1、盾構(gòu)技術(shù),姿態(tài) 控制,分享人：顧劍剛,目錄,直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)姿態(tài)控制目標(biāo),盾構(gòu)姿態(tài)控制目標(biāo),驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定最大偏差目標(biāo)： 水平：50mm 高程：50mm,姿態(tài)控制目標(biāo),糾偏原則：,姿態(tài)控制目標(biāo),（1）偏離量增加之前及早修正。 （2）勤糾、量小。 （3）遵循偏離量的管理值和允許值。 （4）確保管片質(zhì)量和盾尾間隙。,管理基準(zhǔn)： 最大允許偏差的60% 達(dá)到上限時(shí)必須糾偏 具體項(xiàng)目如下： 水平和高程均為30mm 盾尾間隙小于30mm時(shí)。 最大單次糾偏量 每環(huán)掘進(jìn)（1.5米） 水平和高程變化量6mm,姿態(tài)控制目標(biāo),盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,姿態(tài)控制基本原則 以隧道軸線為目標(biāo)，根據(jù)自動(dòng)測(cè)

2、量顯示的軸線偏差和偏差趨勢(shì)，把偏差控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，同時(shí)在掘進(jìn)過程中進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整確保不破壞管片。,盾構(gòu)機(jī)方向控制 通過分組油缸的推進(jìn)力和推進(jìn)行程從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、抬頭、低頭和直行。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)糾偏,千斤頂編組,區(qū)域油壓控制,超挖刀的使用,絞接千斤頂?shù)氖褂?盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)軸線控制過程中采用的4種糾偏方法,推進(jìn)油缸編組是通過對(duì)推進(jìn)油缸的選用，使推進(jìn)油缸合力位置和外力合力位置組成一個(gè)有利于糾偏的力偶，從而調(diào)整盾構(gòu)機(jī)高程位置和平面位置。 對(duì)推進(jìn)油缸進(jìn)行編組時(shí)須注意以下幾點(diǎn)： 糾偏量數(shù)值不得超過操作規(guī)程的規(guī)定值； 應(yīng)避免一次性大幅度糾偏，糾偏要做到“勤糾、 少糾”

3、 。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 不得停用作用于封頂塊的推進(jìn)油缸： 推進(jìn)油缸只數(shù)應(yīng)盡量多； 每塊管片（除封頂塊外）保證2個(gè)推進(jìn)油缸受力 管片縱縫處騎縫推進(jìn)油缸一定要用； 防止相鄰管片縱縫兩側(cè)受力不同,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,推進(jìn)油缸編組示意圖,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,方向控制要點(diǎn)： 控制基點(diǎn)：以盾尾位置為控制基點(diǎn) 調(diào)節(jié)量控制：一環(huán)掘進(jìn)調(diào)節(jié)6mm較為合理，線性最佳。 趨勢(shì)調(diào)節(jié)：趨勢(shì)調(diào)節(jié)不能變化太大，不要急于糾偏，大趨勢(shì)變化由大方位變化而來 鉸接操作：鉸接油缸位置總處于最大伸出與最小縮回行程之和。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 姿態(tài)控制技術(shù) 1、

4、盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)控制, 改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向 改變管片拼裝左右交叉先后順序。 調(diào)整兩腰推進(jìn)油缸軸線，使其與盾構(gòu)機(jī)軸線不平行。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)量較大時(shí)可在切口環(huán)和支撐環(huán)內(nèi)單邊加壓重量。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,2、盾構(gòu)機(jī)上下傾斜和水平傾斜 傾斜量在2%以內(nèi)。滾動(dòng)角應(yīng)控制在10mm/m,滾動(dòng)角太大，影響管片拼裝質(zhì)量?？赏ㄟ^反轉(zhuǎn)刀盤來減小刀盤的滾動(dòng)角。 通過應(yīng)用盾構(gòu)推進(jìn)油缸逐步糾正。如果盾構(gòu)機(jī)右偏，可提高右側(cè)推進(jìn)油缸的推力；反之亦然。如果盾構(gòu)機(jī)向下偏，則提高下部推進(jìn)油缸的推力；反之亦然,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制一般細(xì)則 1、在一般情況下，盾構(gòu)機(jī)的方向偏差應(yīng)控制在20mm/m之內(nèi)，在緩和曲線段及園曲線段，盾

5、構(gòu)機(jī)的方向偏差量應(yīng)控制在30mm/m以內(nèi), 曲線半徑越小，控制難度越大。,當(dāng)開挖面土質(zhì)較均勻或軟硬上下左右相差不大時(shí)，保持盾構(gòu)機(jī)軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線平行較容易。方向偏角應(yīng)控制在5mm/m以內(nèi)，特殊情況下不宜超過10mm/m；,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,2、當(dāng)盾構(gòu)機(jī)遇到上硬下軟土層時(shí)，為防止盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭下垂，要保持上仰姿態(tài)；反之保持下俯狀態(tài)。掘進(jìn)時(shí)要注意上下兩段及左右兩側(cè)的推進(jìn)油缸形程差不能相差太大，一般控制在20mm以內(nèi), 特殊情況下不能超過60mm。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,3、當(dāng)開挖面內(nèi)的左、右地層軟硬相差很大而且又處于曲線段時(shí)，可降低掘進(jìn)速度，合理分配各區(qū)的推進(jìn)油缸推進(jìn)，必要時(shí)，可將水平偏角放寬到

6、10mm/m，以加大盾構(gòu)機(jī)的調(diào)向力度。當(dāng)以上操作無法將盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)調(diào)整到合理位置時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)用仿形刀或超挖刀。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,4、在盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制中，推進(jìn)油缸的行程控制是重點(diǎn)。對(duì)于1.5米寬的管片，原則上推進(jìn)油缸的行程在1850mm左右，行程差控制在050mm之間。,5、鉸接油缸的伸出長(zhǎng)度直接影響掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，故減小鉸接油缸的長(zhǎng)度差，盡量控制在30mm以內(nèi)，將鉸接油缸的行程控制在40-80mm之間為宜。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 盾構(gòu)機(jī)的糾偏措施 盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時(shí)總會(huì)偏離設(shè)計(jì)軸線，按規(guī)定必須進(jìn)行糾偏。糾偏必須有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行，切忌一出現(xiàn)偏差就猛糾猛調(diào)。盾構(gòu)機(jī)的糾偏措施如下：,盾構(gòu)

7、直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,1、盾構(gòu)機(jī)在每環(huán)推進(jìn)過程中，應(yīng)盡量將盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)變化控制在6mm以內(nèi)。 2、應(yīng)根據(jù)各段地質(zhì)情況對(duì)各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整 3、盡量選擇合理的管片類型，避免人為因素對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)造成過大的影響。嚴(yán)格管片拼裝質(zhì)量，避免因此而引起的對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的調(diào)整。 4、注意控制盾構(gòu)機(jī)的滾動(dòng)角值。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,5、在糾偏過程中掘進(jìn)速度要放慢。 6、當(dāng)盾構(gòu)機(jī)偏離理論較大時(shí)，糾偏和俯仰角的調(diào)整力度控制在5mm/m，不得猛糾猛調(diào)。 7、姿態(tài)偏離軸線調(diào)整推進(jìn)油缸壓力和行程逐步糾偏。 8、糾偏時(shí)要注意盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，控制住設(shè)計(jì)軸線中心50mm以內(nèi)，盾尾間隙要均勻平衡。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)姿態(tài)蛇行變化

8、，主要是通過調(diào)整盾構(gòu)分區(qū)推力來實(shí)現(xiàn)的。盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，要在各種地質(zhì)情況下推進(jìn)參數(shù)基礎(chǔ)上，加大局部推力或把另外兩個(gè)或者三個(gè)方向的推力降低，來調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)。,除了通過推力調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)外，還可以調(diào)整盾尾間隙，如盾尾上半部間隙小就適當(dāng)加大盾尾上半部推力,推進(jìn)油缸行程和盾尾間隙相應(yīng)跟著變大。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)糾偏的方向與盾尾間隙糾偏方向相反，要權(quán)衡哪方面對(duì)質(zhì)量影響較大，如果盾構(gòu)姿態(tài)偏差變大不會(huì)造成“侵限”，可以考慮調(diào)整盾尾間隙，在調(diào)整間隙過程中，推進(jìn)油缸行程差會(huì)相應(yīng)變化，再結(jié)合轉(zhuǎn)彎環(huán)管片調(diào)整行程差，否則隧道的偏移量跟不上盾構(gòu)機(jī)的糾偏幅度，盾尾仍然會(huì)擠壞管片。,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 盾尾

9、間隙影響主要因素,1.使用楔形環(huán)管片； 2.管片的方位角（或俯仰角）與盾構(gòu)機(jī)的方位角（或俯仰角）不一致； 3.盾構(gòu)機(jī)中心與管片中心不一致平行移動(dòng)的影響。 第一道盾尾刷有一檔環(huán)，直徑6060mm,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)直線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,難點(diǎn)分析, 掘進(jìn)時(shí)隧道軸線控制難度大、糾偏困難。盾構(gòu)機(jī)本身為直線形剛體，不能和曲線完全擬合。曲線半徑越小，掘進(jìn)時(shí)左、右兩側(cè)油缸形成的壓力差越大，造成管片受力不均勻，軸線控制和糾偏難度增大 管片容易在水平力作用下發(fā)生較大的位移，造成管片侵限現(xiàn)象。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,隧道管片襯砌軸線因推進(jìn)水平分力而向曲線外側(cè)偏移，如圖在小半徑曲線隧道中盾

10、構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一環(huán)，由于管片端面與該處軸線產(chǎn)生夾角，在推進(jìn)油缸的推力作用下產(chǎn)生一個(gè)水平分力，使管環(huán)脫出盾尾后，受到側(cè)向分力的影響而向曲線外側(cè)偏移。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,小曲率半徑內(nèi)側(cè),圖中箭頭為盾尾及千 斤頂對(duì)管片的作用力,小曲率半徑外側(cè),盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,管片形成軸線與設(shè)計(jì)軸線模擬,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 管片之間易發(fā)生錯(cuò)臺(tái)。管片易產(chǎn)生開裂和破損，嚴(yán)重者漏水。 管片存在一個(gè)水平方向的受力，不但會(huì)使整段隧道襯砌管片發(fā)生水平偏移（即前面所敘的侵限現(xiàn)象），還會(huì)導(dǎo)致管片之間發(fā)生相對(duì)位移，形成錯(cuò)臺(tái)。由于管片的特殊受力狀態(tài)，管片與管片之間存在著斜向應(yīng)力，使得前方管片內(nèi)側(cè)角和后方管片外側(cè)角形成兩個(gè)薄弱點(diǎn)

11、如下圖，使得相當(dāng)多的管片因此破裂。還有一個(gè)破裂原因就是因?yàn)橄噜弮森h(huán)管片產(chǎn)生了相對(duì)位移，使得管片螺栓對(duì)其附近的混凝土產(chǎn)生剪切作用，使該處的混凝土開裂。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,過小半徑曲線段漏水現(xiàn)象嚴(yán)重的原因大致如下：管片錯(cuò)臺(tái)導(dǎo)致止水膠條銜接不緊密；拼裝效果不好和止水膠條的破壞；管環(huán)外側(cè)的混凝土開裂（轉(zhuǎn)彎段因盾尾間隙減小過多，使得管片被盾尾鋼環(huán)刮壞）。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,解決措施 小半徑轉(zhuǎn)彎的姿態(tài)控制，主要從盾構(gòu)設(shè)備（鉸接裝置）、管片選型和拼裝等方面來解決，特別是同步注漿和二次雙液注漿相結(jié)合，及時(shí)填充圍巖空隙保證土體穩(wěn)定，保證小半徑圓曲線段成型管片不出現(xiàn)側(cè)向移動(dòng)。 糾偏與隧道軸線控制 合理利用

12、盾尾鉸接油缸，緩解盾構(gòu)曲線調(diào)整； 掌握好左右兩側(cè)油缸的推力差，盡量地減小整體推力，實(shí)現(xiàn)慢速急轉(zhuǎn)；,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)司機(jī)根據(jù)地質(zhì)情況和線路走向趨勢(shì)，使盾構(gòu)機(jī)提前進(jìn)入相應(yīng)的預(yù)備姿態(tài)，減少之后的因不良姿態(tài)引起的糾偏； 加密加勤自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量，避免由此產(chǎn)生的軸線誤差； 根據(jù)曲線的特點(diǎn)做好管片選型； 為防止盾構(gòu)機(jī)抬頭以及管片上浮及向圓曲線外側(cè)移動(dòng)，通過自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)為：垂直方向控制在-30-40mm之間，水平方向應(yīng)控制在曲線內(nèi)側(cè)2040mm之間。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,根據(jù)管片監(jiān)測(cè)情況，如管片上浮量較大，則垂直偏差可調(diào)整為-40-50mm之間。同時(shí)應(yīng)加密自動(dòng)測(cè)量移站頻率，減少移站

13、后出現(xiàn)的軸向偏差。 控制管片水平移動(dòng)和侵限 進(jìn)入緩和曲線段時(shí)，將盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)往曲線內(nèi)側(cè)（靠圓心側(cè)）偏移2040mm，形成反向預(yù)偏移，這樣可以抵消之后管片的往曲線外側(cè)（背圓心側(cè)）的偏移。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,小半徑曲線段盾構(gòu)推進(jìn)軸線預(yù)偏示意圖,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,減小油缸推力。 在砂質(zhì)地層中要加強(qiáng)渣土改良，總推力盡可能控制在1000t以內(nèi)比較合適，最大不超過1600t。 在管片偏移的方向額外進(jìn)行注漿，達(dá)到一定的壓力以抵抗管片的偏移。待漿液凝固后，則管片位置基本已經(jīng)確定下來了。 注漿的位置選擇2點(diǎn)和3點(diǎn)手孔為宜（左轉(zhuǎn)彎），不但可以抵抗管片水平偏移，還可以抵抗管片的上浮，如后頁圖所示。,盾構(gòu)曲線掘

14、進(jìn)姿態(tài)控制,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 盡量避免大的錯(cuò)臺(tái)和破損。 油缸推力不要太大，尤其曲線外側(cè)（背圓心側(cè)）油缸，由于要加大推力來增加左右兩側(cè)油缸推力差，從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎。但是，在加大油缸推力的同時(shí)，一定要注意管片的承受能力，避免由此造成的管片破裂。 由于曲線外側(cè)油缸推力較大，注意不要突然加力或者突然釋放推力，這樣也會(huì)造成管片的破裂。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制,掘進(jìn)的時(shí)候，把復(fù)緊螺栓這道工序做到位，有效的防止錯(cuò)臺(tái)的發(fā)生。 提高管片拼裝手的水平，避免因拼裝不到位產(chǎn)生的錯(cuò)臺(tái)。 注意保持良好的盾尾間隙狀態(tài)，避免盾尾鋼環(huán)刮壞管片。調(diào)整好油缸撐靴的位置，盡量使撐靴完全作用在管片上。,盾構(gòu)曲線掘進(jìn)姿態(tài)控制, 減少漏水。 減小錯(cuò)臺(tái)，使止水膠條對(duì)接緊密，達(dá)到良好的止水效果。 擰緊螺栓，壓緊止水膠條。 檢查止水膠條，保證其完整、牢固。拼裝前，用水清洗止水膠條，避免因止水膠條之間擠有雜物而影響止水效果。