浅谈盾构机姿态的控制方法

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浅谈盾构机姿态的控制方法

浅谈盾构机姿态的控制方法

浅谈盾构机姿态的控制方法
一、简介
盾构机为沉管全封闭式施工机械,具有自动化程度高、施工质量可控、施工速度快和管片拼装精度高等优势,深受广大施工企业的青睐,用于水
利工程、市政工程、油气工程等城市基础设施的管线施工,不仅可以大大
减少施工难度,节省施工时间,还可以提高施工质量和提升施工效率。

但是,控制盾构机姿态是盾构钻机施工中的关键,盾构机控制姿态不准确,
既会影响施工质量,又会严重延误施工进度,甚至出现施工安全事故,因此,控制盾构机姿态是施工质量的重要保障。

1、建立坐标系:首先,应建立一个轨道工程坐标系,可以通过在地
形上标准点测量来建立。

2、采用传感器测量方法:在盾头前设置激光传感器,可以利用它来
测量盾头的垂直位置,并定时发送信号,通过接收系统转换后可以获得盾
头的三维坐标信息,从而可以准确控制盾头的姿态。

3、采用水平仪测量法:在盾头前方设置水平仪,可以实时水平测量,通过控制盾头的角度,从而准确控制盾头的姿态。

4、采用视觉控制方法:同样,可以在盾头前方设置一台摄像头,通
过视觉控制,可以准确控制盾头的姿态。

盾构机姿态控制与纠偏

盾构机姿态控制与纠偏

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 (15)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 (17)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 (20)1 、绞接力增大,行程增大 (20)2、油缸行程差过大 (20)3、特殊质中推力增加仍无法调向 (21)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)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。

浅谈盾构姿态偏差与控制

浅谈盾构姿态偏差与控制

文章编号:1004—5716(2006)01—0162—03中图分类号:U455143 文献标识码:B浅谈盾构姿态偏差与控制郑向红(北京交通大学,北京100007)摘要:介绍北京地铁盾构施工中盾构姿态控制的基本方法。

关键词:土压平衡盾构;盾构姿态控制 盾构法施工技术已经应用于北京市地铁五号线工程中,盾构法施工在北京的地质条件下已经积累了丰富的经验,尤其在和平里北街站—雍和宫、雍和宫—北新桥站区间工程中,成功穿越地坛公园、雍和宫、东四北大街等重点文物保护单位和重要交通干线,目前已完成3000多米盾构掘进。

结合本工程施工的经验,着重介绍盾构法施工时盾构姿态偏差问题及处理办法。

1 工程概况地铁五号线贯穿北京市南北方向,南起丰台区的宋家庄站,北至昌平区的太平庄北站,全长22.6k m。

其中采用盾构法施工的区间隧道约5.8k m。

工程于2002年底开工建设,计划于2007年3月通车试运营。

盾构法是地铁隧道施工中一种先进的工法。

与传统工法相比,它能够避免对城市地面、路面的占用,避免沿线的降水施工,确保城市的生态环境。

施工机械化、自动化、信息化程度高,作业区域内的环境干净、卫生、安全,施工速度快,施工中对附近居民及企事业单位的正常工作及生活的影响也较小。

为适应北京地区的地质条件、环境要求和技术要求,地铁五号线工程全部采用目前世界上技术先进的加泥式土压平衡盾构机。

其工作原理是向密封仓内加入塑流化改性材料,与开挖面切削下来的土体经过充分搅拌,形成具有一定塑流性和透水性的塑流体。

同时通过伺服控制盾构机推进千斤顶速度与螺旋输送机向外排土速度相匹配,经仓内塑流体向开挖面传递设定的平衡压力,实现盾构机始终在保持动态平衡的条件下连续向前推进。

2 主要质量问题分析与处理盾构法施工除管片等半成品可能存在质量问题外,在施工过程中,盾构机的操作不当是引起盾构工程质量问题的重要原因,主要集中反映在盾构姿态偏差和管片拼装质量问题。

本文拟就盾构姿态控制问题谈几点体会。

浅谈盾构机姿态的控制方法

浅谈盾构机姿态的控制方法



南水北调中线穿黄一期工程以德国 VMT 公司的盾构机为例,介绍盾构机的组成、工作原理和 激光导向系统的组成,探讨盾构隧道施工中盾构机姿态控制的原理。分析盾构施工过程中不同 地质条件下姿态控制技术,并提出一些盾构机的纠编措施。
关键词:
盾构施工; 盾构机; 姿态控制
目 录 第1章 绪 论 1 1.1 前言 1 第2章 盾构机姿态控制的组成与功能 2 2.1 推进系统 2 2.2 导向系统 3 2.3 数据采集系统 4 第3章 定位的基本原理 4 第 4 章 盾构掘进方向的控制与调整 5 4.1 穿黄隧洞 II-A 标盾构施工地质条件 5 4.2 盾构姿态偏差 6 4.3 盾构机的纠偏措施 7 4.4 不同地质环境中盾构机掘进姿态的控制方法 第 5 章 盾构机姿态位置的测量及检测 8 5.1 盾构机始发定位测量 8 5.2 盾构推进中姿态测量和计算 9 5.4 环片成环现状测量 10 5.5 隧洞沉降测量 11 5.6 盾构机推进中导向控制点的复测 11 5.7 贯通测量 12 5.8 贯通测量误差估算 13 结 论 14 致 谢 15
西南交通大学成人专科毕业设计(论文)
第 4页
构表面与隧洞间的摩擦阻力不均匀,开挖掌子面上的土压力以及切口环切削欠挖地层引起的阻力 不均匀,也会引起一定的偏差。开挖掌子面岩层分界面起伏较大,掌子面土层软硬不均,也易引 起方向偏差。即使在开挖掌子面土体的力学性质十分均匀的情况下,受刀盘自重的影响,盾构也 有低头的趋势。因此,在掘进过程中,应对竖直方向的误差进行监测和控制。盾构机的前进方向 水平向右偏,则需要提高右侧千斤顶分区的推力;反之,则需要提高左侧千斤顶分区的推力。如 果盾构机机头向下偏,则需要提高下部千斤顶分区的推力;反之亦然。一般情况下,盾构机的方 向纠偏应控制在±20mm 以内,在缓和曲线及圆曲线段,盾构机的方向纠偏应控制在±30mm 以 内。尽量保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行,否则可能会因为姿态不好而造成盾尾间隙过小和 管片错台裂缝,造成管片破损。当开挖土体较均匀时,盾构机姿态控制较容易,一般情况下方向 角控制在±5mm/m 以内。当开挖面内地层左、右软硬不均而且又是处在曲线段时,盾构机姿态 控制比较困难。此时,可降低掘进速度,合理调节各千斤顶推力,有必要时可考虑在硬岩区使用 超挖刀(备有超挖刀的盾构机)进行超挖。当盾构机遇到上软下硬土层中,为防止盾构机抬头, 要保持下俯姿态;反之,则要保持上仰姿态。掘进时要注意上下两端和左右两侧的千斤顶行程不 能相差太大,一般控制在±20mm 以内,千斤顶行程差可以通过每环管片的楔形量调整。在曲线 段掘进时,一般情况下根据曲线半径的不同让盾构机向曲线内侧偏移一定量,偏移量一般取 10~ 30mm。在盾构机姿态控制中,推进油缸的行程控制是重点,对于 1.6m 宽的管片,原则上行程控 制在 2300~2500mm 之间。行程差控制在 0~40mm 内。行程过大,则盾尾刷容易露出,管片脱 离盾尾较多,变形较大;行程差过大,易使盾体与管片之间的夹角增大,易造成管片的破损、错 台。 4.3 盾构机的纠偏措施 盾构机在掘进过程中总会偏离设计轴线,进行纠偏时必须有计划有步骤地进行。纠偏措施如下: 1) 在掘进过程中随时注意滚角的变化,及时根据盾构机的滚角值调整刀盘的转动方向。 2) 应根据各段地质情况对各项掘进参数进行调整。 3) 在纠偏过程中,掘进速度要放慢,并且要注意避免纠偏时由于单侧千斤顶受力过大对管片造 成的破损。 4) 尽量选择合理的管片类型, 避免人为因素对盾构机姿态造成过大的影响, 严格管片拼装质量, 避免因此而引起的对盾构机姿态的调整。 5) 在纠偏时,要密切注意盾构机的姿态、管片的选型及盾尾的间隙等,盾尾与管片四周的间隙 要均匀。 6) 当盾构机偏离设计轴线较大时, 不得猛纠猛调, 避免往相反方向纠偏过大或盾尾与管片摩擦, 使管片破裂。 4.4 不同地质环境中盾构机掘进姿态的控制方法 1) 淤泥层中盾构机掘进姿态的控制 盾构机在淤泥层中掘进时, 由于地层自稳性能极差, 为控制盾构机水平和垂直偏差在允许范围内, 避免盾构机蛇形量过大造成对地层的过量拢动, 宜将盾构机掘进速度控制在 30~40mm/min 之间, 刀盘转速控制在 1.5rpm/min 左右。在该段地层中掘进时,四组千斤顶推力应较为均衡,避免掘进 过程中千斤顶行程过大,否则可能会造成推力轴线与管片中心线不在同一直线上。在掘进过程中 应保持泥水系统进浆质量,保证其比重和粘度,使得顺利出渣,尽量保持盾构机的连续掘进,同 时要严格控制同步注浆量,以保证管背间隙被有效充填。 2) 全断面土层中盾构机掘进姿态的控制 全断面土层属于均一地层,盾构机在该类地层中掘进其轴线姿态能较好地控制,在掘进时保持各 分区千斤顶均匀,总推力和掘进速度均匀,即可保持盾构较好的姿态。 3) 砂层中盾构机掘进姿态的控制 盾构机在全断面富水砂层中掘进,由于含水砂层的自稳性极差,含水量大,极易出现盾构机"磕

地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法

地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法

地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法摘要:通常情况下,采用盾构法施工是在施工条件较差、影响因素多的环境中,因此,盾构姿态不容易控制,本文分析盾构姿态控制的技术,提出了盾构姿态控制的技术方法。

关键词:地铁盾构施工;盾构姿态;控制方法在地铁盾构施工中,盾构姿态控制是决定隧道质量好坏的关键因素,而影响盾构姿态的原因很多,因此在对盾构姿态进行纠偏的时候,把握纠偏量和纠偏时间是很重要的,盾构机操作人员要及时根据设计线路、土质情况、盾尾间隙、千斤顶行程和油压以及管片走势等因素,综合考虑后调整盾构姿态,不能因为某一个因素而仓促的进行纠偏,而且要遵守“勤纠少纠”的原则,切勿过大过急的纠偏,防止地层扰动大,造成地面沉降等情况。

同时盾构机操作人员也要有一定的预判能力,发现盾构机有偏离轴线趋势的时候,就要及时进行合理的纠偏,以达到调整盾构姿态的目的,这样才能保证隧道轴线符合规范要求,并最终顺利贯通。

一、盾构姿态控制的技术分析在盾构法施工中,为了保证盾构按隧道设计轴线推进,由自动测量系统或者人工测量系统测量得到盾构机轴线偏离设计线路的状态即为盾构姿态,其主要参数有里程、左右偏差、上下偏差、坡度角、旋转角、扭转角。

盾构姿态的控制质量直接影响到隧道中心相对设计轴线的偏差量和管片的拼装质量,姿态控制不好会导致隧道蛇行、与设计轴线偏差过大甚至超限,偏差较大时会导致盾尾间隙过小、盾尾“卡壳”,严重的还会导致盾尾钢丝刷损坏、管片错台、开裂、漏浆、渗水等工程事故。

为了控制隧道质量,根据规范要求:管片在盾尾拼装完成时,偏差宜控制为:平面和高程小于±50mm;在地铁隧道建成后,中线允许偏差为:平面和高程偏差小于±100mm。

二、盾构姿态控制的技术方法1、盾构始发前姿态控制技术(1)盾构施工所处地层分类目前盾构施工所处地层大概可分为以下4 类:第1 类为卵(碎)石层、圆(角)砾层、砾砂层、粗砂层、中砂层、细砂层、粉砂层、粉土层、黏性土层中的某一种地层或某几土层的混合层;第2 类为岩石层;第3 类为淤泥质土层;第4 类为以上3 类的混合层。

浅谈地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法

浅谈地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法

浅谈地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法摘要:随着城市建设的发展,我国的交通也得到了很大程度上的发展,比如地铁的大量兴建。

地铁的建设也是为了满足人们出行的重要需求,但是在地铁的施工中由于各种各样的问题,依然存在着许多方面的问题。

而地铁的盾构施工作为地铁施工中的一个重要部分,对地铁的建设来说有着不可替代的作用,所以我们一定要注重地铁盾构施工中的一些问题,特别是它的盾构姿态。

本文就对地铁盾构施工中盾构姿态的一些控制方法进行了一定的分析。

关键词:地铁盾构;施工;盾构姿态;影响因素;控制方法前言随着我国经济的发展和社会的进步,我国各行各业都取得了十分迅速的发展,当然我国的地铁工程发展迅猛前进,不仅需要依靠国民经济以及科学技术水平的提升,更需要紧随时代和社会的进步进行研究。

对此,众多的地铁工程修建人员对其研究方向也明确了研究方向和研究力度,其中,地铁施工的盾构机姿态控制就是一大研究要点。

1.有关地铁盾构姿态的基本概述地铁盾构指的就是建设地铁的一种重要施工技术,简单的来说它就是在距离地表不远的地下暗挖隧道的一种施工方法。

地铁盾构具有很多的优势,比如用它的自动化程度高,不需要太多的人力、施工速度也比较快并且它不受气候影响,可以随时开工等等。

地铁盾构在施工的过程中是在地下进行挖掘的,在挖掘的过程中由于地下有很多我们不能完全掌握的具体情况,所以在地铁盾构的施工中就可能会出现一些临时的问题。

所以我们不仅要注重防止软基开挖面崩塌,还要注重保持开挖面稳定,除此之外要注重在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业,只有这样才能够减少地铁在建设的过程中可能会出现的一些损失。

地铁盾构还有三个必要的因素:稳定开挖面、挖掘及排土以及衬砌包括壁后灌浆。

这三个要素对地铁盾构的施工来说都是不可缺少的,都有着不可替代的重要作用,所以我们一定要对它们引起足够的重视。

但是在地铁盾构中还是存在一定的问题,比如它在施工中盾构姿态的控制问题,盾构姿态就是通过一定的测量方法,比如机械测量以及人工测量等等得到的盾构机与设计轴线的偏离状态,它的测量比较复杂,所以我们一定要找到地铁盾构施工中盾构姿态的控制方法。

盾构技术姿态控制要点

盾构技术姿态控制要点

盾构技术姿态控制要点
随着社会的发展,城市的逐步建设,力学模拟技术越来越受到社会的重视,尤其是城市桥梁建设,为保证施工质量,提高建筑物的使用寿命,模拟、校核均有重要的作用。

其中,盾构技术已经成为城市桥梁建设中不可缺少的重要技术。

盾构施工技术在保证施工质量的前提下,有效降低施工成本,缩短施工工期,同时也可以有效保护环境,满足当今技术的发展需求。

盾构施工过程中,姿态控制技术是一项比较重要的技术,它能够确保盾构施工的安全性和质量。

需要特别注意的是,在盾构施工过程中,盾构机的姿态是极其重要的,如果盾构机的姿态不合理,往往会影响到施工质量,甚至会对作业安全形成严重的逆反作用。

因此,在盾构施工过程中,如何正确控制盾构机的姿态,就显得尤为重要。

首先,要正确安装盾构机,确保其安全可靠,同时要根据设计施工画图,确定好每个施工阶段的目标姿态,以确保施工质量。

其次,要加强对盾构机姿态的实时监测,及时发现和纠正姿态异常。

最后,要通过不断的研究,提高盾构机姿态控制技术,使其在施工过程中能够更好地发挥作用。

总之,盾构技术施工过程中,姿态控制技术是非常重要的。

浅析盾构姿态控制(王春光)

浅析盾构姿态控制(王春光)

浅析盾构机姿态控制——王春光2004.7.15(初稿)在盾构隧道施工中,盾构机的姿态控制是至关重要的,它直接关系到隧道的施工质量,所以在进行隧道轴线控制中,除了要做好严格的测量及检验工作,更要对盾构机的姿态控制充分的重视起来,由于盾构施工是由盾构机在深层土体进行暗挖的一种施工工艺,盾构机所处土层的土质情况、隧道轴线的平面及高程的设计情况、管片形式及施工中选型、管片的楔形处理等因素都直接影响到盾构机的姿态控制,从而对隧道的成型产生至关重要的影响。

鉴于此,我们对盾构机的姿态控制以及隧道轴线的控制作了比较充分的分析研究,希望对今后的盾构施工能够起到一些有益的帮助。

一、盾构机型式及参数1、盾构机概述本次工程中所使用的盾构机为土压平衡式盾构机,根据天津市区地层土质情况进行设计生产,适用于含有大量粘土、粉砂或低含水量粉土的地层,通过刀盘切削土体在后部土仓中屯积,形成切削土压力抵抗刀盘前端土体压力,形成土压平衡,缓解地面沉降,进行掘进。

盾构机的操作主要为“计算机监控,手动操作”,即通过盾构机上的PLC及计算机系统进行盾构机掘进过程中各种数据参数的采集处理,在操作面板及计算机显示器上进行显示,由盾构机操作手根据所显示的数据资料情况进行手动控制,对盾构的掘进状态进行操作控制,所以对盾构机操作手(俗称盾构司机)的操作熟练程度及对盾构机及其工作原理以及盾构纠偏原理的理解等各方面的要求都比较高。

比较适合于对盾构工程比较熟悉的操作人员,对于比较全面系统地掌握盾构机掘进过程的操作理念有很高的要求。

2、 盾构机相关参数(与盾构机姿态控制有关)● 盾构机型号:德国HERRENKNECHT S-225 土压平衡式盾构机 ● 盾构外径:Φ6390mm● 盾构长度:8500mm● 推进千斤顶:16×2个,编为四组:A 组(2#、3#、4#、5#)、B 组(6#、7#、8#、9#、10#)、C 组(11#、12#、13#、14#)、D 组(15#、16#、1#)。

探析地铁施工中的盾构机姿态控制

探析地铁施工中的盾构机姿态控制

探析地铁施工中的盾构机姿态控制前言:近几年,工业的发展速度越来越快,人们对生活质量的要求也越来越高,尤其是对交通工具的要求。

在这种背景下,地铁应运而生。

在今天,地铁已经成为了一种非常普遍,也非常受广大民众欢迎的交通工具。

由于盾构机在地铁工程中占有非常重要的位置,盾构机姿态控制也就受到了人们的广泛关注。

本研究就将针对“地铁施工中的盾构机姿态控制研究”这一主题进行阐述,使广大民众对这方面的内容有一个更加深入、全面的了解。

1. 盾构姿态盾构姿态常常出现在以盾构法为主要施工方法的隧道工程中,盾构姿态其实就是通过机械测量或人工测量得到的盾构机与设计轴线的偏离状态。

我国也有与隧道轴线偏差有关的规定:在隧道轴线平面位置中,地铁隧道允许的偏差为±50毫米,在这种情况下,检查人员一般会选择经纬仪测量中线;在隧道轴线高程中,地铁隧道的允许偏差为±50毫米,在这种情况下,检查人员一般会选择水准仪测量高程。

2. 影响盾构机姿态控制的因素影响盾构机姿态控制的因素具体有以下几个:第一个因素,土质因素。

盾构机切口环两边的土质不一定是同种土质,可能一边的土质较为松软,另一边的土质较为硬实,在这种情况下,就需要调整土质较为松软的那边的千斤顶,如果没有调整,或者调整的不到位的化,盾构机就会向土质较松的那一边倾斜,自然而然,盾构机就会偏离设计轴线。

第二个因素,始发基座的定位是否准确。

盾构机在工作之初,是处在始发基座上的,也就是说,始发基座的初始位置与盾构机工作之初的盾构姿态有着密切的关系。

所以,在正式施工前,一定要精确的定下始发基座的初始位置,这样,才能保证盾构机的中心线不会偏离设计轴线,才能控制盾构姿态。

除此之外,在施工前,相关工作人员还需要仔细检查一下始发基座,确保始发基座是坚实稳固的。

第三个因素,盾构机操作人员的技术水平。

盾构机操作人员的技术水平的高低决定着操作人员能否将盾构机姿态控制好,他们的操作决定了盾构机的走向。

浅谈盾构机姿态的控制方法(1)

浅谈盾构机姿态的控制方法(1)

土压平衡盾构机困难状况下的操纵及纠偏 (1)盾构姿态控制作业指导书 (3)盾构姿态实时监控原理与方法 (6)浅谈盾构机姿态的控制方法 (10)浅析盾构机姿态控制 (9)土压平衡盾构机困难状况下的操纵及纠偏摘要:为了能使操纵手更熟练的操纵盾构机,本文根据自身工作实践对盾构困难状况下操纵及纠偏的理解与广大技术工作者探讨。

关键字:轴线;纠偏;趋势1 前言盾构机是一种很笨重的机具,操纵及纠偏是受很多技术参数制约的,怎样合理地把这些参数科学的统一起来,是影响盾构机操纵及纠偏的关键,下面就这些参数的调节及注意事项通过具体情况进行阐述。

2 盾构操纵及各影响参数2.1 推力对掘进的影响⑴如果推进过程中出现一侧推力比另一侧推力大,但推进油缸的行程显示却是推力小的一侧变化快,这种现象多出现在小半径施工,增加推力,使得压差变大,以满足转弯的需要,用降低掘进速度的办法来保证掘进的连续性,同时也避免刀盘被卡死。

⑵管片拼装的好坏会影响推进油缸的有效推力,所以要充分挖掘盾构机的有效推力,要避免不必要的推力损失,这也解释了为什么有时加大推力而速度依然无法获得提升。

2.2 铰接对掘进的影响在纠偏过程中一侧的铰接拉得太长是件很头痛的事情,收铰接会加大不利的趋势,严重时这环的纠偏可能前功尽弃,一定要做到收铰接时间不可太长,压力不要太高,尽量把趋势从正值纠到负值(或负值到正值),并使之过2个趋势点再收铰接,这样就会把姿态调到了有利的一侧,这时收铰接才会对姿态纠偏起到事半功倍的效果。

2.3 速度对掘进的影响⑴如果掌子面裂隙水丰富,或是在通过含水丰富地层时,要全速前进,在出土量有保证的前提下,尽可能提高掘进速度,这样做的好处是快速通过含水层,避免过多的水涌出。

⑵在掘进过程中脱顶现象是时有发生的事情,可通过增大速度的方法把脱顶的油缸伸出来,以达到所有推进油缸都顶在管片上,一次不行,可多次重复此方法,一定会见效的。

这种情况多出现速度不是很快,扭距忽大忽小的硬岩状况中。

浅析盾构机姿态控制

浅析盾构机姿态控制

算 模式 的监 测方 法虽 然难 度较 大 ,但精 度较 好 。
这 一监测 方 法将作 为 今后致 力研 究 的方 向。
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浅析盾构机 姿态控制
梁 涛
要 求都 比较高 。 比较适 合于对 盾构 工程 比较熟 悉 的操 作人 员 ,对 于 比较 全面 系统地 掌握盾 构机掘 进 过程 的操 作理念 有很 高的要求 。
1 盾构机型式及 参数
( )盾 构 机概述 1
的操 作 主要 为 “ 计算 机 监 控 ,手 动 操 作 ” ,即通 过 盾 构 机 上 的 P C及 计 算 机 系 统进 行 盾 构 机 掘 L
天 津地 铁工 程 中所使 用 的盾 构机 为土 压平 衡 式盾构 机 ,根据 天津 市 区地 层土 质情 况进 行 设计 生产 ,适用 于含 有 大量粘 土 、粉 砂或 低含 水量 粉
值。
的,它们 使得 维 护桥 梁 的安全 也成 为 了非常 复 杂 的工作 。影 响桥 梁 的环 境 因素 主要 包括 :( )高 1
速 的潮 汐 以及 风 力 ;( )行驶 船只 可 能的撞 击 ; 2 ( ) 由于 空 气 的湿 度 和 含 盐 度 引起 的桥 梁腐 蚀 3 破坏 ;( )靠 近地 震 区边 缘 ;( )高密 度 的交通 4 5
数 据 自动传 输 、 自动 解算 处理 、准 实 时测 量结 果 和 测量 结果 图形 演示 。利 用控 制 中心 实 时统一解
度变 化等 因素 引起 的徐 缓 的位移 以及 大风 影 响下 的大 位移 无 能为 力 ;激 光干 涉仪 、全 站 仪和 精密 水准 仪受 气候 的影 响较 为严 重而 且采 样 率也 很难
及 相关 技术 等 。 22 影 响桥 梁 的环 境 因 素及 GP . S检 测 系统 的 重

谈谈盾构姿态控制与管片拼装技术

谈谈盾构姿态控制与管片拼装技术

谈谈盾构姿态控制与管片拼装技术引言:在地质条件比较复杂的情况下,盾构施工需要根据围岩变化采取相匹配的掘进模式,管片拼装姿态控制良好,可使盾构机处于良好的工作状态,减少机械维修维护费用,加快工程施工的进度,缩短工期。

1.盾构姿态控制与管片拼装技术盾构的姿态控制是盾构施工中的一个重要环节。

盾构姿态控制的基本原则:以隧道设计轴线为目标,偏差控制在设计范围内,同时在掘进过程进行盾构姿态调整确保不破坏管片。

盾构推进过程中,依靠千斤顶不断向前推进,为便于轴线控制,将千斤顶设置分成不同区域。

在切口水压正确设定的前提下,应严格控制各区域油压,同时控制千斤顶的行程,合理纠偏,做到勤纠,减小单次纠偏量,实现盾构沿设计轴线方向推进。

采用通用楔形管片作为隧道衬砌。

其不同的旋转位置,将产生不同的上、下、左、右超前量,通过不同位置管片的拼装,实现对隧道轴线的拟合。

因此拼装前管片的选型至关重要。

选择正确的管片旋转角度,能保证拼装工作的顺利进行提高拼装质量,保证构筑隧道符合设计轴线。

另外,盾构推进施工中,成环管片作为盾构推进后座,对盾构推进起到一种导向作用。

为此,在盾构推进尤其是曲线推进时,应通过严格的计算和量测来确定管片的超前量。

同时应用盾构本身PPS 系统综合系统,合理选取管片旋转位置,以达到管片相应的超前量,使管片环面始终垂直于设计轴线。

盾构姿态控制与管片拼装相互影响,相互制约的两个过程。

盾构姿态控制与管片拼装应以隧道设计轴线控制为目标,同时两者相互协调,保证管片拼装质量,避免管片产生破损。

2. 管片拼装对盾构姿态控制的基本原则2.1直线段施工直线段施工最理想的状态是隧道设计中线与盾构轴线管片中线重合。

但实际施工情况,三条线之间存在偏差。

2.1.1三条线基本重合理论上,管片拼装时K块可以交替放在圆心对称的位置。

但是,为了保证拼装精度,应避免K出现隧道下部。

最好K块交替放270°位置。

K块在右侧,左右油缸行程差25mm,K块在左侧,左右油缸行程差-25mm。

浅谈盾构机掘进过程中的姿态控制

浅谈盾构机掘进过程中的姿态控制

浅谈盾构机掘进过程中的姿态控制摘要:随着地铁项目的大力发展,越来越多的盾构机投入到隧道工程施工中,在各项目施工过程中经常出现盾构机偏离设计线路等问题,影响施工质量和进度,本文就影响盾构机姿态的因素、盾构机穿越不同地层的姿态控制和发生偏离后的纠偏措施等几个方面进行论述,使盾构机应用技术更加成熟的在不同环境中发挥作用,为社会创造更大的价值。

关键词:盾构机;姿态控制;纠偏中国北京自从在1969年10月1日开通了首条地铁以来,正在以令人咋舌的发展速度一步一步的迈入世界领先水平,从一无所有到走向海外,中国地铁不但促进了中国城市的发展,更赢得了全世界对中国制造的尊重,在这一历史进程中盾构机的应用和发展无疑起到了至关重要的决定性作用,社会在发展,盾构机的种类也日渐繁多,因此对盾构机的应用技术便有了更高的要求。

1 盾构姿态的影响因素笔者根据目前所在武汉蔡甸线地铁工程的实践经验,经过总结后得出影响盾构水平偏差及垂直偏差的因素有多个方面,主要有:① 现场地质方面;② 工程设计方面;③ 始发基座偏差;④ 操作手的操作水平和操作经验;⑤ 管片姿态;⑥ 注浆压力;⑦ 旋转角。

2盾构机姿态控制2.1盾构曲线段出洞的姿态控制⑴以洞门中心作为起始点,以加固区外边缘与隧道轴线间的交点作为终点,并且通过计算保证盾构及管片报表不会超标的前提下,采取以直线推进来代替盾构出洞段曲线推进。

⑵采用超挖刀调整盾构推进的趋势在推进时,可以通过超挖盾构小曲率半径内侧加固土体来达到盾构纠偏的目的。

超挖量的多少根据实际的纠偏效果,伸长或缩短超挖刀的伸出长度,并根据超挖刀的伸出长度调整刀盘转速。

2.2 盾构正常段姿态的控制正常推进段推进轴线控制主要有平面直线段推进轴线控制、平面曲线段推进轴线控制、纵坡推进轴线控制等,平面直线段推进姿态的控制,控制比较简单,只要考虑千斤顶行程差与盾构姿态的关系,平面曲线段推进姿态主要控制盾尾与管片间的间隙、左右油压差值及左右千斤顶长度差值。

盾构姿态的模糊控制方法

盾构姿态的模糊控制方法

盾构姿态的模糊控制方法随着城市化进程的加速,地下基础设施建设的需求逐年增长,盾构机作为一种重要的基础设施建设机械,其工作效率和成本优势受到了广泛的关注。

而盾构姿态的模糊控制方法是提高盾构机工作稳定性和满足建设要求的关键技术之一。

一、盾构姿态的模糊控制方法概述盾构机在行进过程中,随着地质情况的变化,姿态会发生变化,如果姿态发生偏差且无法控制,会导致盾构机的运行不稳定性和安全性,因此需要对盾构姿态进行控制。

而模糊控制方法可以适应复杂多变的地质情况,提高控制效率和精度。

二、盾构姿态的模糊控制方法具体步骤1、建立姿态控制系统模型为有效地控制盾构姿态,需要建立姿态控制系统的数学模型,包括系统的输入量、输出量和控制量等关键参数。

2、设计模糊控制器通过姿态控制系统模型,可以设计出适用于盾构机姿态控制的模糊控制器。

其中,需考虑输入变量和输出变量之间的逻辑关系,设计出合理的规则库和模糊成员函数。

3、参数调整和优化在设计好模糊控制器后,需要对其进行参数调整和优化,以保证其可以在实际控制系统中稳定工作和满足控制要求。

优化参数的方法包括模拟实验和实际试验,根据实验数据反复调整参数,直到达到最优状态。

4、系统实现和测试验证经过以上步骤,盾构姿态的模糊控制器可以进行系统实现和测试验证。

在实际工程中,需要根据具体的盾构机类型和地质情况进行合理配置和调整控制参数,以保证盾构机可以稳定、高效地运行。

三、盾构姿态的模糊控制方法应用前景盾构姿态的模糊控制方法在城市化建设中具有广泛应用前景。

通过模糊控制方法,可以提高盾构机的稳定性和工作效率,同时减少人工干预和机械故障风险,从而降低基础设施建设成本和优化建设时间。

总之,盾构姿态的模糊控制方法是一种重要的现代化建设技术,其在城市化基础设施建设中具有广泛应用价值和发展前景。

盾构机的姿态控制及纠偏课件

盾构机的姿态控制及纠偏课件

❖ 6、铰接油缸的伸出长度直接影响掘进时盾构 机的姿态,硬减小铰接油缸的长度差,尽量 控制在30mm以内,将铰接油缸的形程控制在 40-80mm之间为宜。
❖ 四、盾构机的纠偏措施
❖ 盾构机在掘进时总会偏离设计轴线,按规定 必须进行纠偏。纠偏必须有计划、有步骤地 进行,切忌一出现偏差就猛纠猛调。盾构机 的纠偏措施如下:
❖ 1、盾构机在每环推进的过程中,应尽量将盾 构机姿态变化控制在+—5mm以内。
❖ 2、应根据各段地质情况对各项掘进参数进行 调整。
❖ 3、尽量选择合理的管片类型,避免人为因素 对盾构机姿态造成过大的影响。严格管片拼 装质量,避免因此而引起的对盾构机姿态的 调整。
❖ 4、注意控制盾构机的滚角值
❖ 5、在纠偏过程中掘进速度要放慢。
❖ 方向控制要点
❖ 1)控制基点:以盾尾位置为控制基点 ❖ 2)调节量控制:一环掘进调节10mm较为合理,
线性最佳。
❖ 3)趋势调节:趋势调节不能变化太大,急于 纠偏,大趋势变化由大方位变化而来。
❖ 4)铰接操作:铰接油缸位置总处于最大伸出 与最小缩回行程之和。满足铰接弯曲
❖ 二、姿态控制技术 ❖ 1、盾构机滚动控制 ❖ 1)改变刀盘旋转方向 ❖ 2)改变管片拼装左右交叉先后顺序 ❖ 3)调整两腰推进油缸轴线,使其与盾构机轴
❖ 6、当盾构机偏离理论较大时,纠偏和俯仰角 的调整力度控制在5mm/m,不得猛纠猛调
❖ 7、姿态偏离轴线调整推进千斤顶油缸压力和 行程逐步纠偏。
❖ 8、纠偏时要注意盾构机姿态,控制住设计轴 线中心±20mm以内,间隙要均匀平衡。
❖ 盾构姿态蛇行变化,主要是通过调整盾构分 区推力来实现的。盾构姿态调整,要在各种 地质情况下推力参数基础上,加大局部推力 或把另外两个或者三个方向的推力降低,来 调整姿态。。

盾构机姿态控制的一般细则

盾构机姿态控制的一般细则

盾构机姿态控制的一般细则盾构机的姿态控制包括集体滚转控制和前进方向控制。

在掘进过程中,根据激光自动导向系统显示的数据,盾构机操作人员通过合理调整各分区千斤顶的推理及刀盘转向以及铰接油缸的收放来调整盾构机的姿态。

其原则只有两条:1.滚动角应控制在±10mm/m,滚动角太大,盾构机不能保持正确的姿态,影响管片的拼装质量。

可通过反转刀盘来减小刀盘的滚动角。

2.如果盾构机向右偏,可提高右侧千斤顶的推力;反之亦然,如果盾构机向下偏,则提高下部千斤顶的推力;反之亦然。

盾构机控制一般细则:→在一般情况下,盾构机的方向偏差应控制在±20mm/m之内,在缓和曲线段及园曲线段,盾构机的方向偏差量应控制在±30mm/m以内, 曲线半径越小,控制难度越大。

这将受到设备状况,地质条件和施工操作等方面原因的影响。

当开挖面图提交均匀或软硬上下相差不大时,保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行较容易。

方向偏角应控制在±5mm/m以内,特殊情况下不宜超过±10mm/m;否则,会因盾构急转弯过急造成盾尾间隙过小破坏盾尾刷和管片错台破裂漏水。

→当盾构机遇到上硬下软土层时,为防止盾构机机头下垂,要保持上仰姿态;反之保持下俯状态。

掘进时要注意上下两段及左右两侧的千斤顶形程差不能相差太大,一般控制在±20mm以内, 特殊情况下不能超过60.mm。

→当开挖面内的左,右低层软硬相差很大而且又处于曲线段时,盾构机的方向控制比较难。

此时,可降低掘进速度,合理分配各区的千斤顶推理,必要时,可将水平偏角放宽到±10mm/m,以加大盾构机的调向力度。

当以上操作无法将盾构机的姿态跳到合理位置时,将考虑实用仿行刀。

→在曲线掘进时,管片易望曲线外侧偏移,因此,一般情况下让盾构机往曲线内侧偏移一定量。

根据曲线半径不同,偏移量通常取10-30mm。

即盾构机进入缓和曲线和曲线前,应将盾构机水平位置调整至±0mm,右转弯掘进逐步增加至+20mm,左转弯则调整至-20mm。

盾构机的姿态控制及纠偏

盾构机的姿态控制及纠偏
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❖ 5、在盾构机姿态控制中,推进油缸的形程控 制是重点。对于1.5米宽的管片,原那么上推 进油缸的形程在1700-1800mm之间,形程差 控制在0~50mm之间。形程过大,那么盾尾 刷容易露出,管片脱离盾尾较多,变形较大, 以导致管片姿态变差;形程差过大,以导致 盾尾与盾体之间的夹角增大,铰接油缸形程 差加大,盾构机推力增大,同时造成管片的 选型困难。
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2020/11/5
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❖ 2、当盾构机遇到上硬下软土层时,为防止盾 构机机头下垂,要保持上仰姿态;反之保持 下俯状态。掘进时要注意上下两段及左右两 侧的千斤顶形程差不能相差太大,一般控制 在20mm以内, 特殊情况下不能超过60.mm。
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❖ 3、当开挖面内的左,右低层软硬相差很大而 且又处于曲线段时,盾构机的方向控制比较 难。此时,可降低掘进速度,合理分配各区 的千斤顶推理,必要时,可将水平偏角放宽 到10mm/m,以加大盾构机的调向力度。当 以上操作无法将盾构机的姿态跳到合理位置 时,将考虑实用仿行刀。
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❖ 6、铰接油缸的伸出长度直接影响掘进时盾构 机的姿态,硬减小铰接油缸的长度差,尽量 控制在30mm以内,将铰接油缸的形程控制 在40-80mm之间为宜。
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❖ 四、盾构机的纠偏措施 ❖ 盾构机在掘进时总会偏离设计轴线,按规定
必须进展纠偏。纠偏必须有方案、有步骤地 进展,切忌一出现偏差就猛纠猛调。盾构机 的纠偏措施如下:
在20mm/m之内,在缓和曲线段及园曲线段, 盾构机的方向偏差量应控制在30mm/m以内, 曲线半径越小,控制难度越大。
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盾构机姿态控制纠偏

盾构机姿态控制纠偏

土压平衡盾构机姿态控制与纠偏目录一、姿态控制21 、姿态控制根本原则22、盾构方向控制33、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素5二、姿态控制技术101 、滚动控制102 、盾构上下倾斜与水平倾斜10三、具体情况下的姿态控制111 、直线段的姿态控制112 、圆曲线段的姿态控制123 、竖曲线上的姿态控制134 、均一地质情况下的姿态控制145 、上下软硬不均的地质且存在园曲线段的线路146 、左右软硬不均且存在园曲线段的线路157 、始发段掘进调向158 、掘进100m 至贯穿前50m 的调向169 、贯穿前50米的调向1610 、盾构机的纠偏1611 、纠偏的方法17四、异常情况下的纠偏191 、绞接力增大,行程增大192、油缸行程差过大193、特殊质中推力增加仍无法调向204 、蛇形纠偏215 、管片上浮与旋转对方向的影响21五、大方位偏移情况下的纠偏22一、姿态控制1 、姿态控制根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围,同时在掘进过程中进展盾构姿态调整,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应一定的上浮量,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 。

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第一组
第 四 组
第 二 组
第三组
表示装有行程传感器和压力传感器
2.2 导向系统 盾构机上的自动导向系统为德国 VMT 公司的 SLS-T 导向系统,主要有以下四部分组成: 1)全站仪。具有电脑控制及自动识别精确锁定目标棱镜。主要用于测量(水平和垂直的)角度和距 离、发射激光束。 2)活动 ELS 靶(电子激光靶),简称激光靶。激光靶用来接受激光束,决定激光束的水平及竖向入射 点。此外激光靶的滚动角和仰俯角也通过集成于激光靶内部的倾斜计来测得。偏航角通过击到激 光靶上的激光的入射角来决定。激光靶固定在机器上,在安装激光靶时,激光靶的确切位置已经被 确定,激光靶跟机器轴线的关系也已经确定。 3)计算机及隧道掘进软件。SLS-T 软件是自动导向系统的核心,它从全站仪和 ELS 等通信设备 接受数据,盾构机的位置在该软件中计算,并以数字和图形的形式显示在计算机的屏幕上,操作 系统采用 WindowsXP,确保用户操作简便。 4)黄盒子,黄盒子用来给全站仪和激光供电。系统电脑和全站仪之间的通讯也通过黄盒子进行 5)中央控制箱。中央控制箱是电脑和系统的各个传感器进行通讯的端口,中央控制箱将传感器传 来的数据转化为工业电脑可以识别的合适数据,同时工业电脑发出的控制指令也被转化并输向各 个传感器。
西南交通大学成人专科毕业设计(论文)
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构表面与隧洞间的摩擦阻力不均匀,开挖掌子面上的土压力以及切口环切削欠挖地层引起的阻力 不均匀,也会引起一定的偏差。开挖掌子面岩层分界面起伏较大,掌子面土层软硬不均,也易引 起方向偏差。即使在开挖掌子面土体的力学性质十分均匀的情况下,受刀盘自重的影响,盾构也 有低头的趋势。因此,在掘进过程中,应对竖直方向的误差进行监测和控制。盾构机的前进方向 水平向右偏,则需要提高右侧千斤顶分区的推力;反之,则需要提高左侧千斤顶分区的推力。如 果盾构机机头向下偏,则需要提高下部千斤顶分区的推力;反之亦然。一般情况下,盾构机的方 向纠偏应控制在±20mm 以内,在缓和曲线及圆曲线段,盾构机的方向纠偏应控制在±30mm 以 内。尽量保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行,否则可能会因为姿态不好而造成盾尾间隙过小和 管片错台裂缝,造成管片破损。当开挖土体较均匀时,盾构机姿态控制较容易,一般情况下方向 角控制在±5mm/m 以内。当开挖面内地层左、右软硬不均而且又是处在曲线段时,盾构机姿态 控制比较困难。此时,可降低掘进速度,合理调节各千斤顶推力,有必要时可考虑在硬岩区使用 超挖刀(备有超挖刀的盾构机)进行超挖。当盾构机遇到上软下硬土层中,为防止盾构机抬头, 要保持下俯姿态;反之,则要保持上仰姿态。掘进时要注意上下两端和左右两侧的千斤顶行程不 能相差太大,一般控制在±20mm 以内,千斤顶行程差可以通过每环管片的楔形量调整。在曲线 段掘进时,一般情况下根据曲线半径的不同让盾构机向曲线内侧偏移一定量,偏移量一般取 10~ 30mm。在盾构机姿态控制中,推进油缸的行程控制是重点,对于 1.6m 宽的管片,原则上行程控 制在 2300~2500mm 之间。行程差控制在 0~40mm 内。行程过大,则盾尾刷容易露出,管片脱 离盾尾较多,变形较大;行程差过大,易使盾体与管片之间的夹角增大,易造成管片的破损、错 台。 4.3 盾构机的纠偏措施 盾构机在掘进过程中总会偏离设计轴线,进行纠偏时必须有计划有步骤地进行。纠偏措施如下: 1) 在掘进过程中随时注意滚角的变化,及时根据盾构机的滚角值调整刀盘的转动方向。 2) 应根据各段地质情况对各项掘进参数进行调整。 3) 在纠偏过程中,掘进速度要放慢,并且要注意避免纠偏时由于单侧千斤顶受力过大对管片造 成的破损。 4) 尽量选择合理的管片类型, 避免人为因素对盾构机姿态造成过大的影响, 严格管片拼装质量, 避免因此而引起的对盾构机姿态的调整。 5) 在纠偏时,要密切注意盾构机的姿态、管片的选型及盾尾的间隙等,盾尾与管片四周的间隙 要均匀。 6) 当盾构机偏离设计轴线较大时, 不得猛纠猛调, 避免往相反方向纠偏过大或盾尾与管片摩擦, 使管片破裂。 4.4 不同地质环境中盾构机掘进姿态的控制方法 1) 淤泥层中盾构机掘进姿态的控制 盾构机在淤泥层中掘进时, 由于地层自稳性能极差, 为控制盾构机水平和垂直偏差在允许范围内, 避免盾构机蛇形量过大造成对地层的过量拢动, 宜将盾构机掘进速度控制在 30~40mm/min 之间, 刀盘转速控制在 1.5rpm/min 左右。在该段地层中掘进时,四组千斤顶推力应较为均衡,避免掘进 过程中千斤顶行程过大,否则可能会造成推力轴线与管片中心线不在同一直线上。在掘进过程中 应保持泥水系统进浆质量,保证其比重和粘度,使得顺利出渣,尽量保持盾构机的连续掘进,同 时要严格控制同步注浆量,以保证管背间隙被有效充填。 2) 全断面土层中盾构机掘进姿态的控制 全断面土层属于均一地层,盾构机在该类地层中掘进其轴线姿态能较好地控制,在掘进时保持各 分区千斤顶均匀,总推力和掘进速度均匀,即可保持盾构较好的姿态。 3) 砂层中盾构机掘进姿态的控制 盾构机在全断面富水砂层中掘进,由于含水砂层的自稳性极差,含水量大,极易出现盾构机"磕
浅谈盾构机姿态的控制方法


南水北调中线穿黄一期工程以德国 VMT 公司的盾构机为例,介绍盾构机的组成、工作原理和 激光导向系统的组成,探讨盾构隧道施工中盾构机姿态控制的原理。分析盾构施工过程中不同 地质条件下姿态控制技术,并提出一些盾构机的纠编措施。
关键词:
盾构施工; 盾构机; 姿态控制
目 录 第1章 绪 论 1 1.1 前言 1 第2章 盾构机姿态控制的组成与功能 2 2.1 推进系统 2 2.2 导向系统 3 2.3 数据采集系统 4 第3章 定位的基本原理 4 第 4 章 盾构掘进方向的控制与调整 5 4.1 穿黄隧洞 II-A 标盾构施工地质条件 5 4.2 盾构姿态偏差 6 4.3 盾构机的纠偏措施 7 4.4 不同地质环境中盾构机掘进姿态的控制方法 第 5 章 盾构机姿态位置的测量及检测 8 5.1 盾构机始发定位测量 8 5.2 盾构推进中姿态测量和计算 9 5.4 环片成环现状测量 10 5.5 隧洞沉降测量 11 5.6 盾构机推进中导向控制点的复测 11 5.7 贯通测量 12 5.8 贯通测量误差估算 13 结 论 14 致 谢 15
隧洞贯通测量中的地下控制导线是一条支导线,它指示着盾构的推进方向,导线点随着盾构机的推 进延伸,导线点通常建立在管片的侧面仪器台上和右上侧内外架式的吊篮上,仪器采用强制归心,为 了提高地下导线点的精度,应尽量减少支导线点,拉长两导线点的距离(但又不能无限制的拉长),并 尽可能布设近乎直伸的导线。穿黄隧洞施工中一般两导线点的间距宜控制在 70 环即 100m 左右。 盾构机自动导向系统的姿态定位主要是依据地下控制导线点来精确确定盾构机掘进的方向和位 置。在掘进中盾构机的自动导向系统是如何定位的呢?它主要是根据地下控制导线上一个点的坐 标(即 X、Y、Z)来确定的,这个点就是带有激光器的全站仪的位置,然后全站仪将依照作为后视方 向的另一个地下导线的控制点来定向,这样就确定了北方向,即方位角。再利用全站仪自动测出的 测站与 ELS 棱镜之间的距离和方位角,就可以知道 ELS 棱镜的平面坐标(即 X、Y),利用三角高程 测出 ELS 棱镜的高程值(即 Z)。激光束射向 ELS,ELS 就可以测定激光相对于 ELS 平面的偏角。 在 ELS 入射点之间测得的折射角及入射角用于测定盾构机相对于隧道设计轴线(DTA)的偏角。坡 度和旋转直接用安装在 ELS 内的倾斜仪测量。这个数据大约每秒钟两次传输至控制用的计算机。 通过全站仪测出的与 ELS 之间的距离可以提供沿着 DTA 掘进的盾构机的里程长度。所有测得的 数据由通信电缆传输至计算机,通过软件组合起来用于计算盾构机轴线上前后两个参考点的精确 的空间位置,并与隧道设计轴线(DTA)比较,得出的偏差值显示在屏幕上,这就是盾构机的姿态,在推 进时只要控制好姿态,盾构机就能精确地沿着隧道设计轴线掘进,保证隧洞能顺利准确的贯通。 第 4 章 盾构掘进方向的控制与调整 4.1 穿黄隧洞 II-A 标盾构施工地质条件 根据目前地质勘察资料,过河隧洞开挖范围内,Q2 粉质壤土中夹有钙质结核层,Q41 砂层中石 英颗粒含量较高,达 40%~70%,且分布有泥砾层和砂砾石透镜体,局部有淤泥质粉质壤土透镜 体,对盾构机施工有影响。在桩号 8+670~8+940 之间,隧洞底板分布有 Q3 粉质粘土,施工中 具变形特性。在隧洞掘进过程中可能会遇粒径大于 15cm 的块石、枯树及成岩差的上第三系粘土 岩、砂岩、粉砂岩和砂质粘土岩,其中薄层状钙质胶结的砂岩呈坚硬状,强度较高,抗压强度达 到 16.5MPa。 邙山隧洞桩号 4+893.57~5+658.57, 长 765m, 其中盾构掘进 749 m。 其中全土层 (桩号 4+893.57~5 +360.57)长度 467 m,由黄土状粉质壤土、古土壤、淤泥、粉质粘土、淤泥质粘土、粉质壤土、 淤 泥 质 粉 质 粘 土 、 砂 壤 土 中 的 一 种 或 几 种 组 成 。 钙 质 结 核 土 层 长 度 298 m , 桩 号 5+360.57~5+658.57。层中只要含有钙质结核就作为单独的一层。 由于穿黄隧洞整个工程都在地下进行,且地层软硬不均和坡度变化以及操作等因素的影响,工程 所穿越的地层、各层土层的特性和物理指标都大不一样,盾构机必定受到各土层物理性质的制约 和影响,盾构推进不可能完全按照设计的隧洞轴线前进,而会产生一定的偏差。当这种偏差超过 一定限界时就会使隧洞衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化,并造成地层损失增大而使 地表沉降加大,因此盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向,及时有效纠正掘进偏差。 4.2 盾构姿态偏差 在盾构掘进过程中,由于不同部位掘进千斤顶参数设定的偏差引起掘进方向的偏差。同时由于盾
第2章 盾构机姿态控制的组成与功能 2.1 推进系统 穿黄隧洞海瑞克 S-359 盾构机推进系统提供盾构向前推进的动力,包括 28 根推进油缸和相应的 液压泵站,盾体的前进由操作分组的推进油缸来完成。推进油缸的后端顶在管片上以提供盾构前 进的反力,推进油缸按照在圆周上的区域分为上下左右 4 组,下组为 10 根油缸,其余 3 组为每 组 6 根油缸(如下图) 。通过调整每组油缸的行程来对盾构进行纠偏和调向,每组油缸均有单独 的压力调整,这样可避免引起管片移位或产生损坏的压力过载。为使盾构沿着正确的方向开挖, 操作手可以单独调整 4 组油缸的压力和行程。为了测量盾构机在操作过称中的姿态的变化,其 4 组推进油缸装分别装有行程传感器和每组油缸压力传感器, 并能显示掘进中的 4 组油缸的行程差。 总推进速度通过控制旋钮在主控室进行调整。盾构机每一组油缸均可独立控制压力进行操纵,在 控制室里操作手可以看到每组油缸行程及压力的数字显示。在管片安装过程中,正在安装管片的 对应油缸缩回,其它油缸的撑靴保持压力状态以足够的推力与管片接触,以防止盾构后退。 油缸的布置避开了管片接缝,所有的油缸撑靴均为球形绞接式以避免造成管片裂缝或损坏。推进 油缸顶在压力舱板后部。油缸活塞杆端缸体由一个橡胶轴承支撑;这样,这些油缸从管片到Hale Waihona Puke 力 舱板之间就可以不受侧向力的作用。
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