主动铰接系统在盾构姿态调整中的应用.doc

主动铰接系统在盾构姿态调整中的应用 鹏禾 主动铰接系统在盾构姿态调整中的应用 李全社,于翔 (中铁二十三局城市轨道交通工程有限公司,四川成都610110) 摘要:介绍ROBBINS公司生产的EPB6260盾构机主动铰接系统的结构和工作原理以及在盾构施工过程中 管片选型原则,方法,详细阐述了盾构机与管片姿态调整的具体方法和科学依据,以及姿态调整对工程质量的 重要性.通过姿态调整,盾构施工安全平稳,盾构姿态良好,通过提前预知下几环管片,盾构施工效率明显提 高.此种方法的使用对隧道施工和设备制造有参考价值. 关键词:主动铰接;姿态调整;管片选型;盾构机;隧道 中图分类号:U445.39文献标识码:B文章编号:1672—3953(2011)01-0068—05 随着城市地铁施工的全面开展,盾构以其安全 快速等诸多优势而逐渐普及.我单位在成都二号线 土建十八标施工中采用了美国ROBBINS公司生产 的EPB6260土压平衡盾构机.这台盾构机采用主 动铰接系统,此系统对盾构机安全,平稳,快速的进 行姿态调整提供了保障.本文主要阐述主动铰接系 统的特点,原理以及应用主动铰接系统进行姿态调 整和管片选型的方法. 1盾构机姿态调整的必要性 通常而言,盾构机在施工过程中,盾构机中心线 难免会与隧道的设计中心线有偏差,这种偏差称为 盾构机姿态.为了提高工程质量且使工程符合设计 要求,盾构机操作手会尽量减小盾构机与隧道没计 中心线的偏差,减小盾构机与设计中心线偏差的过 程称为姿态调整. 1.1偏差原因 偏差出现的原因主要是由盾构机推进偏离造成 的,但管片在拼装过程中形成的误差也会造成隧道 一 定的偏离.隧道如果出现偏差,通常通过盾构机 配合使用曲线管片进行姿态调整.本标段使用的盾 构机为主动铰接型土压平衡盾构机,设有小曲率半 径掘进的铰接千斤顶,可以有效的对盾构机的掘进 进行姿态调整. 1.2姿态调整的原则 盾构方向控制的基本原则如下:偏离量增大之 收稿日期:2010—11-23 作者简介:李全社(197O),男,高级工程师,主要从事TBM和 盾构机技术管理方面的工作 前及早修正;遵循偏离量的管理值和允许值,确定偏 离修正方针;避免蛇形纠偏. 1.3姿态调整要求 为了把施工时的实际偏离量控制在规定的允许 偏离量以内,首先应确定偏离量的管理值(允许值的 5O--80为目标),并在该目标范围内修正偏离量 进行推进管理.盾构机纠偏时必须确定连续修正偏 离的意识,否则将会出现纠偏过量的情况.见图1. +80iilin偏离允许值 :::::::::::::::::::::::::O偏离管理值 ...一.......一一......一..............… 50mlI1 ….一.一...一....一 . 8Omill 图1盾构偏离修正图 在已经发生偏离的场合下进行盾构姿态调整, 则因盾构与外周面土体的摩擦增大,周围地层将发 生扰动,致使沉降.所以,在方向控制时,必须先掌 握盾构现在在推进方向上的偏离量;其次按可以把 偏离量拉回到管理值以内的原则设定方向修正量, 如果预设方向修正会超过管理值,可以使用主动铰 接进行方向控制. 2主动铰接特点 在目前国内地铁施工中,所使用的盾构直径D 一 般都在6m多,而其长度L一般则为8m左右甚 至更长,盾构机的灵敏度L/D通常达到1.3左右, 难以在曲线段施工.为了提高盾构机的操作性能, 通常将其分成前后两个部分,中间用千斤顶连接起 来,形成一个铰接装置,这样可使盾构机的前后弯 曲,以适应曲线段的掘进. 国防交通工程与技术囵2…第l期 ? 成果与应用?主动铰接系统在盾构姿态调整中的应用李全社等 铰接千斤顶的两端分别和盾构机的前后部用铰 销连接,由于铰接千斤顶沿盾构圆周布置,其两端的 铰销处都装有球铰,以保证铰接千斤顶轴线与盾构 机轴线之问有一定的摆动角度. 铰接的结构形式有两种:一种是将铰接机构设 置在由后体环梁到前体侧的结构(被动铰接型),另 一 种则是将铰接机构设置在由环梁到后面盾尾部的 结构(主动铰接型). 2.1前体被动铰接型 各种方式的铰接都有各自不同的特征,前体推 压型是盾构千斤顶单向推压,故在拼装的管片内侧 容易发生拉伸弯矩,管片易损坏. 将铰接机构设置在由环梁到后面盾尾部的结构 被仅用于前体推压的场合,但是在松弛的土层,当盾 尾部作用大于土压力时,或者在曲线段施工,弯力矩 作用在盾尾部时,由于土砂和水从盾尾柔性铰接密 封渗入的危险性很高,故铰接密封的可靠性差.见 图2. 2.2后体主动铰接型 在将铰接机构设置在由后体环梁到前体侧的结 构中,铰接密封被安装在紧紧地固定在机体后体环 两部上的双重结构的平板上.此外,为了防止土砂 混入到密封部,通过长期注入密封油脂,来提高密封 的可靠性.见图3. 一 圈图2前体