土压平衡盾构刀盘扭矩的理论计算研究

１ 刀盘 扭矩 的计 算模 型 建立
１ ． ２ 刀盘后表 面扭矩 计算
在 相同的桩径 、 桩 长 以及 布桩 方式 的边 界条件 下 ， 混凝 土灌 力， 非常适合洛阳老黄土（ Ｑ ： ） 地区的地层条件， 布桩数可以节 注 桩复合基桩只有在桩距 为 ３ ｄ （ １ ． ２ ｍ） 条件才可满足上部荷载要 省一半 以上 ， 特别是 Ｃ Ｆ Ｇ桩桩 体材料 可掺入工 业粉煤 灰 ， 且 不需 求， 而Ｃ Ｆ Ｇ桩复合 地基桩距 １ ． ８ ｍ即可满 足要求 ， 建筑布 桩数 由 配筋 ， 经 济优 势更加明显 ， 具有 良好 的经济效 益和社会 效益 ， 可作
工进度 。
其中 ， 为刀盘 扭 矩 ； 为刀 盘 正 面 、 侧 面与 土体 的 摩擦 扭 矩； 为刀盘后表 面的摩擦扭 矩 ； 为刀 盘切削 土体 时 的地层抗 力扭矩 ； 为 刀盘 和 搅拌 叶 片 的搅 拌扭 矩 ； 为 密封 引起 的扭 矩； 为轴 承引起 的扭矩 ； 为减速装置引起 的扭矩 。
虑进去 。
＝
其中， 为额定 扭矩 ； ｋ为取 决 于地 层条 件 和 盾构 类 型 的 系 数； Ｄ为刀 盘直 径。 从 式（ １ ） 我们可以看 出 ， 在计 算过 程 中考虑 的影 响因素 范 围 太小 ， 忽略 了复杂 土层 以及 盾构机 自身参 数对盾构 刀盘扭 构 刀 盘 扭 矩 的 理 论 计 算 研 究
郑 剑 岳
（ 北 方工业大学建筑 工程学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ １ ）
摘
要： 为 了能够更 好的满足施工要求 ， 从分 析土压 平衡盾 构 刀盘扭矩 的影 响因素人 手 ， 得 到 了刀盘扭矩计 算模 型 ， 通 过计 算研
第４ ０卷 第 ８期 ２ ０ １ ４ 年 ３月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ 兀 ＲＥ
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． ８
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ４
・５ ９・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４） ０ ８ — ０ ０ ５ ９ － ０ ２
究， 并与工程实测值 予以对比 ， 显示 了其优越性 。
关键 词 ： 土压平衡盾构 ， 刀盘扭矩 ， 计算模型 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ４ ３ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引言
土压平 衡盾构机 由于其安全快 速的特点 ， 现在 广泛 的运 用在 城市轨 道的建设 中， 并且取 得了骄人 的成绩 。而刀 盘扭矩 作为 土
土压平衡盾构机在施工过程 中 ， 刀盘扭矩主要 由 以下 几部分
构成 ：
Ｔ＝Ｔ Ｉ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ （ ２ ）
压平衡盾 构机的关键参数 ， 对它 还没有太 深入 的研 究 。如果 设计 刀 盘扭 矩过大不仅不利于盾构机驱 动装置 的安装 ， 还提高 了施工 的成本 。而 刀盘扭矩设 计过 小 ， 会造成 刀 盘卡死 的 现象 ， 影 响施
ｆ （ Ｈ 一 ｓ ｉ ｎ ｎ ） ｓ ｉ ｎ ２ ｎ ｄ ｎ ＋ ｆ ２ １ ｒ ｙ ｂ Ｋ ｏ （ 日 一 詈 ｓ ｉ ｎ ｎ ）
舶 （ ３ ）
Ｃ Ｏ Ｓ ｎ ｄ ｎ＝ １ ｒ Ｄ＂ （ １＋
通 过大量工程实例分析 ， 刀盘扭矩 主要 与施工 时所在 地层 的 其 中， Ｄ为盾构机 的外径 为土体的摩擦 系数 为渣 土与刀 土质 、 盾构机 的埋深 、 盾构机 自身 的构造 、 盾 构与土 的相互关 系有 盘摩擦系数 ； 为土体侧压力 系数 ； ’ ， 为土体重 度 ； 日为盾构 的埋 关 。本 文将 充分考虑 以上 因素 ， 得出土压平衡 盾构 刀盘扭 矩的理 深 ； ６为刀盘外沿的宽度 。 论计算 公式 ， 为我们今 后的施工提供更为准确 的理论依据 。 计算示意 图见 图 ｌ 。
ＦＵ Ｊ ｉ ｎ － ｒ ｕ ｉ ＤＡＩ Ｃｈ ａ ｎ ｇ － ｙ ｏ ｕ ＬＩ Ｕ Ｄａ ｎ － ｄ ａ ｎ
约６ ５ ０根可减少 为约 ２ ９ ０根 ， 经济效益明显 。
为类似场地条件下建筑地基 的首选。
参考文献 ：
建筑 ， ２ ０ １ １ ， ３ ７ （ １ ５ ） ： ８ ４ — ８ ５ ．
４ 结语
同， 它能够充分发 挥桩 间土 的承载 力 ， 提高 了复合 地基 的 承载 能
１ ］ 韦文国． Ｃ Ｆ Ｇ桩在 海相超软 土地基 处理应 用研 究［ Ｊ ］ ． 山西 Ｃ Ｆ Ｇ桩复合地基 基础 由于 同混凝 土灌 注桩基 础受 力机 理不 ［
盾构机在开挖掘进 的过程 中 ， 刀盘 的正表面首 先与土体 密切 接触 ， 从 而产生阻力扭矩 。该扭矩主要 由两个方面组成 ： 其一为土层与刀盘钢制表面产 生的摩擦扭 矩 ； 其 二为 土颗粒 与刀盘槽 口的 摩擦 扭矩 ， 它取 决 于刀 盘 自身 的开 口率。与此 同 时， 盾构施工 中刀盘 的外表 面也 与土体 发生 了摩擦 ， 也应 将其 考
对 于刀盘扭矩的研究 ， 国 内外能够 查 到 的资料有 限 ， 目前大 多 以工程 统计 的数据作 为参 考。Ｔ ． Ｋ ｒ ａ ｕ ｓ ｅ基 于大 量 的土 压平衡 盾 构掘进数 据 ， 提 出了一 个刀 盘 扭矩 与盾 构直径 有关 的估 算公
式…。
Ｔ＝ｋ Ｄ （ １ ）
１ ． １ 刀盘 正面 、 侧 表 面扭 矩的计 算
Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ＣＦＧ ｐ ｉ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｒ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ｉ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ・ ｒ ｉ ｓ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ