B1?5.44?m? 代入上式得
Ps?5.44??20.9?39/5.44??1?e?1?tg29.5???15.4/5.44??20?e?1?tg29.5???15.4/5.44?
tg29.5???Ps?132.025?0.798?20?0.798?121.32KN/m2 计算两倍掘进机直径的全土柱土压：
??Pq?2???D?261.25KN/m2 ?Ps?Pq?Pq作为计算的数据。再加上地面荷载得盾构上部的土压为：
??Pv?261.25?20?281.25KN/m2 盾构底部的土压为：
140.625KPa
??281.25KPa 140.625KPa
Pv1?Pv?W/?D?L?
Pv1?360.2KN/m2
则盾构上部和下部的侧压力应分别为：
??Ph?Pv???140.625KN/m2 Ph1?Pv1???180.1KN/m2 2）盾构的推力
盾构的推力应包含以下几个部分： 在土压平衡模式下：
??180.1KPa
360.2KPa
??180.1KPa
图10-1-15 盾构主体外荷载示意图
?EPB?F?F?FS?FNL?FSPMBAF
3）盾壳和土层的摩擦力 FM
FM??????D?L?PV?PV1?Ph?Ph1?/4?
FM?0.25????6.25?7.5?281.25?360.2?140.625?181.1?/4?
?KN? FM?8865其中μ为盾壳和土体间的摩擦系数，根据经验值取0.25。 4）刀盘推进力FBA
刀盘上共安装了124把切刀和16把刮刀（按照经验计算，16把刮刀的推力相当于96把切刀的推力），根据经验值每把切刀在软土中的推进力约为5.6 KN ；
EPBFBA??128?96??5.6?1254.4?KN?
5）盾尾密封的摩擦力
FS1?10KN/m(经验值，周向每米密封的摩擦力) FS?6.0???10?189KN（管片外径6m） 6）拖拉后配套的力 FNL（经验值）
FNL?750KN
7）碴仓土压引起的前隔板反力
6.252??FSP?300KN/m??9204KN（土仓压力按3bar计算）
428）总推力计算
?EPB?F?F?FS?FNL?FSP MBAF??F?8865?1254.4?189?750?9204?20262.4KN
在盾构上坡和转弯时盾构的推力按直线水平段的1.5倍考虑，盾构的实际推力应为：
F?20262.4?1.5?30393.6KN
盾构机实际配备推力为34210KN，能够满足盾构的实际需要。 （2）扭矩计算
盾构掘进机在软土中推进时的扭矩包含切削扭矩、刀盘的旋转阻力矩、刀盘所受推力荷载产生的反力矩、密封装置所产生的摩擦力矩、刀盘的前端面的摩擦力矩、刀盘后面的摩擦力矩、刀盘开口的剪切力矩、土压腔内的搅动力矩。随着土仓及掌子面碴土改良技术的发展，在软土开挖中刀盘的扭矩可以得到大幅度的降低。这里计算的只是在没有改良的情况下一种近似的理论扭矩，实际情况下一般要小于计算值。
1）刀具切削扭矩
推进速度： Vmax?4.8m/h
刀盘转速： n?1.2rpm（根据类似工程选取经验值） 刀盘每转切深：hmax?V/n?6.67cm
岩土的抗压强度： qu?157KPa；选用粉质粘土的抗压强度为计算依据 刀盘直径： Dd?6.28m
2T1?0.5?qu?hmax??Dd?0.5?
??T?0.5??157?0.0667??6.28?0.5???51.7KN/m
212）刀盘自重产生的主轴承旋转反力矩：
T2?G?R1??g 其中： 刀盘自重：G?5700KN 主轴承滚动半径：R?1.3m 滚动摩擦系数：
?g?0.004
T2?5700?1.3?0.004?29.6KN.m 3）刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩
T3?Pt?R??g 其中： 推力载荷
Pt?????R2?Pd 刀盘不开口率：??66%?0.66；刀盘半径R?3.14m；
2Pd??Ph?Ph1?/2?160.36KN/m Pt?0.66???3.14?160.36?1044KN T3?1044?1.3?0.004?5.43KN.m 4）密封装置摩擦力矩
2T4?2???m?Fm?n?Rm1
式中：密封与钢之间的摩擦系数：?m?0.2；密封的推力：Fm?1.5KPa；密封数：n?3 密封的安装半径：Rm1?1.25m
T4?2??0.2?1.5?3?1.252m1?8.8KN.m 5）刀盘前表面的摩擦力距
T5?T5?23??????p?R2?Pd??0.153；其中土层和刀盘间的摩擦系数：p； 2?0.66???0.15?3.143?160.36?1029.4KN.m3
????6）刀盘圆周的摩擦反力矩
T6?2??Dd?B?Pz??p；其中刀盘边缘宽度：B?0.45m； 刀盘圆周土压力：Pz??Ph1?Ph?Pv1?Pv?/4?240.55KPa
T6?2??6.28?0.45?240.55?0.15?640.7KN.m 7）刀盘背面的摩擦力矩
刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土腔室内的土压力为Pd
23T7???????R2??p?Pd??1029.4KN.m
38）刀盘开口槽的剪切力矩
23T8????C??R2??1???3
其中土的抗剪应力：C??C?Pdtg??15?160.36?tg5??29KPa 在切削腔内，由于碴土含有水，取C=15KPa，内摩擦角为??5? 2T8????29?3.143??1?0.66??639KN.m
39）刀盘土腔室内的搅动力矩
T9??b?Lz?Pd??r1?r2?/2?nb
其中刀盘支撑柱直径：?b?0.6m；刀盘支撑柱长度Lz?1.1m；支撑柱数量nb?4 刀盘支撑柱外端半径：r2?1.4m；刀盘支撑柱内端半径：r1?0.7m
T9?0.6?1.1?160.36??1.4?0.7?/2?4?444.5KN.m 10）刀盘总扭矩
T??Ti?51.7?29.6?5.43?8.8?1029.4?640.7?1029.4?639?444.5?3878.53KN.m
19按照日本土压平衡盾构扭矩估算公式计算
T???D3
计算盾构的扭矩，其中α为土压平衡盾构系数，根据盾构直径的大小不同一般取值14~23，这里取??20计算扭矩得
T?20?6.283?4953KN.m
此扭矩值应为盾构机的脱困扭矩值。
盾构实际的刀盘驱动扭矩为4500KN·m，脱因扭矩为5300KN·m，大于前面的计算值，所以既有盾构配备的扭矩足够。
（2）功率计算 1）主驱动功率
根据实际工况，取刀盘的驱动扭矩为3878KN·m，刀盘最大扭矩时的刀盘转速取1.2rpm，计算刀盘驱动的实际需要功率为：
W0?T???3878?1.2?2?/60?487.3Kw 主驱动系统的效率为：
?d??mc??pm??pv??l??mm??mv??mr
其中：?mc?联轴器机械效率；?pm?液压泵的机械效率；?pv?液压泵的容积效率
?l?系统回路效率；?mm?液压马达机械效率；?mv?液压马达容积效率 ?mr?减速器机械效率
?d?0.95?0.98?0.95?0.90?0.95?0.98?0.983?70%
所以盾构的实际主驱动功率应为：
W?W0/?d?696Kw
盾构机的实际配备功率为945kw。 2）推进系统功率
由前面计算知，盾构推进时的最大推力取32693KN，推进速度取80mm/min，计算推进功率为：
W0?F?v
W0?32693?0.08/60m/s?44Kw
推进系统应配备的功率应为：W?W0/??W0/??pm??pv??c?
其中：?pm?液压泵的机械效率；?pv?液压泵的容积效率；?c?联轴器机械效率
W?44/?0.95?0.97?0.95??50Kw 推进系统实际配备功率为75kw。 10.1.8. 盾构机主要技术参数
盾构机主要技术参数详见表10-1-3。