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土压平衡盾构机姿态控制与纠偏

目录

一、姿态控制 ........................... 3

1 、姿态控制基本原则 ...................... 3 2、盾构方向控制 ........................ 3

3、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素 .............. 6 二、姿态控制技术 ......................... 10

1 、滚动控制 ......................... 10 2 、盾构上下倾斜与水平倾斜 ................... 11 三、具体情况下的姿态控制 ...................... 12

1 、直线段的姿态控制 ...................... 12 2 、圆曲线段的姿态控制 .................... 13 3 、竖曲线上的姿态控制 .................... 14 4 、均一地质情况下的姿态控制 .................. 15 5 、上下软硬不均的地质且存在园曲线段的线路 ........... 6 、左右软硬不均且存在园曲线段的线路 .............. 15 7 、始发段掘进调向 ...................... 16 8 、掘进 100m 至贯通前 50m 的调向 ............... 16 9 、贯通前 50 米的调向 .................... 17 10 、盾构机的纠偏 ...................... 17 11 、纠偏的方法 ........................ 18 四、异常情况下的纠偏 ....................... 19

1 、绞接力增大，行程增大 ................... 19 2、油缸行程差过大 ...................... 20 3、特殊质中推力增加仍无法调向 ................. 20 4 、蛇形纠偏 ......................... 22

5 、管片上浮与旋转对方向的影响 ................ 22 五、大方位偏移情况下的纠偏 ..................... 23

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一、姿态控制

1 、姿态控制基本原则

盾构机的姿态控制简言之就是， 通过调整推进油缸的几个分组区的推进 油压的差值，并结合绞接油缸的调整，使盾构机形成向着轴线方向的趋 势，使盾构机三个关键节，是（切口、绞接、盾尾）尽量保持在轴线附 近。以隧道轴线为目标，根据自动测量系统显示的轴线偏差和偏差趋势 把偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程中进行盾构姿态调整，确保 管片不破损及错台量较小。通常的说就是保头护尾。测量系统主要的几 个参数：盾首（刀盘切口）偏差： 刀盘中心与设计轴线间的垂足距离。 盾尾偏差： 盾尾中心与设计轴线间的垂足距离。趋势：指按照当前盾 构偏差掘进，每掘进1m产生的偏差，单位mm/m。滚动角：指盾构绕其 轴线发生的转动角度。仰俯角：盾构轴线与水平面间的夫角。

2、盾构方向控制

通过调节分组油缸的推进力与油缸行程从而实现盾构的水平调向和垂 直调向。不同的盾构油缸分组不同，分组的数量越多越利于调向。所有 的油缸均自由的方式对调向最为有利。 方向控制要点：

（ 1 ）控制要点：以盾尾位置为控制点

1例如在盾构通过富水岩层中，管片己上浮和旋转，因此需要提前对盾 构头部姿

态作出调整，一般情况下会通过人工测量反馈一定的上浮量， 将垂直姿态适当的下调一定的比例， 如上浮100mm时，需将整体姿态向 下50mm。确保盾尾管片的姿态在控制轴线允许偏差范围内。 ( 2 )调节量控制

一般情况下掘进调节量5mm/m以内较为合理，线性最佳，特殊情况下， 可根据线路的转弯半径提前进行调节。 例如在左转时， 进入转弯曲线前， 需提前向左边进行适当的偏移。 因此主司机必须提前掌握整个线路的走 向以及趋势，确保方向能够更加缓和的调整。

( 3 )趋势调节 趋势一般情况下不能太大，否则会造成急于纠偏的现象，大趋势变化由 大方位变化而来。趋势要与管片银行量调整大小匹配，在管片能够调整 的范围内进行调向。也就是要跟着管片方向进行调向。反之则容易使管 片与盾尾卡死，绞接力及行程会增力口。 ( 4 )油在工行程差

一般情况下油在工行程差不大于 50mm,在特殊情况下油缸行程差值也 不要大于 60mm。

油缸行走的差值,直接反映了调向的快慢,例如左边的油在工行程比右 边的行程多行走50mm,那么方向将向右边偏移，一般情况下调节的行 走行程的差值不大于管片调形量，例如管片银行量为

38mm,那么每环 最大

的调节行程差控制在38mm以内较为合适，否则过快的调向会造成 卡盾现象 (5)铰接控制 对于被动式铰接来说，铰接基本处于自由的状态，切口及盾尾的姿

态趋 势决定了铰接的位置状态，一般来讲，如果切口和盾尾的位置状态控制 的好的情况下，则铰接的位置状态也会比较理想，如果铰接位置偏离施 工轴线较小，则不需要做刻意的调整，只需要使切口保持在施工轴线附 近进行推进，再控制好盾尾的姿态， 则铰接也可以回到施工轴线的附近， 但如果铰接偏离施工轴线比较大，则需要通过调整推进方法进行调整， 一般我们采取梯形推进的方法进行调整， 即以靠近施工轴线的趋势推进 一段距离，然后再以平行施工轴线的趋势推进一段距离，以此方法重复 进行一段距离的推进后， 则铰接的位置状态一般情况下可以在较短的距 离内调整到施工轴线附近。

一般情况下铰接行程在其油缸总行程的中卫左右以下， 例如铰接油缸极 限行程为140mm一般情况下油缸进行控制在 80mm以下较为合适，但是 也不易过小，控制在30mn以上。

( 6 )速度与调向的关系 掘进速度的快慢与调向也有直接的关系，在一般情况下，速度慢对调向 更为有利，因此在调向困难时，一定要放慢掘进速度已确保方向可控， 并且每掘进300-500mm的油在工行程，观察姿态的变化是否与调节的方 向相一致。如果行程差在增大而方向没有任何变化或向相反的方向移 动，那么需立即停机并将情况及时的反馈至相关人员进行测量核定。

3、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素

在进行盾构法隧道施工中，由于盾构机是始终悬浮于原状土体之内的， 整条隧道必须一次成型，不具有调整性。所以在施工中必须事先分析好 一些影响施工的主要因素，从而确定相应的解决方案，以保证隧道的整 体成型质量，其中对盾构机