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1、中粗砂地层中降低盾构机刀盘扭矩的措施研究?隧道/地下工程?中粗砂地层中降低盾构机刀盘扭矩的措施研究王庆柱(中铁十八局集团有限公司天津300350)摘要盾构法施工已成为开挖城市地铁隧道的主要工法.但盾构施工中,刀盘驱动扭矩过大,始终是制约施工进度的主要因素.从盾构机刀盘驱动系统,土仓内切削土体,泡沫系统,刀盘开口率,刀具选型等5个方面对盾构机刀盘驱动扭矩过大的原因进行了分析,提出了切实可行的解决办法,并在沈阳地铁一号线云沈区间盾构施工中得到了成功的应用.关键词中粗砂地层土压平衡盾构机刀盘扭矩刀盘开口率中图分类号U455.43文献标识码A文章编号1009—4539(20
2、11)08—0030—03ResearchonMeasuresofNarrowingtheCutterTorqueoftheShieldMachineinCoarseSandWangQingzhu(ChinaRailway18BureauGroupCo.Ltd.,Tianjin300350,China)AbstractTheshieldmethodhasbeenpopularlyappliedintheexcavationofcitysubwaytunnels.Buttheoversizedcuttingwheeldrivetorquehasalwaysbeenth
3、emainfactorrestrictingtheconstructionspeedinshieldconstructionprocess.Thispaperanalysesthereasonsoftheoversizedcuttingwheeldrivetorquefromfiveaspects,namely,thecuttingwheeldrivesystemoftheshieldmachine,thesoilcuttingsystem,thefoamsystem,theopenratioofcutterhead,andtheselectionofcutting
4、tools.AfeasiblesolutionhasbeenproposedandsuccessfullyappliedintheshieldconstructionofYunfengnorthstreetstation-ShenyangstationofShenyangMetroLineOne.Keywordsstratumofcoarsesand;earthpressurebalanceshield;cutterheadtorque;openratioofcutterhead1概述随着我国城市地铁建设的快速发展,土压平衡盾构工法凭借其对地面,地下环境影响小,掘进
5、速度快,地表沉降小等优势,成为目前城市地铁区间建设的主要施工工法.然而,土压平衡盾构施工过程中,出现的刀盘扭矩过大,掘进速度过慢,刀具磨损严重等问题始终是制约整个施工进度的关键因素.2影响刀盘扭矩的因素影响盾构施工的关键因素是刀盘扭矩.若在施工过程中刀盘扭矩过大,直接导致刀具,刀盘磨收稿日期:2011—04—28损,影响后期施工掘进;更有甚者,刀盘扭矩过大,直接影响目前施工进度.土压平衡盾构机降低刀盘扭矩的核心就是确保盾构机刀盘进渣顺畅,螺旋机排渣顺畅,进与排达到动态平衡.2.1盾构机刀盘驱动系统自身扭矩损耗在盾构机的选型阶段,已经确定了刀盘的扭矩,在整个施工过程中
6、,我们只能适应这个扭矩,而不能无条件地增加这个扭矩.盾构机因自身的液压系统,机械磨损等因素而导致的扭矩损耗可以通过控制室内的传感器读数进行初步判断.停止盾构机掘进,保持正常掘进时的土仓压力,保持掘进时的刀盘转速原地旋转刀盘,观察刀盘扭矩的变化,当刀盘扭矩保持在一个稳定的数值时,此值即3O铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2011f8J?隧道/地下工程?为盾构机在掘进过程中自身损耗扭矩.根据此值可以初步判断刀盘系统(包括液压系统,马达主轴承等机械系统)的工作状态.若在土仓内渣土改良较好的前提下,此值较高,则需对刀盘液压系统进行检测,
7、对马达,主轴承内的润滑油进行检测,找出扭矩损耗的原因,并处理.2.2土仓内已切削土体对刀盘扭矩的影响在对盾构机刀盘系统自身扭矩损耗的分析过程中,要求"保持掘进时的刀盘转速原地旋转刀盘,观察刀盘扭矩的变化,当刀盘扭矩保持在一个稳定的数值时,此值即为盾构机在掘进过程中自身损耗扭矩".在此操作过程中,若刀盘开始旋转时,扭矩偏大,经过长时间旋转后,扭矩变小且稳定,则说明土仓内已切削土体对刀盘内侧的摩擦力产生的扭矩较大,已切削土体在土仓内的改良状况不好,需在掘进过程中进一步改良,改良的方法为在土仓隔板顶部或中间加注膨润土.在土仓内加入膨润土等外部添加剂,可以提高渣土的流动
