1.地质力学参数选取
根据广州市轨道交通三号线详勘阶段汉溪~市桥盾构段Ⅱ段的岩土工程勘察报告,汉溪站南~市桥站北区间隧道中,左线及右线的工程地质纵断面图,选择右线里程YCK21+037.233处地质钻孔编号为MCZ3-HG-063A的相关地层数据,见地质剖面图7-7-1,作为该标段盾构机选型关键参数设计和校核计算的依据。该段面地表标高为27.41m,隧道拱顶埋深32.5m,盾构机壳体计算外径6.25m,盾壳底部埋深38.75m,地下稳定水位2.5m。其它地质要素如表7-7-1所示。 地质要素表 表7-7-1
一起又看流星雨最后一集 代号 | 地层 | 厚度S (m) | 天然密度ρ(g/cm3) | 凝聚力C(KPa) | 底层深度H(m) |
<4-1> | 粉质粘性土 | 12.0 | 1.95 | 20.3 | 12.0 |
<5Z-2> | 硬塑状残积土 | 13.0 | 1.88 | 26.0 | 25.0 |
<6Z-2> | 全风化混合岩、块石土 | 14.0 | 1.91 | 30.6 | 39.0 |
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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F1、刀盘正面推进阻力F2、盾尾内部与管片之间的摩擦阻力F3组成,即按公式
F=( F1+F2与戒+F3).Kc
式中:Kc——安全系数,
2.1 盾构地层之间的摩擦阻力F1宁波px事件
计算可按公式
F1= *D*L*C
C—凝聚力,单位kN/m2 ,查表7-7-1,
取C= 30.6kN/m2
L—盾壳长度,9.150mscience citation index
D—盾体外径,D=6.25m
得: F1= *D*L* C=3.14159 6.25 9.15 30.6
= 5498 kN
2.2 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;
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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×pe1
pe2——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×pe2
qfw1——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 qfe2 qfw1 qfw2
pe1=12×1.95×9.8+13×1.88×9.8+(32.5-12-13)×1.91×9.8
=609.2kN/m2
pe2=609.2 +6.25×1.91×9.8
=726.2 kN/m2
qfe1=0.37×609.2
=225.4 kN/m2
qfe2=0.37×726.2
=268.7 kN/m2
qfW1=(32.5-2.5) ×9.8
=294 kN/m2
qfW2=294+6.25×9.8
=355.3 kN/m2
2.3 盾构机前方的推进阻力F2
作用于盾构外周和正面的水压和土压见图7-7-2所示。
按水压和土压分算公式计算,将以上各项代入公式得:F2 = 17539.5 kN
2.4 盾尾内部与管片之间的摩阻力F3
F3=μc.ωs
μc——管片与钢板之间的摩擦阻力,取0.3
ωs——压在盾尾内的2环管片的自重
F3=0.3×2×(3.1416/4)(62-5.42)×1.5×2.5×9.8
=118.46 kN
计算盾构机的总推力F
F=( F1+F2+F3).Kc Kc取1.8
F=(5498 +17539.5+118.46) ×1.8
= 32770.7 kN
2.5 盾构机总推力的经验计算
《日本隧道标准规范<盾构篇>》,根据大量工程实践的统计资料,推荐单位面积上的推力值为:
利率汇率Fj=1000 kN/m2~1300 kN/m2
则选型盾构机的总推力F应为
F=(π/4)×6.252(1000~1300)
=(30679.69~39883.60) kN
2.6 结论