矩形顶管机的研究和设计.pdfVIP

第 卷 第 期 市 政 技 术 ", " -./+ ", 0.+ " 年 月 "##% , 83943::;439 <:5=3./.9> 17;5=+ "##% 文章编号： （ ） !##@ ? CC’C "##% #" ? ##@" ? #% 矩形顶管机的研究和设计 刘平 戴燕超 * （北京市市政工程研究院 北京 ） * !###,C 摘 要：矩形断面与圆形断面相比，其有效使用面积大"#$ 。人行地道、电缆沟、综合管廊等市政隧道均以矩形最为经 济。同圆形顶管机相比，矩形顶管机实现全断面的切削较难，对纠偏、自转、背土、管口连接等处理要求很高。为了使顶管 机能满足工程需要并适应北京砂含量高、卵石粒径大的含水恶劣地层，对矩形顶管机的选型、刀盘的设计、关键技术的 研究进行了一系列探讨。 关键词：矩形顶管机；多偏心轴；砂卵石地层 中图分类号： 文献标识码： <D’#" E #$%$&’$() &*+ ,$%-.* /0 & #$(1&*.23&’ 4-5$ 6&(7-*. 8&()-*$ FGD H439 * IJG K73L5=7. 盾构与顶管机已广泛应用于地铁、公路、电力、热 挖面稳定、塑流化改性、自动控制、量测和计算机等领 力、排水等城市隧道工程。圆形隧道因其结构受力合 域综合应用了许多高新技术，使盾构、顶管机发展为 理、施工工艺相对简单而广为采用。与圆形断面相比， 集多项高新技术于一身的高度自动化的机电一体化 矩形断面有效使用面积通常大"#$ 以上，在城市隧 设备。对地质条件的适应能力和安全掘进能力大为提 道中人行地道、电缆沟、综合管廊等市政隧道工程尤 高。现在，盾构、顶管机的两大主流技术，即泥水平衡 以矩形最为经济，因此矩形盾构与顶管机的研究和应 和土压平衡方式都可用于砂卵石土层。但泥水平衡式 用有着重要意义。我院在成功研制!" !%# && 加泥 在砂砾层施工，泥水压力不易控制，面对渗透系数特 式土压平衡顶管机、且完成工程应用之后，又针对北 别大的砂砾卵石层或浅复土地层，难以建立泥水压力( !) ， 京电力隧道施工的需要，开展了北京市第一台矩形断 且需庞大的地面泥水处理设备，因而不宜在城区使 面顶管机的设计研究。 用。加泥式土压平衡方式，对砂质粘质土以及砂卵石 ! 机型选择 土层的开挖面，土压都比较容易掌握，因此控制地表 同圆形顶管机相比，矩形顶管机实现全断面的切 沉降好，对周围环境影响小，更适合北京的地质条 削较难，对纠偏、自转、背土、管口连接等处理要求很 件。特别是加泥式土压平衡机型，通过加泥搅拌有效 高。为使矩形顶管机能适应北京陆相沉积的砂性粘性 改良土质的塑流性，利于土压平衡的建立，故因其对 等不均匀互层地质构造，砂含量高、卵石粒径大的含 土层的适应性强而成为土压平衡盾构机的主流机 水恶劣地层，首先必须根据地质条件确定机型。 种。在应对砂砾卵石层或浅复土地层施工中，加泥式 上世纪’# 年代以来，地下空间开发和利用的需