大直径土压盾构水平运输系统的设计.pdf

大直径土压盾构水平运输系统的设计

每环管片由8块管片组成，包括5块标准块、2块邻接块和1块楔形块，每块标准块或邻

接块的重量约8t，标准块的重量约4t，一环管片总重量约60t。

3.1.4其他材料

其他材料包括泡沫、油脂、轨枕、钢轨、冷却水管、高压电缆和通风管等材料，一般掘进

一环或数环运输1次。

3.2车辆配置

3.2.1渣土车配置

根据3.1.1项的计算结果，每环开挖的渣土体积约为197m3，由于在卸倒渣土时，渣土斗内

往往会残留一部份渣土;同时，盾构掘进期间为防止刀盘和土舱内结泥饼，需向土舱内加注

大量自来水和泡沫，故每环实际出渣体积远远超过197m3，我们按250m3/环考虑，渣土比

重取2t/m3，则渣土的重量约为500t/环，故选择10个25m3的渣土斗运输单环渣土，每个

渣土车运输渣土的重量约为50t，即渣土车的额定载重量应为50t(不含渣土车自重)。

3.2.2管片运输车的配置

每环管片共8块、单块管片重约8t，每辆管片车最多运输3块管片，3块管片总重约24t，

故选择3辆载重量为25t的管片车运输管片;同时，管片车也用来运输其他材料。

3.2.3砂浆运输车的配置

根据3.1.2项的计算结果，每环壁后注浆的净注浆量为8.53m3，由于到本项目盾构隧道地

面的建、构筑物数量众多且分布密集，部分区域的壁后注浆量将会较大，壁后注浆的充填系

数可达150%，即12.8m3/环，故选择2个容量为10m3的砂浆运输车运输砂浆。

3.3列车编组和电机车的配置

3.3.1列车编组

由于自盾构机向隧道口外运渣土的体积大、重量重，同时，盾构隧道进口段的坡度较大，

达到25，物料运输车外运渣土为重载上坡，综合考虑上述因素，本项目盾构施工每环掘进

分2次出渣，配备2个编组列车外运渣土和内运管片、砂浆等材料，2个编组列车的编组如

下：

编组1：包括5辆渣土车、1辆砂浆车和3辆管片车(管片车运输管片);

编组2：包括5辆渣土车、1辆砂浆车和2辆管片车(管片车运输轨枕、轨道、泡沫和油脂

等材料)。

3.3.2编组列车重量计算

每辆25m3渣土车自重14.4t，根据3.2.1项的计算结果，每环运输渣土总重约500t;每辆10m3

砂浆车自重9.5t，运输10m3砂浆，砂浆比重为1.8t/m3;每辆管片车自重4t，单环管片重量

60t。

按3.3.1编组，列车编组1和编组2在进、出洞时需分别牵引物料的重量见表1(含运输车

辆自重，不含电机车自重)。

注：由于其他材料重量较轻，表1未考虑其重量

从表1可以看出，电机车所牵引的最大重量出现在编组1出洞时，最大重量为343.5t;同时，

盾构隧道进口纵向坡度最大(达到25)，上述2个最不利因素相叠加，故编组1出洞运输渣

土所需电机车的牵引力最大，为最不利工况，下面计算电机车在此工况下的牵引力。

3.3.3电机车的配置

25吨电机车在25坡道重载上坡最大牵引吨位计算

Gq=[Fg-P(Wq+ig)]/(Wq+ig)[2]

式中：Fg：粘着牵引力(单位kN)，Fg=P=0.26250=65KN

：机车粘着系数取0.26，=0.02+24/(100+4.1V)

P：机车粘重(单位kN)，2510=250KN

Wq：机车单位起动阻力(单位N/kN)，取5N/kN;

iq：坡道阻力系数取25，(由于最大坡度为25，取25;)

Wq：机车运行单位阻力(单位N/kN)，Wg=3+0.4ig=13N/KN

牵引吨位：Gq=[65000-250(5+25)]/(13+25)151.3(t)

同样，一台45t电机车在25坡度上坡时的牵引力为272.3t，根据表1，编组列车最大重量

为343.5t，所以单台25t或45t电机车在25上坡时的牵引力不能满足要求，为此，需采取

双机重联牵引。

一般情况下，2台同型号电机车重联的牵引重量为2台电机车单台牵引吨位之和的80%，

所以2台25t和2台45t电机车重联的牵引重量为分别为242.1t和435.7t，故采用2台25t

电机车重联牵引不能满足物料运输需要，需2台45t电机车重联牵引。

由于本项目盾构隧道物料运输的牵引吨位及坡道都比较大，为了保