6340盾构机计算书
(完整版)盾构机选型计算书

设计依据:1.《广州市轨道交通五号线工程区庄至动物园南门区间详细勘察阶段岩土勘察报告》2.《广州市轨道交通五号线工程动物园南门至杨箕区间详细勘察阶段岩土工程勘察报告》3.《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)设计技术要求》4.广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)区庄站至动物园站区间招标设计及投标设计文件5. 广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)动物园站到杨箕站区间招标设计及投标设计文件6.《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)施工图设计结构防水工程技术要求》7.《广州市轨道交通五号线[区庄站~动物园站~杨箕站区间]盾构工程设计合同》8.广州市地铁五号线总包总体部下发的工作联系单9.采用规范:1)《人民防空工程设计规范》(GB50225-1995)2)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008)3)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)4)《地铁设计规范》(GB50157-2003)5)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)6)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)7)《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)8)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)9)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50007-2002)10)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)11)《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)12)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299—1999)2003年版13)其他相关规范、规程工程概况本工程含区庄站~动物园站及动物园站到杨箕站两个盾构区间,盾构始发井设于杨箕站,盾构机于动物园站过站,盾构吊出井设于区庄站东侧。
两区间均属珠江三角洲平原,沿线路面交通繁忙,为密集的建筑物、高架桥桩基区,地下管线密布。
动物园站~杨箕站区间隧道下穿内环放射线黄埔大道A2标以及内环—梅东—中山—立交桩基,同时距东风广场会所及环风变电桩基较近。
盾构介绍

一、盾构名称: 6390mm 土压平衡盾构机(天津号、津门号)制造商:德国海瑞克(HERRENKNECHT )1、天津号工程项目:2004年天津地铁一期下(瓦房-南楼区间)隧道工程2007年上海轨道交通9号线6标(徐家汇-宜山路下行区间)隧道工程2008年上海轨道交通11号线10标(隆德路-江苏路下行区间)隧道工程2、津门号工程项目: 2004年天津地铁工程一期下(瓦房—小白楼区间)隧道工程2006年上海轨道交通7号线5标(铜川路-新村路下行区间)隧道工程2007年上海轨道交通9号线6标(徐家汇-宜山路上行区间)隧道工程2008年上海轨道交通10号线10标(上海动物园-龙溪路上行区间)隧道工程穿越地质:灰质粘土盾构尺寸:直径6390mm ;长度7945mm (盾体长度)二、盾构名称: Φ6340mm 土压平衡盾构机(先行号)制造商:上海隧道机械制造分公司工程项目: 2004年上海地铁二号线西延伸段(古北路-中山公园下行区间)隧道工程2005年上海轨道交通9号线R410标(虹梅南路-桂林路区间)隧道工程2006年上海轨道交通9号线R410标(桂林路-宜山路上行区间)隧道工程2007年上海轨道交通7号线6标(中山北路-长寿路上行区间)隧道工程2008年上海轨道交通7号线6标(昌平路-长寿路下行区间)隧道工程2008年上海轨道交通10号线15标(上海动物园-空港-路上行区间)隧道工程穿越地质: 灰色淤泥质粘土、灰色粘土、灰色粉质粘土、砂质粉土盾构尺寸: 直径6340mm ;长度10150mm (从刀盘到螺旋机)特点:先行号盾构在盾构掘进机的制造方面处于国内领先地位,Φ6340mm 土压平衡C 型盾构掘进机是本公司根据贵方的要求和建议设计制造的,本盾构机采用了世界一流的先进技术,选用了世界上最著名的轴承制造商德国Hoesch Rothe Erde 公司制造的重型三排圆柱组合轴承(带内齿)和选用了法国波克兰液压(PH )公司的低速大扭矩液压马达作为盾构机的刀盘驱动系统即盾构机的核心,同时选购了丹尼逊液压件公司的油泵和阀件等组成了液压系统,以确保盾构机的性能。
盾构机参数

随着地下空间的开发,盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中,盾构机的种类越来越多,其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现,笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例,结合施工中的一点经验与理解,对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制,切削刀盘切下的弃土进入土仓,形成土压,土压超过预先设定值时,土仓门打开,部分弃土通过螺旋机排出土仓,从而保持土仓内土压平衡,土仓内的土压反作用于挖掘面,防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视,土压计监测到的数值传送到PLC,PLC计算出测量值与设定值之间的差值E,通过PID 控制,自动调整螺旋机转速,使E值趋向于零,当E值大于零时,PLC发出指令,增加螺旋机转速,提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态,反之当E值小于零时,PLC 会降低螺旋机转速,以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡,使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期:PID 演算处理的时间间隔,周期越短,动作越连续,但增加了单位时间的处理次数,因此PID以外的控制变慢,不需要细微变动时,可延长周期。
过滤系数:用来除去输入模拟值上的高频成分,数值越大,则过滤效果越强,系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度,使土压保持在一定范围,把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数,所得结果再与目标值相比较,这个系数就是比例常数P,P 值越大,调控效果越好。
积分时间I:系统引入比例常数后,PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E, 也就是偏差被放大了P倍,这样当系统产生偏差时,可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多,形成超调现象,于是又反过来调整,这就引起螺旋机转速忽大忽小,形成振荡。
为了消除振荡,引入积分环节,使操作量mv 在积分时间内逐渐完成,即螺旋机转速平稳变化,直到消除偏差。
盾构机吊装计算书

附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1)单件设备最大重量:m=120t。
(2)几何尺寸:6240mm×6240mm×3365mm。
(3)单件最重设备吊装验算图1 中盾吊装示意图工况:主臂(L)=30m;作业半径(R)=10m额定起重量Q=138t(参见性能参数表)计算:G=m×K1+q =120×1.1+2.5=134.5t式中:m=单件最大质量;K1=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索具0.5t;额定起重量Q=138t>G=134.5t(最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2 钢丝绳选择与校核图2钢丝绳受拉图主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6×37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P:P=QK/(4×sina) =34.57ta=77°(钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575,大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“Ω”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H’,则H’=K1×Q÷4式中K1:动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
则H’=K1×Q÷4=1.1×120÷4=33T<55T因此所选用的6个该型号“Ω”型美式卸扣工作能力是足够的,可以使用。
吊装器具选择如下:(1)美式弓型2.5寸55t卸扣6只。
(2)6×37+1-∮65钢丝绳4根,2根用于主钩吊装,两根用于辅助翻身。
盾构机参数设定

土压平衡式盾构机控制原理与参数设置随着地下空间的开发,盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中,盾构机的种类越来越多,其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现,笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例,结合施工中的一点经验与理解,对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制,切削刀盘切下的弃土进入土仓,形成土压,土压超过预先设定值时,土仓门打开,部分弃土通过螺旋机排出土仓,从而保持土仓内土压平衡,土仓内的土压反作用于挖掘面,防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视,土压计监测到的数值传送到PLC,PLC计算出测量值与设定值之间的差值E,通过PID控制,自动调整螺旋机转速,使E值趋向于零,当E值大于零时,PLC发出指令,增加螺旋机转速,提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态,反之当E值小于零时,PLC 会降低螺旋机转速,以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡,使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期:PID 演算处理的时间间隔,周期越短,动作越连续,但增加了单位时间的处理次数,因此PID以外的控制变慢,不需要细微变动时,可延长周期。
过滤系数:用来除去输入模拟值上的高频成分,数值越大,则过滤效果越强,系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度,使土压保持在一定范围,把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数,所得结果再与目标值相比较,这个系数就是比例常数P,P 值越大,调控效果越好。
积分时间I:系统引入比例常数后,PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E,也就是偏差被放大了P倍,这样当系统产生偏差时,可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多,形成超调现象,于是又反过来调整,这就引起螺旋机转速忽大忽小,形成振荡。
为了消除振荡,引入积分环节,使操作量mv 在积分时间内逐渐完成,即螺旋机转速平稳变化,直到消除偏差。
盾构机触摸屏操作说明书

2.操作台触摸屏画面构成及説明
操作台触摸屏基本上进行盾构状态监视、计测数据监控、各种设定、補助操作等,主操作由操作台 台面的各开关进行。
操作台
监视部 台面(操作面)
触摸屏 掘削管理・測量用触摸屏 台面(操作面)
侧面图
正面图
2-1画面阶层及上下触摸屏画面分配
盾构控制用的触摸屏配置于监控部左侧,为上下配置(右侧为掘进管理、测量系统用触摸屏)。
画面上通过纵横矩阵来识别所按的位置,如同时按上几个开关,所按位置就会误识。(按2 个以上开关时,最初按的开关为有效)。 (6) 不要随意操作 PLC 本体的操控开关置于「LATCH-CLEAL」。
本触摸屏由 PLC 信号通信控制,即使 PLC 电源 OFF,内部的 LATCH 域的数据保持 记忆,随 意按操作台内的 PLC 本体上的操控开关置于「LATCH-CLEAL」,否则会清除程序内容,而不能正 常动作。
5
2-2各画面説明 2-2-1 各画面相同部分
①⑩Leabharlann ④ ⑤⑥③
⑦ ⑧ ⑨
①时间显示
②
表示现在的时刻。 ②画面切換开关
能够打开被选择的显示画面的操控键。(各触摸键可显示选择的相应操控画面) 按这个键显示机器的运转状态。 详细请参照「2-2-2 运转监视画面」。
1
0.前言 本说明书为φ6340mm 泥土压式盾构操作台及推进油缸操作箱専用的操作説明書(別冊)。因内容
非独立成立,阅读时请参照主机说明书一起使用。 本说明书中的画面为説明用,与实际显示画面可能会有不同,敬请注意。
1.操作注意事項 用触摸屏操作时,请仔细阅读以下事项,安全使用。
(1) 勿用手指以外的东西操作触摸屏。 硬物操作会损坏触摸屏表面的菜单开关和液晶屏。
(完整版)盾构机吊装计算书

附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1)单件设备最大重量:m=120t。
(2)几何尺寸:6240mm×6240mm×3365mm。
(3)单件最重设备吊装验算图1 中盾吊装示意图工况:主臂(L)=30m;作业半径(R)=10m额定起重量Q=138t(参见性能参数表)计算:G=m×K1+q =120×1.1+2.5=134.5t式中:m=单件最大质量;K1=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索具0.5t;额定起重量Q=138t>G=134.5t(最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2 钢丝绳选择与校核图2钢丝绳受拉图主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6×37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P:P=QK/(4×sina) =34.57ta=77°(钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575,大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“Ω”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H’,则H’=K1×Q÷4式中K1:动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
则H’=K1×Q÷4=1.1×120÷4=33T<55T因此所选用的6个该型号“Ω”型美式卸扣工作能力是足够的,可以使用。
吊装器具选择如下:(1)美式弓型2.5寸55t卸扣6只。
(2)6×37+1-∮65钢丝绳4根,2根用于主钩吊装,两根用于辅助翻身。
完整版盾构机吊装计算书

附件6:计算书1.单件最重设备起吊计算(1) 单件设备最大重量: m=120t 。
(2) 几何尺寸: 6240mm x 6240mm x 3365mm 。
(3 )单件最重设备吊装验算图1中盾吊装示意图工况:主臂(L ) =30m ;作业半径(R ) =10m 额定起重量Q=138t (参见性能参数表) 计算:G=m X K1+q =12" 1.1+2.5=134.5t式中:口=单件最大质量; 0=动载系数,取1.1倍;q=吊索具质量,吊钩2t+索 具0.5t ; 额定起重量 Q=138t > G=134.5t (最大)故:能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2钢丝绳选择与校核J. JLL L I I L土-=二i _---_--i-:i --------■-・:■:-.■- 7 --- < -----• - L- B - ■■- - ■-•二二-—二二 F■二二 M =="UEDE 5F ==--7 - ~二■二二-E - ~ -主吊索具配备:(以质量最大120t为例)主吊钢丝绳规格:6X 37-65.0盾构机最大重量为120t,吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P: P=QK/(4X sina) =34.57ta=77° (钢丝绳水平夹角),K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575 , 大于吊装规范要求的8倍安全系数,满足吊装安全要求。
(详见《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)符合施工要求)。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机,选用了6个55T的“?”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳,设每个卸扣所承受的负荷为H',则H' =K X Q 十4式中K1 :动载系数,取K1=1.1,Q:前盾的重量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书目录页数1、计算条件 (3)1.1工程条件 (3)1.2地质条件 (3)1.3计算模型 (4)1.4盾构机规格 (5)2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)2.1 计算条件 (5)2.2 各参数的计算 (6)2.3 所需扭矩计算 (7)3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)3.1 计算条件 (8)3.2 各参数的计算 (9)3.3 推力计算 (10)4、盾构机壳体强度计算 (11)4.1 计算条件 (11)4.2 各参数的计算 (11)4.3 土荷载计算 (12)4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)4.5 载荷的计算 (13)4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)5、切削刀具寿命的计算 (21)5.1 地质概况 (21)5.2 地质计算模型化 (21)5.3 主切削刀计算 (21)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (21)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (22)5.3.3刀具磨损计算公式 (23)5.3.4刀具磨损计算结果 (24)6、三排园柱滚子轴承计算 (25)6.1 盾构机规格 (25)6.2 载荷计算 (26)6.2.1土载荷的计算 (26)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (26)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算: (27)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (27)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (27)1、计算条件:1.1、工程条件:(1) 隧道长度 m(2) 隧道最小转弯半径 250m(3) 盾构机开挖直径φ6340m m(4) 管片外径φ6200m m(5)管片内径φ5500m m(6)管片宽度 1200mm(7)管片厚度 350mm(8)分块数 5+1块(9)管片重量 4.5t / 块(10)隧道坡度‰1.2、地质条件:(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、细砂(2)隧道覆土厚度 5~30 m(3)地下水位GL- 0.5 m(4)间隙水压 MPa(5)透水系数 cm/sec(6)标准贯入值(N值)(7)内摩擦角 deg(8)粘着力 kN/cm2(9)含水率(W%)(10)地面负荷 6 tf/m2(11)地层反力系数 kN/m21.3、计算模型说明:由于整个计算全部采用在埋深30m ,承受最大水压力,因此计算偏与安全。
图 1-1 根据小松公司的长期经验,切削刀的切削抵抗系数在粘土·淤泥质粘土土层(水土不分离)中最大(见表1-1切削阻力系数)。
因此采用最恶劣的粘土·淤泥质粘土土层(水土不分离)以及隧道上方的土体松弛高度以全覆土来计算盾构机各主要参数。
表1-1切削阻力系数0.5m p=58.8kN/m 21.4、盾构机规格盾构机主要参数如表1-2所示(详细的规格见盾构机技术规格书)。
表1-2 盾构机主要参数2、盾构机刀盘所需扭矩的计算:2.1 计算条件***水、土不分离计算***(1)土质粘土、淤泥质粘土(2)覆土 H 30 m(3)水头 Hw 0m (※)(4)土的单位体积质量水位上部 W0 1.9t/m3(5)土的单位体积质量水位下部 W1 1.9t/m3(6)水的单位体积质量 W2 0t/m3 (※)(7)标准贯入试验值 N 0(8)内摩擦角φ 0 deg(9)地面载荷 S 6t/m2(10)侧方土压系数 K1 0.7(11)松弛土的粘着力 c 4,905 KN/ m2(12)盾构机外径 d 6.34 m(13)盾构机半径 r 3.17 m(14)壳体长L 8.680 m (15)盾构机质量 G 275t (16)掘削断面积 A 31.57 m2(17)刀盘开口率ξ 40% (18)刀盘半径 rc 3.15 m (19)刀盘厚 l 0.4 m (20)切削阻力系数(见表1-1) e s 1.2(21)切削刀刃宽度 B0 12 cm (22)切深 t 2.3 cm (23)切削刀刃的前角θ 0.262 rad (24)主刀具数量(安装总数的一半) nt 39个(25)主刀具平均安装半径(≒d/4) Rk 1.585 m (26)刀盘支撑梁数 na 6 个(27)刀盘支撑梁平均安装半径 Ra 1.56 m (28)刀盘支撑梁外径 da 0.46 m (29)刀盘支撑梁长度la 0.712m (※)标记表示以水土不分离进行计算时不使用。
2.2 各参数的计算1)松弛高度计算①考虑地面负载时的覆土H1 = H + S/W0 33.2 m②松弛高度 H2因为是用全覆土计算,所以松弛高度为:H2 = H1 33.2 m③松弛宽度 BB = r×cos(45-φ/2)+r{1+sin(45-φ/2)}×tan(45-φ/2) 7.7 m 2)土压计算作用在壳体上的土压为上部土压P1、侧压P2及下部土压P3的平均值。
①上部土压P1P1 = H2×W1 617819 Pa { 63.tf/m2 }②侧压 P2P2 = K1×(H2+r)×W1 507663.3 Pa { 51.8tf/m2 }③下部土压 P3P3 = P1+G/(d×L) 662565 Pa { 67.6tf/m2 }④平均土压 PP = (P1+2×P2+P3)/4 573927.6 Pa { 58.5tf/m2 }2.3 所需扭矩计算盾构机刀盘扭矩是由刀具的切削阻力矩、面板及刀盘外周与地层的摩擦阻力矩、搅拌翼的阻力矩等组成。
1)刀具的切削阻力矩 T1一个切削刀刃所需的阻力矩Hα根据村山·田经验公式计算Hα = 2.1×es·B0·t2×10(-0。
22·θ) 1374 N { 140kgf } T1 = nt×Hα×Rk 84.949 kN-m {8.66tf-m} 2)刀盘面板与地层间的摩擦阻力矩 T2T2 = 4×π×c×(1-ξ)×rc3/6 1953 kN-m {199tf-m} 3)刀盘面板外周与地层间的摩擦阻力矩 T3T3 = π×c×l×rc2 1432 kN-m {146tf –m} 4)搅拌翼的阻力矩 T4T4 = 2×na×da×la×ra×c 301 kN-m {30.66tf-m} 5)所需扭矩 TT = T1+T2+T3+T4 3771 kN-m {384.32 tf-m} 6)装备扭矩余量 S装备扭矩T0时(100%时) 5151 kN-m {525tf-m}安全率 S= T0/T 1.36倍装备扭矩T1 时(120%时) 6181 kN-m {630tf-m} 安全率 S= T0/T 1.64倍由计算可知,本盾构机在100%扭矩时(=525tf-m)是理论计算的1.36倍,有充足的余量,特别是在120%扭矩时(=630 tf-m)是理论计算的1.64倍,本盾构机配置了充分的扭矩。
足以保证工程的需要。
3、盾构机所需推力的计算:3.1计算条件***水、土不分离计算***(1)土质粘土、淤泥质粘土(2)覆土 H 30m(3)水头 Hw 0m (※)(4)土的单位体积质量水位上部 W0 1.9t/m3(5)土的单位体积质量水位下部 W1 1.9t/m3(6)水的单位体积质量 W2 0t/m3 (※)(7)标准贯入试验值 N 0(8)内摩擦角φ 0 deg(9)地面载荷 S 6t/m2(10)土压系数 K1 0.7(11)松弛土的粘着力 c 4,905 KN/ m2(12)盾构机外径 d 6.34 m(13)盾构机半径 r 3.17 m(14)壳体长L 8.68 m(15)盾构机质量 G 275 t(16)掘削断面积 A 31.57 m2(17)后续设备的质量 GB 88t(18)牵引系数μ 0.5(19)管片外径 Ds 6.2 m(20)管片与盾尾密封的摩擦阻力μs 0.3(21)盾尾密封数 n 3 道(22)盾尾密封挤压力 PT 0.00314 MN/m (※)标记表示以水土不分离进行计算时不使用。
3.2 各参数的计算(1)松弛高度计算·考虑地面负载时的覆土H1 = H + S/W0 33.2 m ·松弛高度 H2因为是用全覆土计算,所以松弛高度为:H2 = H1 33.2 m (松弛宽度 B)B = r×cos(45-φ/2)+r{1+sin(45-φ/2)}×tan(45-φ/2) = 7.7 m(2) 土压计算作用在壳体上的土压为上部土压P1、侧压P2及下部土压P3的平均值。
①上部土压P1P1 = H2×W1 617819 Pa { 63.tf/m2 }②侧压 P2P2 = K1×(H2+r)×W1 507663.3 Pa { 51.8tf/m2 }③下部土压 P3P3 = P1+G/(d×L) 662565 Pa { 67.6tf/m2 }④平均土压 PP = (P1+2×P2+P3)/4 573927.6 Pa { 58.5tf/m2 }3.3 推力计算盾构机推力由壳体外周摩擦阻力、胸板所受的土压与水压、后续设备的牵引力、管片与盾尾密封的摩擦阻力等组成。
1)克服壳体外周摩擦阻力的推力 F1F1 = π×d×L×c 8480 kN { 865.3 tf }2)克服胸板所受的土压与水压的推力 F2F2 = A×P2 16027kN { 1634tf } 3)克服后续设备的牵引力的推力 F3F3 = GB×μ 614.6 kN { 62.7tf}4)克服管片与盾尾密封摩擦阻力的推力 F4F4 = π×Ds×μs×n×PT 55 kN { 6tf} 5)推进时所需推力F = F1+F2+F3+F4+ 25177 kN {2569tf}6)装备推力安全率虽然对曲线施工和方向控制来说盾构机推进油缸数量多比较好,但受空间的限制,所以尺寸及数量受到制约。
装备推力 F0= 1715×22 37730 kN {3850tf}安全率 F0/F 1.5倍由计算可知,本盾构机配置了充分的推力。
注:本计算从安全考虑,土压计算时的松弛高度采用全覆土计算,而实际上松弛高度要比全覆土小,所以上述装备推力十分充分。
并且,本盾构机的装备推力为所需理论推力的1.5倍,对应曲线施工也具有充分的余量。