盾构施工关键参数的计算
中国铁建盾构机技术参数
中国铁建盾构机技术参数
中国铁建盾构机是一种用于地下隧道施工的设备，它的技术参数包括但不限于以下几个方面：
1. 推进力，指盾构机在推进隧道时所施加的力量，通常以吨或千牛（kN）为单位。
2. 推进速度，盾构机在推进过程中的速度，通常以米/小时或米/分钟为单位。
3. 外径和内径，指盾构机的外径和内径，即隧道的外径和内径尺寸，通常以米为单位。
4. 推进液压系统，包括液压系统的工作压力、液压油箱容量、液压泵流量等参数。
5. 刀盘直径，刀盘是盾构机的关键部件之一，刀盘直径通常以米为单位，它决定了隧道的直径尺寸。
6. 电动机功率，盾构机所配备的电动机的功率，通常以千瓦
（kW）为单位。
以上是中国铁建盾构机的一些技术参数，具体参数可能因不同型号和用途而有所不同。
希望这些信息能够帮助您了解盾构机的基本技术特性。
盾构渣土松散系数
盾构渣土松散系数1. 概述盾构渣土松散系数是盾构施工过程中一个关键性的参数，用于评估盾构机对不同类型渣土的适应能力。
该系数的大小决定了盾构机在施工过程中的推进速度和施工质量。
2. 盾构渣土分类在盾构施工过程中，渣土通常被分为四类：黏土、砂土、粉土和淤泥。
这些不同类型的渣土具有不同的物理和力学性质，对盾构机的推进有着不同的影响。
•黏土：黏土是由颗粒直径小于0.002mm的粒状颗粒组成的土壤，具有较高的含水量和较强的粘性。
黏土的松散系数较低，需要较大的推力来推进盾构机。
•砂土：砂土是由颗粒直径在0.002mm到2mm之间的颗粒组成的土壤，具有较高的孔隙度和较低的粘性。
砂土的松散系数较高，盾构机在砂土中的推进速度较快。
•粉土：粉土是由颗粒直径在0.002mm到0.02mm之间的颗粒组成的土壤，具有较高的含水量和较弱的粘性。
粉土的松散系数较低，推进盾构机时需要适当调整盾构机的推力。
•淤泥：淤泥是由颗粒直径小于0.02mm的细颗粒组成的土壤，具有高含水量和较高的粘性。
淤泥的松散系数非常低，盾构机在淤泥中的推进速度较慢。
3. 渣土松散系数的影响因素盾构渣土松散系数的大小受到多种因素的综合影响，包括渣土的含水量、颗粒大小分布、颗粒形状等。
•含水量：渣土的含水量对其松散系数有着重要影响。
含水量较高的渣土具有较低的松散系数，推进盾构机时需要投入较大的力量。
而含水量较低的渣土具有较高的松散系数，盾构机的推进速度相对较快。
•颗粒大小分布：渣土中颗粒大小分布的不均匀性也会对松散系数产生影响。
颗粒大小分布越均匀，渣土的松散系数越高。
•颗粒形状：渣土中颗粒的形状也会对松散系数产生影响。
比如，在黏土中，颗粒形状越规则，松散系数越低。
4. 盾构渣土松散系数的测定方法盾构渣土松散系数的测定方法有多种，常见的方法包括场测和室内试验。
•场测：盾构渣土松散系数可以通过在现场进行测试得出。
在施工现场，可以通过盾构机的推力和推进速度来判断渣土的松散系数。
盾构机选型
一、工程概况宁和城际轨道交通NH-TA06标包含一站一区间，分别为华新路站、春江新城站～华新路站区间。
隧道长度：春江新城站～华新路站区间左右线总长度为3262.842m（左线长1635.5m，右线长1627.342m）；左右线间距: 13m～14.6m；隧道覆土厚度最小约11.1m，最大约49.61m；平面最小曲线半径为450m,区间最大坡度为22‰。
两区间隧道内净空：φ5.5m，管片外径φ6.2m.管片采用强度等级C50，抗渗等级P12。
宽度1.2m，厚度为350mm。
错缝连接，28个M30螺栓，强度等级为5.8级，螺母强度等级8.0级。
二、本段工程施工的难点1、本标段区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩。
2、盾构机在上软下硬地段掘进，由于下断面岩石强度大、上端面土层强度低，易发生开挖面失稳、隧道抬头、超挖量过大引起地层沉降等现象；3、沿线下伏J3l层全~中风化凝灰岩、安山岩，均具有强度高、低压缩性的特性。
天然状态下强度高，最高强度可达94MPa，对盾构刀具的磨损大，强度要求高，隧道穿越该岩层时应选择适宜强度的刀具，并及时检查、更换。
4、区间地层系上统龙王山组凝灰岩、安山岩，裂隙发育，局部岩体呈碎裂状，构造裂隙处有地下水分布，其透水性及赋水性受裂隙发育情况影响分布不均，局部水量较大。
三、对盾构机的设计要求基本功能要求⑴要求盾构具有开挖系统、开挖面稳定辅助支撑装置、出碴系统、碴土改良系统、人闸气压装置、管片安装系统、注浆系统、动力系统、控制系统、自动测量导向系统、超前钻探和注浆（自动计量）等基本功能。
⑵对地层的适应性及开挖能力的要求区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩。
盾构设计时应重点考虑以下问题：①具有土压平衡和气压平衡掘进功能；②具有足够的破岩能力；③足够的刀盘驱动扭矩和推力；④合理的刀盘及刀具设计，恰当的刀盘开口率和合理的开口位置；⑤具有高水压状态下的防水密封能力；⑥能够对较大的岩土进行破碎，有效防止堵管；⑦刀盘、刀具、盾壳、等具有足够的耐磨性；⑧具有盾体防扭转能力；⑨足够能力的同步注浆系统；⑩碴土改良系统；⑪盾构的防喷涌功能；⑫防止刀盘中心结泥饼；⑬合理的人舱设计；⑭超前钻探和注浆。
盾构机的计算原理及应用
盾构机的计算原理及应用1. 引言盾构机作为一种重要的地下工程施工设备，在城市地下空间开发中起着重要作用。
本文将介绍盾构机的计算原理以及其在工程中的应用。
2. 盾构机的计算原理盾构机的计算原理是在工程实践的基础上得出的，主要涉及以下几个方面：2.1 地质勘探与分析在盾构施工之前，需要进行地质勘探和分析，确定地下岩土体的力学性质、地下水情况等。
这些信息对盾构机的计算具有重要意义。
2.2 土压力计算在盾构施工过程中，土压力是一个重要的计算参数。
根据地质勘探数据和盾构机的工作原理，可以计算出土体对盾构机的压力。
土压力的计算可以采用经验公式或者数值模拟方法。
2.3 盾构机推力计算盾构机需要推动推土板进行推进，推力是盾构机运行的关键参数。
推力的计算需要考虑盾构机的结构和工作状态，可以通过力学模型和数值模拟方法得出。
2.4 涌水压力计算在地下施工中，涌水是一个常见的问题。
盾构机在遇到涌水时，需要承受涌水带来的压力。
涌水压力的计算需要考虑涌水速度、涌水口尺寸等因素。
3. 盾构机的应用盾构机在地下工程中具有广泛的应用，特别是在城市地铁、隧道等工程中。
3.1 地铁工程中的应用地铁工程是盾构机的重要应用领域之一。
盾构机在地铁隧道的开挖过程中，可以保证施工速度、质量和安全。
盾构机还可以根据地下的地质情况进行设计和调整，以提高施工效率和降低土体开挖的风险。
3.2 隧道工程中的应用除了地铁工程，盾构机还广泛运用于其他隧道工程，如水利隧道、交通隧道等。
盾构机能够根据地下环境进行自动控制，提高施工效率和减少对地下环境的影响。
3.3 城市地下空间的开发随着城市的发展，地下空间的利用也越来越重要。
盾构机在城市地下空间的开发中扮演着重要角色，可以用于地下商业、地下停车场等建设。
盾构机的应用使得城市地下空间的利用更加高效和便捷。
4. 结论通过对盾构机的计算原理和应用进行介绍，可以看出盾构机在地下工程施工中具有重要的地位和作用。
准确的计算和合理的应用可以提高盾构机的效率和安全性，为城市地下空间的开发做出贡献。
盾构机参数设定
土压平衡式盾构机控制原理与参数设置随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC，PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC 会降低螺旋机转速，以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期：PID 演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。
过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P 值越大，调控效果越好。
积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E,也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。
为了消除振荡，引入积分环节，使操作量mv 在积分时间内逐渐完成，即螺旋机转速平稳变化，直到消除偏差。
盾构掘进及主要参数计算
作用于管片顶部的荷载，采用松弛土压力，以考 虑地基的拱效应。
考虑地面超载作用，相关公式如下：
v
B1 ( c / B1 ) (1 ek0 tanH / B1 ) k0 tan
p e k0 tan H / B1 0
/4/2
B1 R0 cos(
2
)
H1
H
p0
12:33
广州盾建
—28—
土压力(kPa)
12:33
广州盾建
—22—
监测断面的地质条件
本次隧道围岩压力监测拟结合工秳地质条件和地 面建筑物情况开展研究。
1、 监测断面的地质条件
监测断面从上到下主要 为：人工填土局<1>， 粉土<4> 、可塑状粉 质粘土〈5-1〉，硬塑粉 质粘土〈5-2〉；隧道洞 身为全风化带〈6〉，洞 底为强风化带〈7〉。
研究结果表明：
目前设计中常用的惯用设计法土压力计算模型是 合理的，泰沙基（Terzaghi）松弛土压力不实测 土压力基本接近，实测稳定土压力不计算土压力 分布觃律是吻合的。
12:33
广州盾建
—31—
管片内力不发形的现场监测试验研究
12:33
广州盾建
—32—
(2) 掘迚推力 F
盾构的掘迚总推力是由各种推迚阻力的总和来确 定。推迚阻力主要由以下几项构成：
计算值 计算值与稳定后 (kPa) 实测值相对误差(%)
520 拱顶316° 98.3
528 拱腰249° 98.1
525 拱底228° 143.5
521 拱底180° 123.1
522 拱腰103° 70.8
511
拱腰92°
93.4
23.6
土压平衡盾构土仓压力设定与控制
土压平衡盾构土仓压力设定与控制土压平衡盾构是一种用于地下隧道开挖的先进施工技术。
在盾构机挖进土体的过程中，为了保证人员和设备的安全，需要通过设定和控制土仓压力来保持平衡。
本文将介绍土压平衡盾构土仓压力的设定与控制的方法。
一、土压平衡盾构土仓压力设定的目标土压平衡盾构土仓压力设定的目标是在盾构机挖进土体的过程中，保持土压平衡，即土压力与地下水压力之间的差值不超过一定范围。
这样可以有效控制土体的变形和沉降，保证隧道的稳定施工。
二、土压平衡盾构土仓压力设定的方法1. 理论计算法：根据盾构机的挖进速度、土体性质和地下水压力等参数，通过理论计算得出合理的土仓压力设定值。
这种方法相对简单，但需要精确的参数输入和土质性质的准确评估。
2. 经验法：根据历次相似工程经验，结合地质勘察结果，设定合适的土仓压力。
这种方法适用于类似地质条件下的盾构施工，但需要经验丰富的专业人员进行判断。
3. 反馈控制法：利用传感器测量土仓压力和地下水压力，通过实时反馈控制系统对土仓压力进行调整。
这种方法可以根据实际情况灵活调整土仓压力，但需要高精度的传感器和快速响应的控制系统。
三、土压平衡盾构土仓压力控制的方法1. 主动控制：根据土仓压力设定值，通过改变土仓内部的工作压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对土仓内部的土体压力进行主动调节，但需要有稳定的供土系统和准确的土压力控制装置。
2. 被动控制：在土仓内设置排土管，通过调节排土管的开闭程度来控制土仓压力的变化。
这种方法相对简单，但需要准确把握土仓内外土体的平衡关系，以防止排土管过度开启引起土层失稳。
3. 水封控制：在土仓与盾尾之间设置水封装置，通过调节水封压力来控制土仓压力的变化。
这种方法可以实现对盾尾处土仓压力的有效控制，但需要稳定的供水系统和精确的水封装置。
四、土压平衡盾构土仓压力设定与控制的注意事项1. 土仓压力设定值应根据实际地质条件和施工需求进行合理确定，避免过大或过小造成隧道沉降或土体塌陷。
盾构机主要技术参数表
盾构机主要技术参数表序号 项目名称 技术参数 备注 1 设备总长 35m 2 盾体长度 6,540mm 3 总重 200t 4 外径 6,340mm5 盾构型式 EPB 加泥土压平衡式6 土压传感器7 7 推进速度 0-5cm/min8 盾构变压器 800KVA9 盾构灵敏度 1.03 10 盾尾密封 两排钢丝刷 11 盾 构 总 体 参 数 最小转弯半径 300m12 外径×宽度 6,200mm ×1,000mm 13 内径 5500mm 14 每环数量 615 管片重量 6,200mm ×1,000mm 16 安装机旋转角度 ±210 17 举升能力 4.5T 18 刀具 割刀 19 超挖刀 220 旋转方向 正、反方向 21 驱动 液压 22 液压马达 8个 23 工作扭矩 3,180kNm 24 最大扭矩 4,730kNm 25 刀 盘 及 刀 盘 驱 动 转速 0-0.75rpm 26人闸 工作压力0.25MPa27 液压油缸数量 22 28 总推力 35,000KN 29 长油缸 3 个 30 推 进 系 统 长油缸行程 1680mm 31 推进系统 19个 32 短油缸 1200mm 33 油缸安全压力 32Mpa 34 推 进 系 统 油缸撑靴 尼龙式 35 型式 中心轴式 36 直径 702mm 37 转速 0-15rpm 38 螺 旋 输 送 机 闸门 滑动式 39 驱动型式 液压 40 皮带宽度 650mm 41 皮带长度 52m 42 皮 带 输 送 机皮带速度 1.2m/s 43 地面配电站1 套44 液压动力站 1 套（含冷却系统） 45 轨道输送列车 4 列（管片，排土） 46 发泡剂注入系统 1 套 47 泥浆注入系统 1 套 49 盾尾密封注脂泵 1台 50 轴流通风系统 1 套 51 导向系统 1 套 52 数据采集系统 1 套 53 盾 构 后 续 配 套 设 备地下通讯系统1 套 54供 初级电压10,000KVA55 次级电压 380V 56 频率 50Hz 57 照明电压 220V 58 电 参 数控制电压 24V/48V/110V 59 刀盘驱动385KW 60 推进机构 45KW 61 螺旋输送 74KW 62 皮带输送 15KW 63 主要部件功率配置管片安装10KW关键技术参数计算11.6.1 盾构推力 （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。
盾构管片内力计算
盾构管片内力计算1.盾构管片的基本介绍盾构是一种无顶进封闭式施工的地下连续墙体构筑方法。
它利用盾构机的推进力和土封结构的支护作用，实现地下隧道或管道的直接开挖和同步支护。
在盾构工程中，管片是构成地下连续墙体的基本单元，管片的结构设计和内力计算是盾构工程的重要环节。
2.盾构管片内力的分类-弯矩：在盾构管片中，由于土压力和地下水压力的作用，管片会受到弯曲力的作用。
弯矩的大小和方向会影响管片的变形和破坏。
-剪力：盾构管片在施工过程中会受到土压力和地下水压力的横向挤压力，产生剪力。
剪力的作用会导致管片产生横向位移和剪切破坏。
-轴力：盾构管片受到推进力的作用，产生轴向压力。
轴力的大小和方向也会直接影响管片的稳定性。
3.盾构管片内力计算的原理-应力平衡原理：根据盾构管片的自重和外力的作用，可以通过应力平衡方程计算出管片各个部分的内力分布。
应力平衡方程可以分为弯矩平衡、剪力平衡和轴力平衡方程。
-形状相关性原理：盾构管片是一个曲面结构，其变形与内力密切相关。
可以通过管片的几何形状以及变形原理，将管片内力计算问题转化为形状相关性问题。
4.盾构管片内力计算的方法-解析方法：解析方法是通过建立盾构管片力学模型，根据管片的几何形状和边界条件，应用材料力学原理，推导出一些基本方程和解答方法，如弯曲理论、剪切理论和轴力理论等。
这些方法适用于简单几何形状和载荷条件的情况，可以得到较为精确的结果。
-数值模拟方法：数值模拟方法是通过数值计算的方式求解盾构管片内力的数值近似解。
常用的数值模拟方法有有限元法、边界元法和离散元法等。
这些方法适用于复杂几何形状和载荷条件的情况，可以较为全面地描述管片内力分布。
5.盾构管片内力计算的注意事项在进行盾构管片内力计算时，需要注意以下几点。
-边界条件的确定：边界条件是影响盾构管片内力计算的关键因素之一，需要根据具体的工程情况进行准确的确定。
-材料性质的选择：盾构管片的材料性质对内力计算结果有着重要影响，需要根据实际情况选取合适的材料力学参数。
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。
盾构土压力计算范文
盾构土压力计算范文首先，盾构土压力的计算需考虑到多种因素，包括土体类型、土体密度、盾构施工的深度等。
在进行计算前，需要明确以下几个基本概念：1.盾构土压力：指盾构施工中土体对盾构壁面施加的压力。
2.盾构机推力：指盾构机在施工中向前推进所需的推力。
3.土重：指单位体积土体的重量，在计算中一般采用土体干容重来表示。
根据经验公式，可以计算出盾构土压力的近似值。
一般情况下，盾构土压力可以由以下公式计算得出：P=Kp*δ*H其中，P表示盾构土压力，Kp为压力系数，δ为土体干容重，H为盾构掘进深度。
在公式中，压力系数Kp的取值与土体类型有关。
一般来说，Kp的取值范围在0.6-1.0之间，具体数值需要根据实际情况进行确定。
土体干容重δ可以通过室内试验获得，或者通过经验值进行估算。
例如，当土体类型为黏土时，一般可以取δ=18.5kN/m3；当土体类型为砂土时，可以取δ=16.5kN/m3盾构掘进深度H即为盾构壁面与地面的垂直距离，为施工中一个重要的参数。
通过以上公式的计算，我们可以得到盾构土压力的近似值。
然而，在实际工程中，由于实际情况相对复杂，单纯依靠公式得出的结果可能存在一定的误差。
因此，在实际工程中，一般会进行更为精确的计算，考虑更多的因素。
这包括盾构机的推力、推进速度、土体的变形特性等等。
在计算中可能涉及到更复杂的力学理论，需要进行更为详细的工程力学分析。
总之，盾构土压力的计算对于盾构施工过程中的安全性和效率起着至关重要的作用。
通过明确计算公式、考虑各种因素并进行精确计算，可以更加准确地估计盾构土压力，为盾构工程的顺利进行提供重要参考。
盾构硬岩贯入度计算公式
盾构硬岩贯入度计算公式引言。
盾构是一种用于地下隧道开挖的工程机械设备，它通过在地下隧道开挖过程中提供支撑和保护，来确保隧道的稳定和安全。
在盾构施工中，硬岩的贯入度是一个重要的参数，它反映了盾构机在开挖硬岩时所需要的推进力和功率。
因此，准确计算盾构硬岩贯入度对于盾构施工的安全和效率至关重要。
硬岩贯入度的定义。
硬岩贯入度是指盾构机在开挖硬岩时所需的推进力与盾构机的总推进力之比。
它反映了盾构机在克服硬岩抗压强度时所需要的推进力和功率。
硬岩贯入度的计算可以帮助工程师们更好地了解盾构机在开挖硬岩时的工作状态，从而为盾构施工提供指导和参考。
硬岩贯入度的计算公式。
硬岩贯入度的计算公式可以通过以下步骤进行推导：1. 首先，我们需要计算盾构机在开挖硬岩时所需的推进力。
硬岩的抗压强度可以通过岩石力学试验来确定，通常用单位面积的抗压强度来表示，记为σc。
盾构机在开挖硬岩时所需的推进力F可以通过以下公式计算：F = A σc。
其中，A为盾构机刀盘的截面积。
2. 接下来，我们需要计算盾构机的总推进力。
盾构机的总推进力可以通过盾构机的推进系统来提供，通常由液压系统提供。
假设盾构机的总推进力为P。
3. 最后，我们可以通过以下公式计算硬岩贯入度R：R = F / P。
通过以上公式，我们可以计算出盾构机在开挖硬岩时的贯入度，从而更好地了解盾构机在开挖硬岩时所需的推进力和功率。
硬岩贯入度的影响因素。
硬岩贯入度受多种因素的影响，包括盾构机的刀盘结构、硬岩的抗压强度、盾构机的推进系统等。
其中，硬岩的抗压强度是影响硬岩贯入度的关键因素之一。
硬岩的抗压强度越大，盾构机在开挖硬岩时所需的推进力就越大，硬岩贯入度就越高。
此外，盾构机的刀盘结构和推进系统的性能也会对硬岩贯入度产生影响。
因此，在实际工程中，工程师们需要综合考虑这些因素，通过硬岩贯入度的计算来指导盾构施工。
结论。
盾构硬岩贯入度的计算是盾构施工中的重要参数，它可以帮助工程师们更好地了解盾构机在开挖硬岩时所需的推进力和功率。
上软下硬段盾构掘进参数总结
上软下硬段盾构掘进参数总结此处选择下行线在上软下硬段掘进中二种地层形式进行分析，一种为掌子面在砂砾石与泥质粉砂岩中的比例介于2:1~1:1之间的地层中，另一种为掌子面在砂砾石与泥质粉砂岩中的比例为小于1:1地层中。
1盾构推力总推力是评价土压平衡盾构工作性能的重要指标，在掘进过程中一般是动态变化的，不同地层条件下会表现出不同的变化规律。
图3-1 盾构推力变化情况盾构推力统计情况通过对前200环主要地层的盾构总推力统计分析可以看出：随着砾砂层比例的减少和泥质粉砂岩比例的增加，总推力呈现很明显的上升的趋势，且从50环开始，总推力都在16000KN附近波动，且波动较小；从150环开始，总推力都在18000KN附近波动，且波动较小。
2刀盘扭矩土压平衡盾构的刀盘扭矩是保证盾构正常推进的关键参数之一。
图3-2 刀盘扭矩统计盾构刀盘扭矩在掘进过程中也是动态变化的，通过对前200环的统计分析结果可以看出：与总推力变化规律相似，随着砾砂层比例的减少和泥质粉砂岩比例的增加，刀盘扭矩也呈现很明显的上升的趋势，从50环至120环盾构所处地层变化不大，此时的刀盘扭矩在3000 KN﹒m附近浮动且较为稳定。
从121环至200环的刀盘扭矩在3000 KN﹒m附近浮动但变化值比较大。
比较两种地层中刀盘扭矩数据的标准差可知，前50环的离散性较大。
3土仓压力土仓压力，是土压平衡盾构原理应用的重要参数体现，其大小直接影响到掌子面前方土压是否能够平衡，土体发生何种破坏。
它是控制地层损失、减小地层变形的主要手段。
（1）理论土压力计算选取下行线47环管片附近的地层作为计算的对象。
该段掘进区域内的地层主要有细砂、圆粒、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩。
地下水位表面距隧道顶部距离约为6.2m左右。
首先根据中子区间的线路纵断面图以及地质勘查报告可确定该里程处的土层分布以及其地层参数，见表1。
表1 地层计算参数表地层厚度H（m）隧道直径D（m）侧压力系数K内摩擦角（°）重度（N/m³）杂填土 1.9 6.28 19400 粉质粘土 5.7 6.28 20 19400 细砂8 6.28 0.33 36 9300 圆砾 2.7 6.28 0.36 40 10000 强风化泥质粉砂岩1 6.28 12000 中分化泥质粉砂岩0.5 6.28 12500图3-3 下行线47环附近地层剖面图上覆土重理论计算简图见图4-4，计算公式如下：z h （1） x K h（2） 其中z σ为竖向应力；x σ为水平应力；K 为土体侧压力系数，/(1)K ；ν为岩土泊松比；γ为土体重度；H 为上覆土层厚度。
盾构隧道环片 支撑系数计算
盾构隧道环片支撑系数计算
盾构隧道环片支撑系数是指盾构隧道中环片在受到地层力和水压力等作用下的承载能力。
它是评价盾构隧道结构稳定性和安全性的重要指标之一。
在盾构隧道施工过程中，环片是由预制混凝土块组成的，通过专用的盾构机械进行安装。
环片的设计和制造应满足一定的强度要求，以承受来自地层和水压力等外力的作用。
而环片的支撑系数则是评估环片承载能力的重要参数。
环片的支撑系数与环片的材料、结构形式、尺寸等因素密切相关。
一般来说，环片的支撑系数越大，代表其承载能力越强，抗压能力越高。
环片的支撑系数可以通过实验和计算等方法进行确定。
在实际工程中，设计师需要根据具体的工程环境和要求来确定环片的支撑系数。
一般来说，环片的支撑系数应满足工程的安全要求，并考虑到地质条件、水文条件以及盾构机械的工作状态等因素。
为了保证盾构隧道的施工安全和工程质量，设计人员需要合理确定环片的支撑系数，并在设计和制造过程中加以考虑。
同时，施工人员需要严格按照设计要求进行施工，并进行必要的监测和检测工作，以确保环片的支撑系数符合设计要求。
盾构隧道环片的支撑系数是评估盾构隧道结构稳定性和安全性的重要指标之一。
设计人员和施工人员需要合理确定和控制环片的支撑
系数，以确保盾构隧道的工程质量和施工安全。
盾构选型及参数计算方法
盾构选型及参数计算⽅法盾构选型及参数计算⽅法1.1、序⾔盾构是⼀种专门⽤于隧道⼯程的⼤型⾼科技综合施⼯设备，它具有⼀个可以移动的钢结构外壳（盾壳），盾构内装有开挖、排⼟、拼装和推进等机械装置，进⾏⼟层开挖、碴⼟排运、衬砌拼装和盾构推进等系列操作，使隧道结构施⼯⼀次完成。
它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，从松散软⼟、淤泥到硬岩都可应⽤，在相同条件下，其掘进速度为常规钻爆法的4～10倍。
较长地下⼯程的⼯期对经济效益和⽣态环境等⽅⾯有着重⼤影响，⽽且隧道⼯程掘进⼯作⾯⼜常常受到很多限制，⾯对进度、安全、环保、效益等这些问题，使⽤盾构机⽆疑是最好的选择。
些外，对修建穿越江、湖、海底和沼泽地域隧道，采⽤盾构法施⼯，也具有⼗分明显的技术和经济优势。
采⽤盾构法施⼯，盾构的选型及配置是隧道施⼯中关键环节之⼀，盾构选型应根据⼯程地质⽔⽂情况、⼯期、经济性、环境保护、安全等综合考虑。
盾构的选型及配置是⼀种综合性技术，涉及地质、⼯程、机械、电⽓及控制等⽅⾯。
1.2盾构机选型主要原则1.2.1盾构的选型依据盾构选型主要应考虑以下⼏个因素：1）⼯程地质、⽔⽂条件及施⼯场地⼤⼩。
2）业主招标⽂件中的要求。
3）管⽚设计尺⼨与分块⾓度。
4）盾构的先进性、适应性与经济性。
5）盾构机⼚家的信誉与业绩。
6）盾构机能否按期到达现场。
1.2.2 盾构的型式1）敞开式型盾构敞开式型盾构是指盾构内施⼯⼈员可以直接和开挖⾯⼟层接触，对开挖⾯⼯况进⾏观察，直接排除开挖⾯发⽣的故障。
这种盾构适⽤于能⾃⽴和较稳定的⼟层施⼯，对不稳定的⼟层⼀般要辅以⽓压或降⽔，使⼟层保持稳定，以防⽌开挖⾯坍塌。
有⼈⼯开挖盾构、半机械开挖盾构、机械开挖盾构。
2）部分敞开式型盾构部分敞开式型盾构是在盾构切⼝环在正⾯安装挤压胸板或⽹格切削装置，⽀护开挖⾯⼟层，即形成挤压盾构或⽹格盾构，施⼯⼈员可以直接观察开挖⾯⼟层⼯况，开挖⼟体通过⽹格孔或挤压胸板闸门进⼊盾构。
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。
超大型泥水平衡盾构掘进参数计算模型建构
建材发展导向1002019年第1期超大型泥水平衡盾构掘进参数计算模型建构李海福（中国水利水电第十四工程局有限公司, 云南 昆明 650000）摘 要：选择掘进参数属于盾构施工过程中的主要问题，那么本文就针对某工程的实际地址情况，利用对掘进过程中大量的实测数据进行整理和统计，实现盾构掘进参数计算模型的创建，从而得到一定结论，希望能够为后期盾构隧道施工提供根据。
关键词：超大型；泥水平衡盾构；掘进参数；计算模型本文就对于某隧道地址条件，创建泥水盾构掘进参数计算模型，并且得到一定规律。
1 工程概况某越江隧道工程使用双管单层型的方式，主要包括南北两线穿过湘江。
过江段的盾构隧道长度为2722.52单线米，其中的南线长度为1347.58m，北线长度为1374.94m。
掘进的方式使用泥水盾构，隧道的管片外径为11.3m，管片的内径为10.3m，管片的厚度为50cm，环宽为2m，环向一共有九块。
掘进区域中的地层主要包括中风化砾岩、强风化砾岩等，盾构掘进的区域就在两者中。
根据此隧道的物探报告，全面分析隧道掘进区域中裂隙的密度带。
通过分析表示，隧道掘进区破碎带主要包括裂隙密集带，掘进区域中具有四个较大的异常带，属于裂隙密集带，分别为北西向及北东向的走向，其他的裂隙密集带小，分布没有规律。
裂隙密集带中的内岩体破碎，缺乏良好整体性。
和区域地质资料相互结合进行分析，场地附近具有较多的断裂构造，对隧道沿线位置的岩体破碎造成了影响，节理裂隙的发育也有所影响，风化的程度比较高，并且分布不均匀。
具有多条裂隙密集带穿越隧道轴线，裂隙带的走向为北西乡及北东向[1]。
和隧道掘进区域地质异常、地层资料及隧道的设计文件相互结合，选择北线K1+050到K1+240段掘进参数成为分析段，也就是管片环数为315-410环之间。
参数分析段地层的类型属于中风化砾岩，隧道线路坡度从西到东分别为0.4%。
区域中具有较差地址条件区域，也就是裂隙密集带F2。
盾构两倍洞距计算公式
盾构两倍洞距计算公式随着城市化进程的加速，地下空间的利用越来越受到重视。
盾构法作为一种地下空间开发的重要方法，广泛应用于地铁、隧道等工程中。
在盾构法施工中，洞距的计算是非常重要的一项工作，它直接影响到工程的安全和经济性。
在盾构法中，两倍洞距是指盾构机在进行推进时，两个相邻的洞口之间的距离。
为了保证盾构工程的顺利进行，需要根据工程的具体情况来计算两倍洞距。
下面将介绍盾构两倍洞距的计算公式及其应用。
盾构两倍洞距的计算公式如下：L = 2 D + 0.3 H。
其中，L为两倍洞距，D为盾构机直径，H为地下水平层的厚度。
在实际工程中，盾构两倍洞距的计算需要考虑多种因素，包括地质条件、地下管线、建筑物等。
首先需要对地质条件进行详细的调查和分析，包括地层的稳定性、地下水情况等。
根据地质调查结果，确定盾构机的直径和地下水平层的厚度，然后根据上述公式进行计算，得到合理的两倍洞距。
在盾构工程中，地下管线和建筑物是影响两倍洞距计算的重要因素。
在计算两倍洞距时，需要充分考虑地下管线和建筑物的位置和布置，避免对其造成影响。
如果地下存在较多的管线和建筑物，需要进行详细的勘察和测量，确定它们的具体位置和尺寸，然后根据实际情况进行调整，确保盾构施工的顺利进行。
在实际工程中，盾构两倍洞距的计算还需要考虑施工的安全性和经济性。
在确定两倍洞距时，需要充分考虑盾构机的推进能力、地下空间的利用率等因素，避免出现施工困难和浪费资源的情况。
同时，还需要考虑盾构机的工作环境和施工工艺，确保施工过程中能够保证工程的安全和质量。
在盾构工程中，盾构两倍洞距的计算是一个复杂而又重要的工作。
合理的两倍洞距计算可以保证盾构施工的顺利进行，避免出现安全事故和浪费资源的情况。
因此，在实际工程中，需要充分考虑各种因素，进行详细的调查和分析，确定合理的两倍洞距，确保盾构工程的安全和经济性。
总之，盾构两倍洞距的计算是盾构工程中的重要工作，它直接关系到工程的安全和经济性。
- 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)。
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。
P o = P q +2=25.56+2=27.56 t/m 2P o1= P o +W/（D ·L ）=27.56+300/（6.39×7.755）=33.61t/m 2 侧压力计算：P 1 =P o1λ=33.61×0.62=20.84 t/m 2P 2 = （P o +γD ）λ =（27.56+2.0×6.39）×0.62=25.01 t/m 2 盾构掘进机的推力由盾构掘进机的外壳与土体之间的摩擦阻力F 1、刀盘承受的主动水平压力引起的推力F 2、土的粘接力引起的刀盘推力F3以及盾尾与管片之间的摩擦阻力F4几部分组成。
盾构掘进机外壳与土体之间的摩擦阻力F1：F1=1/4×（P o+ P o1 + P1 + P2）·πDLu式中：u—土与钢之间的摩擦系数，u=0.3L—盾构掘进机长度，L=7.755mF1=1/4×（27.56+33.61+20.84+25.01）×π×6.39×7.755×0.3=1249.6t刀盘水平压力引起的推力F2：F2=π/4×（D2·P d）式中：P d—水平主动土压力P d=γH0tg2（450-φ/2）H0=h0+R=12.78+3.195=15.975mP d =2.0×15.975×tg2（450-270/2）=11.998 t/m2F2=π/4×（6.392×11.998）=384.8 t土的粘接力引起的刀盘推力F3F3=π/4×（D2·C）=π/4×（6.392×3.0）=96.16t盾尾与管片之间的摩擦阻力F4F4=W cμc式中：W c—作用于盾尾和管片的重量（假定作用于盾尾的重量为两环管片的重量，W c=19.29×2=38.58t）μc—管片与盾尾之间的摩擦系数，μc=0.3F4=38.58×0.3=11.57t盾构所掘进机需要的总推力F：F= F1+ F2+ F3+ F4=1249.6+384.8+96.16+11.57=1742.13t在曲线段推进，盾构掘进机的推力为正常推进时的120%，因此，盾构掘进机实际应备的推力为：F推=1.2F=1.2×1742.13t=2090.6t取F推为2091t，盾构机提供的动力为F推=2950t所以，盾构机所配备的推力能够满足软土推进施工的需要。
⑫软土推进时盾构掘进机扭矩计算盾构掘进机在软土中推进时的扭矩包含切削扭矩、刀盘的旋转阻力矩、刀盘所受推力荷载产生的反力矩、密封装置所产生的摩擦力矩、刀盘的前端面的摩擦力矩、刀盘后面的摩擦力矩、刀盘开口的剪切力矩、土压腔内的搅动力矩。
①切削扭矩T1计算参数：推进速度v：一般情况下v=1.8m/h，v max=3m/h刀盘转速n：n=1rpm刀盘每转切深h：h=v/n=3cm，h max=v max/n=5cm土的抗压强度：q u=12.2t/m2刀盘直径：D d=6.40m，半径R d=3.2mT1=1/2（q u h max R2）=1/2×（12.2×0.05×3.142）=3.0t.m②刀盘自重产生的旋转反力矩T2T2=G·R1·u g式中：G—刀盘自重，G=64.5t；R1—滚动接触半径，R1=2.05；u g—滚动摩擦系数，u g=0.004；T2=64.5×2.05×0.004=0.53 t·m③刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩T3T3=P t R1u g式中：P t—推力荷载P t=aπR2P d +π/4·（d22-d12）C式中：a—刀盘开口率，a=0.65d2—刀盘支撑梁外径，d2=4.8md1—刀盘支撑梁内径，d1=3.84mPt=0.65×π×3.1952×11.998+π/4×（4.82-3.842）×3.0=269.6tT3=269.6×2.05×0.004=2.2t.m④密封装置摩擦力矩T4T4=2πu m F m（n1R m12+n2R m22）式中：u m—密封与钢之间的摩擦系数，u m=0.2F m—密封的推力，F m=0.15t/m2n—密封数，n1=n2=3R m1、R m2—密封的安装半径，R m1=1.84m，R m2=2.26mT4=2×π×0.2×0.15×（3×1.842+3×2.262）=4.8t.m⑤刀盘前表面上的摩擦力矩T5T5=2/3（απu p R3P d）式中：u p—土层和刀盘之间的摩擦系数，u p=0.15；α—刀盘开口率，α=0.65P d—刀盘中心的土压力，由前面的计算，P d=11.998t/m2T5=2/3×（0.65×π×0.15×3.1953×11.998）=79.9 t·m⑥刀盘圆周的摩擦反力矩T6T6=2πDBP z U p式中：D—盾构掘进机直径，D=6.39mB—刀盘宽度，B=0.45P z—刀盘圆周土压力，P z=（P0+P01+P1+P2）/4=（27.56+33.61+20.84+25.01）/4=26.8 t/m2 T6=2×π×6.39×0.45×26.8×0.15=72.6t·m⑦刀盘背面的摩擦力矩T7刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土腔室内的土压力为0.8P d。
T 7=2/3×（απR 3u p ×0.8P d ）=2/3×（0.65×π×3.1953×0.15×0.8×11.998） =63.9 t ·m⑧刀盘开口槽的剪切力矩T 8 T 8=2/3·πC τR 3（1-α） 式中：C τ—土的抗剪应力， C τ=C+ P d tg φ在切割腔中，由于碴土含有水，因此 取： C=1.0t/m 2， 内摩擦角取为φ=50 C τ=1+11.998×tg50=2.0t/m 2T 8=2/3×π×2.3×3.1953×（1-0.65）=47.8 t ·m ⑨刀盘土腔室内的搅动力矩T 9 T 9=2π（r 22–- r 12）LC τ式中：r 1—刀盘支撑梁的内径，r 1=d 1/2=1.92m ；r 2—刀盘支撑梁的外径，r 2=d 2/2=2.4m ；L —刀盘支撑梁的长度，假定L=0.8m ；T 9=2×π×（2.42-1.922）×0.8×2.0=20.8 t ·m ⑩刀盘扭矩T 为T 1-T 9之和∑==91T i T T =3.0+0.53+2.2+4.8+79.9+72.6+63.9+47.8+20.8=295.5t ·m取T=296t ·m盾构机提供的扭矩力：额定=437.5 t ·m ，最大T max =525 t ·m 。
所以盾构所配备的扭矩足够。