盾构掘进姿态的影响因素及纠偏
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
施工技术 Construction Technology
盾构掘进姿态的影响因素及纠偏
Influence Factors and Rectification on Tunneling Attitude of the Shield Machine
山西交通职业技术学院 朱江涛/ZHU Jiangtao
摘 要 ：盾构姿态控制是盾构法施工的三大要素之一。在施工时，盾构机需穿越不同的地质层和承受不同的掘削 阻力，来确保管片的安装轴线与隧道的设计轴线一致。本文结合盾构法实际施工的特点，分析盾构姿态的影响因素， 确定纠偏方法，以供相关人员进行参考。
关键词 ：盾构机 盾构姿态 盾构法纠偏
盾构机掘进姿态控制是以开挖面的设计轴线为标 1.1 地质条件和操作因素
准，根 据自动测量系统 显 示的轴线偏差和偏差 趋势，
在 施 工中， 盾 构 机 穿 越 复 杂 的 地 质 层和 掘 削 各种
结合管片安装情况，在掘进过程中修正盾构机的掘进 障碍物，其掘进时的四周阻力各不相同。为此，推进盾
盾构方位
设计轴线 纠偏曲线
P=n+1 式中 ：P — 油缸压力调整数值，单位为 bar ；
n — 需要调整的次数。
A
（2）
图1 盾构机姿态趋势示意图
D
B
（1）盾构机趋势的分析 盾 构 掘 进 主要 靠 的是顶推油缸 对 管片的顶推 力来
液压缸
实现，油缸的推力是合力。
F 合 =F － (F1+F2+F3+F4) 式中 ：F — 油缸推力 ；
控制好盾构趋势才能有效控制掘进轴线，才能按设计 每加一点其本区的油缸压力要增加 1ba r 以上，其它区
轴线进行隧道掘进。结合某地铁项目案例，根据盾构 油压会大致相应的减少 1ba r 以上，如此在姿态控制时
机姿态趋势示意图（图 1），进行如下调整 ：
可得到一个经验公式 ：
纠偏曲线隧道 盾构机
α 已建隧道
姿态，使成型洞的偏差控制在设计范围内的一种重要 构机前行的液压缸压力需不断调整，并与四周阻力相
施工方法。在盾构法施工中，盾构机在掘进过程中的 平衡。但是目前的油压的调节技术始终滞后于瞬间需
位置将直接影响隧道的成型状况和地表的沉降程度， 要，所以必然导致各千斤顶所需的实际推力与盾构机操
进而影响到工程的竣工质量。因此，做好盾构机掘进 作手设定的压力之间存在动平衡的问题，从而导致盾
（1）
C 图2 盾构推进液压缸分区图
盾构姿态的影响因素，确定纠偏方法，以供相关人员 1.3 曲线段推进对轴线的影响
进行参考。
盾构在曲线段（尤其是小半径曲线段，）中向前推进，
纠偏频繁而强劲，推进千斤顶对成型管片的反作用力在
1 盾构姿态的影响因素
隧道轴线的垂直向外方向分力较大，导致安装后的管片
盾构的掘进姿态及其变化主要取决于盾构掘进时 发生侧向位移。管片衬砌很容易就被盾构机急转所破坏。
线发生偏离、偏移、俯仰现象。
地层复杂，地层松软，如岩溶砂卵石地层 [2]，姿态容
易发生变化，但也容易纠正。地层较为单一而抗压强度
2 盾构机姿态纠偏
较高，姿态不易发生变化，但形成趋势时，便非常难以
盾构姿态控制是使用缓慢的油缸变化差进行调整， 调回纠正。
需要较大的推力差和较长的距离来实现。盾构机姿态 2.2 姿态控制
受力的分布和大小，要实现对盾构姿态的控制，必须 1.4 隧道上浮对盾构机姿态的影响
对盾构掘进过程中的受力情况进行分析。
在富含水的软弱地层，由于巨大的地下水浮力和软
头与油管的类型要匹配；回油管插入油箱最低液面以下。 解决措施。
优化低压油路布置，对启动也有一定改善作用 ：粗滤的 位置建议稍高于或等于齿轮泵入口位置 ；保证齿轮泵 能浸 到燃 油， 建 议齿轮 泵前的 油管能向齿轮 泵 进口端 倾斜布置 ；精滤器位置建议稍高于高压油泵入口位置。
行同步注浆。由于目前注浆材料 [3] 的早期强度低、喷 实际推进时，应考虑盾构机自重，防止盾构机低头趋势
射的注浆压力和量都不均匀，拼装后的环片依靠自重 加大，难以抬头行驶，俯仰角 α 应大于 1°推进，保持
将浆液挤开，使环片拼装的轴线与盾构机的实际掘进轴 良好的盾构俯仰趋势。在施工中，工况是时刻变化的，
5结论
本文 在 分析了电 控 发 动 机低 压油 路存气情况， 分
参考文献 [1] 潘万里. 柴油发动机燃料供给系油路中的空气如何排除[J].
《汽车运用》, 2014（, 8）: 42-42. [2] 刘福林，李洪岩. 柴油机燃油系低压油路故障的判断与检查
[J]《. 农机使用与维修》, 2009（, 1）: 60-60.
姿态控制管理 [1]，是保证工程质量的重要环节。
构机的掘进方向 [2] 与设计方向发生偏离。
在掘进过程中，受周围工作环境的影响，盾构机 1.2 机械设备因素
的姿态需要进行不断调整，从而确保管片中线与盾构中
刀盘刀具的过度磨损，使开挖直径减小，导致盾
线保持一致。本文结合盾构法实际施工的特点，分析 体的可调整空间变小，姿态难以控制，恶化后难以回调。
控制以控制为主，纠偏为辅，勤调缓纠结合的原则进行，
合理微调上下左右四个区的顶推油缸压力来进行
出现姿态异常时，须设定计划、按步骤的进行调整。 良好姿态的保持，顶推油缸压力控制中，每个区的压
2.1 盾体趋势控制
力 控制点 数 按 设 计而定， 在 本 地铁 标中使 用的中国铁
盾体趋势是形成成型隧道的基础。掘进中，只有 建重工生产的盾构机，其每个区的压力控制共 100 点，
收稿日期：2016-10-18
析了低压油路空气来源，表述了柴油机低压油路存气的 通讯地址：山东省潍坊市高新区福寿东街197号甲（261061）
88 CMTM 20C17o.0p1y-0r2ight©博看网 . All Rights Reserved.
施工技术 Construction Technology
弱的地层支撑力，致使盾构机翘尾低头前进，不利于盾 来调整姿态的原因。
构机的姿态控制。 1.5 同步注浆
（2） 根 据 隧 道设 计轴线 坡 度 来计 算盾 构 机的 俯仰 角值
盾 构 掘 进 施 工 时， 需 对已安 装 好 的 管片 环 背 部 进
如设计坡度为 25‰，其盾构机的俯仰角为 α=1°。
盾构掘进姿态的影响因素及纠偏
Influence Factors and Rectification on Tunneling Attitude of the Shield Machine
山西交通职业技术学院 朱江涛/ZHU Jiangtao
摘 要 ：盾构姿态控制是盾构法施工的三大要素之一。在施工时，盾构机需穿越不同的地质层和承受不同的掘削 阻力，来确保管片的安装轴线与隧道的设计轴线一致。本文结合盾构法实际施工的特点，分析盾构姿态的影响因素， 确定纠偏方法，以供相关人员进行参考。
关键词 ：盾构机 盾构姿态 盾构法纠偏
盾构机掘进姿态控制是以开挖面的设计轴线为标 1.1 地质条件和操作因素
准，根 据自动测量系统 显 示的轴线偏差和偏差 趋势，
在 施 工中， 盾 构 机 穿 越 复 杂 的 地 质 层和 掘 削 各种
结合管片安装情况，在掘进过程中修正盾构机的掘进 障碍物，其掘进时的四周阻力各不相同。为此，推进盾
盾构方位
设计轴线 纠偏曲线
P=n+1 式中 ：P — 油缸压力调整数值，单位为 bar ；
n — 需要调整的次数。
A
（2）
图1 盾构机姿态趋势示意图
D
B
（1）盾构机趋势的分析 盾 构 掘 进 主要 靠 的是顶推油缸 对 管片的顶推 力来
液压缸
实现，油缸的推力是合力。
F 合 =F － (F1+F2+F3+F4) 式中 ：F — 油缸推力 ；
控制好盾构趋势才能有效控制掘进轴线，才能按设计 每加一点其本区的油缸压力要增加 1ba r 以上，其它区
轴线进行隧道掘进。结合某地铁项目案例，根据盾构 油压会大致相应的减少 1ba r 以上，如此在姿态控制时
机姿态趋势示意图（图 1），进行如下调整 ：
可得到一个经验公式 ：
纠偏曲线隧道 盾构机
α 已建隧道
姿态，使成型洞的偏差控制在设计范围内的一种重要 构机前行的液压缸压力需不断调整，并与四周阻力相
施工方法。在盾构法施工中，盾构机在掘进过程中的 平衡。但是目前的油压的调节技术始终滞后于瞬间需
位置将直接影响隧道的成型状况和地表的沉降程度， 要，所以必然导致各千斤顶所需的实际推力与盾构机操
进而影响到工程的竣工质量。因此，做好盾构机掘进 作手设定的压力之间存在动平衡的问题，从而导致盾
（1）
C 图2 盾构推进液压缸分区图
盾构姿态的影响因素，确定纠偏方法，以供相关人员 1.3 曲线段推进对轴线的影响
进行参考。
盾构在曲线段（尤其是小半径曲线段，）中向前推进，
纠偏频繁而强劲，推进千斤顶对成型管片的反作用力在
1 盾构姿态的影响因素
隧道轴线的垂直向外方向分力较大，导致安装后的管片
盾构的掘进姿态及其变化主要取决于盾构掘进时 发生侧向位移。管片衬砌很容易就被盾构机急转所破坏。
线发生偏离、偏移、俯仰现象。
地层复杂，地层松软，如岩溶砂卵石地层 [2]，姿态容
易发生变化，但也容易纠正。地层较为单一而抗压强度
2 盾构机姿态纠偏
较高，姿态不易发生变化，但形成趋势时，便非常难以
盾构姿态控制是使用缓慢的油缸变化差进行调整， 调回纠正。
需要较大的推力差和较长的距离来实现。盾构机姿态 2.2 姿态控制
受力的分布和大小，要实现对盾构姿态的控制，必须 1.4 隧道上浮对盾构机姿态的影响
对盾构掘进过程中的受力情况进行分析。
在富含水的软弱地层，由于巨大的地下水浮力和软
头与油管的类型要匹配；回油管插入油箱最低液面以下。 解决措施。
优化低压油路布置，对启动也有一定改善作用 ：粗滤的 位置建议稍高于或等于齿轮泵入口位置 ；保证齿轮泵 能浸 到燃 油， 建 议齿轮 泵前的 油管能向齿轮 泵 进口端 倾斜布置 ；精滤器位置建议稍高于高压油泵入口位置。
行同步注浆。由于目前注浆材料 [3] 的早期强度低、喷 实际推进时，应考虑盾构机自重，防止盾构机低头趋势
射的注浆压力和量都不均匀，拼装后的环片依靠自重 加大，难以抬头行驶，俯仰角 α 应大于 1°推进，保持
将浆液挤开，使环片拼装的轴线与盾构机的实际掘进轴 良好的盾构俯仰趋势。在施工中，工况是时刻变化的，
5结论
本文 在 分析了电 控 发 动 机低 压油 路存气情况， 分
参考文献 [1] 潘万里. 柴油发动机燃料供给系油路中的空气如何排除[J].
《汽车运用》, 2014（, 8）: 42-42. [2] 刘福林，李洪岩. 柴油机燃油系低压油路故障的判断与检查
[J]《. 农机使用与维修》, 2009（, 1）: 60-60.
姿态控制管理 [1]，是保证工程质量的重要环节。
构机的掘进方向 [2] 与设计方向发生偏离。
在掘进过程中，受周围工作环境的影响，盾构机 1.2 机械设备因素
的姿态需要进行不断调整，从而确保管片中线与盾构中
刀盘刀具的过度磨损，使开挖直径减小，导致盾
线保持一致。本文结合盾构法实际施工的特点，分析 体的可调整空间变小，姿态难以控制，恶化后难以回调。
控制以控制为主，纠偏为辅，勤调缓纠结合的原则进行，
合理微调上下左右四个区的顶推油缸压力来进行
出现姿态异常时，须设定计划、按步骤的进行调整。 良好姿态的保持，顶推油缸压力控制中，每个区的压
2.1 盾体趋势控制
力 控制点 数 按 设 计而定， 在 本 地铁 标中使 用的中国铁
盾体趋势是形成成型隧道的基础。掘进中，只有 建重工生产的盾构机，其每个区的压力控制共 100 点，
收稿日期：2016-10-18
析了低压油路空气来源，表述了柴油机低压油路存气的 通讯地址：山东省潍坊市高新区福寿东街197号甲（261061）
88 CMTM 20C17o.0p1y-0r2ight©博看网 . All Rights Reserved.
施工技术 Construction Technology
弱的地层支撑力，致使盾构机翘尾低头前进，不利于盾 来调整姿态的原因。
构机的姿态控制。 1.5 同步注浆
（2） 根 据 隧 道设 计轴线 坡 度 来计 算盾 构 机的 俯仰 角值
盾 构 掘 进 施 工 时， 需 对已安 装 好 的 管片 环 背 部 进
如设计坡度为 25‰，其盾构机的俯仰角为 α=1°。