盾构推进轴线控制及调整
盾构掘进姿态的影响因素及纠偏
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
盾构姿态控制与管片拼装技术(1)
盾构姿态控制与管片拼装技术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。
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。
设计轴线控制范围：平面控制： 100mm，高程控制：-100mm。
本工程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。
1.盾构姿态控制与管片拼装的基本原则1.1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。
下面分几种基本情况进行讨论：（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°与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。
（2）盾构轴线与隧道轴线重合假设管片端面与隧道设计轴线的垂直面存在夹角θ，最不利的情况是两平面在水平面上的投影夹角为θ(顺时针为正)。
盾构施工风险控制
盾构施工风险控制近年来，国内地铁区间隧道大量采用盾构法施工，盾构技术有了长足进步，但盾构施工事故还是时有发生。
在盾构施工中地质是基础，设备是关键，人是根本。
避免事故的核心是对风险进行辨识，采取有效措施，阻止或降低风险的发生。
一、盾构进出洞风险控制盾构在工作井内始发掘进必须凿出预留洞口的钢筋混凝土后，才能将盾构推入洞口，盾构刀盘转动切削洞口外土体。
由于凿出预留洞口的钢筋混凝土需要较长时间，洞口土体暴漏时间过长会引起土体坍塌进入工作井，影响盾构始发；如遇含水饱和的砂性土，极易引起大量水涌入工作机，造成严重的工程事故，延误工期和造成巨大的经济损失。
尤其是大直径盾构由于埋设大和洞口面积大，盾构始发的风险更大。
需采取以下措施：①从设计上加强端头加固措施，如在端头洞门增加排素混凝土桩，端头加固选用效果较好如三轴搅拌桩的施工方案。
②对于富水地层，必须采用降水措施。
③对端头加固加固效果进行检测，确保端头加固的整体性和抗渗性满足设计要求。
加固体与井壁密封性不能出现缺陷点。
二、小曲线半径地段盾构施工风险控制小半径曲线上推进时，土体对盾构和区间的约束力差，盾构轴线较难控制。
同时由于曲线半径过小，使得掘进时盾构机向曲线外侧的偏移量增大，对管片拼装造成一定影响。
施工中严格控制油缸的分区推力，适时调整盾构姿态，严格控制盾尾间隙。
小半径曲线盾构掘进时，要采取以下措施：①盾构测量盾构在小半径曲线段推进时，增加隧道测量的频率，确保盾构测量数据的准确性。
通过测量数据来反馈盾构机的推进和纠偏。
在施工时实施跟踪测量，确保盾构机良好的姿态。
由于隧道转弯曲率半径小，隧道内的通视条件相对较差，需多次设置新的测量点和后视点。
在设置新的测量点后，严格加以复测，确保测量点的准确性，防止造成误测。
同时，由于盾构机转弯的侧向分力较大，易造成已成环隧道的水平位移，所以必须定期复测后视点，保证成型隧道位置的准确性。
②盾尾间隙控制小曲率半径段内的管片拼装至关重要，合理的盾尾间隙有利于管片拼装和盾构进行纠偏。
隧道盾构推进施工影响轴线控制的原因和控制方法
控制 的精确 度，对隧道施 工具有直接 的影响 ，譬如轴线偏
移 ，会影 响管片 的拼装 ，严重时会产生过大 的施工荷载 ， 从而 引起 管片开裂 。本 文将 在对 隧道盾构推进 施工影响轴 线控制原 因分析的基础上 ，对如 何控制轴线的方法 展开深
入探讨。
的控制方法 。 １ ． 导线边长度 的控制
在基本技术要求方面 ，以 ５ ０ ｍ作 为 基 本 单 位 ，
在 ５ ０ ～１ ５ ０ ｍ的隧道推进和距离 １ ５ ０ ￣２ ０ ０ ｍ的贯通
４ ．平竖 曲线盾构形态 的控制
一
面，分别进行一次 高程测 量的定向和导入 ，取得三
次测 量的结果， 利用其加权平均值指导隧道的贯通 ， 同时在距 离贯通 面的 １ ／ ２的位置 ， 加测陀螺方位角 ，
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕｓ ａ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｅ ．
近井 高程 点至少为 ２个 ，以及在精密的导线点上 ， 控制趋近地 面的导线长度和严密平差度 。 除此之外 ， 在 使用铅垂仪的时候 ，要 避免铅垂仪支承台和观测 台作 业的互相影响 ，铅垂仪每 次的投点都要单独进 行 ，将铅垂仪 的纵轴坐标 互差控制在 ３ ｍ ｍ以上 。
Ｉ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ 】 ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｘ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
其 中地 下 定 向边 的 测量 至 少 ２条 ，传 递 高 程 的地 下
方面是控制平 曲线段盾 构的形 态，其平面位
地铁盾构施工安全风险管理与控制措施
地铁盾构施工安全风险管理与控制措施发布时间：2022-05-07T10:05:36.935Z 来源：《新型城镇化》2022年9期作者：雷荡[导读] 地铁盾构法是借助于盾构机完成地下施工作业的施工工法，具有结构安全可靠、速度快及施工效率高等特点。
中铁四局安徽省合肥市 230011摘要：地铁盾构法是借助于盾构机完成地下施工作业的施工工法，具有结构安全可靠、速度快及施工效率高等特点。
目前随着我国发展进程加快，地面土地使用率越来越高，所以地铁建设规模也随之越来越大，盾构机凭借其兼具经济性、安全性等的特点，成为了现今城市轨道交通施工中的关键技术。
但是盾构法也存在安全风险，因此需要做好地铁盾构施工安全风险管理与控制，保证施工安全进行。
关键词：地铁；盾构；施工；安全；风险；管理；控制1地铁盾构施工管理中存在的安全风险1.1开挖面失稳的安全风险在地铁盾构施工中，存在开挖面失稳风险，对地铁盾构安全施工造成很大影响。
在地铁盾构施工中，导致出现开挖面失稳原因主要有以下几个原因。
一是在地铁盾构施工中，会遇到管涌和流沙问题，会造成盾构机发生突沉。
二是在地铁盾构施工中，会遇到地层空间，会造成盾构机轴线的偏移。
三是在地铁盾构施工中，会遇到涌水问题，会导致出现塌方问题，对地铁盾构施工的顺利进行造成影响。
1.2盾构机掘进过程坍塌事故的安全风险在地铁盾构施工中，容易发生塌方问题，对地铁盾构安全施工造成很大影响。
在地铁盾构施工中，如果对塌方不能很好地进行处理，就会造成地表沉降，对地铁工程的顺利进行造成很大影响。
2盾构施工安全控制措施2.1完善地铁盾构施工安全管理体制在地铁盾构施工中安全风险的管理首先要进行管理体制的创新和完善。
管理体制的创新要摒弃旧的发展模式，对以往的管理体制中的弊端进行调整，将整体功能发挥到最大程度。
对地铁盾构施工的管理不能一板一眼，需要灵活多变，面对不同程度、不同大小、不同规模的施工要合理规划管理模式，在管理体制上可以采用不完全相同式管理。
市政工程施工工艺(盾构法隧道施工)
盾构机性能验收
盾构始发
一、盾构始发简介
盾构始发是盾构推进的开始，也是盾构法隧道施 工中的一道关键工序。在进入施工现场后，所有的 准备工作都是为盾构顺利始发提供条件。当盾构安 装调试结束并一切正常后，进入始发状态。
在盾构始发之前要安装盾构后靠，要在洞圈内 开探孔观测土体是否稳定、洞圈封门凿除，还要 在洞圈上安装防水装置。所有准备工作就绪，盾 构将开始始发。
另外，在负环拼装之前需事前将盾尾油 脂填满盾尾钢丝束内。见图21
图20
此时负环拼装完毕后，前期盾构始发准备 工作就绪。等待盾构正式始发
图21 盾尾油脂
图22 前期负环管片拼装完毕
六、盾构始发 在洞圈防水装置安装完毕后，将要进行盾构始发施 工。 在盾构始发之前，在洞圈内左、右两边各焊接一段 导向轨。此导向轨是基座轨道的延长线，但比基座轨道 底2cm，以免盾构始发刀盘旋转碰到此导向轨。 此导向轨的作用是为了防止盾构进入洞圈后，盾构 磕头，盾尾下沉。 盾构始发时要先将洞门钢筋割除，分九大块，从上 向下进行。
盾构法隧道施工工艺流程
盾构法隧道的基本原理是用一件有形钢质组件沿隧道设计 轴线开挖土体而向前推进。
施工工艺流程： 施工准备（三通一平、生产生活设施布置）→盾构就位
（基座安装、盾构安装调试、后靠支撑安装）→负环拼装 →盾构始发（洞门加固、洞圈止水装置安装、凿处洞门、 始发推进）→盾构正常推进（轴线控制、同步注浆、出土、 管片拼装）→盾构到达（洞门加固、贯通测量、基座安装、 洞圈止水装置安装、封堵洞门）→盾构吊装→工程竣工。
水、照明、通讯等设施的安装工作。
（2）、施工前必需材料、设备、机具备齐，以满足本阶段施工要求， 管片、连结件等准备有足够的余量。
盾构掘进姿态调整与纠偏
1.1.1.1盾构掘进姿态调整与纠偏
在实际施工中，由于管片选型拼装不当、盾构机司机操作失误等原因盾构机推进方向可能会偏离设计轴线并超过管理警戒值；在稳定地层中掘进，因地层提供的滚动阻力小，可能会产生盾体滚动偏差；在线路变坡段或急弯段掘进过程中，有可能产生较大的偏差，这时就要及时调整盾构机姿态、纠正偏差。
（1）参照上述方法分区操作推进油缸来调整盾构机姿态，纠正偏差，将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内。
（2）当滚动超限时，及时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。
在急弯和变坡段，必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖和在轴线允许偏差范围内提前进入曲线段掘进来纠偏。
盾构法隧道工程
（2）管片拼装预防措施
4）控制管片环、纵缝的质量，严禁发生拼 装前后喇叭、内外张角、环高差、拼装缝 过宽、两块管片相对旋转等质量问题。
5）检查整环测量的成果报告以及管片与盾 壳间的间隙，及时调整管片拼装的姿态， 控制管片与盾尾之间的周边间隙。
6）每块管片拼装后及时调整圆环椭圆度至 符合要求，测量管片圆环成果报表，再调 整好千斤顶的顶力，确保隧道的圆度。
应资质的监测单位做相应的检测试验。
三、盾构出洞主要质量问题2
2）加强盾构进出洞准备及测量 ①审查地质工程勘察报告、设计地质说明等相关资料，
在施工方案中，对流砂等不良地质情况应有相应的预防措 施。 ②了解端头井附近的地下管线状况，绘制管线图，以便 为场地布置、地基加固、盾构吊装、监测布点等工作提供 条件。 ③必须建立严格的平面控制测量网，进行地面和井下联 测。建立井下导线，用以盾构进洞后进行指引盾构掘进。 ④必须建立严格的高程测量网，将地面水准点传递至井 下水准点上，作为井下高程起算点，并应选择主要导线点 作为永久水准点。 ⑤制作盾构上的测量标志点。测量标志点要做好原始记 录和校核记录，以免盾构标志数据中存在系统误差。 ⑥一公里左右的隧道需进行三次联接测量，盾构进洞前 应及时做好地面中心的复测工作，并根据洞门中心调整盾 构推进轴线。
二、盾构机的组成2
3．盾尾
盾尾部即盾构的后部。盾尾部为管片拼 装空间，该空间内装有拼装管片的举重臂。 为了防止周围地层的土砂、地下水及背后 注入的填充浆液窜入该部位，特设置尾封 装置。
泥水平衡式盾构
在机械切削式盾构的前部刀盘后侧，设置隔板，它与刀盘之间形成泥 水压力室，将加压的泥水送入泥水室，当泥水压力室充满加压的泥水 后，通过加压作用和压力保持机构，来谋求开挖面的稳定。盾构推进 时有旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用
浅谈盾构轴线偏差原因及其纠偏措施
浅谈盾构轴线偏差原因及其纠偏措施摘要：盾构法施工轴线控制是盾构法施工重点环节，通过对影响盾构轴线偏差的因素研究与控制进而达到娴熟掌握盾构法施工隧道轴线控制技巧，为以后的盾构法施工提供强有力的技术保证。
关键词：盾构；轴线控制引言盾构法施工轴线控制是盾构法隧道施工的重要环节。
文章对产生盾构轴线偏差的因素进行了分析，并有针对性地提出了防范和监控措施，以确保盾构掘进轴线及成型隧道轴线满足设计及规范要求。
一、产生盾构偏差的原因（一）始发基座的安装与线形始发架及反力架安装不稳及安装位置不符合设计要求，将直接导致盾构机在初始推进时发生位置偏移，甚至始发后轴线控制失控，盾构走形严重偏离隧道设计轴线。
（二）管片拼装盾构机在掘进过程中，随着盾构姿态沿轴线的不断调整，盾构千斤顶产生一定的行程差，通过合理的使用转弯环管片来调整盾构千斤顶的行程差，使管片与盾构机盾尾之间保证必要的盾尾间隙量。
此外，管片拼装的真圆度也影响盾尾间隙量。
（三）同步注浆对轴线控制的影响同步注浆可以及时填充盾尾前移后土体与管片之间产生的间隙，防止土层变形和坍塌，而且注浆量的多少及注浆压力的大小和分布都对轴线控制产生一定的影响。
（四）施工参数设定（1）盾构在不同区间线型中向前推进，盾构环环都在纠偏，区域千斤顶的推力及行程差直接影响盾构姿态。
（2）控制土压的设定值：一般在纠偏时，土压力的设定值比较大，使得千斤顶推力增大，千斤顶各区域调节时容易产生较大的压力差，利于增大土体对机头的反作用力将机头托起或横移。
（3）注浆压力及注浆量。
（五）土质因素在推进施工范围内，尤其开挖面土层变化处，由于不同土质的软硬程度及其承载能力有较大差异，会使盾构机产生不均匀位移，对盾构姿态造成一定的不良影响。
（六）地下水含量变化地下水含量丰富时，造成土体松软，盾构往往偏向松软土体或地下水丰富的河道的一边。
（七）施工连续性施工中途停止、施工流程不连贯以及推进速度不均匀，例如一旦遇到比较松软的土质，会造成盾构机下沉，因而影响盾构掘进姿态。
盾构施工中常见的问题及处理措施
盾构施工中常见的问题及处理措施前言盾构施工工法在国内近年流行的机械化施工作业，由于盾构工法较传统的矿山法施工作业安全、自动化程度高、工人劳动强度低，越来越受施工单位欢迎。
盾构工法经过在国内多年的施工实践，盾构工法逐步被人们所认识和了解，虽然盾构工法有很多的优点，但其缺点也不少，如盾构施工中发生错台、管片破损等质量问题，没法返工，留下工程永久性的质量缺陷，质量问题重点为预控。
因此，施工过程中的风险管理越来越受人们所重视，不断探索施工风险预控制技术，不但可以提供施工质量水平和企业的技术管理水平，同时有利于避免质量、安全事故，降低施工成本。
风险管理关键在于发现问题，分析问题，采取应对措施和预防措施，总结经验，不断提高工程风险的管理。
现本文以表格的形式对盾构施工过程中的一些质量问题分类概述，并找出问题产生的原因，进而提出处理措施。
见下表：质量问题产生的原因处理措施出洞段拆除封门时出现涌水、流砂封门外侧加固土体强度低1.创造条件使盾构尽快进入洞口，并对洞门圈进行加固封堵，如双液注浆、直接冻结等2.加强监测，观测封门附近、工作井和周围环境的变化。
3.加强工作井的支护结构体系地下水发生变化封门外土体暴露时间太长洞口土体流失洞口土体加固效果不好1.洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性；2.洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈；密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况；3.在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体，在相应位置设置可调节的构造，保证密封的性能；洞口密封装置失效掘进面土体失稳盾构推进轴线偏离设计轴线盾构基座变形1.盾构基座中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向保持一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处；2.对基座框架结构的强度和刚度进行验算，以满足出洞时盾构穿越加固土体所产生的推力要求；3.控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致；4.盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求；5.在推进过程中合理控制盾构的总推力，使千斤顶合理编组，避免出现不均匀受力盾构后靠支撑发生位移或变形出洞推进时盾构轴线上浮后盾系统出现失稳反力架失效1.对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。
盾构隧道轴线控制及盾构课件
楔形量除应根据管片宽度、管片环外径、曲线半径及区间使用的楔形环所占的比例、管片的制造性外，还应根据盾尾空隙量而定。
管片尺寸特性掌握
管片的尺寸特性掌握，主要是根据管片拼装形式决定，关键取决于封顶块旋转的位置，从而确定了管片形成空间尺寸，如对轴线偏移量，轴线纠偏量等。
ΔY
θX
θY
12：00
0
5.1
0．0
0.4870
0.0
1：00
36
4.1
-3.0
0.3940
-0.2863
2：00
72
1.6
-4.9
0.1505
-0.4632
4：00
108
-1.6
-4.9
-0.1505
-0.4632
5：00
144
-4.1
-3.0
1185
30
1221
1179
42
2:00
72
1224
1176
48
1208
1192
16
4:00
108
1224
1176
48
1192
1208
-16
5:00
144
1215
1185
30
1179
1221
-42
6:00
180
1200
1200
0
1174.5
管片使用历史
在1930年前，盾构隧道使用的管片主要为铸造钢管片。之后，开始使用预制混凝土管片，应用在英国的伦敦小直径的下水道（1.5米～3米）。直到1965年，在欧洲国家主要发展和使用预制混凝土管片，应用于大直径软土的盾构隧道（5米～10米），如德国、比利时、奥地利、法国。同期日本在预制混凝土管片使用尚尤其显著。
盾构机的姿态控制及纠偏
❖ 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：
❖ 三、盾构机姿态控制一般细则
❖ 1、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。
❖ 一、姿态控制
❖ 1、姿态控制基本原则
❖ 以隧道轴线为目标，根据自动测量显示的 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、盾构机方向控制
❖ 通过分组油缸的推进力和推进行程从而实 现盾构的左转、右转、抬头、低头和直行。
❖ 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 线不平行。
❖ 4）当旋转量较大时可在切口环和支撑环内单 边加压重
❖ 2、盾构机上下倾斜和水平倾斜 ❖ 1）倾斜量应控制在2%以内 ❖ 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）通过应用盾构千斤顶逐步纠正 ❖ 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。
盾构技术 姿态控制要点
2
目录
盾构姿态控制目标 直线掘进姿态控制 曲线掘进姿态控制
3
4
姿态控制目标
验收规范规定最大偏差目标： 水平：±50mm 高程：±50mm
5
姿态控制目标
• 纠偏原则：
（1）偏离量增加之前及早修正。 （2）勤纠、量小。 （3）遵循偏离量的管理值和允许值。 （4）确保管片质量和盾尾间隙。
• ⑵ 控制管片水平移动和侵限 • ①进入缓和曲线段时，将盾构机姿态往曲
线内侧（靠圆心侧）偏移20～40mm，形 成反向预偏移，这样可以抵消之后管片的 往曲线外侧（背圆心侧）的偏移。
40
盾构曲线掘进姿态控制
小半径曲线段盾构推进轴线预偏示意图
41
盾构曲线掘进姿态控制
• ②减小油缸推力。 • 在砂质地层中要加强渣土改良，总推力
33
盾构曲线掘进姿态控制
图中箭头为盾尾及千 斤顶对管片的作用力
34
盾构曲线掘进姿态控制
管片形成轴线与设计轴线模拟
直线管片
楔形管片 直线管片
短直线
允许误差
施工轴线 设计轴线
35
盾构曲线掘进姿态控制
• ⑶ 管片之间易发生错台。管片易产生开 裂和破损，严重者漏水。
• 管片存在一个水平方向的受力，不但会使 整段隧道衬砌管片发生水平偏移（即前面 所叙的侵限现象），还会导致管片之间发 生相对位移，形成错台。由于管片的特殊 受力状态，管片与管片之间存在着斜向应 力，使得前方管片内侧角和后方管片外侧 角形成两个薄弱点如下图，使得相当多的 管片因此破裂。还有一个破裂原因就是因 为相邻两环管片产生了相对位移，使得管 片螺栓对其附近的混凝土产生剪切作用， 使该处的混凝土开裂。
，线性最佳。 • ⑶ 趋势调节：趋势调节不能变化太大，不
盾构推进技术控制(实际经验分享)
一、测量人员1、法面法面指的是与隧道轴线垂直的一个平面，实际施工中若管片法面与隧道法面重合，盾构机与轴线夹角较小的情况下，盾构机千斤顶作用在管片环面上的推力是垂直和均匀的，这样可以减小径向分力，从而减小管片错台和破损，在盾构机上下坡及左右转弯时，保持一定的法面超前量，利于盾构姿态调整、管片上浮以及盾尾间隙的控制，通过实际测量每一环管片的法面，跟理论法面对比，然后通过贴片调整法面偏差是很有必要的，所以要求跟班测量人员必须测量每一环管片的法面，及时告知盾构司机及工班长法面偏差，通过贴片及调整C 块位置纠正管片法面。
坡度及转弯半径不一样，法面超前量也不一样，目前隧道以22‰的坡度下坡，半径800米左转，就需要保持法面上长及右长，经计算得知，目前需保持上长13.2cm，右长4.5mm，当实际测出的法面与该数据有偏差时，就需要调整。
法面要求一环一测，并形成资料。
2、侧滚侧滚是指盾构机本体或管片向左或者向右旋转，当侧滚角度较大时，会造成管片扭转、盾构超挖及姿态偏差等一系列问题，一般来说当侧滚值超过20mm时，要反转刀盘或者调整千斤顶分区油压进行右对称的两根千斤顶，测量千斤顶之间的高差来确定侧滚值，按照经验数据，当高差超过2cm时要进行调整。
这就需要测量人员将侧滚数据及时告知盾构司机来进行调整。
侧滚数据要求每班一测，并形成记录。
3、盾构机控制画面上显示的盾体倾角值与测量画面上显示的坡度偏差值不对应，需要测量人员定期人工复核盾构机实际倾角，并形成记录。
盾构机控制画面上显示的侧滚值与测量画面上显示的侧滚角是否对应，也需定期进行人工复核。
4、姿态表上数据要求补充完善，目前仅仅只有姿态数据，其他全是空白。
5、倒九环数据要求每班一测。
6、要求所有测量数据真实有效。
二、盾构司机1、操作要点⑴盾构机要平稳推进，每一环姿态调整不要过急、过大，每一环姿态的调整量控制在3～5mm。
⑵盾构机与轴线的垂直坡度偏差不要大于3‰，水平角度偏差不要大于0°10′19″。
盾构施工质量控制要点及管理制度
盾构施工质量控制要点及管理制度1.1盾构掘进施工1.1.1 盾构设备制造质量，必须符合设计要求，整机总装调试合格，经现场试掘进50～100m距离合格后方可正式验收。
1.1.2 盾构组装时的各项技术指标应达到总装时的精度标准，配套系统应符合规定，组装完毕经检查合格后方可使用，盾构使用应经常检查、维修和保养。
1.1.3 盾构掘进施工必须严格控制排土量、盾构姿态和地层变形。
1.1.4 盾构进出洞时应视地质和现场以及盾构形式等条件对工作井洞内外的一定范围内的地层进行必要的地基加固，并对洞圈间隙采取密封措施，确保盾构的施工安全。
1.1.5 在盾构推进施工中应及时进行各项中间隐蔽工程的验收，并填写下列记录：（1）竖井井位坐标；（2）竖井预留的洞圈制作精度和就位后标高、坐标；（3）预制管片的钢模质量；（4）盾构推进施工的各类报表；（5）内衬施工前，应对模板、预埋件等进行检查验收。
1.1.6 盾构机进出竖井洞前，必须对洞口土体进行加固处理，以防止洞门打开时土体和地下水涌入竖井内引起地面坍陷和危及盾构施工。
1.1.7 隧道洞口土体加固方法、范围和封门形式应根据地质、洞口尺寸、覆土厚度和地面环境等条件确定。
1.1.8 检查盾构始发的准备工作，测量盾构机始发的姿态（盾构机垂直姿态略高于设计轴线0～30mm，防止“栽头”），检查盾构机防滚转措施及负环管片、始发台的稳定性；检查反力架刚度。
最后一层钢筋的割除，应自下而上进行才比较安全。
1.1.9 盾构工作竖井地面上应设防雨棚，井口应设防淹墙和安全栏杆。
1.1.10在盾构推进过程中应控制盾构轴线与设计轴线的偏离值，使之在允许范围内。
1.1.11 盾构中途停顿较长时，开挖面及盾尾采取防止土体流失的措施。
1.1.12 盾构掘进临近工作竖井一定距离时应控制其出土量并加强线路中线及高程测量。
距封门500mm左右时停止前进，拆除封门后应连续掘进并拼装管片。
1.1.13 盾构掘进速度，应与地表控制的隆陷值、进出土量、正面土压平衡调整值及同步注浆等相协调，如盾构停歇时间较长时，必须及时封闭正面土体。
盾构隧道轴线控制及盾构
盾构机选型
根据工程地质勘察资料 和设计要求，选用适合 河流底部复杂地质条件 的盾构机，并配备相应
的辅助设备。
施工难点
施工过程中需确保盾构 机在河流底部稳定推进 ，防止渗漏和塌陷，同 时需控制盾构隧道轴线
的准确度。
解决措施
采用具备高强度和稳定 性的盾构机及配套设备 ，加强施工监测和信息 化管理，优化推进参数 和注浆工艺，确保施工
土压力控制是盾构施工过程中至关重要的环节，涉及到土仓压力的设定、切口水压波动、推进速度和排土量等多 个方面。为确保土压力的稳定，需根据实际情况调整各项参数，并加强监测和预警，防止因土压力失衡导致隧道 塌方等事故。
ห้องสมุดไป่ตู้
盾构施工中的泥水处理
总结词
盾构施工中的泥水处理是环境保护的重 要措施，也是施工过程中的难点之一。
城市地铁、铁路、公路、水利等基础 设施建设领域。
发展方向
随着技术的不断进步和应用领域的扩 大，盾构隧道将向更大规模、更高质 量、更高效的方向发展。
02 盾构隧道轴线控制
轴线控制的重要性
确保隧道施工精度
轴线控制是盾构隧道施工的关键 环节，通过精确控制轴线，可以 确保隧道施工精度，减少误差。
提高隧道质量
盾构隧道的特点
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施工速度快
盾构机采用预制管片拼装，施 工速度快于传统挖掘方法。
对周围环境影响小
盾构机在地下施工，对地面交 通、建筑和环境影响较小。
安全性高
盾构机具有完善的支撑和稳定 系统，能够保证施工安全。
适用性广
适用于各种地质条件和规模不 同的隧道工程。
盾构隧道的应用和发展
应用领域
参数控制
(完整word版)盾构机的方向控制
盾构轴线控制轴线控制，即及时纠正盾构机推进中产生的轴线偏离，使推进轴线时时刻刻与计划路线保持一致。
近年来各种自动测量系统和盾构千斤顶操作无人化的轴线控制系统大量问世。
自动化、省力化已是当前的社会需求。
将来这些新的系统必然得以有效的广泛地应用。
不过这里需要说明的是，即使利用计算机自动化系统测量的场合下，管理者也必须很好地理解测量、轴线控制原理，以便对测量结果进行核校及对轴线修正的判断。
1 修正偏离的原则盾构轴线控制的基本原则如下：①偏离量增大之前及早修正；②在场地条件受限不能修正，只能按现时轴线掘进的场合下，通常可提前10～20m控制偏离量。
③遵循偏离量的管理值和允许值，确立偏离修正方针。
图1示出的是盾构轴线控制、偏离修正图。
为了把施工时的实际偏离量控制在规定的允许偏离量以内，首先应确定偏离量的管理值(允许值的50％～80％为目标)，并在该目标范围内修正偏离进行推进管理。
必须确立连续修正偏离的意识，但是，如果不明确修正到什么时候，什么程度的方针，则会像图1示出的那样出现反复偏离。
图20.4.1 盾构偏移修正图如果在已经发生偏离的场合下修正盾构轴线，则因超挖和盾构外周面摩擦的增大周围地层将发生扰动，致使沉降。
从防止沉降的观点出发，希望减小偏离量。
在轴线控制时，必须先掌握盾构现在在推进轴线上的偏离量，其次按可以把偏离量拉回到管理值以内的原则设定轴线修正量，即使超过管理值也可以考虑先修正几米的原则进行轴线控制。
2 盾构轴线控制2．1 决定轴线修正量在决定盾构轴线修正量时，应进行盾构位置、轴线变化的模拟，必须明确偏离修正的方针。
设盾构推进微小距离△L 时，对应的轴线变化角为θ，则对应计划线形的偏离量的变化为δ，由图2可知，δ可按下式计算：δ=δ1+δ2 (1)δ1=(δh0一δt0)·△L／L (2)δ2=δp+L1·sinθ(3)δp=R·(1一cosθ)(4)=ΔL·(1一cosθ)／{2·sin(θ／2)}式中：δ1——偏离计划轴线差的变位量；δ2——轴线修正的变位量；δh0——掘削面现时偏离量；δt0——盾尾现时的偏离量；δp——盾构旋转位置的变位量。
盾构施工技术
这种方法盾构推进中对地层扰动最小，是最佳控制方法。（见图2－3）
图 2－3
二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制
b、变坡法
盾构推进前应先观察盾构与管片上下的间隙情况，遇盾构上部已卡
管片时则可采用先抬后压的纵坡控制（如图2－4）所示，反之可用（如
图2－5）所示的先压后抬的方法来控制。
盾构法施工的优点
1、场地作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小； 2、隧道施工的费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响，适宜于
建造覆土深的隧道； 3、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候的
影响； 4、穿越地面建筑群和地下管线密集区时，周围可不受施工影响； 5、自动化程度高、劳动强度低、施工速度较快。
渣排除速度与开挖速度相符。
二、盾构推进施工
二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制
盾构推进是采用盾构法建造隧道三大主要工序的第一道工序。盾构借助于设在
其支承环上千斤顶的顶力，向前推进，直至行进一定距离，使盾尾内形成一个能容
纳管片宽度的空间，使隧道建造在这一空间内。
盾构轴线的控制是盾构推进施工的一项关键技术，怎样控制盾构能在已定空间
面，另一点是表示形式不同，一般平面是采用比较容易的左右两腰千斤顶
伸出长度差值来表示，也有用平面夹角表示（盾构轴线与隧道轴线间的水
平夹角）。
具体操作时同样可以采用纵坡控制的方法，通常称为稳定法及晃动法
两种，晃动法有可视管片与左右两侧间隙采用先左后右或先右后左两个形
式。
二、盾构推进施工—盾构推进轴线的控制
一、盾构—盾构选型
各工程在前期准备工作时最重要的是做本工程所用盾构的选 型及设计，而盾构选型必须根据工程所穿越的地层土质条件进行， 选中的盾构性能必须解决三个技术问题：
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盾构推进轴线控制技术研究1项目概述1.1工程概况上海地铁杨浦M8线Ⅲ标段我管段区间包括黄兴绿地站～延吉中路站（简称黄延区间）、延吉中路站～黄兴路站（简称延黄区间），其中延黄区间上行线长1112.774m,下行线长1127.929m、有15.155m长链。
上、下行线均有一缓和曲线长70m、半径为500m的曲线；黄延区间上行线长381.456m、下行线长398.334m，上、下行线曲线多、半径小（最小为350m），且下行线进、出洞段均位于缓和曲线上。
洞口的导线测量受现场条件的限制，一般只能短边控制长距离；洞内的导线点及吊篮点经常受管片的沉降、旋转、及电瓶车振动等因素的影响；测量条件差受到天气、洞内光线（主要是大气折光、旁折光、大气密度、光线强弱）的影响，根据以上影响因素通过提高仪器精度，增加测量频率，采用不同测量方法、途径，以确保测量结果的精度及可靠性。
1.2项目目标盾构轴线偏离设计值不得大于±50mm，并且将施工后地表沉降的最大变形量控制在+10～30mm之内，保证隧道顺利贯通，为今后类似工程积累经验。
2研究方法2.1测量控制依据规范和招标文件要求，根据现场实际条件,编制切实可行的测量方案，进行误差分配理论分析，从布置控制、施工导线点，到不同测量方法、途径的比较，采用主、副导线相结合的方法和分两阶段的测量方法,结合隧道轴线偏差情况确定最优控制方法。
2.1工艺控制针对不同土质进行盾构机土压分析、通过100米试推进采集相关原始数据进行分析、设定参数，然后通过施工信息反馈，不断优化参数，最终通过盾构姿态的控制及调整、千斤顶推力的分布、管片纠偏、注浆孔位置、注浆量的调整等各项工艺有效地控制及调整盾构机轴线。
3研究内容3.1测量控制3.1.1测量施工流程3.1.2测量依据严格执行《中华人民共和国国家标准GB50308-1999地下铁道、轻轨交通工程测量规范》。
（参阅其中的第8、11、18章节）严格遵守《中华人民共和国国家标准GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范》。
严格执行《中华人民共和国国家标准GB50026-1993工程测量规范》。
3.1.3测量方法盾构出洞前的准备工作:⑴测量桩位的交接（空导点、水准点）测量桩位是由业主提供的，一定要提供多余桩位，以便校核。
在使用前必须按照规范上相应的精度对其复核，经复核达到精度要求后，方可使用。
⑵实地现场踏勘、选点和布网①地面控制点的选位根据现场条件，我们首先要在地面上布置地面控制网，因施工场地比较狭小，临时设施、设备较多，因此布点要考虑到网形精度、通视、稳定性和受施工的影响程度等因素。
②地下控制点的布设综合光线、通视、旁折光、空气密度等因素的影响，地下主导线控制点的平均间距布设控制在150~200m为宜，而辅助导线控制点（吊篮点）平均间距40~50m为宜，当然可根据设计路线的线形及现场情况作实际调整，地下高程控制点控制在50m 左右，高程控制点可布设膨胀螺丝在管片的左耳或右耳上。
③对所布设的控制点要严加保护，并对其位置作好记录，以便查找。
⑶出洞口三维坐标的测量及进洞方案的确定①在盾构机到位前，应精确测量预留出洞口的三维坐标，并与设计值比较，洞口直径至少测量水平和垂直两个方向，若实测洞圈的偏移量超过规范要求或失圆明显，需报设计院予以确认、回复，以便盾构机出洞时做适当调整。
②在精确测定洞口的三维坐标后，我们要确定盾构出洞的轴线。
若直线出洞，我们可采取按设计方位出洞；若曲线出洞，考虑到出洞口前有加固区，在加固区盾构机不能纠偏，我们采取割线出洞比较安全。
所采取割线的出洞方位我们事先前必须计算好，使盾构机在不能纠偏时的最大偏移量处小于50mm，在盾构机曲线进洞的情况下，我们同样要考虑类似的情况。
⑷盾构姿态检验及参数确定盾构出洞前，要仔细测量盾构机的有关数据及参数，如：盾构机的长度、半径、盾构机的前尺到切口的距离、后尺到盾尾的距离、前、后尺的水平距离、竖尺到盾构机中心的垂直距离，以及每推进一环后拼装环的大里程到盾尾的距离。
为简化计算，根据这些常数我们编写了电算化程序来测量盾构机的姿态。
另外，我们用普通测量的方法来测出盾构的原始姿态，以此来检验我们电算化测量盾构姿态的准确性。
3.1.4控制测量内容控制测量是整条隧道贯通的关键，也是隧道测量的技术难点。
⑴隧道平面控制测量隧道平面控制测量既是对影响隧道横向贯通误差的控制，首先我们要清楚影响隧道横向贯通误差的主要来源：地面控制测量中误差—m q1盾构出洞口处联系测量中误差—m q2地下贯通导线点测量中误差—m q3盾构姿态定位测量中误差—m q4（包括标尺定位误差）盾构姿态施工测量中误差—m q5（包括盾构操作误差）盾构进洞口处中心平面坐标测量中误差—m q6地铁平面贯通横向中误差—m Q因地下平面控制点不可避免是支导线测量，而且洞口联系测量一般只能是短边放长边，这在测量上是尽量避免的，但有时受施工条件的限制，我们只能采用这种方法。
所以出洞口处联系测量是隧道贯通的重点。
另外，设各项误差相互独立，根据已建地铁的实际经验，根据各项误差对横向贯通精度的不同影响，采取不等精度分配原则，再根据横向贯通精度的要求±50mm (即中误差±25mm)，计算出影响横向贯通误差的各种测量误差的中误差。
通过控制各项误差的中误差来达到控制隧道的横向贯通精度。
具体取值计算如下：m q1=m, m q2=3m, m q3=2m, m q4=m, m q5=m, m q6=mm Q=√m q12+ m q22 +m q32 +m q42 +m q52 +m q62= 4.1m则m=±25/4.1=±6.1mm, 从而有：m q1=±6.1mm, m q2=±18.3mmm q3=±12.2mm , m q4=±6.1mm , m q5=±6.1mm, m q6=±6.1mm⑵隧道高程控制测量隧道高程控制既控制隧道的纵向贯通误差，相对横向贯通误差来说，隧道的纵向贯通误差容易控制些。
为了满足设计要求±50mm(既中误差±25mm)，我们必须清楚影响纵向贯通误差的主要因素。
影响纵向贯通误差的主要因素有：地面高程控制测量中误差—m h1盾构出洞口处高程传递测量中误差—m h2地下高程点测量中误差—m h3盾构姿态高程定位测量中误差—m h4盾构机施工测量中误差—m h5盾构机进洞口洞中心高程测量中误差—m h6地铁区间隧道高程贯通中误差—m H同样设各种误差相互独立，根据各种误差对纵向贯通误差的不同影响，采取误差不等分配原则，计算出各种测量误差的中误差，通过控制各项测量误差的中误差来达到设计要求的纵向贯通误差。
具体取值计算如下：m h1=m, m h2=2m, m h3=2m, m h4=m, m h5=m, m h6=2mm H=√m h12+ m h12 +m h12 +m h12 +m h12 +m h12= 3.9m则m=±25/3.9=±6.4mm, 从而有：m q1=±6.4mm, m q2=±12.8mmm q3=±12.8mm , m q4=±6.4mm , m q5=±6.4mm, m q6=±12.8mm3.1.5两阶段测量法第一阶段测量：隧道推进前100m，导线控制点的井口传递可由井上直接传递到井下，由于传递边较短，且井上、井下高差较大，这对仪器的要求较高，对控制长距离的隧道来说精度很难得到足够的保证，由于隧道刚施工阶段，场地条件受限，无法实施更好的测量方案。
利用此方法控制100m 的隧道精度还是毫无问题的。
第二阶段测量：待隧道推进约100米后，导线控制点可由井上传递到车站的中层板，再由中层板传递到隧道内。
这样不但可以拉长井口传递边的距离，也可使传递倾角大大减小（倾角小于规范要求的30°）。
通过延吉中路站～黄兴路站区间隧道下行线两阶段测量方案的实施，效果良好。
3.1.6盾构姿态测量盾构姿态测量是实时测量盾构机的现有状态，及时指导盾构机纠偏。
盾构姿态测量是利用ET—2电子经纬仪测量前、后横尺和竖尺的偏差来反算盾首、盾尾的偏差，即实测角度与理论设计角度相比较，再根据公式推算至盾首、盾尾。
为避免复杂计算，进行程序化。
这中间容易出现的问题是理论里程和实际里程不一致，导致计算出的理论偏差不是当时盾首、盾尾的偏差，为解决这一问题，需要我们经常复测里程。
里程复测时，实际上我们无法实测出管片的中心里程，通常只能测管片的底部里程，这需要我们根据所测该环的坡度来计算出中心里程，特别在坡度较大的情况下，管片的底部里程和中心里程相差较大。
另外，精确复测出里程后，也要根据实际里程来调整三维坐标。
这样计算出的盾构姿态才能较准确地反映当时的盾构状况。
3.1.7隧道管片的法面测量对于法国FCB土压平衡盾构机来说，盾构机的内径为6260mm,管片外径为6200mm,即盾构机内径与管片外径间有30mm的间隙。
法面测量不准或测量不及时，会出现管片安装困难、管片破碎、管片错缝的现象。
因此管片的法面测量也非常重要。
管片的上下法面（俯仰度）相对好测一些，可利用吊线锤的方法来解决；左右法面的测量可用反射片测出该环管片左右两边对称点坐标并计算出其实际方位角，与理论方位角比较，计算出左右法面的偏差。
另外，隧道平面曲线的特征点和隧道的纵断面的变坡点是我们管片法面测量的重点。
3.1.8盾构施工测量（即“倒九环”测量）“倒九环”测量即是测量当班施工最终环号（包括该环）后九环的上下、左右偏差。
我们通常用带水平气泡的5m长尺来测管片的左右偏差，左右偏差测量的方法是：把5m长尺水平放置在所测环的大里程，把经纬仪对准后视水平度盘置零，然后瞄准长尺把水平度盘拨至根据事先计算好的理论角度直接读出水平尺上的数值，即是该环的左右偏差。
若读数在水平尺中心右侧，则说明隧道偏左，反之则偏右。
上下偏差测量的方法是：放一水准尺于所测环的大里程的底部，根据隧道内的高程控制点测出该环大里程的高程，通过与设计高程比较得出该环管片的上下偏差。
通过测量此偏差，可以反映出管片的错缝情况、管片在盾构机内和出盾尾后的变化情况以及管片最近两天的偏差变化情况。
以便于及时调整注浆、推进速度等施工参数。
3.1.9隧道里程的测量隧道的起始里程、旁通道里程、进洞里程和设计曲线的特征点是我们里程测量的重点。
隧道起始里程的确定可根据设计的旁通道里程减去旁通道前管片的长度是理论上第一环管片的小里程，再减去负环的长度是我们反力架的法面里程。
由于受管片贴片、纠偏等因素的影响，我们从确定的起始里程推进至旁通道的实际里程会与理论里程不一致，这需要我们在旁通道前要精确复测里程，以保证旁通道的里程在设计要求范围内。