第五章盾构施工技术第4-7节.ppt

第五章 盾构施工技术第四节 盾构尺寸和盾构千斤顶推力的确定 盾构是针对性很强的专用施工机械。 每个盾构法施工的隧道要根据地质水文条件、隧道断面尺寸、建筑限界、衬砌厚度、衬砌拼装方式等专门设计制造专用盾构。 盾构设计内容： 1、盾构的几何尺寸：盾构外径D、盾构本体长度Lm、盾构灵敏度Lm/D； 2、千斤顶的推力。 一、盾构外径D 盾构外径D根据管片外径、盾尾空隙、盾尾板厚确定。 D=D0+2(x+t) 式中 D0——管片外径； t——盾尾钢板厚度，根据经验公式选用t=0.02+0.01(D-4), 当D＜4m时，第二项为0；即当D＜4m时，t=20mm；当D=10m时，t=80mm。 x——盾尾空隙。管片组装时富裕量，x=0.01 D0～0.008 D0，根据日本经验，x=20 ～30mm。 二、盾构长度L 盾构长度L——盾构前端至后端的最大距离， 即全长。 盾构本体长Lm——盾构壳体范围内的盾构长度。 Lm=LH+LG+Lr 式中 LH——切口环长度， LH=L1+L2 L1——切口环前檐长度，取300 ～500mm。 L2 ——开挖所需长度，（能容纳开挖机具） 一般小于2m。 LG——支撑环长度，取决于千斤顶长度 （与管片宽度b有关）； LG=b+(200 ～300mm)， 200 ～300mm ——为便于维修千斤顶的富余量。 Lr ——盾尾长度， Lr=kb+m+c 式中 k——盾尾遮盖衬砌长度系数， 取1.3 ～2.5； m——千斤顶尾座长度； c——管片安装富余量，取200 ～300mm。 三、盾构灵敏度 Lm/D 盾构灵敏度——从盾构结构上保持或改变掘进方向 的难易程度。采用Lm/D 表示。 保证盾构灵敏度和推进稳定性的经验数据 （灵敏度）: 小型盾构： D=2 ～3m时， Lm/D =1.5 中型盾构： D=3 ～6m时， Lm/D =1.0 大型盾构： D=6 ～9m时， Lm/D =0.75 特大型盾构： D=9 ～12m时， Lm/D =0.45 ～0.75 四、千斤顶推力的确定 千斤顶群推力应足以克服盾构推进所遇阻力。 设计推力——盾构推进所遇各种阻力总和。 装备推力——各种推进阻力总和以及富裕量。 1、推进阻力主要包括： 1）盾构壳体与地层间的摩擦力或粘结力F1； 2）切口环切入土层产生的贯入阻力F2 ； 3）开挖面正面阻力F3 ：对机械化开挖盾构， F3 为作用于刀盘的推进阻力； 4）曲线施工、纠偏时的变向阻力F4 ； 5）盾尾板与衬砌间的摩擦阻力F5； 6）盾构后面平台车的牵引阻力F6 ； 2、设计推力 盾构千斤顶推进阻力总和∑F ∑F=F1+F2+F3+F4+F5+F6 砂性土； 粘土。 ——钢与土的摩擦系数； ——钢与钢或砼的摩擦系数； ——车轮与钢轨间的摩擦系数； G1——盾构重量； G2——衬砌重量； G3——平台车重量； Pm——作用在盾构上的平均土压力； Pf——开挖面正面阻力； C——土的粘结力； Kp——被动土压力系数； R——地层抗力； u——开挖面周长； t——切环刀口贯入深度； S——阻力板（与盾构推进方向垂直伸出的板，以控制盾构方向）在推进方向的投影面积。 可用F1 +F3定义设计推力 因为，F1 、F3占总推力的95—99%。 3、装备推力Fe 盾构装备推力必须大于各种推进阻力总和(即设计推力)。 （1）根据设计推力和安全系数确定Fe Fe= A·∑F A——安全系数，通常取2。 （2）经验估算法 根据盾构外经和经验推力估算。