【精品】盾構(gòu)掘進(jìn)主要參數(shù)計(jì)算方式1

1、 海量資料 超值下載盾構(gòu)推進(jìn)力計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算盾構(gòu)掘進(jìn)主要參數(shù)計(jì)算方式28盾構(gòu)推進(jìn)力計(jì)算 、盾構(gòu)推力 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)必須確保盾構(gòu)足夠的推力來維持和平衡土壓平衡壓力t1、開挖阻力t2、盾殼與圍巖摩擦阻力t3、后配配套牽引力等等。通常，上述值比盾構(gòu)推力要低，盾構(gòu)推進(jìn)油缸的配置受管片形式的影響，盾構(gòu)機(jī)一般必須保證盾構(gòu)圓周壓力均等（有時(shí)盾構(gòu)底部壓力稍高），避免盾構(gòu)油缸尾部襯墊作用在管片接縫處，為保證這些，一般盾構(gòu)機(jī)都安裝了超出正常配置的額外推進(jìn)油缸，然后降低盾構(gòu)系統(tǒng)工作壓力，該壓力在正常推進(jìn)時(shí)采用，只有在艱難地層時(shí)才采用額外推力。 計(jì)算原理 盾構(gòu)千斤頂應(yīng)有足夠的推力克服盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)所遇到的阻力，這些阻力主

2、要有：a、盾構(gòu)四周與地層間的摩擦阻力或粘結(jié)力f1；b、盾構(gòu)刀具切入土層產(chǎn)生在切削刀盤上的推進(jìn)阻力f2；c、開挖面正面作用在切削刀盤上的推進(jìn)阻力f3d、盾尾處盾尾板與襯砌間的摩擦阻力f4；e、盾構(gòu)后面臺(tái)車的牽引力f5；以上各種推進(jìn)阻力的總和用下式表示，在使用時(shí)，須考慮各種盾構(gòu)機(jī)械的具體情況，并留出一定的富裕量，即為盾構(gòu)千斤頂?shù)目偼屏?。地層所需推力fb=f水土壓力+f摩擦力1+f摩擦力2+f牽引力+f切入力 其中： f水土壓力刀盤表面水土壓力 f摩擦力1盾構(gòu)克服上部土體摩擦力所需推力 f摩擦力2盾構(gòu)克服與圍巖間摩擦力所需推力f切入力開挖所需推力（刀具）切入力f牽引力后配套牽引推力r盾構(gòu)半徑（m）d

3、隧道深度（m）l盾構(gòu)長度（m）fr盾構(gòu)與土層間摩擦系數(shù)（0.25）wo土體比重（20kn/m3）wt盾構(gòu)重量（t）wb后配套重量（t）frb后配套與管片間摩擦系數(shù)at單把刀具表面積co 土體粘滯系數(shù)sr土體內(nèi)摩擦角1）、作用在盾構(gòu)上的平均土壓力地層所需推力fb=f=f水土壓力+f摩擦力1+f摩擦力2+f牽引力+f切入力 =941t+706t+100t+161.3 =1908.3t f水土壓=(r2)最大土壓平衡壓力 =（3.172）3kn/m3 =9233 kn =941t f水土壓=dwol(2r4)fr =2020 kn/m37.5(23.7m4)0.25 =6933 kn=706t f摩

4、擦力2=wtfr=220t0.25 =80t f牽引力=wbfrb =1000.2=20t f切入力=刀具數(shù)量at(dwotan2(450+sr/2)+2cotan(450+sr/2) =730.0094(3020 kn/m3tan2(62.50)+230 kn/m3tan(62.50) =1596.81 kn=161.3t fb=f=f水土壓力+f摩擦力1+f摩擦力2+f牽引力+f切入力 =941t+706t+80t+20t+161.3t =1908.3t 實(shí)際配備裝機(jī)推力系統(tǒng)最大壓力350bar時(shí)：3892t 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：最大突破壓力大于2.0所需推力 最大操作推力大于1.5所需推力、刀盤扭

5、矩 切削刀盤裝備扭矩要考慮圍巖條件、盾構(gòu)要型式、盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造和盾構(gòu)機(jī)直徑等因素來確定，總扭矩nb=n1+n2+n3+n4 式中：n1開挖阻力矩； n2切削刀盤正面，外圍面及后面圍巖間的摩擦阻力矩； n3機(jī)械及驅(qū)動(dòng)阻力矩； n4開挖土砂攪拌混合阻力矩；根據(jù)實(shí)例可知刀盤裝備轉(zhuǎn)矩與盾構(gòu)機(jī)直徑大小有很大關(guān)系，一般可按下式計(jì)算： nb=d32.0式中：d盾構(gòu)直徑（m） 土壓平衡連續(xù)開挖所需最大扭矩： nb=d32.0=6.34 32.0=509.9tm(約5500kn-m) 實(shí)際配備裝機(jī)扭矩：n=593.1tm 一般在盾構(gòu)推進(jìn)中，盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)推進(jìn)都比實(shí)際推進(jìn)要大得多，盾構(gòu)的實(shí)際推進(jìn)與地表土質(zhì)、地面載荷、周

6、圍環(huán)境而密切的關(guān)系，當(dāng)?shù)孛嬷車沫h(huán)境比較空曠，對地面的沉降要求不高（不在+10-30）時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)械性能（最大推進(jìn)力和最大扭矩范圍內(nèi)）允許的前提下，可適當(dāng)?shù)奶岣叨軜?gòu)的推進(jìn)力，加大施工進(jìn)度。5.2土倉壓力、盾構(gòu)掘進(jìn)土倉壓力的初步計(jì)算與控制一般在軟土地層中區(qū)間隧道大都采用土壓平衡模式掘進(jìn)，土壓平衡是利用盾構(gòu)機(jī)切削的泥土充滿密封倉并保持適當(dāng)?shù)耐翂毫砥胶忾_挖面的土體，從而達(dá)到對盾構(gòu)正前方開挖面進(jìn)行支護(hù)的目的。平衡壓力的設(shè)定是土壓平衡盾構(gòu)施工的關(guān)鍵，維持和調(diào)整設(shè)定的壓力值又是盾構(gòu)推進(jìn)操作中重要環(huán)節(jié)，其中包括推力、推進(jìn)速度和出土量三者的相互關(guān)系，對盾構(gòu)施工軸線和地層變形量的控制起主導(dǎo)作用。因此，盾構(gòu)推進(jìn)

7、過程中，要根據(jù)不同地質(zhì)泥土厚度、地面建筑情況并結(jié)合地表隆陷監(jiān)測結(jié)果及時(shí)調(diào)整計(jì)算土倉壓力。 、土壓計(jì)算(受力簡圖6.2.1-1如下)根據(jù)土壓平衡工況的特點(diǎn)，確定并保持合理的土倉壓力是關(guān)鍵因素。因此，土壓平衡工況中掘進(jìn)參數(shù)的計(jì)算確定是以土倉壓力為基準(zhǔn)點(diǎn)來考慮，掘進(jìn)控制程序也應(yīng)以土倉壓力的保持為目的，盾構(gòu)在掘進(jìn)過程中據(jù)此取得平衡壓力的設(shè)定值，具體施工時(shí)，主要從以下二方面來控制：1）理論計(jì)算 土倉壓力值p的計(jì)算p值應(yīng)能與地層土壓力和靜水壓力相平衡，設(shè)刀盤中心地層靜水壓力、土壓力之和為p0，p0=.h（土體的平均重度，h刀盤中心至地表的垂直距離），則p=k.p0，k土的側(cè)向靜止土壓力系數(shù)。2）施工狀況千

8、斤頂推進(jìn)速度控制，一般控制在24cm/min。螺旋排土器轉(zhuǎn)數(shù)控制，最大為20rpm。兩者的組合控制。 掘進(jìn)前，按照地質(zhì)情況、水文情況、隧道的埋深測算出理論土壓值，以理論土壓值控制土倉內(nèi)的壓力，隨著推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的地面沉降、排土狀況、刀盤扭距等情況及時(shí)修正土壓值；根據(jù)盾構(gòu)所在的位置的埋深、土層狀況及地表監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。盾構(gòu)推進(jìn)過程中地表隆陷與工作面穩(wěn)定的關(guān)系以及相應(yīng)技術(shù)對策見表1 表1 地表沉降與工作面穩(wěn)定關(guān)系及相應(yīng)對策 地表沉降信息工作面狀態(tài)p與p0關(guān)系措施與對策備注下沉超過基準(zhǔn)值工作面坍陷與失水pmax p0減小p值5.3盾構(gòu)與隧道上浮6盾構(gòu)防水施工技術(shù)一 、防水工程施工為防止隧道內(nèi)部滲漏，給

9、竣工后隧道的運(yùn)營管理和維修帶來問題，盾構(gòu)隧道工程的防水可分為兩個(gè)階段來進(jìn)行防水處理。第一階段：施工階段防水和管片自身防水。第二階段：隧道后期防水，上述兩個(gè)階段都必須在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，對涉及到與防水有關(guān)的材料、機(jī)具、工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制和把關(guān)。根據(jù)巖土的防水施工經(jīng)驗(yàn)，除應(yīng)對管片接縫防水進(jìn)行重點(diǎn)處理外，還應(yīng)對隧道底部和進(jìn)出洞門、旁通道、螺栓孔和注漿孔等局部位置進(jìn)行特殊處理，以確保建成的隧道不漏水，達(dá)到隧道的下列防水設(shè)計(jì)要求。1）襯砌防水的要求區(qū)間隧道防水的設(shè)計(jì)原則是“以防為主，剛?cè)峤Y(jié)合,多道防線,因地制宜，綜合治理”。以結(jié)構(gòu)自防水為主,施工縫,變形縫等薄弱部位為重點(diǎn)，確保隧道

10、整體防水;隧道防水要求是：2）整個(gè)標(biāo)段區(qū)間盾構(gòu)隧道應(yīng)滿足國標(biāo)二級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)滿足初步設(shè)計(jì)技術(shù)要求的隧道上半部不允許滲漏水，結(jié)構(gòu)表面偶見濕漬及隧道下半部、洞門及聯(lián)絡(luò)通道允許有少量漏水點(diǎn)，不得有線流和漏泥砂，實(shí)際滲漏量小于0.1l/m2d。3）隧道滲水量每晝夜不超過0.06升/平方米；任意100平方米每晝夜?jié)B水量10升。隧道頂不允許滴水，側(cè)面允許有少量、偶見濕漬，即隧道內(nèi)總濕漬面積4/1000總表面積，任意100m2隧道內(nèi)表面的濕漬不超過4點(diǎn)，任一濕漬面積0.15平方米。襯砌接頭不允許漏泥砂和滴漏，拱底塊在嵌縫后不允許有滲水。二、具體的防水措施、洞門襯砌防水構(gòu)造和施工洞門防水可分為兩個(gè)部分：洞門

11、襯砌結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)；洞門處的施工臨時(shí)防水設(shè)計(jì)。a.洞門襯砌結(jié)構(gòu)防水保留管片與現(xiàn)澆洞門圈之間的環(huán)向接縫嵌縫密封；并在現(xiàn)澆洞門圈與管片之間加設(shè)一道水膨脹型止水條。 現(xiàn)澆洞門圈與車站內(nèi)襯墻之間的施工縫處加設(shè)兩道水膨脹型止水條。洞門襯砌施工前應(yīng)對管片背后進(jìn)行二次注漿來加強(qiáng)防水，確保洞門施工的干燥作業(yè)面。b.洞門處的施工臨時(shí)防水洞門環(huán)板：在車站內(nèi)襯墻施工中預(yù)埋一環(huán)形鋼板，其寬度為150mm，內(nèi)徑6620mm，外徑6820mm。環(huán)形鋼板上加焊72只m20螺母，通過與螺栓結(jié)合來固定簾布橡膠板。洞門環(huán)板是洞口防水止?jié){設(shè)計(jì)的主要預(yù)埋構(gòu)件，其精度高低將會(huì)影響盾構(gòu)進(jìn)出洞，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制其定位。簾布橡膠板：由氯丁橡膠

12、加棉紗線、尼龍線復(fù)合而成，通過它和管片的密貼來防止管片背后注漿時(shí)的漿液外流。扇形壓板：通過調(diào)節(jié)扇形壓板的位置來壓緊簾布橡膠板，保證簾布橡膠板在注漿壓力下不翻轉(zhuǎn)。c.管片及洞門襯砌防水施工除管片自防水外，襯砌環(huán)向、縱向縫防水構(gòu)造均采用彈性橡膠密封墊，材質(zhì)為三元乙丙橡膠和遇水膨脹橡膠。所有螺栓均進(jìn)行防腐鍍鋅處理，螺孔和回填注漿孔均設(shè)置密封圈，其材質(zhì)為遇水膨脹橡膠。為防止安裝時(shí)密封墊角部受損和漏水，在密封墊外角部貼自粘性橡膠薄板。對密封墊貯存應(yīng)注意防潮、防水，安裝前在密封墊表面涂緩膨脹劑。盾構(gòu)底部易積聚泥砂和泥水，安裝拱底塊前應(yīng)嚴(yán)格清除泥砂，防止密封墊間夾泥砂而影響密封防水效果。封頂塊、鄰接塊縱縫密

13、封墊內(nèi)設(shè)尼龍繩或帆布襯里，以限制插入時(shí)橡膠條的延伸。封頂塊兩側(cè)的密封墊在拼裝前表面涂水性潤滑劑（粘度300cps），以減低插入時(shí)的摩阻力。密封墊與管片間采用單組分氯丁-酚醛膠粘劑粘接。.隧道嵌縫堵漏防水施工在盾構(gòu)掘進(jìn)結(jié)束后對管片預(yù)留的接縫、手孔等處進(jìn)行溝槽嵌縫、手孔封堵等防水處理。a.嵌縫防水施工清縫：刷去縫內(nèi)泥砂和雜物，用清水沖洗干凈。嵌入工字型水膨脹橡膠，嵌好后表面應(yīng)平整，無歪斜和翹曲。涂刷雙組分yj-302界面處理劑。界面處理劑配合比為：甲組乙組水泥=134，在容器內(nèi)拌勻并必須在2小時(shí)內(nèi)用完。界面處理劑涂刷范圍是縫槽內(nèi)壁及縱縫兩側(cè)15mm、環(huán)縫兩側(cè)各16mm范圍內(nèi)。加封氯丁膠乳水泥保護(hù)層

14、氯丁膠乳水泥配合比為氯丁膠乳水泥=0.41，在界面處理劑干燥前進(jìn)行封填。用配好的氯丁膠乳水泥封堵約1/2孔隙，并用“”型泥刀在嵌縫槽面壓出寬50mm、高10mm的“”封口。.手孔填充處理施工對拼裝螺栓外露部分進(jìn)行防腐處理：對個(gè)別螺栓鍍鋅處理后受損的涂防銹漆，其余清除銹渣和浮銹，然后涂水性防銹漆，再用快凝水泥嚴(yán)密封頭，最后套上塑料保護(hù)罩。保護(hù)罩上應(yīng)適當(dāng)鉆孔以利水泥粘接。隧道下半斷面的手孔用摻有微膨脹劑的細(xì)石混凝土填充，要求表面平整光滑，但整體道床范圍內(nèi)的手孔無此要求。拱底塊上的螺栓外露部分全部涂防腐涂料，其他部分如有銹蝕也需涂防腐涂料。填充細(xì)石混凝土前，必須用配好的界面處理劑涂刷。填充細(xì)石混凝土

15、前可留少許高度不填平，用水泥漿抹平，使其平整美觀。鄰接塊上隧道照明燈座支架的手孔在工程結(jié)束前拆除燈座，割除支架，填充細(xì)石混凝土將孔和殘余部分全部封閉，施工時(shí)注意采取安全絕緣措施。.局部滲漏水及其他損壞處理方案隧道襯砌從設(shè)計(jì)方面采取了防水措施，基本能滿足隧道防滲漏水的要求，但也可能有局部滲漏水現(xiàn)象發(fā)生。對這些部位必須認(rèn)真處理，確保整個(gè)區(qū)間滿足抗?jié)B要求。防水原則“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理?！币话闾幚聿襟E如下：1).滲漏水調(diào)查：內(nèi)容包括滲漏水位置（里程、部位）；裂縫與破碎情況（長度、寬度、形狀、裂縫是否貫通、干濕程度）；滲漏量大?。ǖ温⒕€漏、面漏）；變化發(fā)展情況（產(chǎn)生與發(fā)生

16、時(shí)間，開展過程）；對結(jié)構(gòu)安全的影響（混凝土的侵蝕、鋼筋的銹蝕）等。2).施工記錄的調(diào)查：主要是調(diào)查材料、配合比、養(yǎng)護(hù)情況、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)情況和盾構(gòu)推進(jìn)記錄。3).根據(jù)滲漏水情況和施工記錄的調(diào)查，結(jié)合隧道沉降變形及其影響，分析滲漏水的原因，采取具有針對性措施：如滲漏水較大、滲漏點(diǎn)較多并集中或裂縫較寬，可采用鉆孔注漿（漿液根據(jù)滲漏狀況選用聚氨脂漿材、水玻璃和水泥漿等），封縫采用工字型加遇水膨脹膩?zhàn)訔l加封氯丁膠乳水泥保護(hù)層，界面均涂界面處理劑。注意管片打穿時(shí)要配相應(yīng)的橡膠塞密封防注漿孔涌泥問題。如裂縫為0.15mm以下潮濕或微滲裂紋，可采取涂無機(jī)水性高滲密封劑涂刷以封閉裂紋。 關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算1地質(zhì)力

17、學(xué)參數(shù)選取圖7-7-1計(jì)算斷面地質(zhì)剖面圖根據(jù)廣州市軌道交通三號(hào)線詳勘階段漢溪市橋盾構(gòu)段段的巖土工程勘察報(bào)告，漢溪站南市橋站北區(qū)間隧道中，左線及右線的工程地質(zhì)縱斷面圖，選擇右線里程yck21+037.233處地質(zhì)鉆孔編號(hào)為mcz3-hg-063a的相關(guān)地層數(shù)據(jù)，見地質(zhì)剖面圖7-7-1，作為該標(biāo)段盾構(gòu)機(jī)選型關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)和校核計(jì)算的依據(jù)。該段面地表標(biāo)高為27.41m，隧道拱頂埋深32.5m，盾構(gòu)機(jī)殼體計(jì)算外徑6.25m，盾殼底部埋深38.75m，地下穩(wěn)定水位2.5m。其它地質(zhì)要素如表7-7-1所示。地質(zhì)要素表 表7-7-1代號(hào)地層厚度s（m）天然密度（g/cm3）凝聚力c（kpa）底層深度h（m）粉

18、質(zhì)粘性土12.01.9520.312.0硬塑狀殘積土13.01.8826.025.0全風(fēng)化混合巖、塊石土14.01.9130.639.0隧道基本上在、和地層中穿過，為相對的隔水地層。按上述條件對選用盾構(gòu)的推力、扭矩校核計(jì)算如下：2.盾構(gòu)機(jī)的總推力校核計(jì)算：土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)總推力f，由盾構(gòu)與地層之間的摩擦阻力f1、刀盤正面推進(jìn)阻力f2、盾尾內(nèi)部與管片之間的摩擦阻力f3組成，即按公式f=( f1+f2+f3).kc式中：kc安全系數(shù)，2.1 盾構(gòu)地層之間的摩擦阻力f1計(jì)算可按公式f1=*d*l*cc凝聚力，單位kn/m2 ，查表7-7-1，取c= 30.6kn/m2 l盾殼長度，9.150m

19、d盾體外徑，d=6.25m得： f1=*d*l*c=3.141596.259.1530.6 5498 kn2.2 水土壓力計(jì)算d盾構(gòu)殼體計(jì)算外徑，取6.25m；l盾構(gòu)殼體長度，9.15m；pe1盾構(gòu)頂部的垂直土壓。按全覆土柱計(jì)算，為校核計(jì)算安全，采用巖土的天然密度值計(jì)算。qfe1盾構(gòu)機(jī)拱頂受的水平土壓；qfe1pe1pe2盾構(gòu)底部的垂直土壓。按全覆土柱計(jì)算，為校核計(jì)算安全，采用巖土的天然密度值計(jì)算。qfe2盾構(gòu)底部的水平土壓。qfe2pe2qfw1盾構(gòu)頂部的水壓qfw2盾構(gòu)底部的水壓側(cè)壓系數(shù)，取0.37；計(jì)算qfe1 qfe2 qfw1 qfw2pe1121.959.8131.889.8（32.5-12-13）1.919.8 609.2kn/m2pe2609.2 6.251.919.8726.2 kn/m2qfe10.37609.2 225.4 kn/m2qfe20.37726.2 268.7 kn/m2qfw1(32.5-2.5) 9.8294 kn/m2qfw2294+6.259.8=355.3 kn/m22.3 盾構(gòu)機(jī)前方的推進(jìn)阻力f2作用于盾構(gòu)外周和正面的水壓和土壓見圖7-7-2所示。2圖7-7-2盾構(gòu)機(jī)受力示意圖按水壓和土壓分算公式計(jì)算，將以上各項(xiàng)代入公式得：f2 = 17539.5 kn2