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DOI:10.7672/sgjs2015070102
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
土中无轴宽型螺旋带现场拉力试验研究
卢清国，曹元义
（北京工业大学建筑工程学院，北京100124）
2015年4月上第44卷第7期
【摘要】针对在土中隧道掘进机前方布置多个无轴宽型螺旋器向土中旋入，螺旋旋人后产生的牵拉力使整个掘进机前行的原理，制作了采用无轴宽型螺旋带方式牵拉前行的土中自行走式隧道掘进机，并进行了现场拉力试验研究。通过理论分析计算，参照前期小型螺旋试验结果，通过在现场的掘进样机的牵拉试验，分析并得出了无轴宽型螺旋带在掘进样机前行中可提供的拉力，为螺旋牵拉结构的选型和自行走式隧道掘进机的进一步开发和应用提供参考依据。
【关键词］隧道工程；自行走式掘进机；无轴宽型螺旋带；螺旋牵拉；试验
［中图分类号］U455.44
【文献标识码］A
[文章编号】1002-8498(2015)07-0102-03
TheTensionResearchof ShaftlessWideTypeSpiralBandin Soil
LuQingguo,CaoYuanyi
( The College of Architecture and Ciril Engineering ,Beijing University of Technology, Bejing100124, China)
Abstract: This paper aimed at the several wide type spirals without shaft placed in front of the tunnel boring machine, which could provide pulling force and drive the whole machine forward when screwed in soil. The authors produced the self-propelled tunnel boring machine driven by wide type spiral band without shaft and did the field pull test. Through theoretical analysis, refering to the pull test of small spiral earlier, and the field pull test of boring machine, the authors get the pulling force provided by wide type spiral band without shaft. Finally, they get the selection basis of spiral pulled structure and the future development and application basis of self-propelled tunnel boring machine.
Key words : tunnels; self-drive advancing machine; wide type spiral without shaft; screw driver; tests
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引言
掘进机是一种应用于铁路、公路、城市市政等地下工程、隧道领域的高科技施工设备，现有的隧道掘进机一般包括岩石隧道掘进机（tunnelboring machine，TBM）、盾构掘进机（shieldmachine）、顶管掘进机（pipejackingmachine）。然而盾构掘进机和顶管掘进机均未主动发挥周围岩土体介质为掘进机前行的有益作用，只将其作为掘进过程中努力克服的荷载和阻力。掘进机施加前方工作面盘上的推力或前行所需的轴力均被动地依赖于后方人工结构物所提供的轴向反力或推力。2011年，卢清国自行研究一种新型的土中隧道掘进机，分别在地面主动自“爬行"6m，并在土体内完成了2段长度计 102m的试验工程。该自行走式掘进机依靠管节增阻结构与土体啮合相互作用的方式来提供其前进
*国家自然科学基金项目（51278011）
[作者简介］卢清国，教授，E-mail:qingguo.lu@163.com【收稿日期】2014-03-26；[修订日期］2014-05-27
的反力。利用此反力，通过推或拉自身结构使掘进机在土中“端动”伸缩式前进，是一种新的掘进机列壳与土间的主动相互作用模式。在业界认为目前土中掘进机前行的“推顶管法”、“拉目前无”、“爬—上述的增阻自行走”和“端——盾构法"方式中，从主动利用周围介质原理和实践上，以“爬”的方式开创了在土中的掘进机自行走开挖隧道的先例；并以它所特有的自行走、可小半径空间转弯和在力学上距离不受限制的特点使其在现有拥挤的城市地下建（构）筑间隙中开挖市政类隧道和地下工程，具有广泛的应用前景。
土中螺旋牵拉式掘进机是利用螺旋传动的原理，将土体和螺旋结构分别作为类似于机械螺旋传动中静止的螺母和运动着的螺杆，将螺旋结构后部液压马达传递的扭矩通过螺旋结构和土体的相互作用转化为拉动掘进机前进的拉力，是上述4种掘进机前行方式中利用“拉”原理自牵拉前行的又一种掘进机主动前行开挖隧道的方法。与盾构法及