任務(wù)一3.1盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制【工作場(chǎng)景與任務(wù)】：某軟弱地層，一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)由直線段進(jìn)入緩和曲線段掘進(jìn)。其中，水平姿態(tài)為盾體前4mm，后-32mm，水平趨向8mm/m；垂直姿態(tài)為盾體前25mm，后5mm，垂直趨向4mm/m；盾體偏航角83mm/m、仰俯角11mm/m、滾動(dòng)角-2mm/m。請(qǐng)問(wèn)：這種情況下盾構(gòu)機(jī)應(yīng)該進(jìn)行哪些方面的調(diào)整與糾偏？盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制界面01盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制的基本原理03盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)02盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整04姿態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)05不同工況下姿態(tài)控制要點(diǎn)0601盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制界面盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制界面不同品牌的導(dǎo)向系統(tǒng)控制界面各不相同，以VMT為例，其界面如圖3-1所示。界面的正中央是一個(gè)十字坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)代表水平方向，縱坐標(biāo)代表垂直方向，縱橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為隧道設(shè)計(jì)中心，單位皆為mm。從圖中可以看到，盾構(gòu)當(dāng)前位置偏向隧道設(shè)計(jì)軸線的左側(cè)，正仰頭向右上掘進(jìn)。02盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)圖3-2盾構(gòu)機(jī)在隧道內(nèi)的俯視圖盾首水平偏差：指盾構(gòu)機(jī)的刀盤(切口)中心至平面設(shè)計(jì)軸線的垂足距離；盾尾水平偏差：指盾構(gòu)機(jī)的盾尾中心至平面設(shè)計(jì)軸線的垂足距離；偏航角：指盾構(gòu)軸線偏離隧道設(shè)計(jì)軸線的夾角，單位mm/m。水平趨向：指按照當(dāng)前盾構(gòu)偏差情況掘進(jìn)，每掘進(jìn)1m產(chǎn)生的平面偏差，單位為mm/m。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)一、水平偏差、趨勢(shì)請(qǐng)判斷下圖所示盾構(gòu)機(jī)水平姿態(tài)數(shù)據(jù)為“正”還是“負(fù)”。俯視圖1、盾首水平偏差：正負(fù)；2、盾尾水平偏差：正負(fù)；3、偏航角：正負(fù)；4、平面趨勢(shì)：正負(fù)；圖3-3偏航角（俯視）示意圖盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)盾首垂直偏差：指盾構(gòu)機(jī)的刀盤(切口)中心至設(shè)計(jì)豎曲線的垂足距離；盾尾垂直偏差：指盾構(gòu)機(jī)的盾尾中心至設(shè)計(jì)豎曲線的垂足距離；俯仰角：盾構(gòu)機(jī)軸線與水平面間的夾角，上仰為正，下仰為負(fù)，單位為mm/m；垂直趨勢(shì)：指按照當(dāng)前盾構(gòu)偏差情況掘進(jìn)，每掘進(jìn)1m產(chǎn)生的垂直偏差，單位為mm/m。圖3-4盾構(gòu)機(jī)在隧道內(nèi)的側(cè)視圖盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)二、垂直偏差、趨勢(shì)1、盾首垂直偏差：正

負(fù)；

2、盾尾垂直偏差：正負(fù)；

3、俯仰角：正負(fù)；4、垂直趨勢(shì)：正負(fù)；側(cè)視圖圖3-5仰俯角（側(cè)視）示意圖盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)請(qǐng)判斷下圖所示盾構(gòu)機(jī)垂直姿態(tài)數(shù)據(jù)為“正”還是“負(fù)”。圖3-6滾動(dòng)角（正視）示意圖后視圖滾動(dòng)角：指盾構(gòu)機(jī)垂直軸線相對(duì)于鉛垂線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，單位為mm/m。盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)角：正負(fù)；盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)參數(shù)與理想姿態(tài)三、滾動(dòng)角03盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制的基本原理盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制的基本原理圖3-9推進(jìn)油缸分區(qū)布置圖圖3-10被動(dòng)鉸接油缸分區(qū)布置圖04盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整圖3-11推進(jìn)油缸方向控制區(qū)圖圖3-12刀盤控制區(qū)圖05姿態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)隧道偏差允許范圍如表3-1所示。盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的最大偏差范圍為水平、高程最大允許偏差在±50mm范圍內(nèi)（行業(yè)規(guī)范）。地鐵隧道工程允許偏差范圍、施工企業(yè)管理偏差范圍及操作手控制偏差范圍三者之間的關(guān)系見(jiàn)圖3-13。姿態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目最大允許偏差（mm）地鐵隧道公路隧道鐵路隧道水務(wù)隧道市政隧道（排水、電力）油氣隧道隧道中線平面位置±50+75±70±100±100±100隧道中線垂直位置±50±75±70±100±100（隧道底線）±100隧道偏差允許范圍圖3-13盾構(gòu)方向控制示意圖表3-106不同工況下姿態(tài)控制要點(diǎn)一般情況下，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在直線段掘進(jìn)時(shí)，左右推進(jìn)液壓油缸行程差值不會(huì)很大，因此直線段盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)控制比較簡(jiǎn)單，只考慮推進(jìn)液壓油缸行程差與盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的關(guān)系，無(wú)須考慮軸線變化。盾構(gòu)機(jī)由前盾、中盾、尾盾和后配套輔助系統(tǒng)組成，主機(jī)（前盾、中盾）組成直桶形剛性結(jié)構(gòu)，在圓曲線段掘進(jìn)時(shí)，不能很好地?cái)M合隧道設(shè)計(jì)曲線，因此，圓曲線段的姿態(tài)控制難度要遠(yuǎn)大于直線段的姿態(tài)控制。隧道設(shè)計(jì)曲線半徑越小，每環(huán)的糾偏量就越大，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制難度就越大。不同工況下姿態(tài)控制要點(diǎn)圖3-14超挖圖No.01盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制的基本原理姿態(tài)控制界面、姿