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關(guān)于盾構(gòu)機實時姿態(tài)測量和計算方法的研究

  
評論: 更新日期:2015年02月05日

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市建設(shè)的加快,城市規(guī)模不斷擴大,人口不斷增多,交通越來越來擁擠。一些地方的城市建設(shè)者為了治理交通擁堵,分散交通壓力。不斷尋求解決方式,修建地鐵成為了一些城市建設(shè)者的主要的選擇方式。但是在修建地鐵的過程中,工程量非常大,施工難度相對較高。在地鐵施工過程中,采用盾構(gòu)技術(shù),與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比,有著許多優(yōu)勢,逐漸成為地鐵修建過程中的主要施工方法。本文將主要分析盾構(gòu)姿態(tài)的測量的原理和方法,探究盾構(gòu)姿態(tài)的測量的精度分析。
盾構(gòu)機姿態(tài)簡介
盾構(gòu)施工過程就像生活中的目標(biāo)運動,先進行重心平移,然后在運動的過程中偏航,最后進行自身重心的滾動。因此,在盾構(gòu)施工過程中,需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)是盾構(gòu)機位置和姿態(tài)的參數(shù)。主要是三維坐標(biāo)和滾動角、偏航角和俯仰角。
盾構(gòu)機姿態(tài)的控制對整個工程施工意義重大,它決定著施工的質(zhì)量和隧道推進方向的精度。一旦控制不好,容易導(dǎo)致隧道偏差過大和盾尾間隙過小而相碰。
盾構(gòu)機液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)是盾構(gòu)機的核心部分,盾構(gòu)機的工作機構(gòu)主要是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動完成,對盾構(gòu)機系統(tǒng)的運行起著很大的作用。盾構(gòu)機的液壓系統(tǒng)主要包括兩大系統(tǒng),一是推進系統(tǒng),二是主動鉸接系統(tǒng)。
2.1.推進系統(tǒng)
盾構(gòu)機的主要工作系統(tǒng)是推進系統(tǒng),它主要是通過油缸作用于成型觀片,以此來實現(xiàn)盾構(gòu)前進。推進系統(tǒng)的動力單元是一臺80L/min旋轉(zhuǎn)柱塞泵,執(zhí)行元件是24個油缸,調(diào)節(jié)和控制部分包括方向的控制、油缸電磁閥的選擇、安全閥、節(jié)流閥等。盾構(gòu)機工作時的最大工作壓力是35MPa,液壓泵最大推進流量是80L/min,推進油缸是240/180-1950(mm)。
2.1.1.推力計算
盾構(gòu)機共有推進油缸24個,總推力是這24個油缸的推力之和,那么在液壓系統(tǒng)的最大推力F最大-24×P×Sn中,P表示油缸的最大壓強,S表示活塞面積,因此,F(xiàn)最大-24×35×106Pa×3.14×0.122㎡≈37981t
2.1.2.推進速度計算
盾構(gòu)機的最大推進速度就是油缸的最大伸長速度,S-1/T,T-V/S1,在這個公式中,S表示最大推進速度,T表示伸長1mm所需要的時間,V表示伸長1mm需要的油液體積,S1為推進流量,S為74mm/min。因此,當(dāng)前的盾構(gòu)機最大推力是1200kN,掘進速度是40—65mm/min,推進系統(tǒng)的設(shè)計完全符合要求。
2.2.鉸接系統(tǒng)
盾構(gòu)機的調(diào)向主要使用鉸接系統(tǒng),通過調(diào)向,使得盾構(gòu)機形成一定角度,便于控制。鉸接系統(tǒng)的動力單元是一臺25L/min的高壓泵,執(zhí)行元件是16個270/160-190(mm)的油缸。
鉸接系統(tǒng)的最大壓力是35MPa,液壓泵的最大流量是25L/min,鉸接油缸是270/160-190(mm),鉸接力F最大-P×S≈2003kN,其中,P是最大壓強,S是活塞面積,盾構(gòu)機自身重量是300t,鋼和土體之間的摩擦系數(shù)是0.5,前盾和土體的摩擦力是Fˊ-G×ц-150t≈1500kN,G表示前盾自重,ц表示靜摩擦系數(shù)。

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