盾构机受力计算及始发结构设计
受力验算
海瑞克S786盾构机参数：
前盾：144t （加刀盘），长度3.61m
中盾：85t ，长度2.58m
盾尾：28t ，长度2.9m
43轨轨底宽度：m 3
10114-⨯
①计算时为了安全起见，14号槽钢取屈服压应力[]Mpa 215=σ
则：N F G 631058.21010)1448528(⨯=⨯⨯++= 槽钢不屈服则有：[]l
l d l 7
36610263.2101141058.21058.2⨯=⨯⨯⨯=⋅⨯≥-σ 所以:[]m l 105.010
21510263.210263.267
7
=⨯⨯=⨯≥σ 查规范有槽钢宽度m d 014.0=槽钢
则所需槽钢根数S 为：（根）槽钢5.7014
.0105.0===d l
S 即：所需要的槽钢根数不能少于8根。
②由于盾构机盾体的重量是由前、中、盾尾三个部分的重量组成，重量分配并不均匀。
计算盾构机重心位置重心l ：
对盾尾尾部取矩有：
m
l l l 38.64545
6.718141654.50525709.258.261.310502
9.258.261.31094258.261.31085261.310281050948528=+++=⨯++⨯⨯+++⨯⨯++⨯⨯+⨯
⨯=⨯+++⨯重心重心重心所以：）（）（）（）（ 即重心处于距离盾尾尾部m 38.6处。
由于应力在此处集中，为了保证槽钢不被压曲，应该在此处均布多根槽钢或者将槽钢加筋作为安全处理。
盾构机的关键参数计算方法8
盾构机的关键参数计算方法1.1.1.1盾构机总推力计算根据隧道工程条件，盾构主要参数计算按盾构在最大土压和水压位置进行计算。
根据招标文件和地质堪察报告按盾顶埋深22m，地下水位埋深按2m，盾构穿越地层按粉质粘土地层进行核定。
1、计算参数管片内径：Φ5500mm管片外径：Φ6200mm管片厚度：350mm管片宽度：1500mm覆土厚度：20m水头压力：200kPa土容重：粘土γ＝19.1kN/m3,粉土γ＝19.9kN/m3土的侧压力系数：0.5盾构机重量：331.7t盾构机盾壳长度：9.55m管片外径：Φg=6200mm盾构尾部的外径为：Φ6390mm盾体直径为：D 0＝6410mm钢与土的摩擦系数μ1＝0.3车轮与钢轨之间的摩擦系数μ2＝0.2每一先行刀的容许负荷pr＝150kN后配套系统G1＝160t最大推力F：42,000kN额定扭矩：5316 kNm脱困扭矩：6934 kNm2、盾构荷载计算松动圈土压，见图2.1.6-1。
按覆土厚度H0=22m计算,H1=1m,H2=12m.H3=9m①Pe1=（γ-10）H2+（γ-10）H3 +γ*H1=219.3kPa ②Pe2=Pe1-64.5=153.8kPa③④ ⑤⑥ ⑦ ⑧ ⑨图2.1.6-1 荷载计算简图3、盾构机总推力计算盾构的总推进力必须大于各种推进阻力的总和，否则盾构无法向前推进。
包括盾构外围与土的摩擦力、盾构推进阻力（正面阻力）、由先行刀挤压阻力、管片与盾尾的密封阻力、后方台车的牵引阻力。
1.1.1.2盾壳与土体的摩擦力(1)、盾构外围与土的摩擦力)4()(221101011w q p q p LD w Lp D F e e e e w ++++=+=πμπμkN 6.11047）331742.1481048.1533.21955.9*41.6*14.3(3.0＝=++++kPa p q e e 1045.0*208*11===λkPa Pe q e 2.1485.0*2195.0*45.6*12*)145.6*)10((2=+=+-=λγkPaL D G p g 02.62)0.8*45.6/(10*320*/0===11e e q qf =22e e q qf =kpa qf w 2101=kpa qf w 2752=(2)、盾构推进阻力（正面阻力）kNqf qf qf qf D F w e w e 1383922752108.1533.219*40881.41*14.32*42211202=+++=+++π＝(3)、由先行刀挤压产生的阻力kN n p F r 2700150*18*3=== (4)、管片与盾尾的密封阻力kN W M F S C 8.1418.92.51.55.5)5.5-6.22.6(41416.323.04=⨯⨯⨯⨯⨯⨯÷⨯⨯=⨯=MC -管件与钢板刷之间的摩擦阻力，取0.3 WS-压在盾尾内部2环管片的自重 (5)、后方台车的牵引阻力kN G F 3201600*2.0*＝125==μ 所需最大推力kN F F F F F F 4.280483208.1412700138396.1104754321max =++++=++++=安全系数5.14.28048/42000/＝max ==F F α 根据分项计算推力的安全系数达到1.5，可以满足掘进的需要。
盾构推进计算
5.1 盾构推进力⑴、盾构推力盾构机推进必须确保盾构足够的推力来维持和平衡土压平衡压力T1、开挖阻力H、盾壳与围岩摩擦阻力飞、后配配套牵引力等等。
通常，上述值比盾构推力要低，盾构推进油缸的配置受管片形式的影响，盾构机一般必须保证盾构圆周压力均等（有时盾构底部压力稍高），避免盾构油缸尾部衬垫作用在管片接缝处，为保证这些，一般盾构机都安装了超出正常配置的额外推进油缸，然后降低盾构系统工作压力，该压力在正常推进时采用，只有在艰难地层时才采用额外推力。
①计算原理盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力，这些阻力主要有：a、盾构四周与地层间的摩擦阻力或粘结力F i ；b、盾构刀具切入土层产生在切削刀盘上的推进阻力F2；c、开挖面正面作用在切削刀盘上的推进阻力F3d、盾尾处盾尾板与衬砌间的摩擦阻力F4；e、盾构后面台车的牵引力F5；以上各种推进阻力的总和用下式表示，在使用时，须考虑各种盾构机械的具体情况，并留出一定的富裕量，即为盾构千斤顶的总推力。
地层所需推力F b=F 水土压力+F 摩擦力1+F 摩擦力 2 +F 牵引力+F 切入力其中：F 水土压力—刀盘表面水土压力F 摩擦力1—盾构克服上部土体摩擦力所需推力F 摩擦力2—盾构克服与围岩间摩擦力所需推力F 切入力—开挖所需推力（刀具）切入力F 牵引力—后配套牵引推力R—盾构半径（mD—隧道深度（mL—盾构长度（mF r—盾构与土层间摩擦系数（0.25）W—土体比重（20kN/m3）W t —盾构重量( t )W—后配套重量(t)F rb—后配套与管片间摩擦系数A—单把刀具表面积C o —土体粘滞系数S r —土体内摩擦角1 )、作用在盾构上的平均土压力地层所需推力F b=E F=F 水土压力+F 摩擦力1+F 摩擦力2+F 牵引力+F 切入力=941t+706t+100t+161.3=1908.3tF 水土压=(R2xn) x最大土压平衡压力23= (3.17 xn)x 3kN/m=9233 kN=941tF 水土压=D x Wx L x (2 xnx R+ 4) x F r3= 20x20 kN/m x 7.5 x (2 xnx 3.7m-4) x 0.25=6933 kN=706tF 摩擦力2=W t x F r=220t x 0.25=80tF 牵引力=W b x F rb=100 x 0.2=20t2F 切入力二刀具数量x A x (D x W x tan (450+S/2)+2 xG xtan(450+S r/2))2=73 x 0.0094 m2x (30 x 20 kN/m3 x tan (62.50)+23x 30 kN/m3x tan(62.50)) =1596.81 kN=161.3t=941t+706t+80t+20t+161.3t=1908.3t 实际配备装机推力系统最大压力350bar 时：3892t 设计准则：最大突破压力大于2.0 X所需推力最大操作推力大于1.5 X所需推力⑵、刀盘扭矩切削刀盘装备扭矩要考虑围岩条件、盾构要型式、盾构机构造和盾构机直径等因素来确定，总扭矩N b=N1+N2+N3+N4式中：N—开挖阻力矩；N 2—切削刀盘正面，外围面及后面围岩间的摩擦阻力矩；N 3—机械及驱动阻力矩；N 4—开挖土砂搅拌混合阻力矩；根据实例可知刀盘装备转矩与盾构机直径大小有很大关系，一般可按下式计算：N b=D3X2.0式中：D——盾构直径（m土压平衡连续开挖所需最大扭矩：N b=D3X 2.0=6.34 3X2.0=509.9tm（约5500kN-m）实际配备装机扭矩：N=593.1tm 一般在盾构推进中，盾构机的设计推进都比实际推进要大得多，盾构的实际推进与地表土质、地面载荷、周围环境而密切的关系，当地面周围的环境比较空旷，对地面的沉降要求不高（不在+10〜-30 ）时，在盾构机械性能（最大推进力和最大扭矩范围内）允许的前提下，可适当的提高盾构的推进力，加大施工进度。
地铁盾构施工中始发反力架设计及受力分析
2.3.3力学计算立柱、横梁受力计算。
根据以上分析，分别建立横梁、立柱、支撑的计算模型。
因为横梁的荷载是传递到立柱和水平支撑上的，计算为横梁→立柱→支撑→井壁支座。
横梁L 1、L 2计算q 1=3750/2.71m=1383kN/m ，L 0=5.82m3）截面复核横梁及立柱采用箱式截面，采用工56b 双拼工字钢。
查询工56b 截面系数，Ix=68500cm 4，W=2450cm 3。
L 1、L 2截面复核：查弯矩图、剪力图，得M max =846.41kN ·m ；V max =1873.97kN ；σmax =M max /2W=846.41/（2×2450）MPa=172.7MPa Τmax =V max /（2×2A ）=1873.97/（2×2×540×20）MPa=43.4MPa查钢结构设计规范可知：[σ]=235MPa ；[τ]=120MPa 。
故经检验σmax <[σ]，τmax <[τ]；横梁满足强度设计要求。
柱H 、H 截面复核：（b ）计算模型图1盾构始发反力架示意图及计算模型（a ）示意图（c ）L 1、L 2弯矩图（kN ·m ）图2横梁L 1、L 2计算（a ）L 1、L 2计算简图（b ）L 1、L 2剪力图（kN ）（a ）H 1、H 2计算简图（b ）H 1、H 2剪力图（c ）H 1、H 2弯矩图图3立柱H 1、H 2计算图4计算模型计算结果最大组合应力值及位移值如图5。
由应力云图上可得，在盾构机始发推力作用下，力发生在立柱及横梁中部位173.7MPa<[σ]=235MPa，满足规范要求。
由计算结果可得最大竖向位移发生在立柱中下部位置，位移大小为w=3.424mm，根据《钢结构设计规范》GB50017-2017）附录[5]取变形允许值f=l/400=14.25mm 时须综合考虑始发车站的尺寸及盾构机性能参数，从预埋钢板的设置及反力架各部件之间的连接关系出发，确保反力架安装固定牢靠，保证盾构机零误差进洞。
盾构始发托架、反力架计算书
目录一、工程概况 (1)二、反力架计算 (1)2.1 反力架及支撑体系介绍 (1)2.2 反力架受力分析 (4)2.3 反力架验算 (4)三、始发托架计算 (7)3.1 始发托架介绍 (7)3.2 始发托架受力验算 (8)盾构始发托架、反力架计算书一、工程概况本标段包括2站2区间，分别是云梦站、大板站、云梦站～长发站区间、长发站～大板站区间，区间采用盾构法施工。
云梦站～长发站区间，盾构从云梦站始发，沿凤凰大道地下敷设，向东沿陕鼓大道到达长发站小里程端接收。
区间左线隧道长1050.213m，右线隧道长1043.206m；线路平面有二处曲线，曲线半径为1200/450m，洞顶覆土5.4～17.2m，线间距13～15.5m，最大纵坡为14.818‰。
长发站～大板站区间，盾构从长发站和站后暗挖隧道空推通过后，在暗挖隧道端头和车站大里程端二次始发，沿陕鼓大道地下向东行进后，转向东南方向沿迎宾大道地下进行，到达大板站小里程端接收吊出。
区间左线隧道长637.377m，右线隧道长858.852m，区间含一处平曲线，曲线半径为450m，洞顶覆土6.3～13.2m，左右线间距为15～15.6m，线路纵坡为V形坡，最大坡度为22‰。
二、反力架计算2.1 反力架及支撑体系介绍盾构机在始发掘进时，必须借助外置反力架来提供盾构在始发过程中及前阶段的顶进推力。
反力架的结构设计按照安全、适用、经济的原则，其材料的选定是根据盾构机各种设定参数计算出来总的推力并充分考虑了盾构施工现场的实际情况。
反力架采用20mm和30mm厚钢板制作，进行盾构反力架形式的设计时，是以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据。
图2-1-1 反力架钢负环设计图图2-1-2 反力架组装立体示意图反力架设计如图2-1-3、2-1-4所示。
图2-1-3 云梦站反力架设计图图2-1-4 长发暗挖隧道反力架设计图支撑系统由钢反力架、斜撑及负环管片临时衬砌组成。
盾构始发反力架结构设计及应用效果分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｚ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｎ ｏ ． ２ ｂ ｉ ｄ — ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅ ａ ｓ ｔ
关 键词 ：盾 构始发 ；反 力架 ；结构设 计 ；支撑 ；弯矩
中图分类号 ：Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号：１ ０ ０ ０ — ０ ８ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ６ ６ ． ０ ５
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｉ ｔ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆｅ ｃ ｔ
ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｐ ｏｖ ｒ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｉ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｙ ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍ ｅ ．
Ｍ ａ ｉ ｎ Ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ｙ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ － ｔ ｏ — Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｒ ｊ ｅ ｃ ｔ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
隧道盾构始发反力架计算
１ 反力架结构及支撑形式
盾构反力架采用２ ０ ｍ ｍ 厚钢板 ， 钢板后面采用钢管支 撑， 上半部支撑采用 ｌ ５ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 支撑斜撑在矿山隧道 的初支面上 ， 钢管与初支钢架焊接 ； 中部支撑采用ｑ ｂ ３ ０ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 支撑与预埋钢板焊接 ， 斜撑在混凝土 面上 ； 下部将 盾 构机直接抵在 仰拱混凝土之 上。 盾构机横 断面 、 纵 断 面图， 如图１ 、 图２ 所示。 钢管支撑参数 ， 见表ｌ 。
ｓ ｉ ｎ ５ ５ 。 ＝ ６ ９ ５ ８ （ ｋ Ｎ）
设置８ 根（ １ ） １ ５ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 均匀分 布 ， 则钢 管受到 的应
第３ ２ 卷第 ２ ５期
表 盾构机 受力值表
任成国， 等： 隧道盾构始发反力架计算
３ ５
支撑按一端 固定一端 ， 两端固定 ， 得￣ Ｕ ｉ ｘ ＝ ０ ． ５ ，
摘 要： 盾构 始发 段 需要 施做 反 力墙 ， 但是 反 力墙 施做 较 费 时 ， 会 影响 施 工进度 。 文章 在 对 隧道盾 构 始发 反 力架计 算 的基
础上 ， 验 证 了盾 构始 发 的改进 装 置的 可行 性 。
关键 词 ： 反力墙 ； 始发段 ； 计 算； 改进 中 图 分类 号 ： ｕ ｏ ３ ４ ８ 文 献标 识码 ： Ａ
属于短粗杆 ， 支撑钢管稳定性满足要求 。 ２ ． ４ 下部验算 下部直接支撑于仰拱混凝土之上 ， 混凝土为Ｃ ２ ５ 喷射 混凝土 ， 由管片直接传力 ， 分担总推力 的１ ／ ２ ， 即１ ７ ０ ９ ８ ／ ２ ＝ ８ ５ ４ ９ （ ｋ Ｎ） ， 接触面积４ ８ １ ４ ２ ８ ７ ｍ ｍ ， 则混凝土面的应力为 ８ ５ ４ ９ ／ ４ ８ １ ４ ２ ８ ７ ￣ １ ０ ＝ １ ． ７ ７ （ Ｍ Ｐ ａ ） ＜ １ １ ． ９ Ｍ Ｐ ａ ， 强度满足要求 。 ２ ． ５ 中部支撑接触面强度验算 钢管传到预埋钢板的压力为ｓ ｉ ｎ ３ ０ 。 ｘ ３ ２ ９ １ ／ ４ ＝ ４ １ １ ． ３ ７ ５
盾构机计算书
φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书株式会社小松制作所地下建机事业本部小松(中国)投资有限公司2010年4月目录页数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 (19)5.1 地质概况 (19)5.2 地质计算模型化 (19)5.3 主切削刀计算 (19)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (19)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (20)5.3.3刀具磨损计算公式 (21)5.3.4刀具磨损计算结果 (22)6、三排园柱滚子轴承计算 (23)6.1 盾构机规格 (23)6.2 载荷计算 (24)6.2.1土载荷的计算 (24)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (24)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算： (25)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (25)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (25)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、中粗砂(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。
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【内容提要】本文重点从分析盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
【关 键 词】隧道、盾构、始发、始发托架、反力架
前言
随着技术进步、综合国力的增强，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的。虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。而且使用盾构，在对洞口进行加固处理的始发阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。
3
盾体支撑采用43kg/m重轨，重轨截面中心线过盾体中心,并且垂直于轨面,轨面距盾体中心R3125(即前盾外径尺寸6250的一半),中盾安装时用铝板或铜板垫平,垫平厚度为3125-6240÷2=5mm；后盾安装时也用铝板或铜板垫平,垫平厚度为3125-6230÷2=10mm。
3
设盾构机重量为G ，重轨给盾体的支撑力为N1,N2,截面受力分析如下，设两重轨界面中心线过圆心的夹角为Ø
WS-压在盾尾内部2环管片的自重
2.2.3
所需最大推力
安全系数
结论：根据分项计算推力的安全系数达到，可以满足掘进的需要；
始发时每一个滚刀挤压产生的负荷按150kN计算，则F3=150*35=5250kN，盾构机在始发井的反力架的承载能力应大于F2+F3+F4+F5=+5250++300=kN，反力架按承载15000 kN设计。
最大弯应力σmax= Mmax×y/ IZ
=×103×0.5m/498000×10-8m4
=94×106N/m2
=94MPa＜[σ]
故满足要求
反力架结构的确定
反力架竖梁下方部位用M24的高强度螺栓通过法兰盘连接，横梁竖梁斜梁之间通过M24螺栓连接。反力架竖梁底部钢板与始发底面预埋钢板焊接,并在底部钢板后面焊上20mm厚的钢板（或三角形立筋）消除剪切力。同时也降低反力架提供反力时上窜的力。基准环采用两个30mm厚的环型面板,面板之间焊接两个环型立板,在两立板之间的圆周上每隔18°均匀焊接30mm厚的筋板。基准环从中间一分为二,分别焊接到两个20mm厚的钢板上，焊接板通过M24的高强度螺栓连接到反力架上,反力环与反力架的中间部位通过八个30mm厚的钢板用螺栓压紧。反力环内圈设有K孔，用于管片纵向螺栓经过,管片的螺栓连接数量为10个，通过反力环上的K孔(200×180)连接到钢环板上，10个螺栓孔均布在反力环面板直径为￠=5640mm的圆上。
管片宽度：1500mm
覆土厚度：20m
水头压力：180kPa
土容重：γ＝23kN/m3
土的侧压力系数：
盾构机重量：320t
盾构机盾壳长度：8.16m
管片外径：Φg=6000mm
盾构尾部的外径为：Φ6230mm
盾构刀盘直径为：D 0＝6250mm
钢与土的摩擦系数μ1＝
车轮与钢轨之间的摩擦系数μ2＝
每一滚刀的容许负荷pr＝250kN
图1线路平面示意图
2盾构机始发阶段的受力
盾构机始发
始发前盾构机处于+%变坡点附近，整个盾体支承在始发托架上，盾构主机仅有重力G约3200kN作用在始发托架上，重心距刀盘面约2.7m，刀盘悬臂置于托架前端，托架前端离始发掘进面（围护结构外侧面）约1.8m。始发井盾构始发设计负7环始发，负7环端面靠紧反力架的反力环面，负7环另一端成为30个推力油缸的支撑面，提供掘进支撑反力，盾构机始发前受到始发托架两个导轨的支撑反力。
始发托架主体分为10个部分，纵向从中间一分为二，由两个30mm厚的钢板用高强度螺旋连接。横向分为5个部分，中间由两个30mm的法兰板用高强度螺栓相连。等主体连接好后，将重轨及连接板与主体栓接。管片支架安装时，先把支撑三角架分别与底座端头用两个30mm厚钢板相连，然后把管片垫板用高强度螺栓连到支撑三角架上。始发架底架H250×250型钢之间，中间连接板两侧用14a槽钢焊接加强，用两个14a槽钢斜撑焊接在重轨支架底部与中间槽钢下方，斜撑纵向夹角55°。盾体组装时用千斤顶顶推来实现，盾体总重按320t设计，重轨表面涂抹黄油润滑，有润滑钢对钢的摩擦系数为,所需要的推力320×=32t。利用两台85t千斤顶可实现盾体平移组装。千斤顶挡板采用30mm厚钢板焊接成L型，后面加一支撑的方式。千斤顶挡板支架采用H型钢250×250材料，与底部支撑H型钢栓接在一起。千斤挡板与挡板支架间用M24高强度螺栓固定。
盾构机
根据隧道工程条件，盾构主要参数计算按盾构在最大土压和水压位置进行计算。本标段选择的计算断面位置为YCK6+200处。根据招标文件和地质堪察报告按盾顶埋深20 m，地下水位埋深按2m，盾构穿越地层按<4-4>卵石土地层进行核定。
2.2.1
管片内径：Φ5400mm
管片外径：Φ6000mm
管片厚度：300mm
盾构的总推进力必须大于各种推进阻力的总和，否则盾构无法向前推进。包括盾构外围与土的摩擦力、盾构推进阻力（正面阻力）、由滚刀挤压破岩力、管片与盾尾的密封阻力、后方台车的牵引阻力。
2.2.3
2.2.3
2.2.3.3由滚刀挤压产生的阻力
n-滚刀数量按正面有35把计算
2.2.3
MC-管件与钢板刷之间的摩擦阻力，取
G= N1 CosØ/2+ N2 CosØ/2=2 N1 CosØ/2
N1 SinØ/2= N2 SinØ/2
故N1=G/ 2CosØ/2为了使N1小，CosØ/2就取大，Ø角就越小越好。
选Ø角为50°。G= 320t, 于是N1=320/ 2CoS25°=177t
如图3盾构机静载受力所示：
图3盾构机静载受力图
设计零环管片进入盾构隧道洞门600mm(在400-800mm范围内)，反力架的反力环端面距零环管片进入隧道洞门端面的距离为1500×7+(1500-600)=11400mm,这中间安装了7环负环管片。 始发托架的长度=反力环端面距零环管片进入隧道洞门端面的距离(11400mm)-洞门前排水沟的宽度(1000mm)-托架距反力环端面的距离(200mm)=10200mm。
3.2.5
盾体(前盾)外径距始发托架底面的距离为3430-3125=305mm,故始发托架底部支撑采用热轧H型钢（GB/T 11263-1998）H 250×250材料。两侧的重轨支撑采用3个30mm厚钢板与H 250×250型钢一起焊接的方式。3个30mm厚钢板焊接成的工字形支架横向焊两个30mm厚的加强筋板,筋板纵向间隔890mm(即H 250×250型钢的中心线上);纵向焊两个20mm厚钢板形成箱形结构。重轨焊接到连接板的表面,连接板通过高强度螺栓与工字形支架连接，在重轨纵向的方向上每隔500mm焊两个20mm的三角形加强筋板。管片支撑架采用H型钢150×150材料，焊成三角形与底部支撑（H250×250）一起与盾体底部支架通过两个30mm厚的法兰板用M24的高强度螺栓相连。管片支撑架的支撑面与管片之间有200mm的距离，中间通过木楔子撑紧。
反力架的
反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。
在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。
由于反力架和始发托架为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发托架时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在±10mm之内。始发托架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平趋势偏差＜±3‰。
本文从盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
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成都地铁1号线一期工程盾构施工2标，人民北路站至天府广场站盾构区间，第一台盾构机从始发井（右线）南端向南始发掘进，到达天府广场站调头至左线，再从左线向北始发，到达骡马市站后盾构机过站，到达文武路站后盾构机转场，到人民北路站吊出完成左线盾构掘进；第二台盾构机从始发井（右线）北端始发到达骡马市站过站，到文武路站转场，到人民北路站吊出完成右线盾构掘进，见图1线路平面示意图。整个盾构区间左、右线盾构吊装与拆除4次、调头1次、过站2次、转场2次。成都地铁人-天区间两台盾构机在右线始发井各有一次盾构始发起点，总共7次始发，根据每次各100m的始发掘进地段的地质条件和线路平、纵断面设计，分析盾构机的掘进受力，对于正确设计、固定盾构机的始发设施，合理提出始发阶段盾构机掘进参数的控制是十分必要的。
反力架竖梁后面留有48个螺栓孔,用于支撑连接。支撑采用钢管材料，钢管外径600mm，壁厚14mm。钢管中间部位焊接环形钢板增加抗弯强度,在环形钢板与钢管之间焊接三角形筋板加强，焊接管纵向焊缝为V形坡口,钢管两头焊接30mm厚钢板，与反力架竖梁和车站边墙的预埋钢板连接,钢管纵向对接焊缝为II级，端头手腿部分角焊，焊缝为II级，其余为III级。焊接钢管的加工精度为椭圆度不应大于2D/1000(D为钢管直径)。
因为横梁每隔1000mm间距焊两个30mm厚钢板增加强度，取中间一段，承受均布载荷P=375t计算，求出反支力RA=RB=1/2P=375t/2==1875kN
最大弯矩Mmax=1875×=横梁截面面积A=300×30×2+30×(1000-60) =46200mm2=462cm2
惯性矩IZ=∫Ay2dA =498000cm4
因为每个重轨承受盾体的力为177t。
所以支撑架中的承重加上重轨及其他部件的总量约为200t。
支撑架长度以10m来计算
每米支承架的承受力P=200t/10=20t=200kN(1t=10kN)