第七节关键参数得计算1.地质力学参数选取图7-7-1计算断面地质剖面图根据广州市轨道交通三号线详勘阶段汉溪～市桥盾构段Ⅱ段得岩土工程勘察报告,汉溪站南～市桥站北区间隧道中,左线及右线得工程地质纵断面图,选择右线里程YCK21+037、233处地质钻孔编号为MCZ3-HG-063A得相关地层数据,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与校核计算得依据。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、01、9520、312、0<5Z-2>硬塑状残积土13、01、8826、025、0<6Z-2>全风化混合岩、块石土14、01、9130、639、0隧道基本上在<4－1>、<5Z-2>与<6Z-2>地层中穿过,为相对得隔水地层。按上述条件对选用盾构得推力、扭矩校核计算如下:2、盾构机得总推力校核计算:土压平衡式盾构机得掘进总推力F,由盾构与地层之间得摩擦阻力F1、刀盘正面推进阻力F2、盾尾内部与管片之间得摩擦阻力F3组成,即按公式F=(F1+F2+F3)、Kc式中:Kc——安全系数,2、1盾构地层之间得摩擦阻力F1计算可按公式F1=*D*L*CC—凝聚力,单位kN/m2,查表7-7-1,取C=30、6kN/m2L—盾壳长度,9、150mD—盾体外径,D=6、25m得:F1=*D*L*C=3、141596、259、1530、6＝5498kN2、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;pe1——盾构顶部得垂直土压。按全覆土柱计算,为校核计算安全,采用岩土得天然密度ρ值计算。qfe1——盾构机拱顶受得水平土压;qfe1＝λ×pe1pe2——盾构底部得垂直土压。按全覆土柱计算,为校核计算安全,采用岩土得天然密度ρ值计算。qfe2——盾构底部得水平土压。qfe2＝λ×pe2qfw1——盾构顶部得水压qfw2——盾构底部得水压λ——侧压系数,取0、37;计算qfe1qfe2qfw1qfw2pe1＝12×1、95×9、8＋13×1、88×9、8＋(32、5-12-13)×1、91×9、8＝609、2kN/m2pe2＝609、2＋6、25×1、91×9、8＝726、2kN/m2qfe1＝0、37×609、2＝225、4kN/m2qfe2＝0、37×726、2＝268、7kN/m2qfW1＝(32、5-2、5)×9、8＝294kN/m2qfW2＝294+6、25×9、8=355、3kN/m22、3盾构机前方得推进阻力F2作用于盾构外周与正面得水压与土压见图7-7-2所示。2图7-7-2盾构机受力示意图按水压与土压分算公式计算,将以上各项代入公式得:F2=17539、5kN2、4盾尾内部与管片之间得摩阻力F3F3=μc、ωsμc——管片与钢板之间得摩擦阻力,取0、3ωs——压在盾尾内得2环管片得自重F3=0、3×2×(3、1416/4)(62－5、42)×1、5×2、5×9、8=118、46kN计算盾构机得总推力FF=(F1+F2+F3)、KcKc取1、8F=(5498+17539、5+118、46)×1、8=32770、7kN2、5盾构机总推力得经验计算《日本隧道标准规范<盾构篇>》,根据大量工程实践得统计资料,推荐单位面积上得推力值为:Fj=1000kN/m2～1300kN/m2则选型盾构机得总推力F应为F=(π/4)×6、252(1000～1300)=(30679、69～39883、60)kN2、6结论选型盾构机得推力为36000kN,它大于校核计算值32770、7kN,又控制在经验值范围内,说明该盾构机得推力值合理。3盾构机刀盘扭矩校核计算3、1.计算条件选取地质条件同前,由于该地段埋深较大,考虑土体得自成拱效应,土压力计算按2倍得盾构直径按水土分算进行。3、1、1天然地基得强度、地压、水压天然地基得抗压强度(查表)P=500kN/m2盾构中心得水平土压Pd=107、7kN/m2盾构中心得水压Pw=324、7kN/m2上部垂直土压P0=232、5kN/m2盾构上部得水平土压P2=86、0kN/m2盾构下部得水平土压P3=129、3kN/m2下部垂直土压P0'=349、5kN/m23、1、2摩擦系数滚刀盘与天然地基之间得摩擦系数μ=0、3刀面与天然地基之间得摩擦系数μ1=0、15滚