不同工况盾构机推力过大浅析.doc

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1、不同工况盾构机推力过大浅析摘要:盾构机结构复杂、功能多样、技术先进，在地铁隧道工程中被广泛应用。但是由于施工环境恶劣、地层条件复杂、维修条件差及人员操作水平等因素的综合性作用，在施工中可能出现推力过大的状况，若得不到及时改善，盾构机的使用寿命会大打折扣，对建设工程的施工质量以及施工进度都会造成影响。本文分析了盾构机结构及工作原理，并对相关的盾构技术做了简要的介绍，提出了在不同工况下解决盾构机推力过大的对策，旨在为读者提供一定的参考。关键词：盾构机构成及原理不同工况推力过大中图分类号：TU74文献标识码：A引言经济的快速发展以及实际工程的需耍，盾构机在隧道施工中不断

2、被推广，其技术的独到Z处也逐渐显现。但是在实际工程施工中，可能由于阻力过大，就会给机器产生一个很大的反作用力，导致盾构机的推力产生变化；也有可能因为施工的不标准，盾构姿态不正确，致使其产生过大推力。总之，施工过程中多种因索的结合会改变盾构机推力，也会造成机械关键部件发生能源消耗较人或者机器出现质量问题等，这些问题如果没有得到及时关注和解决，造成的影响是非常巨大的。由此可见，找出盾构机产生过大推力的原因并加以处理是相当有必要的。一、盾构机结构及工作原理1、盾构机主要构成盾构机的主要部分前盾、中盾、尾盾及后配套等组成，其主要结构如下：前体乂叫切口环，是开挖土仓和挡土部

3、分，位于盾构的最前端，结构为圆筒形，前端设有刃口，以减少对底层的扰动。在圆筒垂直于轴线、约在其中段处焊有压力隔板，隔板上安装主驱动、螺旋输送机及人员舱门和四个搅拌棒，此外，隔板上还开有安装5个土压传感器、通气通水等的孔口。不同开挖形式的盾构机前体结构也不相同。中盾乂叫支承环，是盾构的主体结构，承受作用于盾构上的全部载荷。是一个强度和刚性都很好的圆形结构，地层力、所有千斤顶的反作用力、刀盘止面阻力、盾尾较接拉力及管片拼装时的施工载荷均由中体来承受。中体内圈周边布置有盾构千斤顶和较接油缸，中间有管片拼装机和部分液压设备、动力设备、螺旋输送机支承及操作控制台。有的还有行

4、人加、减压舱。中盾盾壳上焊有带球阀的超前钻预留孔，也可用于注膨润土等材料。盾尾盾尾主要用于掩护隧道管片拼装工作及盾体尾部的密封，通过较接油缸与中体相连，并装有预紧式较接密封。较接密封和盾尾密封装置都是为防止水、土及压注材料从盾尾进入盾构内。为减小土层与管片之间的空隙，从而减少注浆量及对地层的扰动，盾尾做成一圆筒形薄壳体，但又要能同时承受土压和纠偏、转弯时所产生的外力。盾位的长度必须根据管片的宽度和形状及盾尾密封的结构和道数来决定。另外在盾尾売体上合理的布置了12根盾尾油脂注入管和4根同步注浆管。2、盾构机工作原理盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线

5、边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。其工作原理示意图如下所示：虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构,泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。一般城市地

6、铁大多使用土压平衡盾构，在穿越河流时多使用泥水加压平衡盾构。不同工况盾构机推力过大分析及措施2.1盾构受力分析根据实际情况，我们对盾构机的推力进行分析：通常情况下，后配套拖车的阻力亦恒定不变；盾尾阻力受管片和地层摩擦因素影响，因摩擦系数不同而变化，摩擦力与阻力之和为盾尾油缸的压力。如果采用土压平衡模式，恒定不变的土仓压力对盾构机产生的反作用力也是不变的。刀盘与土层Z间的摩擦力受土量及硬度影响，土层的粘土量越大、硬度越大，盾构机的摩擦阻力越大。综上，影响盾构推力的因素主要有：刀盘阻力、盾体主要是盾尾摩擦力。2.2实际工况分析2.2.K刀盘阻力问题在不同地层中掘进，刀

7、盘受到的阻力不同，土层的粘土量越大、硬度越大，刀盘受到的阻力越大，此时一定要对盾构机推进的速度、压力等参数进行实时监控，根据不同的地层调整不同的掘进参数，科学合理的变动参数方可保证盾构机正常的掘进，一旦发现参数达到警戒值时就必须停机检查，不能盲目施工，以免给盾构造成更大的损伤。在粘土地层中，盾构机掘进易造成泥饼，造成刀盘切削能力下降，致使盾构掘进荷载增加，为防止此类问题导致的出土和掘进怵1难，应采用以下对策:增加刀盘前部中心部位泡沫注入量并选择较大的泡沫注入比例，改善土体的和易性,减小渣土的黏附性，降低泥饼产生的几率，必要时螺旋输送机内也加入泡沫，以增加磴土的流动

8、性，利于磴