铰接系统在盾构机中的应用

　　0 引言

　　隧道掘进机是集多个学科技术于一体、 专门用于开挖地下隧道工程的工程机械,它反映了一个国家的综合国力和科技水平。 我国盾构施工技术在创新中发展，盾构制造初步实现产业化， 近年来各大中城市地铁建设的热潮和隧道工程的大力发展， 为进一步发展盾构技术提供了不可多得的有利条件。

　　本工程莞惠地铁隧道施工穿过的地层条件非常复杂，土质既有砂、黏性土层，又有大量卵石、泥岩层，且地下水丰富， 一般的土压平衡盾构不适用软硬混合地层的掘进。 而复合型土压平衡盾构由于刀盘上装有切削软土和岩石的两种以上的刀具，成为类似广州、深圳地铁隧道工程的首选。 本论文根据复合型土压平衡盾构机的组装经验，阐述盾构机铰接系统的原理、特点及应用， 并利用 AMESim 软件对铰接液压系统进行建模仿真，分析系统特点，为今后的工作提供可供借鉴的经验。

　　1 盾构机铰接系统

　　1.1盾构姿态调整

　　盾构在实际施工过程中， 由于被切削的土层土质条件比较复杂，使盾体各个部分受到的土压力不一致，导致盾构机的前进方向与原本隧道设计的中心线产生偏差。 为了减小偏差提高工程质量，使盾构按正常的路线前进，就必须进行盾构机姿态调整。盾构机通常要设置铰接液压缸， 可以有效地对盾构机的掘进姿态进行调整。

　　1.2铰接系统原理及特点

　　本工程复合盾构机直径为8.78m，要求最小曲线半径为550m，盾构机机体的铰接角度为1.5°。盾构机机体被分为前体和后体两部分， 前、 后体由铰接液压缸连接，形成一个铰接装置，可使盾构机的前后弯曲，以适应曲线段的掘进。 铰接密封安装在分割部位。

　　一般，铰接机构分为被动铰接(见图1)和主动铰接(见图2)。 本工程考虑到对管片的影响、密封部的可靠性，以及考虑到地铁工程中曲线半径大，故采用扁平后体推压型主动铰接结构。

　　主动铰接(后体推压型)是将推进液压缸固定在后体上， 推进液压缸推压管片时的推力， 首先传递到后体，再依次传递到从后体安装在前体上的衬板、驱动部位和刀盘上。 当铰接作用时，由铰接液压缸作用在后体上的反力使前体产生倾斜。

　　1.3应用主动铰接系统进行姿态调整

　　根据主动铰接的特点， 盾构在直线段和轻微调整姿态时需通过选择恰当的操作模式并调整每个推进液压缸内的压力来实现，主动铰接一般不适合使用，使用主动铰接后， 施工隧道会与原设计中心线产生一定角度的偏差; 而在曲线段施工时则需要通过铰接液压缸和推进液压缸的联合工作来实现， 主动铰接能使前盾主动改变掘进方向， 使盾构机更容易沿设计中心线掘进，使操作简单化。