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城市地铁盾构施工方案详解(5)

(接上篇)

YC=YB-(D/2cos St

=349192.5-(6140/2× cos10°

=346169.3mm

Ca=tan-1| XC/ YC|

= tan-1|5596.27/ 349192.5| =0.9181

理论计算表明:在半径为350m的曲线段上推进,当盾构掘进机前体长度为4.6m,每次推进偏转10时,扩挖量为3.74mm,即可以满足要求。但是,在实际施工中,考虑施工、盾构掘进机本身的误差等,实际的扩挖量远比理论计算值要大,参考有关的资料,取盾构掘进机的最大超挖值为:OC=100mm

1.7.3盾构掘进机计算依据和计算内容

1)计算依据

盾构掘进机选型主要性能参数的计算根据业主所提供的地铁的工程和水文地质情况,参考有关资料进行。

2) 计算内容

盾构掘进机的主要参数计算包括硬岩和软岩两种情况进行。

1.7.4硬岩中推进时盾构掘进机推力和扭矩的计算

1)地质参数按照微风化岩层选取。

岩石的抗压强度RyRy=56.6MPa=566kg/cm2

盘型滚刀的参数:

盘型滚刀的直径:d=1080px

R=540px 

盘型滚刀刃角α=60°

刀具每转切深:h=25px

盘型滚刀刀间距:Bm=2htgφ/2 

刀盘直径:D=6.18m

式中:h为刀具每转的切深;

φ为岩石的自然破碎角,查表选取φ=150°

Bm=2htgφ/2=2×1tg1500/2=186.5px187.5px

2)在硬岩中盾构掘进机推力计算

1)硬岩中盾构掘进时刀盘的滚压推力

a)每个盘型滚刀的推力F

根据力平衡原理和能量守恒原理计算刀盘的滚压推力,每个滚刀的滚压推力F为:

未标题-4.jpg

式中:φ—岩石的自然破碎角;

  h—刀具每转切深,单位为厘米;

R—盘型滚刀的半径, 单位为厘米;

  Ry—岩石的抗压强度,单位为MPa 。 

k—岩石的滚压系数,其与岩石性质有关,查表取kd=0.55;

ri—为盘型滚刀的刃角半径,单位为厘米;

θi—为盘型滚刀的半刃角; 

φ—为岩石的自然破碎角,查表选取φ=1500

b)盘刀的滚动力F

未标题-5.jpg

式中:ξ—与被滚压岩石自由面条件和形状有关的换算系数,ξ=0.8 m—刀盘上安装的盘型滚刀数量,

P= F

未标题-6.jpg

c)滚刀数量的计算

m=D/2×Bm

=6.14/2×0.075

=40.9

因此刀盘上安装的盘型滚刀数量取为:m=41

根据经验公式m=7D

d)刀盘的滚压推力F:

F=mF

=41×18.6

=762.6t

2)盾构主机外壳与泥土之间的摩擦阻力F1

式中:u—土与钢之间的摩擦系数,u=0.3;

L—盾构掘进机长度,L=8.05m;

F1=1/4×(26.4+31.5+22.7+27.8)×π×6.14×8.05×0.3

=1254.3t

(接下篇)