吴彦星， 肖 威， 周 倩， 孙 磊， 徐光亿

(中铁工程装备集团有限公司， 河南 郑州 450016)

0 引言

随着我国城市化进程的加快，对地下空间的需求也愈加强烈，特别是海绵城市概念的提出对隧道施工装备提出了更新的要求[1]。顶管机作为城市综合管廊的主要施工设备，可在不对地表进行开挖的情况下，完成项目的施工。敞口式顶管机具有经济性能好、风险应对能力灵活的特点。

在敞口式掘进机的发展过程中，已有学者对其地质适应性、施工工艺和设备设计等方面进行了探索研究。蒲晓波[2]以北京地铁16号线21标为工程背景，在敞口式盾构设备选型、设计和施工工艺等方面进行了深入分析，并利用MIDAS/GTS软件分析了开挖面的稳定性。杨海涛[3]采用有限元分析方法，对挖掘臂进行强度和刚度分析，并与测试结果进行比较，验证了仿真的可靠性。崔立山等[4]对敞口盾构中前檐支护装置进行了设计研究，并通过样机的试制验证了前檐支护装置的可靠性和可行性。现有的研究多集中在设备的选型、施工工艺等工程应用方面，而关于设备本身的研究相对较少。

本文针对澳大利亚西部干道的联络通道项目设计了一种敞口式矩形顶管机，通过分析设备在土体中的受力情况，利用有限元法对盾体进行静强度分析，以及对挖掘臂进行运动学分析和工作空间仿真，以期为敞口式顶管机的结构设计和设备控制系统的搭建提供依据。

1 依托项目

本文依托于澳大利亚西部干道的联络通道项目。……