不同土层下泥水盾构施工参数研究计算表格
水土压力计算表格
均布荷载 0.00 Ka 0.00 27.20 27.20 80.75 0.377 0.249 0.388 0.388 2C… 0.00 0.00 0.00 0.00 eax 0.00 6.56 10.39 30.86 eaqx 0.00 0.00 0.00 0.00
KPA
0.00 8.50 8.50 63.75
3.104 3.104 3.104 3.104
0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 26.01 26.01 195.10
0.00 0.00 0.00 0.00
Ka 0.00 17.00 17.00 160.38 160.38 180.73 180.73 293.83 293.83 324.98 324.98 0.388 0.388 0.471 0.471 0.471 0.471 0.511 0.511 0.511 0.511 0.511 0.511 0.530 0.530 0.389 0.389 0.517 0.517 0.394 0.394 0.192 0.192 0.171 0.171
eaqx 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98 324.98
水土分算
水土分算
土层 水土分算？？ 山皮土 1粉质粘土 水土合算 Nhomakorabea2
淤泥质粉质粘土
水泥土搅拌桩计算表
土层名称基础底标高土层底面标高Zi L Bf sp,kf akξE siE sp 'P o回填土51.49 4.3860601 2.5 2.5粉质粘土48.99 6.88606015.51 5.51淤泥质粉质黏土48.377.574601.2333333344.93333333黏土粉质粘土说明： Zi——基础底面至土底面的距离； L ——基底长边； B ——基底短边；fsp,k——复合地基承载力特征值； fak——土的承载力特征值；Esi——基础底面下第i层土的压缩模量，应在土的自重压力至土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力范围取值； E sp ——地基强度提高以后，模量相应提高后的取值；Po——对应于荷载效应准永久组合标准值时的基础底面处的附加压力。
L/BZi/B αiZi αi Ai Σ Ai Ai/Esp'ΣAi/Esp'E s ψss0.4380.240 1.051105.12042.0480.6880.211 1.45240.0487.2680.7500.2121.58613.4572.728158.625 ξ——复合地基承载力特征值与土的承载力特征值的比值1.000结论：地基加固处理后荷载作用下的地基沉降变形约为23.462mm.Es——变形计算深度范围内压缩模量的当量值；Ai——第i层土平均附加应力系数沿土层厚度的积分值；Ai=P0*(Zi*ai-Zi-1*ai-1)说明： αi——基础底面计算点至第i层土底面范围内平均附加应力系数；详GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》附录K 为非修改区域S ——地基最终变形量（mm）。
ψs——沉降计算经验系数；详GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》表5.3.568.69852.044 3.048 1.3201055.87沉降基本数据沉降数据计算10010。
盾构掘进主要全参数计算方式
目录1、纵坡 (2)2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 (2)2.1 深埋隧道土压计算 (3)2.2 浅埋隧道的土压计算 (4)2.2.1 主动土压力与被动土压力 (4)2.2.2 主动土压力与被动土压力计算： (4)2.3 地下水压力计算 (5)2.4 案例题 (6)2.4.1 施工实例1 (6)2.4.2 施工实例2 (8)3、盾构推力计算 (10)4、盾构的扭矩计算 (10)1、纵坡隧道纵坡：隧道底板两点间数值距离除以水平距离n 200J：CO100.4)00如图所示：隧道纵坡二（200-100）/500=2 %0注：规范要求长达隧道最小纵坡>=0.3%,最大纵坡=<3.0%2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道（一般来说埋深在2倍洞径以下时，算作是浅埋段，2倍以上算深埋）；b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力；c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力；d、根据隧道所处的地层以及施工状态，确定地层水压力；e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑0.010〜0.020Mpa的压力值作为调整值来修正施工土压力；f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为：(T初步设定=(T水平侧向力+ (T水压力+ (T调整式中，(T初步设定—初步确定的盾构土仓土压力；(T水平侧向力一水平侧向力；(T 7水压力一地层水压力；(T调整------ 修正施工土压力。
g、根据经验值和半经验公式进一步对初步设定的土压进行验证比较，无误时应用施工之中；h、根据地表的沉降监测结果，对施工土压力进行及时调整，得出比较合理的施工土压力值。
泥水盾构出渣量及出浆比重计算
长沙市南湖路湘江隧道泥水盾构泥水处理对于泥水平衡盾构掘进来说，最重要的一点就是保持进出浆动态平衡，以及掘进速度与进出浆比重匹配。
一 泥水动态平衡进（出）浆流量为Q,进浆比重ρ1，出浆比重ρ2，掘进速度ν，盾构直径为D ，围岩比重ρ3,不同岩层原状土比重分别ρa3,ρb3,ρc3.....，下面为正常掘进动态平衡式： ()23122D Q Q ∏=-υρρρ (1) Q-进（出）浆流量，单位m ³/hρ1-进浆比重,单位,KG/m ³ρ2-出浆比重单位,KG/m ³ν-掘进速度,m/h 盾构机的掘进速度一般情况都是mm/min,而不是m/h ρ3-围岩比重,KG/m ³D-盾构外壳直径,m此计算式表示单位时间匀速掘进一定进尺，实际出渣量、理论出渣量与进出浆比重的匹配关系。
二 盾构掘进状态1 按掘进状态是否连续可分为正常掘进状态和非正常掘进状态。
1）正常掘进状态正常掘进状态为在掘进施工中建立科学合理的泥水压力，并保证进浆泥浆具有良好的携渣性能，各项指标均符合要求，掘进当中不出现压力非正常波动情况，按照方案设定速度保持相对均匀速度连续掘进，掘进中盾构机相关设备运转正常，不出现停机情况。
2）非正常掘进状态非正常掘进状态是因为某些因素如泥浆站泥浆池满浆、设备故障导致掘进不连续,此种不连续掘进状态增加了非正常的工序如泥水管循环¸掘进速度的变化不利于出渣判断。
三掘进出渣量计算及相关参数泥水盾构掘进中出渣的多少关系到地表沉降、隧道成型及隧道稳定。
所以在掘进中如何科学合理的控制出渣尤为重要，下面根据掘进参数对出渣量的相关问题的进行分析。
1 出浆比重计算根据以上计算式(1)可得出浆比重：ρ2=()QQD1232ρυρ+∏(2)=()1232ρυρ+∏QD（3）进（出）浆流量为800m³,ρ1=1.30KG/m³，中风化圆砾岩ρ3=2.43KG/m³,盾构外壳直径为11.65m，掘进速度取ν=10 mm/min,即ν=0.6 m/min，得：ρ2=()80030.1800265.1114.36.043.22⨯+⨯⨯=1.49KG/m³此处的掘进的速度的单位应当为mm/min 或者为m/h,应当保持单位的统一性；还有盾构机在正常掘进的时候的流量绝对不会是800m³根据以上计算与实际掘进中实测进出浆泥浆比重相符合。
不同土层下泥水盾构施工参数研究计算表格
切口水压（上限值）γw=9.8h=K0=γ=H=P1=0P2=0P3=20P fu20切口水压（下限值）γw=9.8h=K0=γ=H=K a=C=P1=0P2=0P3=20P f下20掘进速度的控制t=n=N=V=掘削量的计算D=14.9V=Q0=0偏差流量Q2=Q1=Q0=ΔQ=0溢水量A=174.27 V=0.0191697析水率V W=V=α＝#DIV/0!注浆量S=18.4632η=Q0说明：1，表格中，以蓝色为低色的表格，为已输入项目，不需要再次输入；2，没有低色的部分，为计算过程中要另外输入的。
）水的容重KN/M3地下水位至隧道中心的埋深m静止土压力系数水的容重KN/M3地面至隧道中心的埋深m地下水压力kPa静止土压力kPa变动土压力kPa切口水压上限值kPa ）水的容重KN/M3地下水位至隧道中心的埋深m静止土压力系数水的容重KN/M3地面至隧道中心的埋深m主动土压力系数土的粘聚力地下水压力kPa主动土压力kPa变动土压力kPa切口水压下限值kPa切入深度（mm)mm 切削刀同一轨迹上的配置数转数掘进速度mm/min盾构直径m掘进速度mm/min掘削量m3/min排泥水量m3/min送泥水量m3/min掘削量m3/min偏差流量m3/min盾构的面积m2溢水量m3析出清水的体积m3原来浆液的体积m3析水率建筑空隙注浆率注浆量(m3)需要再次输入；000。
盾构施工计算
1.1 盾尾间隙的计算盾尾间隙包括以下几部分：理论最小间隙、管片允许拚装误差、盾尾制造误差、盾尾结构变形、以及盾尾密封的结构要求等。
（1）理论最小间隙 管片外径D=6000mm ； 盾尾端至第一环管片前端的距离L=2600mm ；R o —隧道曲线半径，考虑到盾构蛇行的因素取R o =350m ；则隧道管片内侧曲线半径：0/2347R R D m =-=盾尾端部至第一环管片前端对应的圆心角：-1-1 = sin (L/R)= sin (2.6/347)=0.429φ︒ 则理论间隙为：b1 =R(1-cos )=347(1-cos0.429)=0.0097m =9.7mm φ⨯︒取b1=10mm（2）管片精度及管片拚装误差： b2=5mm（3）盾尾制造误差： b3=5mm （4）盾尾变形： b4=5mm （5）其它因素：图3-9-1 盾尾结构图φ1500图3-9-2 盾尾理论间隙计算示意图b5=5mm（6）盾尾密封刷安装尺寸： b6=45mm 所以盾尾间隙为1234561055554575b b b b b b b mm=+++++=+++++= b=9.7mm 是曲线半径350m 时，管片在盾尾内的最小极限间隙值，考虑到管片本身的尺寸误差、拼装的精度、盾尾的偏移等因素，同时考虑到盾尾还要安装同步注浆管道和盾尾密封，根据经验实际选取盾的间隙为75mm 。
1.2 推力计算1.2.1 盾构外荷载的确定由于盾构工程沿线的隧道埋深差别很大，在ZCK17+000处的隧道顶部的覆土厚度约为37m ，而在较浅处的隧道顶部距地面不足6m 。
由于盾构从洞中通过时的时间相对较短，根据常用算法，盾构的外部荷载将按照最大埋深处的松动土压和两倍盾构直径的全土柱高产生的土压计算，并取两都中的最大值作为盾构计算的外部荷载。
在大石—汉溪区间最大埋深位置在ZCK17+000处，但此处围岩为7号地层，稳定性较好。
而YCK17+020处隧道顶部为6号地层，埋深约35m ，所以对盾构计算取此断面埋深为最大埋深值。
盾构施工相关计算
隧道通风计算
图1 摩擦系数与雷诺准数及相对粗糙度的关系
中煤隧道工程有限公司 Coal Tunnel Engineering Co.,Ltd.
②隧道阻力风压损失
式（9）中：L——风管最大长度，根据工程概况取1400m
D——隧道内径，取5.5m； p——空气密度，取1.293kg/m3； VT——隧道平均风速，m/s；
式中：Cr土的抗剪应力，Cr C Pd tan =9.78t/m2,(φ=20°）；hmax为刀盘每转
最 大 切 削 深度，8cm；R0为最外圈刀具的半径，3.14m。
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盾构机扭矩计算
2、盾构的扭矩计算
②刀盘自重产生的旋转力矩 M2
M2=G·RC·μg=0.57t·m 式中：G为刀盘自重，55t；RC轴承的接触半径，2.6m；μg滚动摩擦系数，取0.004。 ③刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩 M3
M3=Wp·Rg·μz=1.57t·m 式中：Wp推力荷载，Wp=α·π·R2·Pd=314.84t；α刀盘密封系数，取0.7；
隧道通风计算
（10） （11）
（12）
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隧道通风计算
式（12）中，ζ1为风管变径阻力系数。 根据表1计算：
表1 局部阻力系数表
局部阻力情况 3节45°圆形弯头 圆形截面30°Z型弯管 A1→A2突然扩大 A1→A2突然缩小
M3刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩；M4为密封装置产生的摩擦力矩； M5为刀盘前表面上的摩擦力矩；M6为刀盘圆周面上的摩擦力矩； M7为刀盘背面的摩擦力矩；M8为刀盘开口槽的剪切力矩； M9为刀盘土腔室内的搅拌力矩。 ①刀具的切削扭矩 M1
盾构土压力计算
城市地铁盾构施工土压力选择随着北京2008年申奥成功，我国的城市地铁施工必将走向了一个崭新的一页。
城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。
在城市地铁盾构施工中，如何设置合理的土压，对于控制地表沉降有着至关重要的意义。
一、土压平衡复合式盾构机三种工况的简要介绍土压平衡复合式盾构有三种工况，即敞开式、半敞开式、土压平衡三种掘进模式。
地层围岩条件较好时，螺旋输送机伸入土仓，螺旋输送机的卸料口完全打开，土仓内不保持土压，维持刀盘、土仓、螺旋输送机之间的完全敞开，实现敞开式模式掘进。
当围岩稳定性变坏，工作面有坍塌时或有坍塌的可能，或地下涌水不能得到有效控制时，缩回螺旋输送机，关闭螺旋输送机的卸料口，压入压缩空气，土仓会被压力封闭，控制地下水的涌出，防止坍塌的进一步发生，即可实现半敞开式掘进模式；若水压力大或工作面不能达到稳定状态，则先停止螺旋输送机的出碴，切削下来的碴土充满土仓。
与此同时，用螺旋输送机排土机构，进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡来维持仓内碴土的土压力。
以土仓内的碴土压力抗衡工作面的土体压力和水压力，以保持工作面的土体的稳定，防止工作面的坍塌和地下水的涌出，从而使盾构机在不松动的围岩中掘进，确保不产生地层损失，实现土压平衡掘进模式。
二、掘进土压力的设定在选择掘进土压力时主要考虑地层土压，地下水压（孔隙水压），预先考虑的预备压力。
2.1地层施工土压在我国铁路隧道设计规范中，根据大量的施工经验，在太沙基土压力理论的基础上，提出以岩体综合物性指标为基础的岩体综合分类法，根据隧道的埋资深度不同，将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。
再根据隧道的具体情况采用不同的计算方式进行施工土压计算。
2.1.1深埋隧道与浅埋隧道的确定深、浅埋隧道的判定原则一般以隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱”为原则。
深埋隧道围岩松动压力值是根据施工坍方平均高度（等效荷载高度）确定的。
盾构施工计算
盾构施工计算地面设备配置需求计算和说明概述：依据编制的《盾构区间施工计划》，两台盾构机都将在哈东站西向差时始发。
为满足两台盾构施工的需要，对主要地面配套设备需求参数进行计算。
哈尔滨东站现场具体情况如下：1、管片L=1.2M；2、盾构隧道通过土层主要为A3中砂层，A2粉砂层、粉质粘土层等，且中砂层表现透水、富水性好，易扰动等特性。
3、注浆带宽15cm；4、整环管片重量为：16.45T；5、区间最大坡度25‰；（南直-哈东区间）6、设备始发期间推进采用2+1+1的方式推进，当哈东站底板地连墙去除后，将采用5+2+1编组。
一、每环出渣量计算：出渣量V渣=L×S×n=1.2×3.14×3.142×1.4=52m3（L为管片宽度，S为最大开挖面积，N为松散系数1.4）每环渣重Q渣=ρ×V=1.4×52=72.8T（ρ为渣土密度，因地层主要是砂层和粘土层，选经验数据为1.4）依据上述参数，拟选用的渣土斗为12M3,自重约5T。
选用砂浆车自重约5T，选用管片小车自重约2T,初步选取单列编组方式为5+2+1。
即：5个渣土车、2个管片车和1个砂浆车。
Q砂浆=ρ×V=1.7×4=6.8T（ρ为砂浆密度，依据经验选1.7。
根据注浆带宽度和盾构机开挖直径及管片外径等参数，可计算出每环注浆量每环约4M3）二、电瓶车选择1、采用5+2+1模式运行电瓶车牵引力计算（以25T电瓶车为基础）T=Q渣+5G渣+2G管车+G砂浆+Q管片+Q砂浆+Q电瓶车=78.4+25+4+5+16.5+6.8+25=160.7T25T电瓶车在25‰的坡度下最大牵引力为120T，则实际负载为最大牵引力的：P=160.7/120=133.9%（25T牵引力不够）45T电瓶车在25‰的坡度下最大牵引力为250T，则实际负载为最大牵引力的：P=160.7/250=64.3%（可以满足使用要求）2、采用2+1+1模式T= Q渣1/2 +2G渣+G管车+G砂浆+Q管片+Q砂浆+Q电瓶车=39.2+10+4+5+16.5+6.8+25=106.5T25T电瓶车在25‰的坡度下最大牵引力为120T，则实际负载为最大牵引力的：P=106.5/120=88.7% < 90%考虑到现有电瓶车因老化等原因，各种性能参数下降，预计只能达到原设计参数的90%左右。
盾构参数统计表
掘进时间 盾构机型 右线 左线 型号（是否铰接） 奥春6340（无铰接） 同步注浆孔数量 同步注浆孔位置 同步注浆孔类型（内、外置） 注浆参数 注浆泵类型 注浆泵数量 每环油脂注入量 拼装机自由度 电瓶车编组情况 千斤顶编组情况 浆液配比m3/kg 泡沫注入装置 通讯设备 值班情况 早（具体时间） 晚（具体时间） 膨润土120、砂620 粉煤灰270、水600 膨润土100、砂720 粉煤灰400、水500 正反方向各200° （浆液车1节、管片车2节、运土车4节，运土放量38~39.5m³） 16组千斤顶 水泥50、膨润土80、砂800 粉煤灰400、水450 斯维英 1 18~20kg 盾构主体长度 8.3m （2011年2月28日~2011年6月20日） （2011年7月10日~2011年10月31日） 盾尾间隙 5cm 4 上下各2个 盾体重量 250.61T 盾体外径（最大~最小） 6340~6340(mm)
预留泡沫注入装置 内部电话机 8点至20点 20点至构机，则用两份表叙述。
盾构主要参数的计算和确定
1、盾构外径：盾构外径D=管片外径DS+2(盾尾间隙δ+盾尾壳体厚度t)盾尾间隙δ--为保证管片安装和修复蛇行,以及其他因素的最小富余量，一般取25—40mm;结合五标地质取多少?2、刀盘开挖直径：软土地层，一般大于前盾0—10mm,砂卵石地层或硬岩地层，一般大于前顿外径30mm,五标刀盘开挖直径如何确定的?3、盾壳xx盾壳xxL=盾构灵敏度ξx盾构外径D小型盾构D≤3.5M，ξ=1.2—1.5；中型3.5M＜D≤9M，ξ=0.8—1.2；大型盾构D＞9M；ξ=0.7—0.8；4、盾构重量泥水盾构重量=（45---65）D2，由于本线路存在线下溶土洞的可能，再掘进中能否通过此核算，盾构主机是否沉陷？5、盾构推力盾构总推力Fe=安全储备系数AX盾构推进总阻力Fd安全储备系数A---一般取1.5---2.0。
盾构推进总阻力Fd=盾壳与周边地层间阻力F1+刀盘面板推进阻力F2+管片与盾尾间摩擦力F3+切口环贯入地层阻力F4+转向阻力F5+牵引后配套拖车阻力F6盾壳与周边地层间阻力F1计算中，静止土压力系数或土的粘聚力取盾体范围内的何点的？刀盘面板推进阻力F2，对于泥水盾构或土压盾构土仓压力如何确定的？管片与盾尾间摩擦力F3中，盾尾刷与管片的摩擦系数取偏大好吗？盾尾刷内的油脂压力如何定？计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？6、刀盘扭矩刀盘设计扭矩T=刀盘切削扭矩T1+刀盘自重形成的轴承旋转反力矩T2+刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3+主轴承xx装置摩擦力矩T4+刀盘前面摩擦扭矩T5+刀盘圆周摩擦反力矩T6+刀盘背面摩擦力矩T7+刀盘开口槽的剪切力矩T8刀盘切削扭矩T1中的切削土的抗压强度qu如何确定？刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3，计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？刀盘圆周摩擦反力矩T6计算中，土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？刀盘背面摩擦力矩T7中土xx压力PW如何确定？7、主驱动功率主驱动工率储备系数一般为1.2---1.5，主驱动系统的效率η如何确定？8、推进系统功率推进系统功率Wf=功率储备系数AWX最大推力FX最大推进速度VX推进系统功率ηW功率储备系数AW一般取1.2---1.5,最大推力F、最大推进速度V如何定？推进系统功率ηW=推进泵的机械效率X推进泵的容积率X连轴器的效率9、同步注浆能力每环管片理论注浆量Q=0.25X(刀盘开挖直径D2—管片外径DS2)X管片长度L 推进一环的最短时间t=管片长度L/最大推进速度v 理论注浆能力q=每环管片理论注浆量Q/推进一环的最短时间t 额定注浆能力qp=地层的注浆系数λX理论注浆能力q/注浆泵效率η地层的注浆系数λ因地层而变一般取1.5---1.8。
土压盾构相关参数计算
盾构关键参数的计算1.1 说明盾构工作过程的力学参数计算是一个非常复杂的问题，由于地质因素、土层改良方法、掘进参数等一系列因素的影响，在盾构参数计算方法上存在很多不确定因素。
至今应用的盾构参数计算方法在很大程度上只是处于研究、探索阶段，甚至很大程度上是一些经验性的计算方法。
以下的计算在参考盾构生产厂家提供的有关计算资料及其它相关文献资料的基础上，根据南京地铁三号线地质勘察报告，结合我单位南京地铁二号线盾构施工经验，按照盾构厂商提供的设计方案来进行关键参数的校核计算。
1.2 推力计算1.2.1 盾构外荷载的确定由于盾构工程沿线的隧道埋深差别很大，在埋深最深处的隧道顶部的覆土厚度约为33m ，而在较浅处的隧道顶部距地面约为9.3m 。
根据常用算法，盾构的外部荷载将按照最大埋深处的松动土压和两倍盾构直径的全土柱高产生的土压计算，并取两者中的最大值作为盾构计算的外部荷载。
在新庄站—市政府站区间最大埋深位置在K19+342处，此处隧道处于全断面岩层中，上部覆土为②-1b2-3、②-1c2-3、②-2b4、③-1h1-2、③-2b2、③-3e1、③-3a1-2地层，埋深约33m ，所以对盾构计算取此断面埋深为最大埋深值。
软土计算中地质参数均按照此断面的③-3a1-2号地层选取如下：岩土容重：3/9.18m KN =γ 岩土的内摩擦角：φ=17.60土的粘结力： c=47KN/m2覆盖层厚度： mH 33max =地面荷载：2020/P KN m =水平侧压力系数：45.0=λ盾构外径：m D 4.6= 盾构主机长度： m L 38.7= 盾构主机重量： W=350t 经验土压力系数：01K =松动土压（泰沙基公式）计算：()()()()1010/0/0111/B H tg K B H tg K s e P e tg K B c B P φφφγ--⨯+-⨯⨯-⨯=其中B1=R ×ctg[(45°+φ/2)/2] =3.2×ctg[(45°+17.6°/2)/2] =6.3m代入上式得 P5=︒⨯.617)3.6/319.18(3.6tg －×[1－e -1×tg17.6°×(33/6.3)]+20×e -1×tg17.6°×(33/6.3)=228.7(KN/m 2)计算两倍掘进机直径的全土柱土压： Pq=γ×2×D=18.9×2×6.4=242(KN/m2)q sP P >qP ∴取作为计算的数据。
盾构掘进主要全参数计算方式
目录1、纵坡................................................. 2..2 、土压平衡盾构施工土压力的设置方法 (3)2.1 深埋隧道土压计算................................... 4.2.2 浅埋隧道的土压计算................................. 5.2.2.1 主动土压力与被动土压力 ........................ 5.2.2.2 主动土压力与被动土压力计算： (5)2.3 地下水压力计算..................................... 6..2.4 案例题............................................. 8..2.4.1 施工实例1 ................................................................ 8.2.4.2 施工实例2 ............................................................ 1. 13 、盾构推力计算 (12)4 、盾构的扭矩计算 (13)1、纵坡隧道纵坡：隧道底板两点间数值距离除以水平距离n eooxco LOO.IIDOO5CO.CG2 3如图所示：隧道纵坡二（200-100 ）/500=2 %。
注：规范要求长达隧道最小纵坡>=0.3%,最大纵坡=<3.0%2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道（一般来说埋深在2倍洞径以下时，算作是浅埋段，2倍以上算深埋）；b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力；c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力；d、根据隧道所处的地层以及施工状态，确定地层水压力；e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑0.010〜0.020Mpa的压力值作为调整值来修正施工土压力；f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为：0初步设定=0水平侧向力+ c水压力+彷调整式中，0初步设定一初步确定的盾构土仓土压力；0水平侧向力—水平侧向力；0水压力—地层水压力；0调整修正施工土压力。
盾构施工关键参数的计算
3.19545°+27°2B1=2+R45°-K0φHBe·у+BH-K0φ·B1·уC1-eφ5.71φ°盾构施工关键参数的计算1）计算依据盾构掘进机选型主要性能参数的计算，根据工程和水文地质情况、盾构机厂商提供的结构和性能参数，参考有关资料进行。
2）计算内容盾构机的主要参数计算主要为土压平衡工况下盾构机推力和扭矩的计算。
⑪在软土中推进时，盾构机所需推力的计算地质参数选取：岩土容重γ=2.0t/m3岩土内摩擦角φ=27°土的粘聚力 C=30Kpa=3.0t/m2覆盖层厚度最大：H max=20.3m；最小H min=10.0m地面上置荷载 Po=2t/m2水平侧压力系数λ=0.62盾构掘进机外径 D=6.39m盾构掘进机总长 L=7.755m盾构掘进机总重 W=300t管片每环的重量 W g=19.29t水平垂直土压之比 K o=1由于隧道沿线的埋深差别不大，最大处为20.3m，最小为10.0m，因此，计算最大埋深处的松动土压和两倍盾构掘进机直径的全土柱高产生的土压，并取其中的较大值作为作用于盾构掘进机上的土压计算：松动高度计算：1×tg27° 0-1×tg27°× 5.71)(20.32.002+ e 20.3( )5.71-1×tg27°× ×1-e 3.05.71×2.0.5.71 (1- )h = =7.08m )(.式中：松动土压P S P S =γh 0=2×7.08=14.16t/m 2两倍盾构掘进机直径的全土柱土压： P q =γh 0式中：h 0=2D=2×6.39=12.78m P q =γh 0=2×12.78=25.56t/m 2 由于P q ＞P S所以，取P q 计算。
某泥水盾构机推力计算书
某泥水盾构机推力计算书1)计算条件1-1土质条件土壤单位体积的重量γ土壤单位体积的重量(水中) γ'水单位体积的重量γw土壤内摩擦角φ侧向土压摩擦系数Ka最大埋深H从盾构顶部测量的最大地下水位Hw开挖面的水压(盾构机中央) Pw泥土和钢板间的摩擦系数μ1-2 盾构机盾构外径 D盾构长度L盾构总重W盾构千斤顶的最大推力Fj盾构千斤顶的数量nj 1-3 管片材料类型RC单环管片的重量Ws管片和钢板间的摩擦系数μc2)作用于盾构外部钢板的土压将土压减去水压，可求得盾构外壁和泥土之间的摩擦阻。
土压可根据整个埋深计算得出。
上载负载P1、P2为∶P1=γ’H+ PoP2=P1+S式中∶S=πｇ=πγｏｔ水平负载Q1、Q2为:Q1=K1(γ’ H1)Q2=K1{γ’(H1+2R) }3）作用于刀盘面的土压根据整个埋深可计算出土压。
土压可由下式得出。
Pd=Ka×{γ’×(H+R)}4）盾构机的掘进阻力盾构机的掘进阻力表示如下：(1)盾构外部钢板和泥土之间的摩擦阻力(F1)F1=μ×{π×D×L×(P0+P2+P3+P0')/4+W}(2)土压的正面阻力(F2)F2=(π×D2/4)×Pd(3)水压的正面阻力(F3)F3=(π×D2/4) ×Pw(4)盾尾内表面和管片之间的摩擦力(F4)F4=μc×Ws'×gWs'=作用于盾尾部分的重量(假定作用在盾尾部分的最大重量相当于2个环片的重量。
) 5）所需推力和装备推力根据4.(1)～(4),所需推力可由下式得出：F=F1+F2+F3+F4而实际装备推力 Fa 为Fa= Fj×nj=278400 kN ＞ F SF=1.61【CASE2】因此，该盾构机具有足够的推力。
水压的正面阻力F3 kN 116,849.87 99,132.88 盾尾内表面和管片之间的摩擦力F4 kN 667.08 667.08 所需推力和装备推力 F kN 155,698.56 172,566.64 安全率sf - 1.79 1.612.挖掘扭矩的计算一般认为盾构机（轴承型中间支承方式）的挖掘所需扭矩T由以下各要素构成。
盾构关键参数详细计算
第七节 关键参数的计算1．地质力学参数选取MCZ3-HG-063A 7-7-1，作为该标段盾32.5m ，盾构机壳体计算38.75m ，地下稳定水位2.5m 。
地质要素表 表7-7-1隧道基本上在<4－1>、<5Z-2>和<6Z-2>地层中穿过，为相对的隔水地层。
按上述条件对选用盾构的推力、扭矩校核计算如下：2.盾构机的总推力校核计算：土压平衡式盾构机的掘进总推力F ，由盾构与地层之间的摩擦阻力F 1、刀盘正面推进阻力F 2、盾尾内部与管片之间的摩擦阻力F 3组成，即按公式F=( F 1+F 2+F 3).K c式中：K c ——安全系数， 2.1 盾构地层之间的摩擦阻力F1计算可按公式 F1= *D*L*CC —凝聚力，单位kN/m 2 ，查表7-7-1，取C= 30.6kN/m2L—盾壳长度，9.150mD—盾体外径，D=6.25m得： F1=π*D*L*⋅C=3.14159⨯6.25⨯9.15⨯30.6＝ 5498 kN2.2 水土压力计算D——盾构壳体计算外径，取6.25m；L——盾构壳体长度，9.15m；pe1——盾构顶部的垂直土压。
按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。
qfe1——盾构机拱顶受的水平土压；qfe1＝λ×pe1pe2——盾构底部的垂直土压。
按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。
qfe2——盾构底部的水平土压。
qfe2＝λ×pe2qfw1——盾构顶部的水压qfw2——盾构底部的水压λ——侧压系数，取0.37；计算qfe1 qfe2qfw1qfw2pe1＝12×1.95×9.8＋13×1.88×9.8＋（32.5-12-13）×1.91×9.8 ＝609.2kN/m2pe2＝609.2 ＋6.25×1.91×9.8＝726.2 kN/m2qfe1＝0.37×609.2＝225.4 kN/m2qfe2＝0.37×726.2＝268.7 kN/m2qfW1＝(32.5-2.5) ×9.8＝294 kN/m2qfW2＝294+6.25×9.8=355.3 kN/m22.3 盾构机前方的推进阻力F 2作用于盾构外周和正面的水压和土压见图7-7-2所示。
地下电缆隧道工程盾构机关键参数计算
地下电缆隧道工程盾构机关键参数计算根据隧道工程条件，盾构主要参数计算按盾构在最大土压和水压位置进行计算。
根据招标文件和地质勘察报告可知盾构顶部最大埋深约25.16m（按25m计算)，地下水位埋深按2m,盾构穿越地层按中粗砂地层进行核定。
（1）计算参数盾构机设计关键参数计算需依据表3—9.表3-9 参数统计表（2)盾构荷载计算盾体部分受力分析按覆土厚度H0=25m计算盾体四周各处所受压强,分别如下：①垂直土压：Pe1=（γ-10)H0=（20-10）×25=250kPa②垂直抵抗土压：Pe2=Pe1—140=110kPa③上部水平土压：qe1= Pe1＊λ=250×0.25=67.5kPa④下部水平土压：qe2=（γ-10）*（25+4.88)* λ=10×29.88×0.25=77kPa⑤自重抵抗土压:pg=G/(D0＊L)=224×10/(4.88×8.573)=554kPa⑥上部正面土压:qfe1= qe1=67.5 kPa⑦下部正面土压：qfe2= qe2=77kPa⑧上部正面水压：qfw1= 250kPa⑨下部正面水压:qfw2= 298.8kPa11.1 盾构机总推力盾构机的总推进力必须大于各种推进阻力的总和,否则盾构无法向前推进。
包括盾构外围与土的摩擦力、盾构推进阻力（正面阻力）、由滚刀挤压阻力、管片与盾尾的密封阻力、后方台车的牵引阻力。
（1)盾构外围与土的摩擦力(2）盾构推进阻力(正面阻力）（3)管片与盾尾的密封阻力M C -管件与钢板刷之间的摩擦阻力,取0。
3；W S -压在盾尾内部2环管片的自重。
（4)后方台车的牵引阻力所需最大推力盾构在50‰上坡时盾构的推力按直线水平段的1.15倍考虑,盾构的实际推力应为：安全系数根据分项计算盾构总推力的安全系数达到1.57，可以满足掘进的需要。
11.2 盾构机的扭矩实践证明装备扭矩与盾构机的外径的关系极大，通常可用下式表示：式中：T e－装备扭矩(kNm）;D0－盾构机外径（m）；α1－刀盘支撑方式决定系数，简称为支撑系数(m）；α2－土质系数；α0－稳定掘削扭矩系数。
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掘削量的计算 14.9
0 偏差流量
0 溢水量
174.27 0.0191697 析水率
V= α＝
S= η= Q
说明：1，表格中，以蓝色为低 色的表格，为已输入项目，不 需要再次输入； 2，没有低色的部分，为计算过 程中要另外输入的。
#DIV/0! 注浆量 18.4632
γw= h= K0= γ= H= P1= P2= P3= Pfu
γw= h= K0= γ= H= Ka= C= P1= P2= P3= Pf下
t= n= N= V=
D= V= Q0=
Q2= Q1= Q0= ΔQ=
A= V=
VW=
切口水压（上限值） 9.8
0 0 20 20 切口水压（下限值） 9.8 m3/min m3/min m3/min
m2 m3
m3
原来浆液的体积
m3
析水率
浆量
建筑空隙
注浆率
注浆量(m3)
0
0
0
0
切口水压下限值
切入深度（mm) 切削刀同一轨迹上的配置数
转数 掘进速度
盾构直径 掘进速度 掘削量
排泥水量
送泥水量
水量 水率
掘削量 偏差流量
盾构的面积 溢水量
析出清水的体积
KN/M3 m
KN/M3 m kPa kPa kPa kPa
KN/M3 m
KN/M3 m
kPa kPa kPa kPa
mm
mm/min
0
（上限值） 水的容重
地下水位至隧道中心的埋深 静止土压力系数 水的容重
地面至隧道中心的埋深 地下水压力
静止土压力
变动土压力
切口水压上限值 （下限值）
水的容重 地下水位至隧道中心的埋深
静止土压力系数 水的容重
地面至隧道中心的埋深 主动土压力系数 土的粘聚力 地下水压力
主动土压力
变动土压力
度的控制 的计算 流量