北京地铁土压平衡盾构设计论文

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1、北京地铁土压平衡盾构设计论文.freelm；管片外径6000mm，内径5400mm，宽1500mm；总推力35000kN；最大切削直径6180mm；铰接装置的上下、左右转动角度均为±1.5°；刀盘最大扭矩5100kN·m，转速0~1.623r/min，液压传动功率630ka），那么必须增大油缸的外径，结果是油缸布置的圆直径与管片环的直径不一致。于是，本设计考虑采用并联油缸，即在1个油缸布置点上，有2个油缸并联（共6组），共用个节点板。为解决2个并联油缸的同步问题（每个油缸的伸出速度都有细微的差别），创新设计了并联油缸节点板同步器

2、，利用弹簧在弹性变化范围内的自由变化，使并联油缸同步。把6组油缸分成4个区，每区可分别调压，当在拼装管片时，每组油缸可单独伸缩控制。4、注浆管的布置目前，盾构的同步注浆管、盾尾密封注浆管均有一段注浆管依附在盾构的壳体上，分为外置式和内置式两种。外置式即把同步注浆管及盾尾密封注浆管安置在盾壳的外端，在管段外再加保护套，其优点是结构简单，不需要加大盾构的直径，但只适应软土地层，且不能人工清洗管段；内置式则因在壳体板的内侧开槽，安放注浆管，需增加盾壳的板厚，其优点是注浆管在盾壳内，能适应各种地层，且当注浆管堵塞时，能清洗，但其必须增大

3、盾构的直径，即增大了盾尾与管片外径间的间隙，从而增加注浆量和施工成本。本设计集外置式和内置式的优点，首次设计出采用带预埋管的焊接式壳体（共有4点注浆），即先把盾构壳体板分成4块，再按盾构壳体的长度，制成4条带槽的壳体板（该槽供注浆用），在沟槽的外侧（与土体接触处）用耐磨钢板焊接，在沟槽的内侧开清洗孔，将带槽的壳体板与分成4块的壳体板按要求焊接，成为带预埋管的焊接式壳体，这种布置注浆管的方式，在不增加盾构直径、保证盾构壳体结构强度的前提下，能适应各种不同的土层，并能人工清洗注浆管。5、刀盘驱动系统刀盘驱动装置是盾构中最重要的关键部

4、件之一，其成本占盾构制造总成本的40％左右，加工、安装精度要求高，制作难度大，在施工中又不可维修，考虑到盾构在砂土、砂砾等土层中推进施工，所以，要求盾构刀盘驱动设计使用寿命达1万小时以上。刀盘回转轴承由德国专业公司根据设计制造，采用内齿式三排圆柱滚子组合转盘轴承，能同时承受轴向、径向载荷及倾覆力矩，设计寿命达1.2万小时，刀盘驱动极限扭矩达5100kN·m，扭矩系数为2.2；采用低速大扭矩油马达直接驱动，简化结构，提高传动效率，保证在其使用寿命内能稳定、可靠工作。6、刀具形式及切削方式采用中间梁支承、面板式全断面回转切削方式，刀

5、盘的开口率为35％。割刀突出刀盘面板100mm，按全断面切削排列；撕裂刀突出刀盘面板150mm，按螺旋式排列；中心刀由多把小割刀组成，按鼻式布置；在刀盘上还布置有圆弧刀和周边保护刀，以保护切削刀盘的最外圈，见图2。撕裂刀超前割刀50mm，可先于割刀接触土层，并把砂砾层捣松，以利于进土，减少刀具的磨损；在安全条件（加气压）下，可在刀盘仓内对撕裂刀进行换装及检修。刀盘的中心装有回转接头，回转接头有8路，其中4路为泥水及泡沫管路，向刀盘面板注入泥水或泡沫，以润滑刀盘盘面，其余4路为液压油路，为2把仿形刀的油缸进出油路。7、铰接装置本盾

6、构设计成铰接式盾构。将壳体分成前、后两部分，前、后壳体之间通过铰接油缸连接，采用后驱推动方式，在LC控制下，可实现X型和V型铰接，在前壳体偏转时，可以减小推进时产生的分力，以利于盾构转弯，而后壳体仍可保证盾构后壳体与管片环的同轴度，这样既保护盾尾刷免受损坏，又可防止盾构主体挤压管片，致使管片碎裂损环。铰接密封装置由3道密封圈与集中润滑系统组成，用4个密封圈压板把3道密封圈固定，通过集中润滑系统，定时、定量、定压注入密封油脂，使其保持一定的密封压力，抵御盾构外部土体和泥水的侵入。三、结束语针对北京地铁隧道所处的粘性土、砾砂、卵石地

7、层而设计的土压平衡盾构，现正在加工制造中，其性能可达到同类进口盾构的技术水平，而成本仅为进口盾构的一半，将可与进口盾构争夺建设市场。