【正文】 推力相平衡的地層土抗力的作用荷載。 5要求 5． 1盾構(gòu)主機(jī) 5． 1． 1盾構(gòu)殼體 盾構(gòu)殼體設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定： a)盾構(gòu)外徑應(yīng)根據(jù)襯砌環(huán)外徑、盾尾間隙、盾構(gòu)殼體鋼板厚度 確定?？砂垂?(1)計(jì)算： D— D。 +2(z+￡ ) (1) 式中： D—— 盾構(gòu)外徑，單位為米(m)； Do—— 襯砌環(huán)外徑，單位為米 (m)； z—— 盾尾間隙，單位為米(m)； ￡ —— 盾尾殼板厚度，單位為米 (m)。 b)盾構(gòu)機(jī)體長(zhǎng)度 (見(jiàn)圖 1)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、盾構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)彎半徑、襯砌環(huán)寬度、管片拼裝施 工形式等因素確定?？砂垂?(2)計(jì)算： 圖 1盾構(gòu)長(zhǎng)度 L— L。 +L。 +t 式中： L—— 盾構(gòu)機(jī)體長(zhǎng)度，單位為米 (m)； L。 —— 盾構(gòu)殼體長(zhǎng)度，單位為米 (m)； CJ／ T 2842020 L： —— 刀盤(pán)長(zhǎng)度，單位為米 (m)； f—— 刀盤(pán)與殼體之間的間隙，單位為米 (m)。 c)盾構(gòu)靈敏度應(yīng)適應(yīng)控制推進(jìn)方向、糾偏和曲線掘進(jìn)，宜為 0． 75～ 1． 5。 d)切口環(huán)的長(zhǎng)度與平衡開(kāi)挖面土體的效果和出土狀態(tài)有關(guān)，通常為0． 8倍～ 1． 2倍管片寬度。 e)支承環(huán)的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備安裝空間的需要，結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。有鉸接裝置的盾構(gòu)， 其支承環(huán)應(yīng)注意分割部位周?chē)膹?qiáng)度和剛度。 f)盾尾的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)襯砌環(huán)在盾構(gòu)內(nèi)的組裝長(zhǎng)度和盾尾密封的形狀及其道數(shù)確定，同時(shí)考慮到 隧道 的曲線施工等因素，應(yīng)有一定的余量。盾尾的長(zhǎng)度可按公式 (3)計(jì)算 (見(jiàn)圖 2)： L。一 L。 +c+L。 +f’ +L。 (3) 式中： L。 —— 盾尾長(zhǎng)度，單位為米 (m)； L。 —— 盾構(gòu)推進(jìn)液壓缸安裝長(zhǎng)度，單位為米 (m)； c—— 管片拼裝余量，單位為米 (m)； (通常為 0． 1m～ o． 15m，對(duì)于軸向插入型封頂塊管片，應(yīng) 根據(jù)管片插入角度適當(dāng)加長(zhǎng) )； L， —— 管片寬度，單位為米 (m)； c7—— 其他余量 (管片在盾尾內(nèi)部分的長(zhǎng)度余量 )，單位為米 (m)； L， —— 盾尾刷安裝長(zhǎng)度，單位為米 (m)。 g)盾尾的內(nèi)徑應(yīng)是襯砌環(huán)外徑與 2倍盾尾間隙 (應(yīng)為 20 mm～ 40 mm)之和。 圖 2盾尾長(zhǎng)度 h)盾尾殼板的厚度在變形允許范圍內(nèi)宜采用高強(qiáng)度鋼板作盾尾的材料。 5． 1． 2刀盤(pán)和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置 5． 1． 2． 1刀盤(pán)形式分為面板式和輻條式 (見(jiàn)圖 3)。刀盤(pán)的支承方式分為中心支承、中間支承和周邊支 承 (見(jiàn)圖 4)。 《 N涮 輜賦礦’》 7一黝； 旗 隱釅 1 媳 勢(shì)’ 叼 ◇ a)面板式 b)輻條式 圖 3刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式 CJ／ T 284— 2020 土 I 爭(zhēng) 護(hù) 二 ] 斗 爭(zhēng) _— ● F a)中心支承 b)中間支承 c)周邊支承 圖 4刀盤(pán)的支承方式 5． 1． 2． 2刀具按形狀分為 T形刀具、屋形刀具、殼形刀具等；按切削功能分為切削刮刀、中心刀、周邊 刀、先行刀 (包括殼形刀、撕裂刀 )等 (見(jiàn)圖 5)。 懣淵 a)T形刀具 )屋形刀具 c)殼形刀具 圖 5切削刀形式 5． 1． 2． 3應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件和施工要求來(lái)選擇超挖裝置，分為超挖刀和仿形刀。 5． 1． 2． 4刀盤(pán)應(yīng)符合下列規(guī)定： a)刀盤(pán)形式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定，并應(yīng)考慮盾構(gòu)形式、盾構(gòu)裝備推力、刀盤(pán) 支承 方式、刀盤(pán)裝備扭矩、刀盤(pán)開(kāi)口率、刀具及其組合方式等因素。 b)刀盤(pán)的支承方式應(yīng)滿(mǎn)足盾構(gòu)直徑、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等要求，并應(yīng)考慮與排土裝置的 組合方式等因素。 c)刀盤(pán)開(kāi)口率應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、開(kāi)挖面的穩(wěn)定性和挖掘效率來(lái)確定其形狀、尺寸、 配置。應(yīng)按公式 (4)計(jì)算： ％一會(huì) 100％ 式中： ∞。 —— 開(kāi)口率； A。 —— 面板開(kāi)口部分的總面積 (3J具的投影面積忽略不計(jì) )，單位為平方米 (m2) A， —— 刀盤(pán)面積，單位為平方米 (m2)。 CJ／ T 2842020 d)切削 刀具應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、盾構(gòu)外徑、掘進(jìn)速度、施工總長(zhǎng)度等配置。刀具的 布置應(yīng)滿(mǎn)足刀盤(pán)正反轉(zhuǎn)及全斷面切削的要求。 e)刀具的高度需根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、切削距離、掘進(jìn)速度、切削轉(zhuǎn)速和切人深度等因 素決定。通常先行刀的高度高于切削刀。 f)刀具的刃口材料宜采用硬質(zhì)合金。 g)超挖刀的刀頭從刀盤(pán)內(nèi)向盾構(gòu)外側(cè)突出，沿盾構(gòu)全周方位以一定量進(jìn)行超挖切削。刀頭突出 可采用液壓缸調(diào)整的方式或刀盤(pán)最外側(cè)設(shè)置固定刀具的方式。 h)仿形刀是安裝了仿形機(jī)構(gòu)的超挖刀。仿形機(jī)構(gòu)能根據(jù)超挖量的需要，將切削刀具按仿形量軌 跡伸出盾構(gòu)外周進(jìn)行切削。 5． 1． 2． 5刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)符合下列規(guī)定； a) 主軸承應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程受力條件計(jì)算設(shè)計(jì)，壽命應(yīng)滿(mǎn)足工程要求。 b) 刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)部分的土砂密封應(yīng)符合下列規(guī)定： 1)能保護(hù)驅(qū)動(dòng)軸承，避免土砂、地下水、添加劑等侵入； 2)應(yīng)滿(mǎn)足能承受密封土艙內(nèi)的泥土壓、地下水壓、添加劑注入壓力和氣壓的要求； 3)應(yīng)根據(jù)覆土深度、地下水位、添加劑注入壓力、施工總長(zhǎng)度等確定其安裝位置、環(huán)數(shù)、滑動(dòng) 速度、潤(rùn)滑油脂量、加油脂壓力等參數(shù)，其中安裝位置應(yīng)根據(jù)刀盤(pán)支承方式確定 (見(jiàn)圖 6)； 4)采用的材質(zhì)應(yīng)具有耐壓性、耐 磨損性、耐油性、耐熱性； 5)應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑脂的注入壓力、注入量、滲出物取樣、土砂密封溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。 1—— 土砂密封； 2—— 驅(qū)動(dòng)軸承。 圖 6刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)部分的土砂密封的安裝示意圖 c)刀盤(pán)裝備扭矩應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形式確定。通常有兩種計(jì)算法：設(shè)計(jì)扭矩計(jì)算法、經(jīng) 驗(yàn)計(jì)算法。設(shè)計(jì)扭矩計(jì)算法按公式 (5)、公式 (6)： T— KT L (S) L— T， +T： +T3+L+T5+L (6) 式中： T1—— 由土體的抗剪力產(chǎn)生的切削阻力扭矩，單位為牛米(N m)； 瓦 —— 切削刀具的切削扭矩，單 位為牛米 (N m)； T3—— 與土體之間的摩擦阻力扭矩，單位為牛米 (N m)； L—— 軸向荷載的扭矩，單位為牛米 (N m)； T5—— 徑向荷載的扭矩，單位為牛米 (N m)； T6—— 攪拌棒攪拌扭矩，單位為牛米 (N m)； Q／ T 2842020 L—— 刀盤(pán)所需扭矩，單位為牛米 (N m)； Kt—— 扭矩安全系數(shù)； T—— 刀盤(pán)裝備扭矩，單位為牛米 (N m)。 具體計(jì)算參見(jiàn)附錄 A。 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法按公式 (7)： T— a D3 104 式中： T一刀盤(pán)裝備扭矩，單位為牛米(N m)； D—— 盾構(gòu)外徑，單位為米 (m)； n—— 扭矩系數(shù)。 (扭矩系數(shù) a根據(jù)盾構(gòu)直徑、土質(zhì)等不同而不同。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的 a通常為 1。 442． 3)。 5． 1． 2． 6刀盤(pán)轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、施工要求確定，應(yīng)為 0． 5 r／ min～ 1． 5 r／ min。 5． 1． 3氣閘系統(tǒng) 5． 1． 3． 1氣閘分為人行閘和材料閘兩種，主要由壓力容器、加減壓管路系統(tǒng)、監(jiān)控、通訊、報(bào)警和照明等 設(shè)備組成。用于施工搶險(xiǎn)、排除設(shè)備故障、更換磨損刀具等作業(yè)。 5． 1． 3． 2氣閘系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定： a)氣閘的加、減壓管路布置應(yīng)便于安裝。閥門(mén)通訊訊號(hào)和儀表設(shè) 置應(yīng)便于操作人員操作。壓力 表應(yīng)能顯示相應(yīng)各部位的實(shí)際壓力； b)人行閘的外艙和內(nèi)艙均應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的加、減壓管路系統(tǒng)，在人行閘外有專(zhuān)人對(duì)其變壓進(jìn)行 操作； c)材料閘的尺寸應(yīng)滿(mǎn)足材料、設(shè)備和工具等進(jìn)出的要求。 5． 1． 4鉸接裝置 5． 1． 4． 1鉸接裝置可根據(jù)隧道線路調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，在隧道軸線曲率半徑小于 400 rn時(shí)采用。 5． 1． 4． 2鉸接裝置應(yīng)符合下列規(guī)定： a)鉸接液壓缸的行程應(yīng)滿(mǎn)足隧道軸線曲率半徑要求，最大推力應(yīng)能克服前后殼體姿態(tài)變化引起 的阻力； b)鉸接密封應(yīng)由集中潤(rùn)滑系統(tǒng)注入潤(rùn)滑油脂，并保持一定的 密封壓力。 5． 1． 5推進(jìn)裝置 5． 1． 5． 1推進(jìn)裝置主要由推進(jìn)液壓缸、頂靴等組成。 5． 1． 5． 2推進(jìn)裝置主要靠推進(jìn)液壓缸頂在已拼裝好的隧道管片上向前推進(jìn)或調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)。推進(jìn)液 壓缸應(yīng)有足夠的推力克服盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中所遇到的最大阻力，并留有一定余量。 5． 1． 5． 3推進(jìn)裝置應(yīng)符合下列規(guī)定： a)應(yīng)選用重量輕、耐久性好、結(jié)構(gòu)緊湊的液壓缸，宜選用高壓液壓缸。 b) 推進(jìn)裝置布置應(yīng)滿(mǎn)足盾構(gòu)掘進(jìn)所需推力的要求和管片拼裝要求。 c) 推進(jìn)液壓缸通常布置于盾構(gòu)殼板內(nèi)側(cè)，并確保管片不偏心受力且不受損。 d)推進(jìn)液壓缸配置 時(shí)，推進(jìn)液壓缸軸線平行于盾構(gòu)軸線，也可采用傾斜配置。 e) 推進(jìn)液壓缸的推力和數(shù)量應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)外徑、總推力、管片結(jié)構(gòu)和隧道路線等因素確定。 f)頂靴的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保推力均勻分布在管片的端面上，中心宜偏離推進(jìn)液壓缸中心線 (見(jiàn)圖 7)。 g)推進(jìn)液壓缸行程應(yīng)根據(jù)管片寬度及一定的余量 (通常為 100 mm～ 150 ram)來(lái)確定。位于封頂 塊的推進(jìn)液壓缸，需根據(jù)管片插入方法來(lái)確定行程。 h)推進(jìn)液壓缸的工作速度應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)速度和施工效率確定。當(dāng)全部液壓缸在系統(tǒng)額定流量下 工作，推進(jìn)液壓缸的工作速度通常為 30 mm／ min～ 100 ram／ rain。 9 C_J／ T 2842020 1—— 推進(jìn)油缸； 2—— 頂靴中心線； 3—— 盾尾密封； 4—— 村砌環(huán)； 5—— 襯砌環(huán)中心線； 6—— 推進(jìn)油缸頂塊； 7—— 推進(jìn)油缸中心線。 圖 7推進(jìn)液壓缸頂塊的偏心 (e)設(shè)置 i)盾構(gòu)的裝備推力通常采用阻力計(jì)算法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法，由兩者綜合考慮確定。裝備推力阻力計(jì) 算法按公式 (8)計(jì)算： F— k， (F， +F： +F。 4R+F5+Fe+F7) (8) 式中： F—— 盾構(gòu)裝備推力，單位為千牛 (kN)； F， —— 盾殼和土體之間的摩擦阻力或粘附阻力，單位為千牛 (kN)； Fz—— 盾構(gòu)正面阻力，單位為千牛 (kN)； F3—— 管片和盾尾密封之間的摩擦阻力，單位為千牛(kN)； F4—— 盾構(gòu)切口環(huán)刃口的切人阻力，單位為千牛 (kN)； F。 —— 變向阻力(曲線施工、糾偏、變向用穩(wěn)定翼、擋板阻力等 )，單位為千牛 (kN)； F。 —— 牽引后方臺(tái)車(chē)的前進(jìn)阻力，單位為千牛 (kN)； F7—— 由切削刀盤(pán)引起的軸向阻力，單位為千牛 (kN)； ^， —— 阻力安全系數(shù)， (考慮裝備余量通常取 2)。 具體計(jì)算見(jiàn)附錄 B。 裝備推力經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法按公 式 (9)計(jì)算： F— F7 A (9) 式中： F—— 盾構(gòu)裝備推力，單位為千牛 (kN)； ， —— 開(kāi)挖斷面單位面積的推力，單位為千牛每平方米 (kN／ m2)，宜不小于 1 000； A—— 開(kāi)挖斷面面積，單位為平方米 (m2)。 5． 1． 6管片拼裝機(jī) 5． 1． 6． 1管片拼裝機(jī)通常有盤(pán)式和中心簡(jiǎn)體式 (見(jiàn)圖 圖 9)。盤(pán)式拼裝機(jī)通常以擋輪、托輪定位；中 心筒體式通常以大軸承來(lái)定位。同時(shí)還有提升、平移、管片夾持裝置等。 5． 1． 6． 2管片拼裝機(jī)應(yīng)符合下列規(guī)定： a)應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)的型式及管片結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和尺寸等因素確定。 】 0 cJ／ T 2842020 圖 9中心簡(jiǎn)體式拼裝機(jī) b)管片拼裝機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、動(dòng)作準(zhǔn)確、安全可靠、操作方便為原則。 c)管片拼裝機(jī)的性能應(yīng)滿(mǎn)足下列要求： 1)提升力應(yīng)為 1． 5倍～ 2倍的最大管片質(zhì)量； 2)平移力應(yīng)為 2倍～ 5倍的平移阻力； 3)平移距離應(yīng)根據(jù)管片的寬度、封頂塊插入的形式、糾偏等因素綜合考慮； 4)回轉(zhuǎn)速度通常有低速和高速兩擋，也可在 o～ 1． 5 r／ rain范圍無(wú)級(jí)調(diào)速； 5) 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)帶 有液壓或其他形式的制動(dòng)器； 6)旋轉(zhuǎn)角度不小于土 200。； 7)應(yīng)具有不小于 4個(gè)自由度的特性。 d)夾持裝置通常采用機(jī)械連接式，也可選用真空吸盤(pán)式，其構(gòu)造應(yīng)滿(mǎn)足可安全、迅速地抓住管片 并能調(diào)整管片的姿態(tài)，孔、銷(xiāo)重合容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單