StructureImprovement
结构改进
土压平衡式盾构机盾尾的结构改进刘永强吴刘旭
盾构机的盾尾在掘进过程中起到保护管片拼装、防止地层中水通入能道的重要作用。盾构机使用地点发生变化后，隧道管片的外径不同将使盾尾不能起到很好的保护作用。为适应多种施工环境，本文提出对盾尾结构改进的方案。
天津城建隧道股份有限公司自有一台@6.24m土压平衡式盾构机，原设计适用于软弱地层施工。经专家论证，该机的平衡方式、动力性等皆能适应沈阳工程。但沈阳地铁隧道管片的直径与该机的原设计不同。该机直径6.24m，盾尾钢丝刷处厚度 16mm，质尾厚度45mm，原拼装管片外径6100mm，内径5600mm，盾尾与管片正常间隙25mm。沈阳地铁一号线隧道管片外径6000mm，内径5400mm，盾尾与管片的间隙为 75mm(见图1)。间隙量过大会造成拼装管片错台严重，并且导致盾尾密封部位密封不严，影响施工安全。为此研究决定对盾构机的盾尾部分进行改造。
管片
居尼
盾尾钢剧
图1未改造时盾尾隙情况
1.盾尾强度与变形量的校核
对沈阳地铁地层理深和附加应 146工程机撼与维修CM&M2010.03
方方数据
力条件下的强度和变形量进行计
算，壳体产生的应力内、外侧最大 89.3MPa，小于容许应力160MPa。所以壳体可以满足沈阳工程掘进的安全要求，盾尾不需要更换或加强，可以真接在原盾尾上进行改造。
2.盾尾与管片间隙的确定
隧道最小300m曲率半径和盾构机在全断面砂砾层中纠偏所需要的盾尾和管片之间的合理间隙是重要的数据。得到了这个间隙，就可以对盾尾进行相应的结构变动。
根据图2，盾尾与管片在曲线掘进和蛇行中的最小间隙量x，=8/2。 8=(R-DJ2).(1-cosβ),式中β=0.46°（见图3），R=300m， D。=6m。经计算，89.57mm， x，5mm。管片精度及拼装误差 Xz=5mm，盾尾变形x=5mm，其他因素x=10mm。所以，盾尾总间隙 25mm。也就是说，在管片外径6m
管片
后构机身
图2典线据进盾尾与管片间隙量
最小辐
A
最大宽度图3管片模形角
的基础上，加上2倍的盾尾总间隙即为6.05m。6.05m之外的部分就需要设计结构来支撑管片，同时由于原盾尾钢刷也不能正常工作，其工作行程应为20~40mm，因此对盾尾钢刷也要进行相应改动。
确定了盾尾的基本尺寸后，经过比选，采用3道18号槽钢加工至适合尺寸弯曲成环状，贴于盾尾上进行焊接，这样可以确保盾尾钢刷与管片的间隙。并在盾尾前部盾构缸板之间的缝隙中焊接方形钢管（50mmx 50mm×3.2mm），如图4所示。
尾钢剧
方50×50×3
5 尾
管片
180×75×7×10.5
图4改造后管片与质尾之间的间隙