急曲线隧道盾构超挖量及铰接角的理论算法

来源：中国血液净化杂志2017年第8期北京时间：

作者：陈剑, 李智明

单位：1. 哈尔滨工业大学 结构工程灾变与控制教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150090;2. 哈尔滨工业大学 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150090

摘要：为提高盾构机开挖急曲线隧道的能力，应准确预估超挖刀的伸出长度与范围、铰接角等几何作业参数。目前上述参数仅基于盾构与隧道设计轴线的平面几何关系确定，无法适应三维复合曲线隧道的施工要求。基于空间向量分析理论，提出三维复合曲线隧道超挖刀长度与范围、铰接角的理论算法，并基于Fortran语言实现算法的求解。对实际隧道工程盾构的几何作业参数进行了模拟，通过模拟值与实测数据的对比，验证了理论算法的有效性。结果表明：铰接角的实测值与模拟值整体拟合较好，当盾构机在曲线段掘进时，铰接角的实测值略大于模拟值，是由于实际施工中以刀盘的中心点拟合隧道设计轴线为纠偏目标，与理论算法中以管片拼装中心点拟合隧道轴线的理想掘进状态存在差异；模拟的超挖刀范围窄于实测范围，而超挖刀伸出长度的模拟值比实测值略大，存在的微小差异来自于理论算法假定盾构机不挤压地层且周围地层不变形，而实际施工中地层存在一定的变形量。

关键词：盾构隧道,曲线开挖,超挖,铰接角,向量分析

基金资助：国家自然科学基金项目（51478146）；国家重点基础研究发展计划（“九七三”计划）项目（2015CB057800）