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盾构施工关键参数的计算
1）计算依据
盾构掘进机选型主要性能参数的计算，根据工程和水文地质情
况、盾构机厂商提供的结构和性能参数，参考有关资料进行。
2）计算内容
盾构机的主要参数计算主要为土压平衡工况下盾构机推力和扭
矩的计算。
⑪在软土中推进时，盾构机所需推力的计算
地质参数选取：
岩土容重 γ= 3
岩土内摩擦角 φ=27°
土的粘聚力 C=30Kpa= 2
覆盖层厚度 最大：H = ；最小 H =
max min
地面上置荷载 Po=2t/m 2
水平侧压力系数 λ=
盾构掘进机外径 D=
盾构掘进机总长 L=
盾构掘进机总重 W=300t
管片每环的重量 W =
g
水平垂直土压之比 K =1
o
由于隧道沿线的埋深差别不大， 最大处为 ，最小为 ，
因此，计算最大埋深处的松动土压和两倍盾构掘进机直径的全土柱高
产生的土压，并取其中的较大值作为作用于盾构掘进机上的土压计
算：
松动高度计算：
C
B ·у -K φ H H
1 0 -K 0 φ
· 1-e B + ·0 e B
у
φ
R
B =
1 φ° 27°
45°+ 45°+
2 2 : .
式中：
. .
(1- )
× ( ) 2 (
h = =( -1×tg27°× ) -1×tg27°× )
×1-e + e
0
1×tg27°
松动土压 P
S
P =γh
S 0
=2×= 2
两倍盾构掘进机直径的全土柱土压：
P =γh
q 0
式中： h =2D=2 ×=
0
P =γh
q 0
=2×= 2
由于 P ＞P
q S
所以，取 P 计算。
q
P = P +2=+2= t/m 2
o q
P = P +W/（D·L）=+300/ （ × ）= 2
o1 o
侧压力计算：
P =P λ= ×= t/m 2
1 o1
P = （P +γD）λ =（+ × ）×= t/m 2
2 o
盾构掘进机的推力由盾构掘进机的外壳与土体之间的摩擦阻力
F 、刀盘承受的主动水平压力引起的推力 F 、土的粘接力引起的刀盘
1 2 : .
推力 F 以及盾尾与管片之间的摩擦阻力 F 几部分组成。
3 4
盾构掘进机外壳与土体之间的摩擦阻力 F ：
1
F =1/4 ×（ P + P + P + P ）·πDLu
1 o o1 1 2
式中：u—土与钢之间的摩擦系数， u=
L—盾构掘进机长度， L=
F =1/4 ×（+++ ）×π× × ×
1
=
刀盘水平压力引起的推力 F ：
2
F =π/4×（D2·P ）
2 d
式中： P —水平主动土压力
d
P =γH tg2（450-φ/2）
d 0
H =h +R=+=
0 0
P = × ×tg2（450-27 0/2）= t/m 2
d
F =π/4×（ 2× ）= t
2
土的粘接力引起的刀盘推力 F
3
F =π/4×（D2·C）=π/4×（ 2× ）=
3
盾尾与管片之间的摩擦阻力 F
4
F =W μ
4 c c
式中： W —作用于盾尾和管片的重量（假定作用于盾尾的重量为
c
两环管片的重量， W = ×2= ）
c
μ —管片与盾尾之间的摩擦系数， μ =
c c
F = ×=
4
盾构所掘进机需要的总推力 F：
F= F + F + F + F =+++=
1 2 3 4
在曲线段推进，盾构掘进机的推力为正常推进时的 120% ，因此，
盾构掘进机实际应备的推力为：
F == ×=
推 : .
取 F 为 2091t ，盾构机提供的动力为 F =2950t
推 推
所以，盾构机所配备的推力能够满足软土推进施工的需要。
⑫软土推进时盾构掘进机扭矩计算
盾构掘进机在软土中推进时的扭矩包含切削扭矩、 刀盘的旋转阻
力矩、刀盘所受推力荷载产生的反力矩、 密封装置所产生的摩擦力矩、
刀盘的前端面的摩擦力矩、 刀盘后面的摩擦力矩、 刀盘开口的剪切力
矩、土压腔内的搅动力矩。
①切削扭矩 T
1
计算参数：
推进速度 v：一般情况下 v= ，v =3m/h
max