马钢建，高亚飞，郑亮奎，张鹏豪，叶超

(中铁工程装备集团有限公司，河南 郑州 450016)

盾构法施工因具有高效、安全、对周围环境影响小等优点，在各国得到了广泛的应用[1]。盾构施工中管片的安装是在尾盾壳体的保护下在主机内部进行的，每环管片安装完成后被推进油缸推出盾尾（实际上是主机在已安装的管片提供的反力作用下向前推进）[2]。推进油缸与管片直接相互作用，通过不同分区油缸之间的推力实现盾构掘进姿态的控制，从而使盾构沿着设计曲线掘进。

被动铰接盾构的铰接油缸是随动的，所有的油缸只有收回、锁定、放松3 个控制键，无法精确控制单个油缸的伸出量，不能主动进行姿态调节。当需要进行曲线掘进时，主要靠推进系统进行调向。

目前针对盾构姿态控制、主机方案设计及管片拼装相关研究较多，主要从土压设定值、地质、注浆等方面进行分析研究[3-5]。本文以被动铰接盾构（图1）为例，从推进系统结构出发，提出推进油缸与管片轴线之间存在夹角θ，从而对推进系统与盾构主机设计、管片受力之间关系进行研究。该研究有助于优化盾构主机设计计算、盾构姿态控制、管片拼装质量等方面理论分析及模拟计算。

图1 被动铰接盾构简图

推进油缸前端部位通过焊接在中盾法兰上的固定环，油缸的推力通过固定环中的垫板向盾构掘进方向传递；推进缸的后端通过限位环与中盾隔板相连且限位环与推进油缸间设计有橡胶圈。……