马蹄形盾构机研制关键技术及工程应用

摘要

为提高马蹄形隧道机械化施工水平,以蒙华铁路白城隧道项目为依托,研制马蹄形盾构机.其关键技术包括:提出低扰动多刀盘、多驱动协同开挖技术,推导小刀盘扭矩系数计算公式;研究马蹄形管片分块方式,设计1种多自由度变曲率管片拼装机,解决变曲率、大重量管片的拼装难题;研究双螺旋输送机联合出渣技术,基于Fluent仿真分析对开挖面进行流场仿真,通过压力监控及反馈实现双螺旋输送机土仓压力实时控制;设计梭式盾体结构,给出无铰接盾构机最小转弯半径计算方法,并提出相应的纠滚措施.研制的盾构机在施工过程中掘进性能良好,能满足安全、快速、环保施工的要求.针对出现的排渣不畅问题,提出利用高压水射流技术对渣土进行切割冲刷,在螺旋输送机上部设置2个推土器装置;而对出现的顶推力过大问题,则采取增大下部3个刀盘的直径等改造措施.改造后的马蹄形盾构机在蒙华铁路白城隧道的成功应用,使得马蹄形隧道使用盾构法施工成为现实.