盾构机受力计算及始发结构设计
受力验算
海瑞克S786盾构机参数：
前盾：144t （加刀盘），长度3.61m
中盾：85t ，长度2.58m
盾尾：28t ，长度2.9m
43轨轨底宽度：m 3
10114-⨯
①计算时为了安全起见，14号槽钢取屈服压应力[]Mpa 215=σ
则：N F G 631058.21010)1448528(⨯=⨯⨯++= 槽钢不屈服则有：[]l
l d l 7
36610263.2101141058.21058.2⨯=⨯⨯⨯=⋅⨯≥-σ 所以:[]m l 105.010
21510263.210263.267
7
=⨯⨯=⨯≥σ 查规范有槽钢宽度m d 014.0=槽钢
则所需槽钢根数S 为：（根）槽钢5.7014
.0105.0===d l
S 即：所需要的槽钢根数不能少于8根。
②由于盾构机盾体的重量是由前、中、盾尾三个部分的重量组成，重量分配并不均匀。
计算盾构机重心位置重心l ：
对盾尾尾部取矩有：
m
l l l 38.64545
6.718141654.50525709.258.261.310502
9.258.261.31094258.261.31085261.310281050948528=+++=⨯++⨯⨯+++⨯⨯++⨯⨯+⨯
⨯=⨯+++⨯重心重心重心所以：）（）（）（）（ 即重心处于距离盾尾尾部m 38.6处。
由于应力在此处集中，为了保证槽钢不被压曲，应该在此处均布多根槽钢或者将槽钢加筋作为安全处理。
盾构机的关键参数计算方法8
盾构机的关键参数计算方法1.1.1.1盾构机总推力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堪察报告按盾顶埋深22m，地下水位埋深按2m，盾构穿越地层按粉质粘土地层进行核定。
1、计算参数管片内径：Φ5500mm管片外径：Φ6200mm管片厚度：350mm管片宽度：1500mm覆土厚度：20m水头压力：200kPa土容重：粘土γ＝19.1kN/m3,粉土γ＝19.9kN/m3土的侧压力系数：0.5盾构机重量：331.7t盾构机盾壳长度：9.55m管片外径：Φg=6200mm盾构尾部的外径为：Φ6390mm盾体直径为：D 0＝6410mm钢与土的摩擦系数μ1＝0.3车轮与钢轨之间的摩擦系数μ2＝0.2每一先行刀的容许负荷pr＝150kN后配套系统G1＝160t最大推力F：42,000kN额定扭矩：5316 kNm脱困扭矩：6934 kNm2、盾构荷载计算松动圈土压，见图2.1.6-1。
按覆土厚度H0=22m计算,H1=1m,H2=12m.H3=9m①Pe1=（γ-10）H2+（γ-10）H3 +γ*H1=219.3kPa ②Pe2=Pe1-64.5=153.8kPa③④ ⑤⑥ ⑦ ⑧ ⑨图2.1.6-1 荷载计算简图3、盾构机总推力计算盾构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）、由先行刀挤压阻力、管片与盾尾的密封阻力、后方台车的牵引阻力。
1.1.1.2盾壳与土体的摩擦力(1)、盾构外围与土的摩擦力)4()(221101011w q p q p LD w Lp D F e e e e w ++++=+=πμπμkN 6.11047）331742.1481048.1533.21955.9*41.6*14.3(3.0＝=++++kPa p q e e 1045.0*208*11===λkPa Pe q e 2.1485.0*2195.0*45.6*12*)145.6*)10((2=+=+-=λγkPaL D G p g 02.62)0.8*45.6/(10*320*/0===11e e q qf =22e e q qf =kpa qf w 2101=kpa qf w 2752=(2)、盾构推进阻力（正面阻力）kNqf qf qf qf D F w e w e 1383922752108.1533.219*40881.41*14.32*42211202=+++=+++π＝(3)、由先行刀挤压产生的阻力kN n p F r 2700150*18*3=== (4)、管片与盾尾的密封阻力kN W M F S C 8.1418.92.51.55.5)5.5-6.22.6(41416.323.04=⨯⨯⨯⨯⨯⨯÷⨯⨯=⨯=MC -管件与钢板刷之间的摩擦阻力，取0.3 WS-压在盾尾内部2环管片的自重 (5)、后方台车的牵引阻力kN G F 3201600*2.0*＝125==μ 所需最大推力kN F F F F F F 4.280483208.1412700138396.1104754321max =++++=++++=安全系数5.14.28048/42000/＝max ==F F α 根据分项计算推力的安全系数达到1.5，可以满足掘进的需要。
盾构推进计算
5.1 盾构推进力⑴、盾构推力盾构机推进必须确保盾构足够的推力来维持和平衡土压平衡压力T1、开挖阻力H、盾壳与围岩摩擦阻力飞、后配配套牵引力等等。
通常，上述值比盾构推力要低，盾构推进油缸的配置受管片形式的影响，盾构机一般必须保证盾构圆周压力均等（有时盾构底部压力稍高），避免盾构油缸尾部衬垫作用在管片接缝处，为保证这些，一般盾构机都安装了超出正常配置的额外推进油缸，然后降低盾构系统工作压力，该压力在正常推进时采用，只有在艰难地层时才采用额外推力。
①计算原理盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力，这些阻力主要有：a、盾构四周与地层间的摩擦阻力或粘结力F i ；b、盾构刀具切入土层产生在切削刀盘上的推进阻力F2；c、开挖面正面作用在切削刀盘上的推进阻力F3d、盾尾处盾尾板与衬砌间的摩擦阻力F4；e、盾构后面台车的牵引力F5；以上各种推进阻力的总和用下式表示，在使用时，须考虑各种盾构机械的具体情况，并留出一定的富裕量，即为盾构千斤顶的总推力。
地层所需推力F b=F 水土压力+F 摩擦力1+F 摩擦力 2 +F 牵引力+F 切入力其中：F 水土压力—刀盘表面水土压力F 摩擦力1—盾构克服上部土体摩擦力所需推力F 摩擦力2—盾构克服与围岩间摩擦力所需推力F 切入力—开挖所需推力（刀具）切入力F 牵引力—后配套牵引推力R—盾构半径（mD—隧道深度（mL—盾构长度（mF r—盾构与土层间摩擦系数（0.25）W—土体比重（20kN/m3）W t —盾构重量( t )W—后配套重量(t)F rb—后配套与管片间摩擦系数A—单把刀具表面积C o —土体粘滞系数S r —土体内摩擦角1 )、作用在盾构上的平均土压力地层所需推力F b=E F=F 水土压力+F 摩擦力1+F 摩擦力2+F 牵引力+F 切入力=941t+706t+100t+161.3=1908.3tF 水土压=(R2xn) x最大土压平衡压力23= (3.17 xn)x 3kN/m=9233 kN=941tF 水土压=D x Wx L x (2 xnx R+ 4) x F r3= 20x20 kN/m x 7.5 x (2 xnx 3.7m-4) x 0.25=6933 kN=706tF 摩擦力2=W t x F r=220t x 0.25=80tF 牵引力=W b x F rb=100 x 0.2=20t2F 切入力二刀具数量x A x (D x W x tan (450+S/2)+2 xG xtan(450+S r/2))2=73 x 0.0094 m2x (30 x 20 kN/m3 x tan (62.50)+23x 30 kN/m3x tan(62.50)) =1596.81 kN=161.3t=941t+706t+80t+20t+161.3t=1908.3t 实际配备装机推力系统最大压力350bar 时：3892t 设计准则：最大突破压力大于2.0 X所需推力最大操作推力大于1.5 X所需推力⑵、刀盘扭矩切削刀盘装备扭矩要考虑围岩条件、盾构要型式、盾构机构造和盾构机直径等因素来确定，总扭矩N b=N1+N2+N3+N4式中：N—开挖阻力矩；N 2—切削刀盘正面，外围面及后面围岩间的摩擦阻力矩；N 3—机械及驱动阻力矩；N 4—开挖土砂搅拌混合阻力矩；根据实例可知刀盘装备转矩与盾构机直径大小有很大关系，一般可按下式计算：N b=D3X2.0式中：D——盾构直径（m土压平衡连续开挖所需最大扭矩：N b=D3X 2.0=6.34 3X2.0=509.9tm（约5500kN-m）实际配备装机扭矩：N=593.1tm 一般在盾构推进中，盾构机的设计推进都比实际推进要大得多，盾构的实际推进与地表土质、地面载荷、周围环境而密切的关系，当地面周围的环境比较空旷，对地面的沉降要求不高（不在+10〜-30 ）时，在盾构机械性能（最大推进力和最大扭矩范围内）允许的前提下，可适当的提高盾构的推进力，加大施工进度。
地铁盾构施工中始发反力架设计及受力分析
2.3.3力学计算立柱、横梁受力计算。
根据以上分析，分别建立横梁、立柱、支撑的计算模型。
因为横梁的荷载是传递到立柱和水平支撑上的，计算为横梁→立柱→支撑→井壁支座。
横梁L 1、L 2计算q 1=3750/2.71m=1383kN/m ，L 0=5.82m3）截面复核横梁及立柱采用箱式截面，采用工56b 双拼工字钢。
查询工56b 截面系数，Ix=68500cm 4，W=2450cm 3。
L 1、L 2截面复核：查弯矩图、剪力图，得M max =846.41kN ·m ；V max =1873.97kN ；σmax =M max /2W=846.41/（2×2450）MPa=172.7MPa Τmax =V max /（2×2A ）=1873.97/（2×2×540×20）MPa=43.4MPa查钢结构设计规范可知：[σ]=235MPa ；[τ]=120MPa 。
故经检验σmax <[σ]，τmax <[τ]；横梁满足强度设计要求。
柱H 、H 截面复核：（b ）计算模型图1盾构始发反力架示意图及计算模型（a ）示意图（c ）L 1、L 2弯矩图（kN ·m ）图2横梁L 1、L 2计算（a ）L 1、L 2计算简图（b ）L 1、L 2剪力图（kN ）（a ）H 1、H 2计算简图（b ）H 1、H 2剪力图（c ）H 1、H 2弯矩图图3立柱H 1、H 2计算图4计算模型计算结果最大组合应力值及位移值如图5。
由应力云图上可得，在盾构机始发推力作用下，力发生在立柱及横梁中部位173.7MPa<[σ]=235MPa，满足规范要求。
由计算结果可得最大竖向位移发生在立柱中下部位置，位移大小为w=3.424mm，根据《钢结构设计规范》GB50017-2017）附录[5]取变形允许值f=l/400=14.25mm 时须综合考虑始发车站的尺寸及盾构机性能参数，从预埋钢板的设置及反力架各部件之间的连接关系出发，确保反力架安装固定牢靠，保证盾构机零误差进洞。
盾构始发托架、反力架计算书
目录一、工程概况 (1)二、反力架计算 (1)2.1 反力架及支撑体系介绍 (1)2.2 反力架受力分析 (4)2.3 反力架验算 (4)三、始发托架计算 (7)3.1 始发托架介绍 (7)3.2 始发托架受力验算 (8)盾构始发托架、反力架计算书一、工程概况本标段包括2站2区间，分别是云梦站、大板站、云梦站～长发站区间、长发站～大板站区间，区间采用盾构法施工。
云梦站～长发站区间，盾构从云梦站始发，沿凤凰大道地下敷设，向东沿陕鼓大道到达长发站小里程端接收。
区间左线隧道长1050.213m，右线隧道长1043.206m；线路平面有二处曲线，曲线半径为1200/450m，洞顶覆土5.4～17.2m，线间距13～15.5m，最大纵坡为14.818‰。
长发站～大板站区间，盾构从长发站和站后暗挖隧道空推通过后，在暗挖隧道端头和车站大里程端二次始发，沿陕鼓大道地下向东行进后，转向东南方向沿迎宾大道地下进行，到达大板站小里程端接收吊出。
区间左线隧道长637.377m，右线隧道长858.852m，区间含一处平曲线，曲线半径为450m，洞顶覆土6.3～13.2m，左右线间距为15～15.6m，线路纵坡为V形坡，最大坡度为22‰。
二、反力架计算2.1 反力架及支撑体系介绍盾构机在始发掘进时，必须借助外置反力架来提供盾构在始发过程中及前阶段的顶进推力。
反力架的结构设计按照安全、适用、经济的原则，其材料的选定是根据盾构机各种设定参数计算出来总的推力并充分考虑了盾构施工现场的实际情况。
反力架采用20mm和30mm厚钢板制作，进行盾构反力架形式的设计时，是以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据。
图2-1-1 反力架钢负环设计图图2-1-2 反力架组装立体示意图反力架设计如图2-1-3、2-1-4所示。
图2-1-3 云梦站反力架设计图图2-1-4 长发暗挖隧道反力架设计图支撑系统由钢反力架、斜撑及负环管片临时衬砌组成。
盾构始发反力架结构设计及应用效果分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｚ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｎ ｏ ． ２ ｂ ｉ ｄ — ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅ ａ ｓ ｔ
关 键词 ：盾 构始发 ；反 力架 ；结构设 计 ；支撑 ；弯矩
中图分类号 ：Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号：１ ０ ０ ０ — ０ ８ ６ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ６ ６ ． ０ ５
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｉ ｔ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆｅ ｃ ｔ
ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ａ ｍｅ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｐ ｏｖ ｒ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｉ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｙ ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍ ｅ ．
Ｍ ａ ｉ ｎ Ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｒ ｙ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ － ｔ ｏ — Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｒ ｊ ｅ ｃ ｔ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
隧道盾构始发反力架计算
１ 反力架结构及支撑形式
盾构反力架采用２ ０ ｍ ｍ 厚钢板 ， 钢板后面采用钢管支 撑， 上半部支撑采用 ｌ ５ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 支撑斜撑在矿山隧道 的初支面上 ， 钢管与初支钢架焊接 ； 中部支撑采用ｑ ｂ ３ ０ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 支撑与预埋钢板焊接 ， 斜撑在混凝土 面上 ； 下部将 盾 构机直接抵在 仰拱混凝土之 上。 盾构机横 断面 、 纵 断 面图， 如图１ 、 图２ 所示。 钢管支撑参数 ， 见表ｌ 。
ｓ ｉ ｎ ５ ５ 。 ＝ ６ ９ ５ ８ （ ｋ Ｎ）
设置８ 根（ １ ） １ ５ ０ ｍ ｍ 钢管 ， 均匀分 布 ， 则钢 管受到 的应
第３ ２ 卷第 ２ ５期
表 盾构机 受力值表
任成国， 等： 隧道盾构始发反力架计算
３ ５
支撑按一端 固定一端 ， 两端固定 ， 得￣ Ｕ ｉ ｘ ＝ ０ ． ５ ，
摘 要： 盾构 始发 段 需要 施做 反 力墙 ， 但是 反 力墙 施做 较 费 时 ， 会 影响 施 工进度 。 文章 在 对 隧道盾 构 始发 反 力架计 算 的基
础上 ， 验 证 了盾 构始 发 的改进 装 置的 可行 性 。
关键 词 ： 反力墙 ； 始发段 ； 计 算； 改进 中 图 分类 号 ： ｕ ｏ ３ ４ ８ 文 献标 识码 ： Ａ
属于短粗杆 ， 支撑钢管稳定性满足要求 。 ２ ． ４ 下部验算 下部直接支撑于仰拱混凝土之上 ， 混凝土为Ｃ ２ ５ 喷射 混凝土 ， 由管片直接传力 ， 分担总推力 的１ ／ ２ ， 即１ ７ ０ ９ ８ ／ ２ ＝ ８ ５ ４ ９ （ ｋ Ｎ） ， 接触面积４ ８ １ ４ ２ ８ ７ ｍ ｍ ， 则混凝土面的应力为 ８ ５ ４ ９ ／ ４ ８ １ ４ ２ ８ ７ ￣ １ ０ ＝ １ ． ７ ７ （ Ｍ Ｐ ａ ） ＜ １ １ ． ９ Ｍ Ｐ ａ ， 强度满足要求 。 ２ ． ５ 中部支撑接触面强度验算 钢管传到预埋钢板的压力为ｓ ｉ ｎ ３ ０ 。 ｘ ３ ２ ９ １ ／ ４ ＝ ４ １ １ ． ３ ７ ５
盾构机计算书
φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书株式会社小松制作所地下建机事业本部小松(中国)投资有限公司2010年4月目录页数1、计算条件 (3)1.1工程条件 (3)1.2地质条件 (3)1.3计算模型 (4)1.4盾构机规格 (5)2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)2.1 计算条件 (5)2.2 各参数的计算 (6)2.3 所需扭矩计算 (7)3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)3.1 计算条件 (8)3.2 各参数的计算 (9)3.3 推力计算 (10)4、盾构机壳体强度计算 (11)4.1 计算条件 (11)4.2 各参数的计算 (11)4.3 土荷载计算 (12)4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)4.5 载荷的计算 (13)4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)5、切削刀具寿命的计算 (19)5.1 地质概况 (19)5.2 地质计算模型化 (19)5.3 主切削刀计算 (19)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (19)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (20)5.3.3刀具磨损计算公式 (21)5.3.4刀具磨损计算结果 (22)6、三排园柱滚子轴承计算 (23)6.1 盾构机规格 (23)6.2 载荷计算 (24)6.2.1土载荷的计算 (24)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (24)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算： (25)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (25)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (25)1、计算条件：1.1、工程条件：(1) 隧道长度 m(2) 隧道最小转弯半径 250m(3) 盾构机开挖直径φ6340m m(4) 管片外径φ6200m m(5)管片内径φ5500m m(6)管片宽度 1200mm(7)管片厚度 350mm(8)分块数 5+1块(9)管片重量 4.5t / 块(10)隧道坡度‰1.2、地质条件：(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、中粗砂(2)隧道覆土厚度 5～30 m(3)地下水位GL- 0.5 m(4)间隙水压 MPa(5)透水系数 cm/sec(6)标准贯入值（N值）(7)内摩擦角 deg(8)粘着力 kN/cm2(9)含水率（W%）(10)地面负荷 6 tf/m2(11)地层反力系数 kN/m21.3、计算模型说明：由于整个计算全部采用在埋深30m ，承受最大水压力，因此计算偏与安全。
盾构机始发专项方案
盾构机始发专项方案嘿，大家好！今天我们来聊聊盾构机始发专项方案。
这可是个大工程，涉及到地下隧道施工，咱们可得认真对待。
下面，我就以意识流的方式，给大家详细讲解一下这个方案。
一、项目背景咱们得了解一下项目背景。
随着我国城市化进程的加快，地下空间资源日益紧张。
为了缓解地面交通压力，提高城市通行效率，各地纷纷开展地下隧道工程。
盾构机作为地下隧道施工的核心设备，其始发环节至关重要。
二、盾构机始发流程1.始发前准备（1）对盾构机进行全面检查，确保设备性能良好。
（2）对隧道口进行加固处理，防止盾构机在始发过程中发生塌方。
（3）对施工人员进行技术培训，确保他们熟悉盾构机操作流程。
2.始发阶段（1）盾构机刀盘旋转，切削前方土体。
（2）推进油缸推动盾构机前行。
（3）出土系统将切削的土体排出。
（4）管片拼装系统将预制管片拼装成隧道结构。
3.始发后施工盾构机始发后，施工进入正循环阶段。
此时，我们需要密切关注盾构机运行状态，确保施工顺利进行。
三、专项方案内容1.技术措施（1）盾构机选型：根据项目需求，选择合适的盾构机型号。
（2）施工工艺：采用合理的施工工艺，确保盾构机高效运行。
（3）监测系统：安装监测设备，实时监控盾构机运行状态。
2.安全措施（1）施工现场安全管理：制定严格的安全管理制度，确保施工现场安全。
（2）应急预案：制定应急预案，应对突发事件。
（3）个人防护：要求施工人员佩戴防护用品，确保人身安全。
3.质量控制（1）质量控制标准：制定质量控制标准，确保隧道质量。
（2）质量检测：对隧道质量进行定期检测，发现问题及时整改。
（3）质量培训：对施工人员进行质量培训，提高质量意识。
四、实施与监控1.实施步骤（1）明确责任：明确各岗位职责，确保项目顺利推进。
（2）进度计划：制定合理的进度计划，确保工程按时完成。
（3）施工协调：加强与各相关单位的沟通协调，确保施工顺利进行。
2.监控手段（1）现场巡查：定期对施工现场进行巡查，发现问题及时解决。
盾构机暗挖隧道步进始发施工技术
工程技术111盾构机暗挖隧道步进始发施工技术高 锋，周文朋，邓万兴（中国水利水电第十一工程局，河南 郑州 450000）摘要：广深地区地层地质变化复杂，在地下空间开发利用隧道施工中，经常遇到全断面硬岩、风化球体孤石群、软硬不均、砂土等地层地质频繁交替出现的情况，随着时代的进步和科技的发展，盾构法已越来越多的应用于地下空间隧道掘进施工中，但盾构法对硬岩、孤石群及软硬不均掘进极其困难，目前普遍采取辅助矿山法暗挖工法进行组合解决。
此以6280mm 盾构机为例浅谈矿山法和盾构法组合模式下，盾构机移动、组装、步进始发技术；6280mm 盾构机整机重量约530T、单件116T、长度约82.0m，单件重量大、体积大，其单件及整机移动极其困难，本文以盾构机在始发前如何在矿山法隧道内向前长距离平移步进组装为重点，总结盾构机在矿山法隧道内快速移动、经济合理的施工方法。
关键词：盾构机；暗挖段；步进组装；始发施工城市地铁轨道交通已进入高速发展时代，尤其是人口拥挤的一线、二线城市，为了缓解交通压力，近年来都在兴建地铁。
但大部分城市都存在人口多、建筑复杂，地面道路相对狭窄，临迁困难、征地难、费用高等问题；随着人们对生活质量的追求，地面可利用的空间越来越紧张，而的地下空间的开发利用也成为当前研究的大趋势；为了适应社会发展，目前地下隧道盾构施工采用矿山法暗挖结合盾构平移步进地下始发工艺越来越多，此方法能有效减小明挖占地大的问题，在以后的地铁盾构施工中将成为必然的趋势，如何利用好不同工法组合，做到安全施工不可忽视。
1 概况深铁7号线西-西区间长度1852m，线间距为9.73-39.63m，最小转弯半径为350m，隧道埋深6m-28m，最大坡度为-27.5‰。
隧道由两分离单洞组成，主隧道采用盾构法施工，盾构始发处前100m 因受地层地质、地表构筑物及周边环境影响，辅以矿山法暗挖工法施工，盾构机需从车站端头井口吊装下井，后经过长40.774m 暗挖门洞型隧道，至始发处组装调试空推始发。
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。
中煤隧道工程有限公司 Coal Tunnel Engineering Co.,Ltd.
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）
中煤隧道工程有限公司 Coal Tunnel Engineering Co.,Ltd.
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
盾构机反力架计算书
盾构机反力架计算书太平桥站盾构始发反力架支撑计算书一、工程情况说明二、反力架及支撑示意图12中板反力架底板反力架底板2-2侧墙121-1计算说明：1、根据以往施工情况，始发盾构机推力按照800T进行计算，其中底部千斤顶油压按照200bar，两侧按照140bar，顶部千斤顶不施加推力；2、通过管片和基准钢环调节，每组千斤顶所在区域按照均布荷载进行计算；3、水平支撑采用200mm及250mm宽翼缘H型钢，分别支撑与车站底板及侧墙上，斜撑采用200mm宽翼缘H型钢，45度角撑于车站底板上；4、反力架经几次始发使用，梁自身抗弯和抗剪无问题，本次不予计算。
三、力学模型图A44.7t/mDC89.4t/mB44.7t/m盾构机在顶推过程中反力架提供盾构向前掘进的反力，通过焊接在反力架上的型钢支撑，将力传递到车站结构上。
为保证反力架能够提供足够的反力，以确保前方地层不会发生较大沉降。
要求型钢支撑强度足够。
四、计算步骤1、模型简化假设千斤顶推力平均分配到四个支撑边，即每边承受200t的压力。
2、轴力验算1）底边σ1F/AF/(8A12A2)2000000/(8642829218)28.6M Pa200mmH型钢截面面积A1=6428mm2250mmH型钢截面面积A2=9128mm2σ1σma某210MPa2）右侧边σ2F/AF/(10A1)2000000/(106428)31.1MPaσ2σma某210MPa3）顶边σ3F/AF/(4A1)2000000/(46428)77.8MPaσ3σma某210MPa4）左侧边σ42F/A2F/(62A1)22000000/(626428)51.9MPaσ4σma某210MPa综上，支撑抗压能力满足要求。
3、斜撑螺栓抗剪能力检算对于支撑于底板的斜撑，采用螺栓加焊接钢板的形式固定于底板，每个斜撑底部有13个φ20螺栓。
τ4F4200000054.4MPa23313A33313π20螺栓许用切应力τ100MPa，可知，螺栓抗剪能力满足要求。
盾构始发方案
盾构始发方案随着城市建设的不断发展，地下空间的利用成为了一个重要的问题。
盾构机作为地下隧道施工的主力机械，其始发方案的制定对于施工的顺利进行至关重要。
本文将从盾构始发方案的要点、策略以及技术要求等方面进行论述，并探讨如何做到最佳效果。
一、盾构始发方案的要点盾构始发方案是指在开始进行施工前对地层情况、施工工艺、施工步骤等进行详细的分析和规划。
要制定一个合理的盾构始发方案，需要考虑以下要点：1. 地层勘探：通过地质勘探和地下水勘探等手段，了解地层的结构和物性，包括岩土层厚度、坚硬程度以及可能存在的地下水位等信息。
这将有助于确定盾构机的类型和参数，以及后续的工程施工。
2. 起始井设计：盾构始发需要一个起始井，其位置和形式的选择需要充分考虑施工的便利性以及与周边环境的协调性。
同时，起始井的设计还需要考虑盾构机的进出口尺寸和运输设备的安排等。
3. 盾构机的选择：根据地层特点、隧道长度和直径等因素，选择适用的盾构机型号。
不同类型的盾构机适用于不同的工程条件，因此需要根据实际情况进行选择，并结合盾构机的性能参数进行调整。
4. 施工工艺和施工步骤：制定详细的施工工艺和施工步骤，包括盾构机进出井、顶管装设、推进速度等方面的安排。
合理的施工工艺和施工步骤可以最大限度地提高施工效率和质量。
二、盾构始发方案的策略1. 全面了解地质情况：在制定盾构始发方案之前，需要对施工区域的地质情况进行全面的了解。
这包括地层的岩土类型、含水层的位置以及地下水位的变化等。
只有充分了解地质情况，才能制定出适合的盾构始发方案。
2. 根据需求确定盾构机型号：不同工程需求适合不同类型的盾构机。
一些大直径盾构机适用于较坚硬的地质条件，而一些小直径盾构机则适用于松软地层。
根据实际需求选择合适的盾构机型号，可以提高施工的效率和质量。
3. 制定详细的施工计划：盾构始发需要有一套详细的施工计划，包括施工的时间节点、装备的调度、人员的安排等。
只有做好充分的准备，才能确保施工的顺利进行。
盾构始发施工方案
【盾构始发施工方案】一、引言盾构始发施工是盾构隧道施工中的关键环节之一，其合理规划与设计对于工程的顺利进行至关重要。
本篇文档将围绕盾构始发施工方案展开论述，分析施工前的准备工作，提出适合的施工方法与技术措施，并结合实际案例进行阐述。
二、施工前的准备工作1. 前期测量与勘探在盾构隧道始发施工前，必须进行详细的地质测量与勘探工作，包括地质构造、岩性、岩层裂隙、地下水位等信息的获取。
这为后续的始发施工提供了可靠的工程数据。
2. 材料准备在盾构始发施工前，需做好各种材料的准备工作，包括盾构机、钢筋、混凝土、润滑剂和防水材料等。
同时，要确保材料的质量符合施工要求。
3. 施工队伍组建盾构始发施工需要专业的施工队伍，具备丰富的施工经验和技术能力。
需要合理组建施工队伍，明确各岗位职责，确保施工的高效进行。
三、盾构始发施工方法与技术措施1. 盾构机的选择与设置盾构机是盾构隧道始发施工的核心设备，其选择与设置直接关系到施工的效率和质量。
在选择盾构机时，要考虑隧道的地质条件、直径、强度要求等因素。
合理设置盾构机的推进力、转速和刀具类型等参数，保证施工的正常进行。
2. 围岩处理与支护根据盾构机开始推进前获得的地质信息，对围岩进行合理处理与支护，以提供良好的施工环境。
包括预处理围岩的注浆、锚杆支护，以及设置合适的衬砌结构等。
3. 盾构机的始发推进盾构机始发施工过程中，要严格控制推进的速度和姿态，避免因地质条件变化引起的困难。
监测盾构机状态，及时调整推进参数，确保始发施工的平稳进行。
4. 润滑剂的使用在盾构始发施工中，润滑剂的使用对于减少摩擦力、保护刀具和提高推进效率至关重要。
要合理选择润滑剂，严格按照使用说明进行添加和维护。
5. 地下水处理与排水在盾构始发施工中，地下水是一个重要的影响因素。
需要根据地下水位的情况，合理设置排水系统，以保持工作面的干燥和稳定。
四、实际案例分析以某城市某段盾构隧道的始发施工为例进行分析。
在该工程中，通过前期详细的勘探和测量，获得了准确的地质信息。
(整理)2225右线盾构始发方案.
目录1、编制依据12、右线盾构始发概况 (1)3、盾构机始发的工期部署 (2)4.1 始发基座、反力架及后盾支撑的安装 (2)4.2 凿除洞门 (6)4.3 洞门密封橡胶板安装 (6)4.4 盾构机组装与调试程序 (7)5、盾构机始发技术 (8)5.1 施工工艺流程 (8)5.2 掘进循环周期安排 (8)5.3 掘进参数控制及掘进模式选择 (9)5.3.1掘进参数控制 (9)5.3.2、掘进模式选择 (11)5.4 管片选型及拼装 (11)5.5 回填注浆 (11)5.6 发泡系统 (12)5.7 掘进中的方向控制 (13)6、右线盾构机始发施工具体措施 (14)6.1 盾构机初始掘进 (14)6.2 盾构机接触掌子面 (14)6.3 调整洞口止水装置 (15)6.4 盾构掘进，安装0～-3环负环管片 (15)6.5 盾尾通过洞门密封后进行回填注浆 (15)6.6 盾构掘进及永久管片安装 (15)6.7 试掘进速度控制 (15)6.8 盾构机试掘进注意事项 (15)6.9 试掘进段管理 (16)6.10始发掘进技术要点 (16)7、右线盾构始发的重点、难点及处理 (17)7.1端头井加固 (17)7.2 洞门密封 (18)7.3 盾构机的“叩头” (18)8、盾构始发质量控制 (19)8.1 管片拼装 (19)8.2 管片衬砌背后注浆 (19)9、始发安全文明施工措施 (20)9.1 应急预案 (20)9.2 垂直运输 (20)9.3 水平运输 (20)1、编制依据（1）《深圳地铁2号线东延线工程施工图设计技术要求》；（2）《深圳地铁2号线东延线工程施工图设计文件组成与内容》；（3）《深圳地铁2号线东延线工程图纸文件编码系统管理规定》；（4）《深圳地铁2号线工程详细勘察阶段东延线华强路站～燕南站区间岩土工程勘察报告》；（5)《深圳市地铁2号线东延线工程机电系统对土建的总体要求》；（6）《深圳地铁2号线东延线工程地下区间防水设计通用图》（中铁二院工程集团有限公司）（7）业主和总体下发的其他各种设计要求及文件；（8）华强路站～燕南站区间初步设计及招标设计；（9）《地下铁道工程施工及验收规范》2003年版（GB50299-1999）；（10）《地铁设计规范》（GB50157-2003）；（11）《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）；（12）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；（13）《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）；（14）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；（15）《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）；（16）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；（17）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）；（18）国家、广东省及深圳市现行有关规定、规程和技术规定；（19）深圳地铁有限公司2号线建设分公司会议纪要“纪SJ[2008]075号”；（20）关于“深圳地铁2号线东延线车站西端4m”的函（2/2/D02/MOO/S/WOO/LD/D503/2008）。
盾构始发方案设计
盾构始发方案设计一、工程概况在进行盾构始发方案设计之前，首先需要对工程概况有清晰的了解。
包括隧道的长度、直径、埋深、地质条件、周边建筑物和地下管线的分布等。
例如，如果隧道穿越的地层是软弱土层，那么在始发阶段就需要采取更加严格的加固措施，以防止土体坍塌和地表沉降。
又如，如果周边建筑物密集，就需要对施工过程中的变形进行严格控制，避免对建筑物造成损害。
二、盾构始发场地布置合理的场地布置是确保盾构始发顺利进行的重要前提。
始发场地应包括盾构机存放区、管片存放区、材料堆放区、拌浆站、龙门吊轨道等。
同时，还需要考虑场地的排水、通风和照明等设施。
在布置场地时，要充分利用有限的空间，确保各个区域之间的物流顺畅，避免相互干扰。
三、盾构始发端头加固为了保证盾构始发的安全，通常需要对始发端头的土体进行加固。
常用的加固方法有高压旋喷桩、搅拌桩、注浆法等。
加固的范围应根据地质条件、盾构机的尺寸和施工要求等确定。
一般来说，加固的长度应不小于盾构机的长度加上一定的安全余量。
在加固完成后，需要进行质量检测，如钻芯取样、抽水试验等，以确保加固效果满足要求。
四、盾构始发基座与反力架设计盾构始发基座的作用是支撑盾构机，并为盾构机的始发提供导向。
基座的设计应考虑盾构机的重量、尺寸和始发坡度等因素，确保其具有足够的强度和稳定性。
反力架则用于提供盾构始发时所需的反推力，其结构设计应能够承受巨大的推力，并保证在施工过程中不变形。
五、洞门密封装置洞门密封装置的作用是防止盾构始发时土体和地下水从洞门处涌入隧道。
常见的洞门密封形式有橡胶帘布密封、折叶式密封等。
在安装洞门密封装置时，要确保其安装位置准确，密封性能良好。
同时，在盾构机始发前，还需要对洞门密封进行充气试验，检查是否存在漏气现象。
六、盾构机的组装与调试在盾构始发前，需要将盾构机的各个部件运输到施工现场，并进行组装和调试。
组装工作应严格按照操作规程进行，确保各个部件的连接牢固可靠。
调试工作则包括电气系统调试、液压系统调试、推进系统调试、螺旋输送机调试等，以确保盾构机在始发后能够正常运行。
盾构机反力架始发架托架钢套筒受力计算
一、始发架受力验算盾构机重量表由上表得出盾构机总重为T=452t始发架剖面图始发架平面结构图（1）钢轨计算钢轨在前盾处受力最大，因此选择前盾部分的始发架进行计算，此段始发架长度为2880mm。
钢轨受斜向正压力，其腹板厚度为15mm。
前盾约155t，则每侧钢轨受竖直方向的力为78t，其轴向压力为F1=78/COS26.5°=87.2t。
则由前盾对钢轨腹板所产生压应力：σ1= F1/A =87.2/（2880×15）=20.7MPa刀盘重75t，每侧钢轨受竖直方向的力为38t，其轴向压力为F2=38/COS26.5°=42.5t。
仅按钢轨最前端200mm受力，则由刀盘对钢轨腹板所产生压应力：σ2= F2/A =42.5/（200×15）=142MPa普通碳素轨的屈服极限为405 MPa，按1.5安全系数取，其容许应力为270 MPa。
则钢轨腹板总压应力为：σ1+σ2=20.7+142=162.7 MPa<270 MPa因此，其强度符合要求。
（2）工字梁计算工字梁纵向按预埋钢板中心为支点进行计算，其受力简图如下所示。
经计算，其最大弯矩为61.69t.m，最大剪力为204.1t。
如下图所示。
工字梁截面属性如下：惯性矩: I=3×109mm4惯性半径: y=329mm腹板有效面积: A=25920mm2工字梁采用Q345B材质进行制作，其强度计算如下：弯曲应力：σ=My/I=61.69×329×107/（3×109）=67.7MPa<230 MPa剪应力：τ=204.1×104/25920=78.7 MPa<132 MPa因此，其强度符合要求。
（3）横梁计算横梁计算时，不考虑工字梁底部与预埋钢板的焊缝，前盾处始发架的横梁受力最大。
单侧梁承受前盾的竖向载荷为80t，因此由前盾产生的横向水平拉力为:F1=80×tan26.6°=40t，前盾处始发架有4根横梁，平均每根横梁受力为10t。
盾构始发反力架结构分析与设计
规划设计Planning and design108盾构始发反力架结构分析与设计黄斐（中铁隧道勘察设计研究院有限公司，广州南沙）中图分类号：TU7 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）11-0108-01摘要：本文以以色列特拉维夫红线地铁区间盾构始发施工设计为背景，利用数值分析软件对反力架的应力及变形特征进行分析。
基于欧洲规范和数值模拟的结果验证型钢截面的合理性、结构的整体稳定性。
经分析，该反力架能够满足盾构机始发时的推力及变形等使用要求。
其结构也具有一定的实用性，为今后类似工程提供借鉴参考。
关键词：数值分析；反力架；结构设计；设计0 前言目前，盾构法施工已成为城市地下轨道交通中不可或缺的施工方法[1][2]。
地铁建设在城市基础设施建设中承担非常重要的角色，而盾构始发作为盾构法地铁施工中的关键环节，其顺利进行直接影响着盾构施工安全及施工质量。
盾构始发时，需要在盾构机后方设置一个为盾构机始发提供反作用力的构件，即反力架[3]。
在国内，盾构始发施工时，反力架的支撑作用位置一般除采用斜撑作用于底板外，还设置水平支撑作用于中板。
以色列特拉维夫红线地铁区间盾构始发时仅有围护结构，车站主体结构尚未施工，与国内一般情况有所区别，本文结合以色列特拉维夫红线地铁项目车站的实际情况，设计一种经济合理的反力架。
1 工程概况以色列特拉维夫红线地铁项目全长23km，共设23座车站，本标段工作范围包括6座车站及5.5公里区间盾构隧道，区间隧道内径为6.5m，外径为7.2m，管片厚度0.35m。
根据对比分析6座车站的埋深和水位情况可知，ARLOSOROFF站的埋深最深及水位最高，盾构始发所需推力最大，为了保证所设计的反力架适用于所有车站，按照ARLOSOROFF站作为输入条件进行反力架设计。
2 设计参数2.1 材料属性反力架所用钢材等级为欧标S355，屈服强度为355N/mm2，极限强度为510N/mm2，弹性模量为210000N/mm2，泊松比为0.3。
盾构机吊装计算书
附件6：计算书1.单件最重设备起吊计算（1）单件设备最大重量：m=120t。
（2）几何尺寸：6240mm×6240mm×3365mm。
（3）单件最重设备吊装验算图1 中盾吊装示意图工况：主臂（L）=30m；作业半径（R）=10m额定起重量Q=138t(参见性能参数表)计算：G=m×K1+q =120×1.1+2.5=134.5t式中：m=单件最大质量；K1=动载系数，取1.1倍；q=吊索具质量，吊钩2t+索具0.5t；额定起重量Q=138t＞G=134.5t（最大）故：能满足安全吊装载荷要求。
为此选择XGC260履带式起重机能满足盾构机部件吊装要求。
2 钢丝绳选择与校核图2钢丝绳受拉图主吊索具配备：（以质量最大120t为例）主吊钢丝绳规格：6×37-65.0盾构机最大重量为120t，吊具重量为2.5t.总负载Q =120t+2.5t=122.5t主吊钢丝绳受力P：P=QK/(4×sina) =34.57ta=77°（钢丝绳水平夹角），K-动载系数1.1钢丝绳单根实际破断力S =331t钢丝绳安全系数=331 /34.57=9.575，大于吊装规范要求的8倍安全系数，满足吊装安全要求。
（详见《起重机设计规范》（GB/T3811-2008）符合施工要求）。
3.吊扣的选择与校核此次吊装盾构机，选用了6个55T的“Ω”型美式卸扣连接盾构机前盾、中盾的起吊吊耳与起吊钢丝绳，设每个卸扣所承受的负荷为H’，则H’=K1×Q÷4式中K1：动载系数，取K1=1.1，Q：前盾的重量。
则H’=K1×Q÷4=1.1×120÷4=33T<55T因此所选用的6个该型号“Ω”型美式卸扣工作能力是足够的，可以使用。
吊装器具选择如下：（1）美式弓型2.5寸55t卸扣6只。
（2）6×37+1-∮65钢丝绳4根，2根用于主钩吊装，两根用于辅助翻身。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【内容提要】本文重点从分析盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
【关 键 词】隧道、盾构、始发、始发托架、反力架
前言
随着技术进步、综合国力的增强，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受，上海、广州、南京、北京、深圳、天津、西安、成都、沈阳、杭州、青岛等城市都使用这种方法。上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的。虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。而且使用盾构，在对洞口进行加固处理的始发阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。
3
盾体支撑采用43kg/m重轨，重轨截面中心线过盾体中心,并且垂直于轨面,轨面距盾体中心R3125(即前盾外径尺寸6250的一半),中盾安装时用铝板或铜板垫平,垫平厚度为3125-6240÷2=5mm；后盾安装时也用铝板或铜板垫平,垫平厚度为3125-6230÷2=10mm。
3
设盾构机重量为G ，重轨给盾体的支撑力为N1,N2,截面受力分析如下，设两重轨界面中心线过圆心的夹角为Ø
WS-压在盾尾内部2环管片的自重
2.2.3
所需最大推力
安全系数
结论：根据分项计算推力的安全系数达到，可以满足掘进的需要；
始发时每一个滚刀挤压产生的负荷按150kN计算，则F3=150*35=5250kN，盾构机在始发井的反力架的承载能力应大于F2+F3+F4+F5=+5250++300=kN，反力架按承载15000 kN设计。
最大弯应力σmax= Mmax×y/ IZ
=×103×0.5m/498000×10-8m4
=94×106N/m2
=94MPa＜[σ]
故满足要求
反力架结构的确定
反力架竖梁下方部位用M24的高强度螺栓通过法兰盘连接，横梁竖梁斜梁之间通过M24螺栓连接。反力架竖梁底部钢板与始发底面预埋钢板焊接,并在底部钢板后面焊上20mm厚的钢板（或三角形立筋）消除剪切力。同时也降低反力架提供反力时上窜的力。基准环采用两个30mm厚的环型面板,面板之间焊接两个环型立板,在两立板之间的圆周上每隔18°均匀焊接30mm厚的筋板。基准环从中间一分为二,分别焊接到两个20mm厚的钢板上，焊接板通过M24的高强度螺栓连接到反力架上,反力环与反力架的中间部位通过八个30mm厚的钢板用螺栓压紧。反力环内圈设有K孔，用于管片纵向螺栓经过,管片的螺栓连接数量为10个，通过反力环上的K孔(200×180)连接到钢环板上，10个螺栓孔均布在反力环面板直径为￠=5640mm的圆上。
管片宽度：1500mm
覆土厚度：20m
水头压力：180kPa
土容重：γ＝23kN/m3
土的侧压力系数：
盾构机重量：320t
盾构机盾壳长度：8.16m
管片外径：Φg=6000mm
盾构尾部的外径为：Φ6230mm
盾构刀盘直径为：D 0＝6250mm
钢与土的摩擦系数μ1＝
车轮与钢轨之间的摩擦系数μ2＝
每一滚刀的容许负荷pr＝250kN
图1线路平面示意图
2盾构机始发阶段的受力
盾构机始发
始发前盾构机处于+%变坡点附近，整个盾体支承在始发托架上，盾构主机仅有重力G约3200kN作用在始发托架上，重心距刀盘面约2.7m，刀盘悬臂置于托架前端，托架前端离始发掘进面（围护结构外侧面）约1.8m。始发井盾构始发设计负7环始发，负7环端面靠紧反力架的反力环面，负7环另一端成为30个推力油缸的支撑面，提供掘进支撑反力，盾构机始发前受到始发托架两个导轨的支撑反力。
始发托架主体分为10个部分，纵向从中间一分为二，由两个30mm厚的钢板用高强度螺旋连接。横向分为5个部分，中间由两个30mm的法兰板用高强度螺栓相连。等主体连接好后，将重轨及连接板与主体栓接。管片支架安装时，先把支撑三角架分别与底座端头用两个30mm厚钢板相连，然后把管片垫板用高强度螺栓连到支撑三角架上。始发架底架H250×250型钢之间，中间连接板两侧用14a槽钢焊接加强，用两个14a槽钢斜撑焊接在重轨支架底部与中间槽钢下方，斜撑纵向夹角55°。盾体组装时用千斤顶顶推来实现，盾体总重按320t设计，重轨表面涂抹黄油润滑，有润滑钢对钢的摩擦系数为,所需要的推力320×=32t。利用两台85t千斤顶可实现盾体平移组装。千斤顶挡板采用30mm厚钢板焊接成L型，后面加一支撑的方式。千斤顶挡板支架采用H型钢250×250材料，与底部支撑H型钢栓接在一起。千斤挡板与挡板支架间用M24高强度螺栓固定。
盾构机
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。本标段选择的计算断面位置为YCK6+200处。根据招标文件和地质堪察报告按盾顶埋深20 m，地下水位埋深按2m，盾构穿越地层按<4-4>卵石土地层进行核定。
2.2.1
管片内径：Φ5400mm
管片外径：Φ6000mm
管片厚度：300mm
盾构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）、由滚刀挤压破岩力、管片与盾尾的密封阻力、后方台车的牵引阻力。
2.2.3
2.2.3
2.2.3.3由滚刀挤压产生的阻力
n-滚刀数量按正面有35把计算
2.2.3
MC-管件与钢板刷之间的摩擦阻力，取
G= N1 CosØ/2+ N2 CosØ/2=2 N1 CosØ/2
N1 SinØ/2= N2 SinØ/2
故N1=G/ 2CosØ/2为了使N1小，CosØ/2就取大，Ø角就越小越好。
选Ø角为50°。G= 320t, 于是N1=320/ 2CoS25°=177t
如图3盾构机静载受力所示：
图3盾构机静载受力图
设计零环管片进入盾构隧道洞门600mm(在400-800mm范围内)，反力架的反力环端面距零环管片进入隧道洞门端面的距离为1500×7+(1500-600)=11400mm,这中间安装了7环负环管片。 始发托架的长度=反力环端面距零环管片进入隧道洞门端面的距离(11400mm)-洞门前排水沟的宽度(1000mm)-托架距反力环端面的距离(200mm)=10200mm。
3.2.5
盾体(前盾)外径距始发托架底面的距离为3430-3125=305mm,故始发托架底部支撑采用热轧H型钢（GB/T 11263-1998）H 250×250材料。两侧的重轨支撑采用3个30mm厚钢板与H 250×250型钢一起焊接的方式。3个30mm厚钢板焊接成的工字形支架横向焊两个30mm厚的加强筋板,筋板纵向间隔890mm(即H 250×250型钢的中心线上);纵向焊两个20mm厚钢板形成箱形结构。重轨焊接到连接板的表面,连接板通过高强度螺栓与工字形支架连接，在重轨纵向的方向上每隔500mm焊两个20mm的三角形加强筋板。管片支撑架采用H型钢150×150材料，焊成三角形与底部支撑（H250×250）一起与盾体底部支架通过两个30mm厚的法兰板用M24的高强度螺栓相连。管片支撑架的支撑面与管片之间有200mm的距离，中间通过木楔子撑紧。
反力架的
反力架的位置确定主要依据洞口第一环管片的起始位置、盾构的长度以及盾构刀盘在始发前所能到达的最远位置确定。
在盾构主机与后配套连接之前，开始进行反力架的安装。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙要垫实，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。
由于反力架和始发托架为盾构始发时提供初始的推力以及初始的空间姿态，在安装反力架和始发托架时，反力架左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，上下偏差控制在±10mm之内。始发托架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角＜±2‰，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平趋势偏差＜±3‰。
本文从盾构机在始发阶段的受力入手，设计盾构机的始发设施（始发托架、反力架）及其固定，提出对盾构机掘进参数的控制要求。
1
成都地铁1号线一期工程盾构施工2标，人民北路站至天府广场站盾构区间，第一台盾构机从始发井（右线）南端向南始发掘进，到达天府广场站调头至左线，再从左线向北始发，到达骡马市站后盾构机过站，到达文武路站后盾构机转场，到人民北路站吊出完成左线盾构掘进；第二台盾构机从始发井（右线）北端始发到达骡马市站过站，到文武路站转场，到人民北路站吊出完成右线盾构掘进，见图1线路平面示意图。整个盾构区间左、右线盾构吊装与拆除4次、调头1次、过站2次、转场2次。成都地铁人-天区间两台盾构机在右线始发井各有一次盾构始发起点，总共7次始发，根据每次各100m的始发掘进地段的地质条件和线路平、纵断面设计，分析盾构机的掘进受力，对于正确设计、固定盾构机的始发设施，合理提出始发阶段盾构机掘进参数的控制是十分必要的。
反力架竖梁后面留有48个螺栓孔,用于支撑连接。支撑采用钢管材料，钢管外径600mm，壁厚14mm。钢管中间部位焊接环形钢板增加抗弯强度,在环形钢板与钢管之间焊接三角形筋板加强，焊接管纵向焊缝为V形坡口,钢管两头焊接30mm厚钢板，与反力架竖梁和车站边墙的预埋钢板连接,钢管纵向对接焊缝为II级，端头手腿部分角焊，焊缝为II级，其余为III级。焊接钢管的加工精度为椭圆度不应大于2D/1000(D为钢管直径)。
因为横梁每隔1000mm间距焊两个30mm厚钢板增加强度，取中间一段，承受均布载荷P=375t计算，求出反支力RA=RB=1/2P=375t/2==1875kN
最大弯矩Mmax=1875×=横梁截面面积A=300×30×2+30×(1000-60) =46200mm2=462cm2
惯性矩IZ=∫Ay2dA =498000cm4
因为每个重轨承受盾体的力为177t。
所以支撑架中的承重加上重轨及其他部件的总量约为200t。
支撑架长度以10m来计算
每米支承架的承受力P=200t/10=20t=200kN(1t=10kN)