盾尾间隙参数

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D S+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、盾壳长度盾壳长度L=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F e=安全储备系数AX盾构推进总阻力F d安全储备系数A---一般取1.5---2.0。

盾构推进总阻力F d=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+主轴承密封装置摩擦力矩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q u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中土仓压力P W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W f=功率储备系数A W X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A W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D S2)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q p=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。

4.MAIN SPECIFICATION技术参数4.1.Shield machine盾构机4.4.1.Shield shell盾壳a) Tail outer diameter盾尾外径 : 6,260 mmb) Tail inner diameter盾尾内径 : 6,060 mmmmc) Tail thickness盾尾厚度 : 100d) Tail clearance盾尾间隙: 30 mm12,365 mme) Overall length总长 : Approx.f) Overall length总长 : 8,770 mm (刀盘至盾尾)g) Overall length总长 : 8,020mm (盾壳)mmh) Hood length 机罩长 : 750girderlength : 3,878 mmi) Ringj) Tail length盾尾长度 : 3,392 mmk) Tail sealing盾尾密封: 3排密封刷4.4.2.Thrust推进系统a) Total thrust总推力 : 36,000 kNb) Stroke行程 : 1,950 mmspeed伸出速度: 6.7cm/minc) Extendingcylindersoperated)areallthrust(incase4.4.3.Direction contro l方向控制type, Plumb-bob type（电动）a) Pitching Rolling detector: Electric（倾斜/滚动控制）b) Strokedetector行程传感器 : 有线，安装在1号、6号及20号油缸上内置于13号油缸上c) Articulation Angle铰接角度: 水平 ±1.5deg: 垂直 ±0.5deg曲线半径: 最小 250 md) Curveradius4.4.4.Cutterhead刀盘a) Type类型: Dome type辐条面板型type中间支撑supportb) Support type支撑 : Intermediatec) Excavation diameter开挖直径: 6,300 mmd) Power功率 : 900kWrpme) Speed速度 : 0.3~1.5~3.07,316 kNf) Torque扭矩 : Max.Cutterhead Torque-Speed Curve01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0000.000.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50Cutterhead speed (min -1)C u t t e r h e a d to r q u e (k N m )g) Driving method 驱动方式 : 电驱动 (水冷式) h) Rotating direction 转向 : 顺时针及逆时针 i) Agitator beam 搅拌梁 : 刀盘周边区域 3No.隔板外部区域 1No. 隔板中心区域 1No. j) Cutting tools 刀具Disc cutterNOTE1滚刀 : 39把、17"、背装式 Drag bitNOTE2齿刀 : 钨硬质合金类型 Knife-edge bitNOTE3先行刀: 钨硬质合金类型(与滚刀互换) Note (fixation)1: Disc cutters are mounted on the cutterhead by means of wedge keys, and can be replaced from within cutter chamber.用楔形锁将滚刀安装在刀盘上，并可在刀仓内更换。

盾构施工中管片的简易选取原则广佛项目部 刘国栋在盾构施工中要精确的控制推进油缸行程，使主机最大限度的沿着设计轴线DTA 前进很重要的一个环节就是管片的选取与拼装。

管片按其形状可分为平行环（标准环）和楔形环（转弯环）两种。

标准环和转弯环按照不同的组合方式可以拟合出不同曲率半径的隧道。

在选取管片的过程中我们主要需要考虑三方面的因素。

一、盾尾间隙；二、推进油缸行程差；三、隧道趋势。

所以在选取管片的时候需要综合考虑，对于选取管片的一些参数我们要做到心中有数。

一、管片选取相关参数以及相互关系计算记u 为上一环管片拼装完成后的油缸行程差，D 为油缸安装直径，因为盾尾间隙的该变量△t 远小于管片的宽度b ，上一环管片拼装完成后的油缸行程差u 远小于油缸安装直径，所以可以得到如下等式：b t =Du →△t =b D u （1） 通过以上计算公式我们可以发现下一环的盾尾间隙的数值可以通过本环的管片拼装完成后的油缸行程差得出，在拼装本环管片时我们就可以通过计算得出本环拼装完成后的盾尾间隙以及本环拼装完成后的油缸行程差，进一步得出下一环的盾尾间隙对下一环的盾尾间隙进行判断，综合主机方向以及DTA ，确定是否需对主机趋势进行改变，以良好的拟合DTA ，同时又保证合理的盾尾间隙。

二、超前量对油缸行程差标准环与转弯环的不同之处在于从拼装好的一环管片顶部看标准环在平面上的投影为一矩形，而转弯环在平面上的投影为对称的梯形。

在管片安装时，如果正在安装的一环为转弯环，且转弯环的中K 块的位置处于隧道的正上方，这时管片腰部的两侧将产生衬砌长度的不同，这种长度的不同称为超前，它的数值称为超前量，超前量的大小因隧道设计曲线的要求而不尽相同。

对于有超前量的管片来说，它的安装点位对隧道设计曲线的拟合的质量好坏影响很大。

对应不同的点位转弯环对油缸行程差以及盾尾间隙的调节作用是不同的。

设每个管环的纵向螺栓孔有N 个，而且这些螺栓孔沿着管环圆周方向均匀分布，所以每两个相邻的螺栓孔之间与管环中心所形成的角度为360/N 。

盾构机选型及参数介绍
本区间右线采用一台中国中铁 CTE6240土压平衡盾构机.
该盾构机适宜在淤泥质粘土、粘土、粉土、粉砂、粒径不大于30cm的卵砾等地层等土层的掘进施工；盾构机可适用的掘进最小曲率半径为250m，最大坡度能力50‰；
盾构机设备总重量约为500T，盾体长度为9.6m（含刀盘长度），包括后配套总长79.65m，分为盾构机主机和后配套设备两大部分，后配套设备分别安装在6节后续台车上；
盾构机盾尾间隙30mm，最大掘进速度8cm/min，最大推力31650KN，额定扭矩4377KNm，脱困扭矩5225KNm。

盾构机刀盘开挖直径为6.27m，刀盘的结构为辐条面板型，刀盘开口率为50%。

右线盾构机具体尺寸重量如下表
21
1433655。

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。

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。

提高盾尾刷完好率广东华隧建设股份有限公司大西盾构QC 小组一、 盾尾刷简述盾尾刷是一种用于安装在盾构机尾部内圈的钢丝刷密封型式，用来防止地下水、土砂、泥水和壁后注浆浆液对盾尾的渗漏。

常见的盾构机有三道尾刷（三菱∮6260盾构机安装盾尾刷200X130X240 100块，盾尾刷200X170X190 200块），组成两道盾构油脂仓。

使用时盾尾刷上涂抹足够的盾尾油脂，管片直接挤压于盾尾刷之上，达到密封的目的。

摄影：陈恤良 日期：2008年5月1日二、 工程概况我司总承建的广州市轨道交通五号线【大坦沙南∼西村站盾构区间】隧道总长2670米，工程主要分大~中区间、中~西区间、西~西区间三大部分。

大~中区间主要为〈3-2〉软弱地层，先后穿越珠江、广茂铁路。

中~西区间、西~西区间主要为含水岩土层。

本区间对盾尾防漏要求较高，为盾构施工的关键技术问题之一。

图1 盾尾刷整体 图2 盾尾刷配件盾尾刷三、 小组简介表1 QC 小组概况表小组名称 大西盾构QC 小组 小组课题 提高提高盾尾刷完好率盾尾刷完好率成立时间 2008.4.29 注册时间 2008. 4.30 课题类型 现场型 注册登记号 0919 活动范围施工现场活动次数8次组长：赖伟文成员分工组织活动：王小军、王永贵 活动助理：陈恤良 现状调查、原因分析：陈钦东、董维奇、方俊生落实对策、巩固实施：阳东升、刘海洲、杨锦钊、李楚平 资料收集：吉鹏宇 活动时间2008.5.1—2008.9.30培训出勤情况100%小组成员经过TQC 教育48小时以上制表人：冯晓魏 制表日期：2008年5月1日四、 选题理由1. 根据盾构机使用评估标准，盾构刷合格率必须达到70%以上才能满足正常推进。

2. 盾构机在已完成的大坦沙南~中山八路左线、大坦沙南~中山八路右线，盾尾刷使用达标率如下表：表2 盾尾刷使用情况区间位置 掘进距离（m） 盾尾刷数量（把）完好数量（把）报废数量（把） 完好率 大~中左线 1012 300 65 235 21.70% 大~中右线 1024 300 85 215 28.33% 总计60015045025.00%制表人：陈钦东 制表日期：2008年5月3日2次区间使用盾尾刷共600把，有150把完好，完好率仅为25%，没有达到盾尾刷密封最低要求。

盾构机的主要部件及技术参数（一）盾构机主要部件盾构机主要部件1、盾体综述盾体根据本工程工况设计，盾体设计为梭型，即前盾直径〉中盾直径〉尾盾直径。

盾体包括三个主要组件：前盾、中盾、盾尾（1）前盾前盾由壳体、隔板、主驱动连接座、螺旋输送机连接座、连接法兰等焊接而成。

主要设计特点如下：①切口耐磨设计及固定搅拌棒前盾前部设计为锥形，并焊有耐磨层，增加耐磨性。

为了改善渣土的流动性，土压仓内隔板上设有两个搅拌棒，每个搅拌棒中间有一个注入添加材料通孔，加上隔板上两个加料孔共四个，其中两个搅拌棒注泡沫，另两个注膨润土。

搅拌棒强制搅拌渣土和添加材料，增加和易性。

搅拌棒表面用耐磨焊条网状堆焊，增加耐磨性。

隔板上有6个铰接式水平超前注浆孔，一个固定式水平注浆孔，满足地质水平加固的需求。

②前舱门人舱内部压力隔板上部设有Φ600mm前舱门孔和一个前舱门。

工作人员通过前舱门进入开挖仓检查更换刀具及处理仓内问题。

③土压传感器开挖仓内配置了6个土压传感器，可将压力信号传给PLC 并直观的显示在主控室内的显示屏上。

④其它隔板上设有一个电液通道和一个水气通道，当维修人员进入土压仓内维修刀盘或者更换刀具时，电液通道给土压仓内提供低压照明电源和焊接电源,水气通道给土压仓内提供切割部件所需的氧气和乙炔以及人员应急呼吸的新鲜空气。

此外隔板上还开有保压孔、进水孔、排水孔等，盾壳壁上设有6个膨润土接口。

（2）中盾中盾和前盾之间采用螺栓连接，中盾主要由连接法兰、两层隔板和米字梁组成。

主要设计特点如下：①铰接密封中盾和盾尾之间采用被动铰接形式，设计有两道密封，一道为橡胶密封，一道为紧急气囊密封。

正常情况下，橡胶密封起作用。

在异常情况下，或者橡胶密封需要更换时，使用紧急气囊密封。

在密封环端部设置压紧块，在压紧块和橡胶密封之间设置挡条，在端部利用调节螺栓使挡条压紧橡胶密封。

压紧的程度可用拧动螺栓进行调整。

图8.1 铰接机构示意图铰接部位设有三种注入口：A孔：用于向铰接密封加注油脂，防止铰接密封的渗透泄漏，沿圆周有6个。