北京地鐵土壓平衡盾構(gòu)設(shè)計

1、北京地鐵土壓平衡盾構(gòu)設(shè)計【摘要】文章敘述了北京地鐵加泥土壓平衡式盾構(gòu)的設(shè)計，著重介紹了具有創(chuàng)新特點的盾構(gòu)推進系統(tǒng)中的并聯(lián)油缸節(jié)點板同步器；帶預(yù)埋管的焊接式殼體的設(shè)計，集中了外置式和內(nèi)置式同步注漿管、盾尾密封注漿管的優(yōu)點；刀盤驅(qū)動系統(tǒng)采用低速大扭矩油馬達直接驅(qū)動，簡化結(jié)構(gòu)，提高傳動效率設(shè)計壽命達.2萬小時。【關(guān)鍵詞】土壓平衡盾構(gòu)并聯(lián)油缸節(jié)點板同步器殼體刀盤驅(qū)動一、前言盾構(gòu)法是在地層中修建隧道的一種方法，能適用任何水文地質(zhì)條件（松軟的、堅

2、硬的、有地下水的、無地下水的）下的隧道施工；而施工時又不影響地面交通，對施工地區(qū)附近的居民幾乎沒有振動和噪音的干擾，可控制地面沉降，減小對地下管線、地面構(gòu)筑物及周圍環(huán)境的影響，并具有較快的施工進度和較高的工程質(zhì)量。根據(jù)北京地鐵五號線工程的地質(zhì)報告，盾構(gòu)主要穿越的是③層粉細砂、④層圓礫和⑤層粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土，因此，決定采用加泥土壓平衡式盾構(gòu)。二、加泥土壓平衡式盾構(gòu)設(shè)計在設(shè)計盾構(gòu)的殼體、推進系統(tǒng)、加泥系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、螺旋輸

3、送機、管片拼裝機、氣密艙、管片吊運機構(gòu)、皮帶運輸機、盾尾密封、集中潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等部件時，充分利用當(dāng)今世界先進技術(shù)，并對殼體、推進系統(tǒng)、加泥系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)等的設(shè)計有所創(chuàng)新。1、設(shè)計參數(shù)圖1為北京地鐵加泥土壓平衡式盾構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖。盾構(gòu)外徑660mm；管片外徑6000mm，內(nèi)徑5400mm，寬1500mm；總推力35000kN；最大切削直徑6180mm；鉸接裝置的上下、左右轉(zhuǎn)動角度均為1.5；刀盤最大扭矩5100k

4、Nm，轉(zhuǎn)速0~1.623rmin，液壓傳動功率630kW；螺旋輸送機葉片直徑800mm，轉(zhuǎn)速~6rmin，出土量約82m3h；管片拼裝機自三排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤軸承，能同時承受軸向、徑向載荷及傾覆力矩，設(shè)計壽命達1.2萬小時，刀盤驅(qū)動極限扭矩達5100kNm，扭矩系數(shù)為2.2；采用低速大扭矩油馬達直接驅(qū)動，簡化結(jié)構(gòu)，提高傳動效率，保證在其使用壽命內(nèi)能穩(wěn)定、可靠工作。6、刀具形式及切削方式采用中間梁支承、面板式全斷面回轉(zhuǎn)切削方式，刀盤的開口

5、率為35％。割刀突出刀盤面板100mm，按全斷面切削排列；撕裂刀突出刀盤面板150mm，按螺旋式排列；中心刀由多把小割刀組成，按鼻式布置；在刀盤上還布置有圓弧刀和周邊保護刀，以保護切削刀盤的最外圈，見圖2。撕裂刀超前割刀50mm，可先于割刀接觸土層，并把砂礫層搗松，以利于進土，減少刀具的磨損；在安全條件（加氣壓）下，可在刀盤倉內(nèi)對撕裂刀進行換裝及檢修。刀盤的中心裝有回轉(zhuǎn)接頭，回轉(zhuǎn)接頭有8路，其中4路為泥水及泡沫管路，向刀盤面板注入泥水或

6、泡沫，以潤滑刀盤盤面，其余4路為液壓油路，為2把仿形刀的油缸進出油路。7、鉸接裝置本盾構(gòu)設(shè)計成鉸接式盾構(gòu)。將殼體分成前、后兩部分，前、后殼體之間通過鉸接油缸連接，采用后驅(qū)推動方式，在LC控制下，可實現(xiàn)X型和V型鉸接，在前殼體偏轉(zhuǎn)時，可以減小推進時產(chǎn)生的分力，以利于盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎，而后殼體仍可保證盾構(gòu)后殼體與管片環(huán)的同軸度，這樣既保護盾尾刷免受損壞，又可防止盾構(gòu)主體擠壓管片，致使管片碎裂損環(huán)。鉸接密封裝置由3道密封圈與集中潤滑系統(tǒng)組成，用4個密