1.4、盾构机规格

盾构机主要参数如表1-2所示（详细的规格见盾构机技术规格书）。

表1-2 盾构机主要参数

盾构机外径 盾构机长度 刀盘扭矩 盾构机总推力 盾尾钢板厚度 盾尾钢板材质

2、盾构机刀盘所需扭矩的计算： 2.1 计算条件

* * *水、土不分离计算* * *

（1） 土质 粘土、淤泥质粘土 （2） 覆土 H 30 m

（3） 水头 Hw 0m （※） （4） 土的单位体积质量 水位上部 W0 1.9t/m3 （5） 土的单位体积质量 水位下部 W1 1.9t/m3

（6） 水的单位体积质量 W2 0t/m3 （※） （7） 标准贯入试验值 N 0 （8） 内摩擦角 φ 0 deg （9） 地面载荷 S 6t/m2 （10）侧方土压系数 K1 0.7

（11）松弛土的粘着力 c 4,905 KN/ m2 （12）盾构机外径 d 6.34 m （13）盾构机半径 r 3.17 m

Φ6340mm 8680mm 5151KNm {525tfm} (100%) 6181KNm {630tfm} (120%) 37730KN {3850tf} 40mm Q345 5

（14）壳体长 L 8.680 m （15）盾构机质量 G 275t （16）掘削断面积 A 31.57 m2 （17）刀盘开口率 ξ 40% （18）刀盘半径 rc 3.15 m （19）刀盘厚 l 0.4 m （20）切削阻力系数（见表1-1） es 1.2 （21）切削刀刃宽度 B0 12 cm （22）切深 t 2.3 cm （23）切削刀刃的前角 θ 0.262 rad （24）主刀具数量 （安装总数的一半） nt 39个 （25）主刀具平均安装半径（ ≒d/4） Rk 1.585 m （26）刀盘支撑梁数 na 6 个 （27）刀盘支撑梁平均安装半径 Ra 1.56 m （28）刀盘支撑梁外径 da 0.46 m （29）刀盘支撑梁长度 la 0.712m

（※）标记表示以水土不分离进行计算时不使用。

2.2 各参数的计算 1）松弛高度计算

① 考虑地面负载时的覆土

H1 = H + S/W0 33.2 m ② 松弛高度 H2

因为是用全覆土计算，所以松弛高度为：

H2 = H1 33.2 m ③ 松弛宽度 B

B = r×cos(45-φ/2)+r{1+sin(45-φ/2)}×tan(45-φ/2) 7.7 m 2）土压计算

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作用在壳体上的土压为上部土压P1、侧压P2及下部土压P3的平均值。 ① 上部土压P1

P1 = H2×W1 617819 Pa { 63.tf/m2 } ② 侧压 P2

P2 = K1×（H2+r）×W1 507663.3 Pa { 51.8tf/m2 } ③ 下部土压 P3

P3 = P1+G/（d×L） 662565 Pa { 67.6tf/m2 } ④ 平均土压 P

P = （P1+2×P2+P3）/4 573927.6 Pa { 58.5tf/m2 }

2.3 所需扭矩计算

盾构机刀盘扭矩是由刀具的切削阻力矩、面板及刀盘外周与地层的摩擦阻力矩、搅拌翼的阻力矩等组成。

1）刀具的切削阻力矩 T1

地质 松弛干燥砂 松弛湿润砂 密实湿润砂 粘土

一个切削刀刃所需的阻力矩Hα根据村山·田经验公式计算

Hα = 2.1×es·B0·t2×10（-0。22·θ） 1374 N { 140kgf } T1 = nt×Hα×Rk 84.949 kN-m {8.66tf-m} 2）刀盘面板与地层间的摩擦阻力矩 T2

T2 = 4×π×c×（1-ξ）×rc3/6 1953 kN-m {199tf-m} 3）刀盘面板外周与地层间的摩擦阻力矩 T3

T3 = π×c×l×rc2 1432 kN-m {146tf –m} 4）搅拌翼的阻力矩 T4

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es（切削阻力系数） 0.008~0.01 0.01~0.02 0.02~0.04 0.4~012

T4 = 2×na×da×la×ra×c 301 kN-m {30.66tf-m} 5）所需扭矩 T

T = T1+T2+T3+T4 3771 kN-m {384.32 tf-m} 6）装备扭矩余量 S

装备扭矩T0时 （100%时） 5151 kN-m {525tf-m} 安全率 S= T0/T 1.36倍

装备扭矩T1 时 （120%时） 6181 kN-m {630tf-m} 安全率 S= T0/T 1.64倍

由计算可知，本盾构机在100%扭矩时(=525 tf-m)是理论计算的1.36倍，有充足的余量，特别是在120%扭矩时（=630 tf-m）是理论计算的1.64倍，本盾构机配置了充分的扭矩。足以保证工程的需要。

3、盾构机所需推力的计算： 3.1计算条件

* * *水、土不分离计算* * *

（1） 土质 粘土、淤泥质粘土 （2） 覆土 H 30m

（3） 水头 Hw 0m （※） （4） 土的单位体积质量 水位上部 W0 1.9t/m3 （5） 土的单位体积质量 水位下部 W1 1.9t/m3 （6） 水的单位体积质量 W2 0t/m3 （※） （7） 标准贯入试验值 N 0 （8） 内摩擦角 φ 0 deg （9） 地面载荷 S 6t/m2 （10）土压系数 K1 0.7 （11）松弛土的粘着力 c 4,905 KN/ m2 （12）盾构机外径 d 6.34 m （13）盾构机半径 r 3.17 m

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（14）壳体长 L 8.68 m （15）盾构机质量 G 275 t （16）掘削断面积 A 31.57 m2 （17）后续设备的质量 GB 88t （18）牵引系数 μ 0.5 （19）管片外径 Ds 6.2 m （20）管片与盾尾密封的摩擦阻力 μs 0.3 （21）盾尾密封数 n 3 道

（22）盾尾密封挤压力 PT 0.00314 MN/m

（※）标记表示以水土不分离进行计算时不使用。

3.2 各参数的计算 （1）松弛高度计算

·考虑地面负载时的覆土

H1 = H + S/W0 33.2 m ·松弛高度 H2

因为是用全覆土计算，所以松弛高度为：

H2 = H1 33.2 m （松弛宽度 B）

B = r×cos(45-φ/2)+r{1+sin(45-φ/2)}×tan(45-φ/2) = 7.7 m

(2) 土压计算

作用在壳体上的土压为上部土压P1、侧压P2及下部土压P3的平均值。 ① 上部土压P1

P1 = H2×W1 617819 Pa { 63.tf/m2 } ② 侧压 P2

P2 = K1×（H2+r）×W1 507663.3 Pa { 51.8tf/m2 }

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