¿Análisis de las causas de la torsión del segmento del túnel de escudo y medidas preventivas?
1 Descripción general del proyecto
Durante el avance del escudo del metro, debido a la influencia del par del cabezal de corte del escudo, la posición de ensamblaje de los segmentos ensamblados en un anillo gira a una Cierto ángulo con respecto al valor de diseño tendrá un cierto impacto en la selección y ensamblaje de los segmentos del escudo y puede provocar un tendido desigual de las vías de los bastidores y locomotoras eléctricas posteriores, lo que afectará el funcionamiento del equipo.
El tramo desde la estación Lijiao de la línea 3 del metro de Guangzhou hasta el túnel Dashibei Shield tiene una longitud de línea única de 3051,5 m, una longitud de línea doble de 6103 m, una pendiente longitudinal máxima de 28 ‰, un radio de giro mínimo de Con una longitud de 800 m, un diámetro interior de 5,4 m y un diámetro exterior de 6,0 m, este proyecto adopta la construcción de protección contra lodo y agua de Mitsubishi. El cuerpo principal tiene 8,17 m de largo, el diámetro exterior del escudo es 6,26 m, el empuje máximo es 3,6×104 kN, el par máximo es 6327 kn·m y la velocidad del cabezal de corte es 0 ~ 4 rpm. Hay tres tipos de segmentos (modo 51): anillo estándar con un ancho de anillo de 1,5 m, anillo de cuña que gira a la izquierda y anillo de cuña que gira a la derecha. La cantidad de cuña del anillo de giro es de 38 mm.
Durante la construcción de la excavación del escudo de esta sección, ambas líneas tuvieron diversos grados de torsión, alcanzando el ángulo de torsión local 18, como se muestra en la Figura 1. Debido a la distorsión excesiva del segmento, la posición seleccionada del segmento ha cambiado, lo que trae ciertas dificultades a la selección y ensamblaje del segmento, afecta la calidad del ensamblaje del segmento y también dificulta la colocación de la vía del marco de plataforma posterior. y locomotora eléctrica desnivelada afectando el funcionamiento del equipo.
Análisis de las causas de la torsión del segmento
2.1 Análisis mecánico
La rotación del cabezal de corte de la máquina de escudo se puede dividir en rotación hacia adelante y rotación hacia atrás (es decir, en el sentido de las agujas del reloj). y rotación en sentido antihorario) la manecilla de hora gira). Cuando el motor hace que el cabezal de corte gire en sentido horario o antihorario para cortar roca y tierra, la roca y el suelo generarán un momento M en sentido antihorario en el cabezal de corte. En este momento, la fricción entre la carcasa de la máquina de protección y el suelo generará un momento M de protección en sentido antihorario en la máquina de protección para mantener el equilibrio del cuerpo de la máquina de protección, como se muestra en la Figura 2.
①Cuando Milok
(2) Cuando el escudo M rock > M está estacionario, la máquina del escudo tiende a rodar y el gato de empuje en el cuerpo del escudo empujará los segmentos Produce torsión en sentido antihorario. Cuando la estabilidad del segmento en sí y la fricción de la roca circundante o la lechada de cemento solidificado del respaldo pueden resistir este par, el cuerpo y el segmento de la máquina de protección también son estables y no tendrán tendencia a retroceder.
(3) Cuando Miloc>; Cuando el escudo M y el segmento M están estacionarios, el cuerpo y el segmento de la máquina del escudo girarán en sentido antihorario.
Del análisis mecánico anterior, se puede ver que la razón principal de la torsión del segmento es que la roca circundante no proporciona suficiente fricción para evitar la tendencia a rodar del escudo y hacer que el segmento se gire. Las razones internas que hacen que la roca circundante no pueda proporcionar suficiente fricción son: ① La dirección de rotación del cabezal de corte del escudo está desequilibrada y el cabezal de corte siempre gira en una dirección ② El efecto de inyección sincrónico no es ideal, lo que resulta en el entorno; la roca no puede proporcionar suficiente resistencia a la fricción para suprimir El segmento está torcido (3) Los pernos del segmento no están lo suficientemente apretados para transmitir el torque de manera efectiva; Las razones subyacentes se analizan en detalle a continuación.
2.2 Rotación desequilibrada hacia adelante y hacia atrás del cabezal de corte
Cuando tanto el escudo como el segmento tienen tendencia a rodar, la rotación desequilibrada del cabezal de corte hará que el segmento gire en uno. dirección más que en la Hay más torsión en la otra dirección, provocando una acumulación de torsión en el segmento formado. El equilibrio significa que durante el proceso de tunelización del escudo, los tiempos de rotación hacia adelante y hacia atrás del cabezal de corte son básicamente los mismos, y el par de torsión hacia adelante y hacia atrás del cabezal de corte también es básicamente el mismo, de modo que la tendencia de rotación en sentido antihorario del segmento será la mismo.
Al principio, debido a la falta de experiencia, el cabezal de corte siempre giraba en una dirección determinada, lo que provocaba que el ángulo de giro del escudo aumentara bruscamente, la vía del siguiente carro también se inclinaba y los segmentos se retorcían a un Cierto ángulo, lo que provocó que los carros posteriores continuaran descarrilando, afectando gravemente la construcción del túnel de protección. Posteriormente, controlamos estrictamente el tiempo de rotación hacia adelante y hacia atrás y el torque del cabezal de corte durante la construcción de la excavación, controlando efectivamente la distorsión del segmento y el posterior descarrilamiento del carro. Por lo tanto, durante la propulsión del escudo, si el par es grande, el tiempo de rotación unidireccional del cabezal de corte debe acortarse tanto como sea posible. Si la torsión causada por esta situación no se elimina durante el avance de un determinado anillo, y el ángulo de balanceo del cuerpo del escudo aumenta cada vez que se avanza el anillo, el ángulo de torsión del segmento se superpondrá, haciendo que el grado de torsión sea mayor. severo.
2.3 La roca circundante no logra proporcionar suficiente fricción al segmento.
En formaciones rocosas estables, debido al efecto arqueado de la roca circundante, existe un cierto espacio de construcción entre el segmento y la roca circundante, lo que requiere lechada simultánea para rellenar y reforzar el segmento. Sin embargo, en áreas con fisuras en el lecho rocoso desarrolladas y abundante agua subterránea, el efecto de la lechada suele ser deficiente.
El líquido de lechada llenado en la parte posterior del segmento no logró solidificarse de manera efectiva durante mucho tiempo, o la cantidad de lechada fue muy insuficiente, lo que resultó en un contacto insuficiente entre el segmento y la roca circundante y una fricción insuficiente para evitar que el segmento girara. En esta formación también se producen hasta 18 segmentos de torsión.
Para estratos de roca débiles, los espacios de construcción formados por el túnel de protección no se solidificarán de manera efectiva incluso con la inyección simultánea debido a la deformación y asentamiento del estrato, o la cantidad de inyección será seriamente insuficiente, causando que el segmento sea dañado por la deformación y el asentamiento del suelo. En este momento, la torsión de la máquina de protección y el segmento se ve afectada por la fricción proporcionada por el respaldo y la capa de suelo de protección, lo que dificulta la torsión.
A través de la máquina de escudo y las estadísticas de torsión de segmentos durante el proceso de construcción, también se confirma que la torsión de segmentos no es fácil de ocurrir en áreas débiles, pero es común en estratos con buena estabilidad y contenido de humedad.
Los tornillos segmentados de 2,4 no están apretados.
Al ensamblar los segmentos, los trabajadores no apretaron completamente los pernos de conexión de los segmentos, por lo que no pudieron fortalecer la conexión efectiva entre los anillos y aumentar la fricción entre los anillos, lo que provocó que la máquina de protección fallara. El par generado por laminación no se puede transmitir eficazmente entre los anillos y la mala integridad de los anillos formados es también una de las razones de la torsión de los segmentos.
3 Medidas de prevención y tratamiento
3.1 Intente acortar el tiempo de rotación unidireccional para equilibrar el tiempo y el par de avance y retroceso.
3.2 El tiempo de fraguado inicial de la solución de lechada síncrona debe acortarse tanto como sea posible para mejorar la autoestabilidad del segmento y proporcionar suficiente fricción al segmento a tiempo.
3.3 Cuando cada segmento esté ensamblado en su lugar, cada perno debe apretarse primero y luego apretarse nuevamente después de ensamblar el anillo completo. Además, cuando se ensambla el segmento, la presión de empuje es mucho mayor que la presión del gato. En este momento, los pernos del segmento se deben volver a apretar para lograr un mejor efecto de apriete y garantizar que el segmento tenga una buena integridad para resistir la torsión.
3.4 Al conducir, la diferencia de presión entre las partes superior e inferior del gato de empuje debe ser lo más pequeña posible para evitar que la gran diferencia de presión haga que el segmento flote, debilitando así la capacidad de autoestabilización del segmento. . La práctica de la construcción ha demostrado que cuando la diferencia de presión entre los gatos superior e inferior de la máquina de protección alcanza los 100 bar, el segmento se moverá hacia arriba significativamente, por lo que la diferencia de presión entre los gatos superior e inferior debe controlarse dentro de los 80 bar durante la construcción.
3.5 Cuando se encuentran signos de desplazamiento del segmento, el segmento debe rellenarse con lechada a tiempo para evitar un mayor desplazamiento del segmento, o el segmento debe rellenarse de manera efectiva para evitar una distorsión excesiva del segmento.
3.6 Cuando se descubre que el segmento está torcido, el cabezal de corte se puede girar en la dirección de la distorsión del segmento y el tiempo de rotación se puede extender adecuadamente para evitar que el segmento continúe torciendo y devuelva el segmento a su posición normal.
3.7 Cuando el segmento se tuerce demasiado, la tolerancia entre el orificio del perno y el perno del segmento se puede ajustar razonablemente. Al ensamblar el segmento, el segmento se ensamblará en la dirección opuesta de rotación. Durante el montaje, para facilitar el montaje y lograr los mejores resultados, monte primero la sección B (al girar la sección en el sentido contrario a las agujas del reloj) o la sección C (al girar la sección en el sentido de las agujas del reloj).
Para obtener más información sobre licitaciones de ingeniería/servicios/adquisiciones y para mejorar la tasa de adjudicación de ofertas, puede hacer clic en la parte inferior del sitio web oficial de servicio al cliente para realizar una consulta gratuita: /#/? fuente=bdzd