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      斜井隧道雙模式盾構(gòu)推進(jìn)油缸布局優(yōu)化研究

      2014-09-07 01:27:24管會(huì)生郭立昌黃松和
      隧道建設(shè)(中英文) 2014年12期
      關(guān)鍵詞:型式管片油缸

      陶 偉,管會(huì)生,郭立昌,黃松和

      (西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,四川 成都 610031)

      斜井隧道雙模式盾構(gòu)推進(jìn)油缸布局優(yōu)化研究

      陶 偉,管會(huì)生,郭立昌,黃松和

      (西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,四川 成都 610031)

      盾構(gòu)推進(jìn)油缸的布局合理性關(guān)系到隧道管片拼裝質(zhì)量,在斜井隧道施工中則更為突出。以煤礦斜井雙模式盾構(gòu)為例,通過分析不同掘進(jìn)模式和工況下推進(jìn)油缸布局優(yōu)化條件以及根據(jù)單個(gè)管片受力均勻、管片環(huán)整體受力平衡及各分區(qū)推力均方差最小的優(yōu)化原則,完成推進(jìn)油缸的位置及分區(qū)優(yōu)化。推進(jìn)油缸布局優(yōu)化后,各管片受力均勻,襯砌環(huán)整體受力平衡,各分區(qū)推力相近,有利于避免管片被壓潰,研究結(jié)果對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)的選型和設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用。

      斜井隧道;雙模式盾構(gòu);油缸布局;管片受力

      0 引言

      盾構(gòu)法施工具有對(duì)地面干擾小、施工速度快、安全、環(huán)保、機(jī)械化和自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。為順應(yīng)我國(guó)西部深埋煤層的開采需求,雙模式盾構(gòu)已被研究并應(yīng)用于煤礦斜井的建設(shè)當(dāng)中。雙模式盾構(gòu)是土壓平衡(EPB)盾構(gòu)和TBM的結(jié)合體,既能夠在中硬巖地層中高速順利推進(jìn),也能夠在不良地層中安全掘進(jìn),且可實(shí)現(xiàn)2種模式間的快速轉(zhuǎn)換[1-2]。

      推進(jìn)系統(tǒng)是盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的重要執(zhí)行裝置之一,推進(jìn)油缸頂在管片上以提供盾構(gòu)前進(jìn)的反力,實(shí)際工程中由于管片受力不均,而導(dǎo)致管片損壞的案例較多:廣州地鐵1號(hào)線和2號(hào)線均有部分管片開裂[3];深圳地鐵5305標(biāo)段三工區(qū),也由于相鄰兩環(huán)管片的油缸推力變化較大而造成管片破損[4]。因此,有必要對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)油缸布局進(jìn)行優(yōu)化研究,使管片受力均勻,避免被壓潰。

      推進(jìn)油缸布局可分為無(wú)分區(qū)均勻布局、無(wú)分區(qū)非均勻布局、4分區(qū)均勻布局和4分區(qū)非均勻布局。李楊等[5]研究了常用地鐵管片分塊形式下盾構(gòu)推進(jìn)油缸的分布,建立了推進(jìn)油缸的通用布置和特殊布置方案;肖俊祥等[6]設(shè)計(jì)了一種同時(shí)滿足2種分度管片的盾構(gòu)推進(jìn)油缸布置方案;鄧孔書[7]對(duì)無(wú)分區(qū)非均勻布局和4分區(qū)均勻布局進(jìn)行了優(yōu)化研究;鄧穎聰?shù)萚8-9]建立了不同分區(qū)型式的等效機(jī)構(gòu)模型,并進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)。目前還沒有對(duì)4分區(qū)非均勻布局優(yōu)化進(jìn)行研究,對(duì)斜井雙模式盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)的研究更是空白。本文以新街臺(tái)格廟煤礦斜井雙模式盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)為研究對(duì)象,考慮2種模式不同掘進(jìn)工況,基于推力均勻性對(duì)推進(jìn)油缸的布局進(jìn)行優(yōu)化研究。

      1 布局優(yōu)化條件及優(yōu)化方式

      1.1 布局優(yōu)化條件

      1.1.1 工程概況

      新街臺(tái)格廟礦區(qū)位于鄂爾多斯市境內(nèi),賦煤高程578~1 049 m。斜井坡度為-10.5%(6°下坡),長(zhǎng)6 314 m,埋深660 m,斜井內(nèi)徑6.6 m,采用開挖直徑7.62 m的雙模式盾構(gòu)掘進(jìn)。該盾構(gòu)推進(jìn)油缸布局方案為4分區(qū)非均勻型式,如圖1所示,由15組雙缸和4組單缸組成,并按上下左右分為4區(qū)。由圖1可以看出,布局均勻性一般,部分管片和襯砌環(huán)整體受力不均勻,且推進(jìn)油缸可能的分區(qū)型式較多,因此需對(duì)推進(jìn)油缸布局做進(jìn)一步優(yōu)化。

      圖1 工程中推進(jìn)油缸布局方案

      1.1.2 優(yōu)化條件

      1.1.2.1 管片形式及受力

      油缸布置要與管片結(jié)構(gòu)相匹配[10],即滿足錯(cuò)縫拼裝,如圖2所示,存在仰拱塊的錯(cuò)縫拼裝為左右管片互換,互換后管片受力仍均勻(包括單塊管片受力均勻和襯砌環(huán)管片受力平衡),為主要條件。

      1.1.2.2 姿態(tài)調(diào)整

      盾構(gòu)在復(fù)雜地層條件下6°連續(xù)下坡掘進(jìn),盾構(gòu)姿態(tài)容易受到影響,必須考慮分區(qū)的合理性,推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)能更好地滿足姿態(tài)調(diào)整的要求。

      1.1.2.3 其他條件

      1)油缸盡可能均勻布置;2)油缸左右對(duì)稱布置;3)左右2分區(qū)對(duì)稱;4)下分區(qū)油缸數(shù)量大于上分區(qū)油缸數(shù)量。

      1.2 布局優(yōu)化方式

      推進(jìn)油缸布局優(yōu)化包括位置及分區(qū)優(yōu)化。

      位置優(yōu)化方式有2種:1)基于單塊管片受力平衡的優(yōu)化,即要求單塊管片上的油缸對(duì)稱布置即可,對(duì)于雙模式盾構(gòu),2種模式下布局優(yōu)化相同;2)基于襯砌環(huán)整體受力平衡的優(yōu)化,即油缸布局左右對(duì)稱而上下不對(duì)稱時(shí),應(yīng)使作用在水平軸上的力矩平衡。2種模式下優(yōu)化方法相同,但不同模式推進(jìn)系統(tǒng)受力不同,需要分別計(jì)算。通常先對(duì)EPB模式推進(jìn)油缸布局進(jìn)行優(yōu)化,然后對(duì)TBM模式進(jìn)行校驗(yàn)。

      (a) 錯(cuò)縫拼裝前

      (b) 錯(cuò)縫拼裝后

      分區(qū)優(yōu)化方式為基于各分區(qū)推力均方差最小的優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化條件列出所有可能分區(qū)型式,考慮2種模式的不同工況,對(duì)比分析所有型式的各分區(qū)推力均方差,力均方差最小的布局則為最優(yōu)布局。

      2 推進(jìn)油缸位置優(yōu)化

      2.1 基于單塊管片受力平衡的優(yōu)化

      如圖1所示,工程中推進(jìn)油缸布局方案,襯砌環(huán)由7塊管片拼裝而成,其中5號(hào)和6號(hào)管片上液壓缸單雙混合布置,受力不均,需進(jìn)行優(yōu)化。

      對(duì)于5號(hào)和6號(hào)管片,由于考慮錯(cuò)縫拼裝,油缸單雙混合布置不變,僅對(duì)其位置進(jìn)行優(yōu)化。如圖3所示,圖中5A,5B,5C和6A,6B,6C分別表示5號(hào)和6號(hào)管片上的A,B,C組油缸,且A,B為雙油缸,C為單油缸;F表示1個(gè)油缸的推力;X5A,X5B,X5C和X6A,X6B,X6C分別表示5號(hào)和6號(hào)管片上的A,B,C組油缸中心到各自管片對(duì)稱軸的距離。由于油缸5A與4號(hào)管片中間油缸左右對(duì)稱,因此油缸5A的位置已定,根據(jù)油缸位置關(guān)系及撐靴尺寸可以得到X5B和X5C的取值范圍為0

      2F·X5B+F·X5C=2 000.4F。

      (1)

      從而得到的5號(hào)管片上油缸布置如圖4所示。

      圖3 管片5,6上油缸布局優(yōu)化Fig.3 Optimization of arrangement of thrust cylinders on segments No.5 and No.6

      圖4 管片5上油缸布置

      確定了油缸5C的位置,便可以得到油缸6C的位置,然后對(duì)油缸6A和6B的位置進(jìn)行優(yōu)化。要求左右對(duì)稱,則圖3中的θ6A=θ6B,即

      arccos ((2r2-X6B2)/(2r2))+7.5°=arccos ((2r2-X6A2)/(2r2))-7.5°。

      (2)

      再根據(jù)6號(hào)管片力矩平衡得:

      2FX6B+677.85F=2FX6A。

      (3)

      聯(lián)立式(2)和式(3),得到X6B=4 282.4 mm,X6A=4 960.25 mm,顯然油缸已不在6號(hào)管片上了,因此該方法失效。

      由以上分析可知,在管片6上要同時(shí)滿足管片受力均勻和油缸6A與6B左右對(duì)稱是不可能的,因此以油缸6A與6B左右對(duì)稱為約束條件,管片左右力矩相差最小為優(yōu)化目標(biāo)來(lái)分析。建立優(yōu)化函數(shù):

      Δ=X6A-X6B-677.85。

      (4)

      約束條件為式(2),建立拉格朗日函數(shù):

      L=X6A-X6B-677.85+λ[arccos (1-X6B2/(2r2))+15°-arccos (1-X6A2/(2r2))]。

      (5)

      計(jì)算得到X6B=0,X6A=907.2,從而得到6號(hào)管片上油缸布局如圖5所示。

      圖5 6號(hào)管片上油缸布置

      由于5號(hào)和6號(hào)管片上油缸位置有變動(dòng),根據(jù)左右對(duì)稱原則,需要重新調(diào)整其他油缸的位置,得到襯砌環(huán)管片上油缸位置如圖6所示,并對(duì)各油缸按所推管片進(jìn)行編號(hào)。

      圖6 優(yōu)化布局a

      2.2 基于襯砌環(huán)整體受力平衡的優(yōu)化

      如圖6所示的初步優(yōu)化得到的油缸布局,為防止盾構(gòu)受到傾覆力矩發(fā)生栽頭,應(yīng)使作用在x軸上的力矩平衡。假設(shè)各油缸推力相同,圍繞水平軸(x軸),將從上到下的力矩定義為M下,即為使刀盤栽頭的力矩,從下到上的力矩定義為M上,即為使刀盤抬頭的力矩,因此有:

      (6)

      (7)

      式中:a1A,a2B,a2A,a4A,a1B分別為油缸1A,2B,2A,4A,1B到x軸的距離。

      2.2.1 EPB模式優(yōu)化

      在EPB模式下,計(jì)算得到M下=23 872.5 kN·m,M上=23 694.1 kN·m,則M下比M上大178.4 kN·m。油缸6A與6B安裝角度較小,可將此角度變大,以使a6A變小,使M下=M上,但2.1節(jié)中用單個(gè)管片受力不均勻最小來(lái)確定6A位置,由于單管片受力還應(yīng)考慮管片間連接關(guān)系,因此優(yōu)先考慮襯砌環(huán)受力平衡,從而可得θ6A=θ6B=10°,得到襯砌環(huán)管片上油缸位置如圖7所示。

      2.2.2 TBM模式優(yōu)化

      TBM模式下,根據(jù)2.2.1的優(yōu)化結(jié)果計(jì)算得到M下=19 063.7 kN·m,M上=18 350.9 kN·m,則M下比M上大712.8 kN·m。由于圍巖較穩(wěn)定,地基沉降量小,盾構(gòu)栽頭可能性小,且實(shí)際掘進(jìn)中下區(qū)油缸壓力大于上區(qū),認(rèn)為EPB模式下的優(yōu)化結(jié)果適用于TBM模式。

      圖7 優(yōu)化布局b

      3 推進(jìn)油缸分區(qū)優(yōu)化

      3.1 推進(jìn)油缸可能分區(qū)型式

      推進(jìn)油缸共19組(15組雙缸和4組單缸),分為上下左右4區(qū),可能的分區(qū)型式較多,令圖7所示的優(yōu)化布局b為初始布局,并編號(hào)為0,根據(jù)1.1.2節(jié)的優(yōu)化條件,所有可能的分區(qū)型式如表1所示。

      表1 所有可能分區(qū)型式Table 1 Possible thrust cylinder zoning types

      注:表中“+”的前面表示雙缸數(shù)量,后面表示單缸數(shù)量;無(wú)“+”表示雙缸數(shù)量。

      3.2基于力均方差最小的優(yōu)化模型

      由于每一分區(qū)油缸相連,因此同一分區(qū)油缸推力相同,不同分區(qū)推力則不同。為保證管片受力均衡,各區(qū)油缸推力應(yīng)盡可能接近,即各區(qū)油缸推力的均方差最小??紤]正常掘進(jìn)、上下及左右姿態(tài)調(diào)整工況,以各分區(qū)油缸推力均方差最小為優(yōu)化目標(biāo),建立優(yōu)化函數(shù)為:

      (8)

      式中fi為i分區(qū)雙油缸推力。

      約束條件為:

      ∑Mx=0;

      ∑My=0。

      (9)

      式中ni為i分區(qū)的雙油缸組數(shù)。不同模式約束條件有所不同,EPB模式下應(yīng)考慮刀盤正面水土壓力產(chǎn)生的力矩Mx2,姿態(tài)調(diào)整工況下應(yīng)考慮姿態(tài)調(diào)整時(shí)所需克服的力矩Mx3或My。從而建立拉格朗日優(yōu)化函數(shù)為:

      (10)

      式中:λ1為推進(jìn)合力的乘子;λ2為x軸方向力矩和的乘子;λ3為y軸方向力矩和的乘子。

      3.3 實(shí)例研究

      推進(jìn)油缸可能的分區(qū)型式如表1所示。對(duì)于給定的油缸布置形式,可根據(jù)式(8)—(10)求得推力均方差,力均方差最小的布局則為最優(yōu)布局。由于埋深不同,推進(jìn)系統(tǒng)受力也會(huì)不一樣,其中推進(jìn)阻力和刀盤正面水土壓力產(chǎn)生的力矩與埋深的關(guān)系分別如圖8和圖9所示。因此可得到2種模式在不同工況下可能分區(qū)型式各區(qū)力均方差變化曲線如圖10所示。匯總2種模式不同工況下推進(jìn)系統(tǒng)最優(yōu)分區(qū)型式如表2所示。

      圖8 2種模式下推進(jìn)阻力與埋深關(guān)系Fig.8 Correlation between thrust force and tunnel cover under two working modes of shield

      圖9 正面水土壓力產(chǎn)生的力矩與埋深的關(guān)系Fig.9 Correlation between torque generated by face soil pressure and tunnel cover

      圖10 可能分區(qū)型式各區(qū)力均方差變化曲線

      表2 推進(jìn)油缸最優(yōu)分區(qū)型式Table 2 Optimum zoning type of thrust cylinder

      由表2可知,2種模式下,正常掘進(jìn)、向上、下姿態(tài)調(diào)整工況最優(yōu)分區(qū)型式相同,向左右姿態(tài)調(diào)整工況下則不同,這是因?yàn)閱为?dú)考慮某一工況時(shí),忽略了其他工況的作用。向上姿態(tài)調(diào)整工況要求下區(qū)油缸數(shù)量較多,這樣左右分區(qū)油缸數(shù)量便少了,不能滿足左右姿態(tài)調(diào)整;若向左右姿態(tài)調(diào)整工況要求左右分區(qū)油缸數(shù)量較多,又不能滿足上下姿態(tài)調(diào)整。因此,同時(shí)考慮向上和向左姿態(tài)調(diào)整工況,得到可能分區(qū)型式各區(qū)力均方差曲線如圖11所示。

      (a) EPB模式

      (b) TBM模式

      由圖11可知,2種模式下最優(yōu)布局為編號(hào)5的分區(qū)型式,然后觀察圖10(a)—(h)編號(hào)為5的分區(qū)型式,可見該分區(qū)型式的推力均勻性均較好。因此得到推進(jìn)系統(tǒng)最優(yōu)布局型式為編號(hào)5的分區(qū)型式,即上下左右區(qū)油缸組數(shù)分別為2+2,5,4+1,4+1,如圖12所示。

      圖12 最優(yōu)布局型式

      4 結(jié)論與討論

      1)以新街臺(tái)格廟煤礦斜井雙模式盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)為研究對(duì)象,基于單個(gè)管片受力均勻和管片環(huán)整體受力平衡的原則,完成了4分區(qū)非均勻布局推進(jìn)油缸的位置優(yōu)化。

      2)基于力均方差最小的原則,對(duì)2種模式下推進(jìn)油缸分區(qū)進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后上下左右分區(qū)油缸組數(shù)分別為2+2,5,4+1,4+1。

      3)與工程方案比較,推進(jìn)油缸布局優(yōu)化后,各管片受力均勻,襯砌環(huán)整體受力平衡,各分區(qū)推力相近,有利于避免管片被壓潰,此研究為盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)的選型和設(shè)計(jì)提供了新的參考實(shí)例。

      由于推進(jìn)油缸布局優(yōu)化整個(gè)分析過程是一個(gè)多模式、多工況、多參數(shù)、多變量的復(fù)雜計(jì)算過程,為使計(jì)算分析方便,下一步工作可考慮編制布局優(yōu)化軟件,通過輸入相關(guān)參數(shù)便可得到推進(jìn)油缸的最優(yōu)布局型式。

      5 致謝

      該論文由西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院管會(huì)生教授指導(dǎo)完成。

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      [10]鄭志敏.盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].隧道建設(shè),2006,26(4):84-87.(ZHENG Zhimin.Design of thrust system of shield machin[J].Tunnel Construction,2006,26(4):84-87.(in Chinese))

      青島膠州灣隧道工程獲詹天佑獎(jiǎng)

      第十二屆中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)在北京隆重舉行。青島膠州灣隧道工程以其突出的創(chuàng)新性和高科技含量,榮獲詹天佑獎(jiǎng),成為國(guó)內(nèi)迄今唯一獲此獎(jiǎng)項(xiàng)的海底隧道工程。

      數(shù)據(jù)3年累計(jì)行車2 985萬(wàn)輛

      中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)是以表彰獎(jiǎng)勵(lì)科技創(chuàng)新與新技術(shù)應(yīng)用為宗旨的獎(jiǎng)項(xiàng)。青島膠州灣隧道工程克服極為復(fù)雜的地質(zhì)條件,建成世界上埋深最淺、斷面最大的海底隧道,形成了一整套海底隧道修建的技術(shù)模式,最終獲得評(píng)委青睞,贏得大獎(jiǎng)。 青島膠州灣隧道工程南接青西新區(qū)薛家島,北連青島市主城區(qū)的團(tuán)島,下穿膠州灣灣口海域,全長(zhǎng)7 800 m,于2007年開工建設(shè),2011年6月竣工通車。通車3年多來(lái),截至2014年11月30日,青島膠州灣隧道累計(jì)通行車輛2 985萬(wàn)輛,承載過往人員超過1億人次,對(duì)溝通膠州灣兩岸起到巨大的推動(dòng)作用。

      技術(shù)自主立項(xiàng)26項(xiàng)科研課題

      作為我國(guó)自主設(shè)計(jì)、自主施工的海底大通道,青島膠州灣隧道工程在建設(shè)期間,積極推進(jìn)科研創(chuàng)新活動(dòng),共投入科研經(jīng)費(fèi)4 500多萬(wàn)元,自主立項(xiàng)26項(xiàng)科研課題,聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外院士、國(guó)際隧協(xié)及國(guó)內(nèi)外20多家科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行科技攻關(guān)和咨詢。其中,基于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探索建立的導(dǎo)水致災(zāi)構(gòu)造識(shí)別與探測(cè)方法,可有效避免災(zāi)害事故的發(fā)生;最小巖石覆蓋厚度、水壓力折減系數(shù)關(guān)鍵參數(shù)確定方法的提出,可有效減小建設(shè)投資,保證結(jié)構(gòu)安全耐久;多重防腐錨桿、C35高性能噴射混凝土、C50模筑耐久性混凝土、可維護(hù)式排水系統(tǒng)、大型機(jī)械化配套作業(yè)、海底隧道結(jié)構(gòu)健康長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等一批先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,有效保證了工期和施工質(zhì)量。青島膠州灣隧道工程創(chuàng)建了海底隧道工程全過程動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理體系,形成了高風(fēng)險(xiǎn)重大工程管控新模式。針對(duì)海底隧道高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn),對(duì)建設(shè)過程中的各階段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)化評(píng)估,制定了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,研發(fā)了隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái),并應(yīng)用于隧道施工動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理。

      成就技術(shù)規(guī)劃運(yùn)營(yíng)國(guó)際領(lǐng)先

      據(jù)統(tǒng)計(jì),青島膠州灣隧道工程開工以來(lái),國(guó)內(nèi)外共發(fā)表與之相關(guān)的學(xué)術(shù)論文140余篇,出版專著2本,獲授權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng),實(shí)用新型專利10余項(xiàng),省部級(jí)以上工法7項(xiàng),完成863課題項(xiàng)目2項(xiàng),除本次獲得中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)外,還獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng),行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。在眾多科研成果的幫助下,青島膠州灣隧道埋深小、斷面大,日均滲水量少,與國(guó)內(nèi)外同類工程相比,技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯,經(jīng)濟(jì)效益顯著,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。

      中國(guó)工程院院士王夢(mèng)恕表示,青島膠州灣隧道在技術(shù)、規(guī)劃及運(yùn)營(yíng)上都處于國(guó)際領(lǐng)先水平。我國(guó)海灣、海峽眾多,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,海底隧道建設(shè)需求量逐步增大。青島膠州灣隧道工程積累的眾多科研成果以及培養(yǎng)出的大批優(yōu)秀海底隧道修建技術(shù)人員,將大大提升我國(guó)海底隧道修建技術(shù)水平,為更大規(guī)模的海底隧道建設(shè)提供人才支持及經(jīng)驗(yàn)示范。

      北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院院長(zhǎng)張頂立表示,青島膠州灣隧道成功克服不良地質(zhì)條件、超大斷面施工和高防水要求三大技術(shù)難題,做到了安全高效施工,成功建立了我國(guó)大斷面海底隧道鉆爆法建造的技術(shù)模式,必將載入世界隧道建設(shè)史冊(cè)。

      (摘自 中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng) http://www.ccgp.gov.cn/qycp/gongcheng/qydt/201412/t20141205_4810412.htm)

      OptimizationofArrangementofThrustCylindersofDual-modeShieldforInclinedTunnel

      TAO Wei,GUAN Huisheng,GUO Lichang,HUANG Songhe

      (CollegeofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,Sichuan,China)

      Rational arrangement of thrust cylinders of shields plays an important role in ensuring the segment erection quality,especially in the case of inclined tunnels.In the paper,the conditions for the optimization of the arrangement of the thrust cylinders of a dual-mode shield are analyzed,the principle for the optimization of the thrust cylinders,i.e.,uniform force on each individual segment,balanced force on the segment ring and minimum mean square error of force of each zone,are analyzed.The positions and zoning of the thrust cylinders are determined and good results have been achieved.The study can provide reference for the type selection and design of thrust systems of shields of similar projects in the future.

      inclined tunnel; dual-mode shield; arrangement of thrust cylinders; force on segment

      2014-07-02;

      2014-08-19

      國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2013BAB10B01)

      陶偉(1990—),男,四川南充人,西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院在讀碩士,研究方向?yàn)槎軜?gòu)&TBM設(shè)計(jì)研究。

      10.3973/j.issn.1672-741X.2014.12.015

      U 455.43

      A

      1672-741X(2014)12-1207-08

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