盾構(gòu)智能化提升技術(shù)規(guī)范1范圍本文件界定了盾構(gòu)智能化提升的相關(guān)術(shù)語與定義。規(guī)定了盾構(gòu)地質(zhì)預報、地層特征識別、氣體環(huán)境監(jiān)測、滾刀磨損檢測、同步注漿檢測技術(shù)要求。本文件適應于新建盾構(gòu)隧道工程盾構(gòu)機智能化提升。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50446盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范GB50299地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（2003年版）GB/T34650全斷面隧道掘進機盾構(gòu)機安全要求TB10223鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程GB/T34651-2017全斷面隧道掘進機土壓平衡盾構(gòu)機GB/T35019-2018全斷面隧道掘進機泥水平衡盾構(gòu)機JB/T13707-2019全斷面隧道掘進機復合式盾構(gòu)機CJIT446-2014泥水平衡盾構(gòu)機3術(shù)語與定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1盾構(gòu)shield在剛殼體保護下完成隧道掘進、出渣、管片拼裝等作業(yè)，由主機和后配套設備組成的全斷面推進式隧道施工機械設備。根據(jù)開挖面的穩(wěn)定方式，分為土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式盾構(gòu)、敞開式盾構(gòu)和氣壓平衡式盾構(gòu)。3.2超前地質(zhì)預報geologyforecast在分析既有地質(zhì)資料基礎上，綜合采用地質(zhì)調(diào)查、物探、地質(zhì)鉆探等手段，對盾構(gòu)隧道開挖面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件及不良地質(zhì)體的工程性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、規(guī)模等進行勘察、分析判釋及預報，并提出技術(shù)措施建議。3.3綜合超前地質(zhì)預報comprehensivegeologyforecast根據(jù)預報對象的地質(zhì)特點，采取兩種或兩種以上有效的預報手段進行相互印證的超前地質(zhì)預報方法。3.4地質(zhì)復雜程度分級classificationofgeologicalfactorsbyintricacy綜合考慮盾構(gòu)隧道工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、可能發(fā)生的地質(zhì)災害對隧道施工及環(huán)境的影響程度，對隧道所處地質(zhì)條件復雜程度進行的分級。包括復雜、較復雜、中等復雜和簡單四級。3.5綜合物探comprehensivephysicalexploration根據(jù)勘探對象所具有的不同物理性質(zhì)，采取兩種或兩種以上有效的物探方法進行探測并對資料進行綜合分析。3.6物性physicalproperties探測對象所具有的物理性質(zhì)。3.7縱波dilatationalwave質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致的體波，又稱壓縮波。3.8橫波transversewave質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直的體波，又稱剪切波。3.9震檢距offset激發(fā)點到最近檢波點間的水平距離。3.10時距曲線timedistancecurve地震波的走行時間與距離之間的關(guān)系曲線。3.11同相軸event波形記錄上同一信號源的各道相同相位的連線。3.12軟硬界面Softandhardinterface盾構(gòu)開挖面范圍內(nèi)軟巖與硬巖的分界面。3.13頻域frequencyfield信號以頻率為變量的振幅或相位函數(shù)來體現(xiàn)，即頻譜。3.14時域timefield信號以時間為變量的振幅和相位的函數(shù)來體現(xiàn)，即時間波形。3.15振動傳感器vibrationtransducer能感受機械運動振動的參量（振動速度、頻率、加速度等）并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。3.16復合面積比compositearearatio盾構(gòu)開挖面范圍內(nèi)軟巖（土）面積與硬巖面積的比值。3.17復合強度比compositestrengthratio盾構(gòu)開挖面范圍內(nèi)軟巖（土）強度與硬巖強度的比值。3.18自功率譜密度auto-powerspectraldensity當帶寬趨于零，平均時間趨于無窮大時，量x(t)通過中心頻率f、帶寬B的窄帶濾波器后的單位帶寬的均方值的極限。3.19人員艙manlock人員艙是人員出入土倉進行維修和檢查的轉(zhuǎn)換通道，出入土倉的工具和材料也由此通過。3.20滾刀hob滾刀指不僅隨刀盤轉(zhuǎn)動，同時還作自轉(zhuǎn)運動的破巖刀，主要由刀圈、刀體、刀軸、圓錐滾子軸承、金屬浮動密封環(huán)、刀蓋（座）及連接螺栓等零件組成。3.21盾構(gòu)滾刀磨損信息監(jiān)測系統(tǒng)Wearinformationmonitoringsystemofshieldhob能夠?qū)崟r采集盾構(gòu)滾刀磨損狀態(tài)信息（磨損量、轉(zhuǎn)速、溫度）的硬件系統(tǒng)。3.22盾構(gòu)滾刀磨損信息無線傳輸系統(tǒng)wearthreshold能夠?qū)L刀狀態(tài)信息實時無線傳輸?shù)酵羵}外的硬件系統(tǒng)。3.23盾構(gòu)滾刀磨損信息分析預測系統(tǒng)wearthreshold能夠?qū)L刀磨損信息進行分析處理，將滾刀磨損狀態(tài)及磨損預測信息呈現(xiàn)在盾構(gòu)顯示器上的軟件系統(tǒng)。3.24壁后注漿層back-fillgroutinglayer盾構(gòu)管片拼裝完畢后，管片外壁與巖土體之間空隙，通過壁后注漿將該空隙填充密實，該填充層稱之為壁后注漿層。3.25沖擊彈性波impactelasticwave通過機械沖擊或人工錘擊等物理方式使物體產(chǎn)生微小的彈性形變，其在內(nèi)部質(zhì)點間相互作用彈性力的作用下以振動形式傳播形成的波。3.26注漿缺陷groutingdefects壁后注漿層內(nèi)產(chǎn)生空洞或壁后注漿層松散、缺失。4智能化系統(tǒng)要求4.1總體要求盾構(gòu)智能化提升主要包括超前地質(zhì)預報系統(tǒng)、地層界面識別系統(tǒng)、氣體環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、滾刀磨損監(jiān)測系統(tǒng)和同步注漿檢測系統(tǒng)等，具體的系統(tǒng)要求如下：——硬件設計要求：產(chǎn)品設計時應進行可靠性、可維護性、軟件兼容性穩(wěn)定性、安全性等方面的設計；——軟件設計要求：配置的軟件系統(tǒng)應與硬件系統(tǒng)的硬件資源相適應，匹配硬件的處理能力、長時間運行能力；——結(jié)構(gòu)設計要求：結(jié)構(gòu)設計應遵循標準化、系列化的要求；產(chǎn)品表面說明功能的文字、符號、標志等應清晰、端正、牢靠。4.2外觀和結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)表面不應有明顯的凹痕、劃傷、裂縫、變形和污染等缺陷。同一顏色目視應無明顯色差，且顏色均勻。金屬部件不應有銹蝕及其他機械損傷。產(chǎn)品各零部件裝配應準確、到位。產(chǎn)品的零部件應緊固無松動。各部件固定應無明顯變形。安裝可更換布局的接插件應能可靠連接。5盾構(gòu)搭載地震波超前地質(zhì)預報5.1一般規(guī)定5.1.1物探法超前地質(zhì)預報應具備下列條件：——探測對象與其相鄰介質(zhì)應存在一定的物性差異，并具有可被探測的規(guī)模。——存在機械振動等外界干擾時，預報目標體異常可從干擾背景中區(qū)分出來。5.1.2地質(zhì)條件復雜或存在多種干擾因素的盾構(gòu)隧道，應根據(jù)被探測對象的物性特征開展綜合預報，并與其他勘察方法配合，對所測得的物探資料進行聯(lián)合分析。5.1.3物探應按搜集資料、踏勘、編制計劃、施測、初步解釋、最終解釋、成果核對、報告編制的程序進行。5.1.4物探儀器及其附屬設備應滿足性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)件牢固可靠、防潮、抗震和絕緣性良好等要求。儀器應定期檢查、標定和保養(yǎng)。5.1.5物探原始資料應符合下列規(guī)定：——與盾構(gòu)隧道有關(guān)的工程地質(zhì)資料和地質(zhì)鉆探資料?！锾绞y的各種原始記錄和檢查記錄?！锾絻x器校驗、標定及一致性檢查的記錄?！加涗洃暾⒄鎸?、清晰，標示清楚，簽署齊全，不得隨意涂改或重抄。5.1.6物探資料解釋應符合下列規(guī)定：——在分析各項物性參數(shù)的基礎上，按從已知到未知、先易后難、點面結(jié)合、反復認識、定性指導定量的原則進行，且宜采用兩種以上的方法進行定量解釋，并選用典型斷面作正演計算?！Y(jié)論應明確，符合盾構(gòu)隧道所在地區(qū)的客觀地質(zhì)規(guī)律。各物探方法的解釋應相互補充、相互印證。解釋結(jié)果不一致時，應分析原因，并對推斷的前提條件予以說明?！忉尳Y(jié)果應說明探測對象的形態(tài)、產(chǎn)狀、延伸等要素；對于已知資料不足，暫時不能得出具體結(jié)論的異常，應說明原因。——解釋應充分利用各種探測方法的成果；前期有地質(zhì)鉆探的盾構(gòu)隧道，應充分利用鉆探資料對解釋結(jié)果進行全面的修正。5.1.7物探成果資料的編制應符合下列規(guī)定：——物探成果資料應包括下列內(nèi)容：1）物探測線布置圖。2）各種定性分析圖件。3）各種定量解釋圖件。4）平面、斷面成果圖表。5）質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)和質(zhì)量評定表?！锾匠晒麍蟾鎽ㄏ铝袃?nèi)容：1）任務依據(jù)和要求。2）地質(zhì)和物性特征。3）物探方法的選擇原則及采取的技術(shù)措施。4）測線布置和數(shù)據(jù)采集。5）資料整理與解釋。6）質(zhì)量評價。7）結(jié)論和建議，包括建議驗證鉆孔等內(nèi)容?！镄缘刭|(zhì)圖件應結(jié)合地質(zhì)資料綜合分析后編制，圖上應標出異常分布位置、推斷地質(zhì)界線及地質(zhì)構(gòu)造位置和產(chǎn)狀等，并標明與盾構(gòu)隧道里程的對應關(guān)系。5.2巖溶預報5.2.1巖溶是指可溶性巖石受水體以化學溶蝕為主、機械侵蝕和崩塌為輔的地質(zhì)營力綜合作用，以及由此所產(chǎn)生的地質(zhì)現(xiàn)象的統(tǒng)稱。5.2.2巖溶預報應探明巖溶在盾構(gòu)隧道內(nèi)的分布位置、規(guī)模、充填情況及巖溶水的發(fā)育情況，分析其對隧道的危害程度。5.2.3巖溶預報應以地質(zhì)調(diào)查法為基礎，以地質(zhì)鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進行綜合超前地質(zhì)預報。5.2.4巖溶預報可按下列步驟進行：——研究盾構(gòu)隧址區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律。充分收集、分析、利用已有區(qū)域地質(zhì)和工程地質(zhì)資料，輔以工程地質(zhì)補充調(diào)繪，查明隧址區(qū)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，分析巖溶發(fā)育的規(guī)律，宏觀掌握區(qū)域地質(zhì)條件，指導超前地質(zhì)預報工作。應著重查明和分析以下方面的內(nèi)容：1）地層巖性：可溶性巖層與非可溶性巖層的分布與接觸關(guān)系，可溶性巖層的成分、結(jié)構(gòu)和溶解性，特別是強溶巖（質(zhì)純層厚的灰?guī)r、鹽巖）的地層層位和展布范圍，及其與盾構(gòu)隧道中心線的相互關(guān)系。2）地質(zhì)構(gòu)造：隧址區(qū)的構(gòu)造類型，褶皺軸的位置、兩翼巖層產(chǎn)狀；斷裂帶的位置、規(guī)模、性質(zhì)、產(chǎn)狀，特別是兩條或兩條以上斷層交匯的位置（侵蝕性地下水的有利通道）；主要節(jié)理裂隙的性質(zhì)、寬度間距、延伸方向、貫通性及充填情況等；新構(gòu)造運動的性質(zhì)、特點等。分析上述構(gòu)造與巖溶發(fā)育的關(guān)系及不同構(gòu)造部位巖溶發(fā)育特征和發(fā)育程度的差異性，劃分巖溶發(fā)育帶；分析上述構(gòu)造與盾構(gòu)隧道中線的相互關(guān)系。3）巖溶地下水：地下水的埋藏、補給、徑流和排泄情況、水位動態(tài)及水力連通情況，分析隧道受巖溶地下水影響的程度。4）巖溶發(fā)育的層數(shù)：根據(jù)巖性、新構(gòu)造運動和水文地質(zhì)條件，結(jié)合地表測繪，查明巖溶發(fā)育的層數(shù)及與盾構(gòu)隧道的關(guān)系。5）依據(jù)巖溶發(fā)育的垂直分帶性、隧道高程和地下水季節(jié)的變化，判斷那些可能與隧道相遇的溶洞的含水量，或分析那些不與隧道相遇的有水溶洞對隧道施工的影響程度。6）巖溶形態(tài)：巖溶形態(tài)的類型、位置、大小、分布規(guī)律、形成原因及與地表水、地下水的聯(lián)系，以及地表巖溶形態(tài)和地下巖溶形態(tài)的聯(lián)系。——核查、領(lǐng)會設計中地質(zhì)復雜程度分級和超前地質(zhì)預報方案設計。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)和工程地質(zhì)資料，結(jié)合本條第1款中的調(diào)查和分析，核查、領(lǐng)會設計文件中地質(zhì)復雜程度分級和超前地質(zhì)預報方案。——物探探測。根據(jù)地質(zhì)條件，可采用地震波反射法進行中長距離探測，以探明斷層等結(jié)構(gòu)面和規(guī)模較大、可足以被探測的巖溶形態(tài)。——地質(zhì)綜合判析，提交地質(zhì)綜合分析成果報告。各種探測手段的組合不是一成不變的，根據(jù)地質(zhì)條件和各種預報手段的優(yōu)缺點靈活運用，以達到預報目的和解決實際問題為宗旨。5.2.5巖溶地區(qū)應開展巖溶重點發(fā)育地段盾構(gòu)隧道周邊隱伏巖溶探測工作。5.2.6巖溶地區(qū)隧底應進行隱伏巖溶洞穴的探測，并應符合下列要求:——采用地表綜合物探查明隧底隱伏巖溶洞穴的位置、規(guī)模?！鶕?jù)物探資料布置驗證鉆孔?！鶕?jù)鉆探驗證結(jié)果修訂物探異常成果圖，作出預測隱伏巖溶圖?！[伏巖溶圖，比例為1:100～1:500，應標明隱伏巖溶的位置、規(guī)模、埋藏深度、類型和驗證鉆孔。5.3斷層破碎帶預報5.3.1斷層預報應探明斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、富水情況、在盾構(gòu)隧道中的分布位置、斷層破碎帶的規(guī)模、物質(zhì)組成等，并分析其對隧道的危害程度。5.3.2斷層預報應以地質(zhì)調(diào)查法為基礎，以地震波反射法探測為主。必要時采用地表物探探測斷層帶地下水的發(fā)育情況及地質(zhì)鉆探法驗證。5.3.3當盾構(gòu)施工接近規(guī)模較大的斷層時，應可通過地表補充地質(zhì)調(diào)查、洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查、地表與地下構(gòu)造相關(guān)性分析、斷層趨勢分析等手段預報斷層的分布位置。5.3.4斷層破碎帶與周圍介質(zhì)多存在明顯的物性差異，可采用地震波反射法探測破碎帶的位置及分布范圍。5.3.5斷層預報可按下列步驟進行:——根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、工程地質(zhì)平面圖與縱斷面圖以及必要的地表補充調(diào)查,進一步核實斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、位置與規(guī)模等?！捎玫卣鸩ǚ瓷浞ù_定斷層在盾構(gòu)隧道內(nèi)的大致位置和寬度?！匾獣r可采用地表高分辨率直流電法探測斷層帶地下水的發(fā)育情況?！匾獣r采用地質(zhì)鉆探預報斷層的確切位置和規(guī)模、破碎帶的物質(zhì)組成及地下水的發(fā)育情況等?！刭|(zhì)綜合判析，提交地質(zhì)綜合分析成果報告。5.4盾構(gòu)搭載地震波超前地質(zhì)預報5.4.1地震波反射法是利用人工激發(fā)的地震波、聲波在不均勻地質(zhì)體中所產(chǎn)生的反射波特性來預報盾構(gòu)隧道開挖面前方地質(zhì)情況的一種物探方法。5.4.2地震波反射法適用于劃分地層界線、查找地質(zhì)構(gòu)造、探測不良地質(zhì)體的厚度和范圍，并應符合下列要求:——探測對象與相鄰介質(zhì)應存在較明顯的波阻抗差異并具有可被探測的規(guī)模。——斷層或巖性界面的傾角應大于35°，構(gòu)造走向與隧道軸線的夾角應大于45°。5.4.3盾構(gòu)搭載地震波超前地質(zhì)預報應符合下列要求:——探測儀器。1）地震儀:應具有高靈敏度、高信噪比、濾波、數(shù)字采集等功能。宜選用24道及以上道數(shù)的數(shù)字地震儀;最小采樣間隔不應大于0.05ms;每道樣點記錄長度不應小于1024點;模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)位不應低于16位;放大器內(nèi)部噪音應小于1μV;動態(tài)范圍應大于96dB。2）檢波器:宜選用幾百到上千赫茲的寬頻三分量檢波器;應具有良好的定向性與抗電磁干擾能力，并兼具一定的防水性能。3）電纜:應采用與地震儀相匹配的防水地震電纜。2激發(fā)震源。盾構(gòu)隧道洞內(nèi)無法直接接觸圍巖，為保證地震波信號觸發(fā)有效性，宜采用嵌入式機械震源，盾構(gòu)搭載的機械震源應位于盾構(gòu)隧道同一斷面位置，可采用基于盾構(gòu)氣泵的氣動式機械震源?！^測系統(tǒng)宜采用“一點激發(fā)，多點接收”的方式，數(shù)據(jù)分析宜采用時距曲線分析法?！F(xiàn)場測試。1）沿盾構(gòu)隧道軸向布置觀測排列，觀測排列可布設于邊墻、隧底等部位，各檢波點偏離觀測排列中心軸線不得大于0.3m。2）檢波距一般為2m～5m，當采用12道及以上道數(shù)地震儀時，可選用1m～2m。3）檢波器宜安置于邊墻、隧底表面;檢波器與接觸面必須耦合良好，不得懸空或搖晃;檢波器安置點應避開其他干擾(如滴水、流水、漏氣等）。4）排列長度L=(n-1）△X，其中n為記錄道數(shù)，△X為檢波距，排列長度L≥20m。5）震檢距d>2(L+h）/(V/VG-1），其中V、VG分別為有效波與干擾波速度,h為開挖工作面至反射界面的距離(預估值），L為觀測排列的長度。6）參數(shù)設置與記錄:排列編號、震檢距、激發(fā)、接收點位置(里程）、數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)、記錄長度、采樣間隔、延遲時間、濾波、增益等。8）宜進行多次激發(fā)，進行多次疊加以壓制不規(guī)則干擾波，突出有效波?！纳圃疾杉瘮?shù)據(jù)質(zhì)量的措施。1）宜適當擴大震檢距，將強烈的聲波、面波移出記錄區(qū)，提高有效波組間的分辨率。2）宜采取圍巖激發(fā)、洞內(nèi)接收，減弱面波干擾，抑制聲波與微震的影響。3）改善檢波器的耦合條件，消除自振。4）改善與開發(fā)多種數(shù)據(jù)處理手段，進一步提高信噪比。5）避免施工震動噪聲干擾，保持地震記錄背景寧靜。——資料分析與判釋。1）數(shù)據(jù)處理應根據(jù)試驗確定最佳處理流程。2）資料分析與判釋可按下列流程進行:按常規(guī)方法處理記錄儀所記錄的一系列信息，波場分離，拾取直達波，確定反射波校正時、濾掉直達波,拉平反射波(靜態(tài)時移和排齊），疊加拉平的反射波成一道，重復顯示地震道，確定第一個反射波，恢復直達波與反射波，延長直達波與反射波延長線交匯于一點(反射界面位置），利用反射波速度及反射時間計算反射界面的距離，采用相同方法找出開挖工作面前方的一系列反射界面。對三分量觀測數(shù)據(jù)進行解耦處理與分析，通過縱波與橫波對不良地質(zhì)的物性差異進行綜合研判，解譯不良地質(zhì)體的類型、發(fā)育規(guī)模及富水特征等多參數(shù)信息。3）當處理效果不佳、反射信號極弱時，可采用疊加處理措施等。5.4.4地震記錄應符合下列規(guī)定:——干擾背景不應影響初至時間的讀取和波形的對比?！瓷洳ㄍ噍S必須清晰?！獕牡缿∮?0%，且不連續(xù)出現(xiàn)?！卣鸩ǚ瓷浞ㄙ|(zhì)量檢查記錄與原觀測記錄的同相軸應有較好的重復性和波形相似性。5.4.5數(shù)據(jù)采集時應盡可能減少盾構(gòu)隧道內(nèi)其它震源震動產(chǎn)生的地震波、聲波的干擾，并應采取壓制地震波、聲波干擾的措施。5.4.6地震波反射法宜在管片拼裝間隙連續(xù)預報，當預報間隔距離較大時，預報前后兩次應重疊10m以上，預報距離應符合下列要求:——在軟弱破碎地層或巖溶發(fā)育區(qū)，一般每次預報距離應為30m左右，不宜超過50m?！趲r體完整的硬質(zhì)巖地層每次可預報50m～80m，但不宜超過100m?！軜?gòu)隧道位于曲線上時，單次預報距離不宜太長。5.4.7地震波反射法的數(shù)據(jù)處理與資料解釋應符合下列規(guī)定:——采用計算機處理的記錄目的層反射波特征應明顯、信噪比高、同相軸清晰、能進行追蹤和相位連續(xù)對比。——依據(jù)時間剖面圖、瞬時振幅圖結(jié)合地質(zhì)資料進行分析，對比和追蹤波組的相似性、波振幅的衰減程度、振動的同相性和連續(xù)性等特征，判釋和確定反射波組對應的層位、被測地質(zhì)體的接觸關(guān)系、構(gòu)造形態(tài)等?！鶕?jù)上行波和下行波視速度的差異，確定反射界面在盾構(gòu)隧道軸向前方的距離、反射界面與洞軸方向的夾角。5.4.8地震波反射法超前地質(zhì)預報應編制探測報告，內(nèi)容主要包括:——概況:盾構(gòu)隧道工程概況、地質(zhì)概況、探測工作概況等。——方法原理及儀器設備:方法原理及采用的儀器型號等?！巴鈹?shù)據(jù)采集:觀測系統(tǒng)、采集方法、數(shù)據(jù)質(zhì)量等?！獢?shù)據(jù)處理:采用的軟件及處理流程、參數(shù)選擇說明、處理成果及質(zhì)量等。——資料分析與判釋:采用地震波反射法時，應附上反射波分析成果顯示圖、物探成果地質(zhì)解釋剖面或平面圖，必要時可附上分析處理波形圖、頻譜圖、深度偏移剖面圖及巖體物理力學參數(shù)表，以及地質(zhì)判釋、推斷的地球物理準則。6盾構(gòu)搭載地層特征識別6.1振動傳感器要求振動傳感器的布設應遵循三點定位-多點優(yōu)化的原則，振動傳感器應充分利用盾構(gòu)前盾隔板區(qū)域，以盾構(gòu)中心軸為中心，進行環(huán)向-徑向全方位布局。振動傳感器要求如下：——可實現(xiàn)0-100Hz頻率振動信號的有效拾?。弧w積不宜超過20cm*20cm*20cm；——數(shù)量6-8個，根據(jù)盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)設計選取監(jiān)測點布設；——可采用焊接、膠結(jié)、強磁底座等方式與盾構(gòu)機前盾隔板連接；——性能可靠、實時獲取盾構(gòu)刀盤振動信號。6.2振動信號分析系統(tǒng)要求振動信號采集系統(tǒng)應包括數(shù)據(jù)采集儀與配套處理軟件，具備數(shù)據(jù)的記錄、處理、存儲、顯示和傳輸?shù)裙δ埽ㄟ^有線或無線形式連接各振動傳感器。該系統(tǒng)要求如下：——支持采集示波、數(shù)據(jù)瀏覽、時域分析、頻域分析等功能；——采集示波可根據(jù)實際需求確定數(shù)據(jù)采集頻率；——時域分析可對采集數(shù)據(jù)進行微積分變換，實現(xiàn)振動位移、速度、加速度之間的轉(zhuǎn)換；——頻域分析支持對波形數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換分析和自功率譜密度分析；——采樣頻率范圍為1-20kHz。6.3振動信號解譯系統(tǒng)要求振動信號解譯系統(tǒng)應滿足實時顯示振動傳感器位置與狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)反演確定振動信號的并動態(tài)顯示開挖面地層軟硬界面分布位置及預測地層強度，確定開挖面地層復合面積比及復合強度比?！商峁┒喾N方式修正振動數(shù)據(jù)，包括剔除直流、頻譜濾波、噪音剔除等功能；——可提供三維可視化界面，實時、動態(tài)地顯示產(chǎn)生振動事件的時空定位等信息；——可選擇用戶設定時間范圍內(nèi)的、所需查看的振動信號，并輸出振動源定位圖、累積振動數(shù)以及各種震源參數(shù)的報告。7盾構(gòu)有毒有害氣體與環(huán)境監(jiān)測盾構(gòu)有毒有害氣體與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測盾構(gòu)多類有毒有害氣體濃度變化，達到閾值可及時預警，并結(jié)合地質(zhì)變化情況，實現(xiàn)開挖面前方賦存有害氣體地層的超前預報。同時，能夠?qū)崟r監(jiān)測盾體溫度、濕度、粉塵濃度等綜合施工環(huán)境參數(shù)，通過物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動制冷降溫、循環(huán)通風、除塵降霧等，智能化調(diào)控盾構(gòu)施工環(huán)境。7.1有毒有害氣體濃度與環(huán)境參數(shù)指標規(guī)定7.1.1施工作業(yè)有毒有害氣體應符合下列規(guī)定：——空氣中氧氣含最不得低于20%（按體積計）?！淄闈舛葢∮?.5%（按體積計）?！泻怏w容許濃度應符合下列規(guī)定∶1）一氧化碳不應超過30mg/m3；2）二氧化碳不應超過0.5%（按體積計）；3）氮氧化物換算成二氧化氮不應超過5mg/m3。7.1.2施工環(huán)境監(jiān)測應符合下列規(guī)定：——空氣中含有10%及以上的游離二氧化硅的粉塵不得大于2mg/m3，空氣中含有10%以下的游離二氧化硅的礦物性粉塵不得大于4mg/m3?！淼纼?nèi)空氣溫度不應高于32℃。7.2系統(tǒng)硬件要求——為有效節(jié)約盾體空間，傳感器體積應不大于25cm*25cm*10cm，同時每種傳感器可至少監(jiān)測4-8種有毒有害氣體或環(huán)境參數(shù)；——監(jiān)測點布設位置一般為人員艙和出渣口，可根據(jù)地質(zhì)條件適當加密測點；——監(jiān)測點處有毒有害氣體濃度及環(huán)境參數(shù)指標達到預警閾值時，現(xiàn)場儀器與綜合控制室接收端均產(chǎn)生報警信號；——模塊化設備的固定安裝支架，實現(xiàn)方便、快捷的現(xiàn)場安裝與位置調(diào)整，無需改動盾構(gòu)既有結(jié)構(gòu)；——采用高強度鋁合金材質(zhì)，IP66防護等級，防止水、灰塵、油污進入?！敶嬖谝兹家妆瑲怏w地段施工時，相關(guān)設備應滿足防爆要求。7.3系統(tǒng)軟件要求——具備監(jiān)測有毒有害氣體與環(huán)境參數(shù)類型、對應濃度與含量數(shù)值、變化趨勢、巖性變化等信息顯示功能；——信號傳輸采用LoRa等無線數(shù)據(jù)傳輸方式，傳輸距離不小于1km，使用壽命不少于3年，具備高抗干擾性；——支持有毒有害氣體和氣體含量數(shù)據(jù)應傳送至主控室并實時顯示；——建立地質(zhì)與有毒有害氣體數(shù)據(jù)庫與二者信息屬性匹配一覽表；——具備賦存有毒有害氣體地質(zhì)的超前預測功能。8盾構(gòu)滾刀磨損監(jiān)測技術(shù)8.1盾構(gòu)滾刀磨損信息監(jiān)測系統(tǒng)可采用電磁監(jiān)測方法實時監(jiān)測、記錄盾構(gòu)滾刀磨損量、轉(zhuǎn)速信息，通過分析刀具磨損后電磁信號變化規(guī)律，確定滾刀磨損量與輸出電壓之間的對應關(guān)系，從而實現(xiàn)對滾刀的磨損狀態(tài)在線監(jiān)測。該系統(tǒng)要求如下：——實時獲取滾刀磨損狀態(tài)信息；——快速測量，能在掘進中完成；——測量精度高，測量精度為0.1mm，不存在人為因素誤差；——測量量程大，磨損量監(jiān)測部分及轉(zhuǎn)速監(jiān)測部分最大量程為100mm；——采集硬件焊接內(nèi)置于刀箱壁板一體化結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用灌封工藝，不影響電磁傳輸，強度高，抗沖擊，耐磨損；——采集硬件電源可采用內(nèi)置鋰電池或通過回轉(zhuǎn)中心提前布設電路供電；——所有數(shù)據(jù)都能上傳至盾構(gòu)平臺，方便備份查詢。8.2盾構(gòu)滾刀磨損信息無線傳輸系統(tǒng)盾構(gòu)滾刀磨損信息監(jiān)測系統(tǒng)采集到磨損信息后通過無線傳輸系統(tǒng)進行相應的放大解調(diào)后，將數(shù)字信號以有線通信的方式傳輸?shù)蕉軜?gòu)滾刀磨損信息分析預測系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求如下：——實時傳輸滾刀磨損狀態(tài)信息；——中繼路由具有信號接收功能，硬件安裝于土倉密封艙隔板一側(cè)；——中繼路由將數(shù)字信號以有線通信的方式傳輸?shù)酵羵}外側(cè)，有線開孔通過密封膠及密封螺栓進行處理；—密封隔板外側(cè)提供無線傳輸系統(tǒng)電源并固定無線發(fā)射器。8.3盾構(gòu)滾刀磨損信息分析預測系統(tǒng)通過接收滾刀磨損信息，對監(jiān)測數(shù)據(jù)、地層數(shù)據(jù)與盾構(gòu)施工參數(shù)進行分析，預測滾刀壽命，判定當前盾構(gòu)的工作狀態(tài)，對異常工況進行預警。該系統(tǒng)要求如下：——實時顯示滾刀磨損狀態(tài)信息；——統(tǒng)計實時顯示滾刀磨損變化曲線；——滾刀磨損信息閾值預警；——滾刀壽命預測。9盾構(gòu)搭載同步注漿檢測9.1一般規(guī)定9.1.1彈性波法檢測同步注漿厚度、密實性、內(nèi)部缺陷、脫空及層間結(jié)合狀況等；9.1.2彈性波法檢測設備應具備自檢、標定、數(shù)據(jù)采集和保存機能、數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡接口，并能按標準格式將數(shù)據(jù)上傳服務器。9.1.3彈性波法檢測設備的軟件應具備降噪和頻譜分析功能，宜具備平面或三維成像、里程及缺陷信息標注、自動生成報告等功能。在有充分示例數(shù)據(jù)及驗證時，檢測設備宜采用智能化分析技術(shù)。9.1.4彈性波檢測儀包括主機、激振裝置和拾振裝置等，主要技術(shù)指標應符合下列要求：——主機技術(shù)指標：1）數(shù)據(jù)采集通道不少于2個；2）模/數(shù)轉(zhuǎn)換精度不小于16位；3）最大采樣頻率不小于500kHz，最大采樣點數(shù)不小于20000個；4）放大器（信號調(diào)理裝置）應與所采用的拾振裝置相匹配；5）軟件還應具備頻譜及頻散分析、波形自動選點等功能?！ふ裱b置技術(shù)指標：1）激振裝置應能在襯砌混凝土中激發(fā)出中心頻率為3kHz～20kHz的彈性波；2）激振裝置采用實心鋼球成套配置，錘頭直徑包括φ10mm，φ17mm，φ22mm，φ30mm，其他錘頭直徑可以根據(jù)需要增配；3）激振方式可采用人工激振或機械裝置自動激振?！罢裱b置采用加速度傳感器時，應符合下列規(guī)定：1）傳感器頻響范圍宜為0.1kHz～20kHz；2）用于沖擊回波法檢測時，傳感器可采用干耦合方式，宜采用高阻尼傳感器支座，并可控制側(cè)壁阻尼和按壓力度。——拾振裝置采用拾音器時，應符合下列規(guī)定：1）應采用廣頻域、高指向性拾音器，其頻響范圍宜為0.1kHz～20kHz；2）拾音裝置應采用非接觸式空氣耦合方式；3）拾音裝置應具有與檢測時長所匹配的、可靠的隔音裝置。針對4kHz的聲響，其隔音效果不宜低于40dB。9.1.5敲擊法在環(huán)境噪聲大，長時間連續(xù)或者多人同時敲擊作業(yè)時，應采用專用設備。敲擊法檢測儀包括主機、激振裝置和拾音器等。主要技術(shù)指標應符合下列要求：——主機技術(shù)指標:1）最大采樣頻率不小于40kHz，最大采樣點數(shù)不小于20000個；2）數(shù)據(jù)采集應具備環(huán)境降噪和外觸發(fā)機能，宜具備連續(xù)采集機能；3）軟件應具備里程、缺陷信息標注等機能；——激振裝置技術(shù)指標：1）激振裝置應能在襯砌混凝土中激發(fā)出中心頻率為1.5kHz～5kHz的低頻彈性波。2）激振裝置宜為鋼質(zhì)圓柱形或六角形棒式結(jié)構(gòu)，棒的直徑宜為20mm～22mm，長度宜為1050mm～1150mm，敲擊端應為圓弧曲面，曲率半徑宜為20mm～26mm；3）采用上述激振裝置時，每敲擊10000次后應對敲擊端進行切削打磨；——拾音器技術(shù)指標：可采用工業(yè)拾音器、麥克風、智能手機內(nèi)置麥克風等；頻響