制仿形刀開挖的深度（即超挖的深度），以及超挖的位置是在機器左側還是右側。

主驅動

主軸承安裝在盾體承壓隔板支撐結構上，前部與刀盤用拉伸預緊螺栓連接，是盾構設備的關鍵部件之一，主軸承的內圈和外圈配備了密封、每排有3道唇形密封組成，唇形密封保護著主軸承。為了確保了在掘進期間主軸承密封的性能，采用一種自動地對主軸承內、外密封進行注脂的系統。不需要在定期的日常維護時對密封進行集中注脂。主軸承和驅動裝置的采用浸油式。即使系統停止了工作，這種設計也確保了設備安全地運行。

推進系統

主機的向前推進由推進系統來實現的，推進系統主要由推進液壓缸、液壓泵站及控制裝置組成。推進液壓缸采用單缸與雙缸共用設計，每對液壓缸都均勻分布于盾體周圍。液壓缸作用在前一環的混凝土管片上，借助鉸接的撐靴將力均勻地分散在接觸表面，以防止對混凝土管片的任何一點損壞。

推進液壓缸分為四組，一共33根液壓缸。每組液壓缸均能單獨控制壓力的調整，為使盾構機沿著正確的方向開挖，司機可以調整4組液壓缸的壓力。液壓缸也可以單獨控制。

管片安裝系統

管片安裝系統是盾構設備中重要的系統之一，主要作用是進行管片的吊卸、存儲、安裝。管片安裝系統主要包括安裝在盾殼內的真空吸盤式管片安裝機、方便管片連接螺栓安裝的工作平臺、真空吸盤式管片吊機、管片存儲輸送小車等。管片安裝時間是日進度的關鍵決定因素之一。

盾構掘進過程中，管片由電瓶車運到隧道，盾構機后配套拖車內。再由真空吸盤式管片吊機從電瓶車管片車上一片一片將管片吊運至管片運輸機上，運輸機每次最多能存放一環管片。管片安裝時，管片運輸機向前輸送管片，管片安裝機每安裝一片，運輸機將管片向前運送1.8m。

安裝機其主要設備為舉重臂，以液壓為動力。舉重臂安裝在支承環后部，可以作旋轉、徑向運動，并且能沿隧道中線作往復運動。完成這些運動的精度應能保證待裝配的襯砌管片的螺栓孔與已拼裝好的管片螺栓孔對好。

同步注漿系統

管片拼裝后開挖土體和管片之間的間隙在盾構掘進過程中需要持續不斷地注入砂漿或其他液體。管片背后注漿的主要功能是：避免地面下沉，在盾尾處的最小注漿壓力為盾構前方的水土壓力；維持管片脫離盾尾后的形狀，維持管片之間的密封壓力；砂漿通過安裝在盾尾的六根注漿管路注入到間隙中。為適應不同注入量，整個設備根據壓力控制注入量。最小和最大注漿壓力可以預先選擇，以保證盾尾密封不會損壞，或避免在管片上有過度的壓力及減小對圍巖的擾動。

同步注漿系統通常包含注漿泵、儲漿罐、注漿管、閥和控制系統等，由注漿泵采用三臺KSP12型壓雙缸活塞注漿泵，每個泵兩個出口，總共六個出口與盾尾注漿孔直接相連。將儲漿罐內沙漿通過注漿管輸送到管片背部。本臺盾構注漿管路完全內置于盾尾殼內，在每條管線靠近盾尾注入點處都安裝有一個壓力傳感器。在砂漿注完后，這些管路可以被關住，以防止長時間停機期間外面水的流入。同步注漿控制系統通過測量壓力來控制，每條注漿管路既可以調節壓力又可以調節流量。操作手可以選擇兩種工作模式：手動和自動。在每次注漿完成后，為了防止管路堵塞，可將注漿管路填滿膨潤土漿液。在每次長時間停機前，管路通常采用一個特殊的裝置清洗，如采用一個橡膠球并壓力水打入，這樣就可以清洗整個管路。

導向系統

隨時掌握與分析盾構在掘進過程的各種參數，是指導盾構正常掘進不可缺少的條件。VMT導向系統由經緯儀、ELS靶、后視棱鏡、計算機等組成，能連續不斷地提供關于盾構姿態的最新信息。通過適當的轉向控制，可將盾構控制在設計隧道線路允許公差范圍內。導向系統的主要基準點是由一個從激光經緯儀發射出的激光束，經緯儀安裝在盾構后方的隧道管片上。采用全自動導向系統，使盾構掘進方向能有效控制并能及時調整，盾構配置的導向系統能保證隧洞線形及最后貫通誤差要求。采用的自動測量導向系統具有足夠的精度，能及時顯示盾構的方位和姿態。該系統能夠對盾構在掘進中的各種姿態、以及盾構掘進的方向和位置關系進行精確的測量和顯示。

數據采集系統

數據采集系統“采集、處理、儲存、顯示、評估出現的與盾構有關的數據”。采用此系統，可輸出環報、日報、周報等數據；有各種參數的設定、測量、掘進、報警以及歷史曲線和動態曲線。所有采集數據均能保存下來，供日后分析、判斷和參考。并在主控室內顯示屏能顯示推進力、推進液壓缸行程、推進速度、液壓系統壓力、刀盤轉速、刀盤扭矩、土倉內壓力、盾尾和主軸承油脂壓力、注漿系統壓力、各系統的溫度、電器系統電壓和電流、盾構姿態和位置等相關參數。也能顯示電動機溫度、減速機溫度、液壓油位和油溫、油箱油面高度、環境溫度等。