盾构技术 姿态控制的要点共47页
如何控制盾构机姿态
机 在 推 进 中偏 阳 。 （ ２ ） 机 械 没 备 的 素 。盾 构 机 械 本 身 的 能 与姿 念 没 有 直 接 关 系 ． 只 足 它 的 机 械 能 所 具 箭 的搽 控 与 训 整 盾构 姿态 彳 ｆ “接 关 系 。 比 如 １ ｆ斤顶 Ｔ 作１ 川 步 ．［ ｔ ｊ 加 工 精 度 惹 造 成 伸 阻 力 小 一致 。 ， ｊ 外 ．ｆ 构 外 壳 肜 状 误 差 、 设 衔 在 盾 构 内 安 偏 匝 ］ 某 ・ 侧、 装 后 轴 线 斤 顶 安
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程 中 ，盾 构 姿 态 变 化 不 宜 过 人 、过 频 ， 盾 构 姿 态 控 制 的 好坏 直接 影 响竣Ｉ ｌ ［ 隧道 的质 ｛ ｌ ｝ 币 ¨ 埘 土 层 的 扰 动 度 。 （ ３ ）盾 尾 隙 因 素 。影 响 厢 尾 间 隙 的 安 素 有 ： 使 用 楔 形 环 管 ； 管 片 的 方 他 角 （ 或俯 仰 角 ） ’ ｊ 盾 构 机 的 方位 角 （ 或 俯 仰 角 ）不 ・ 致 ；盾 构 机 ｒ 竹 片 中 心 合理
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盾构姿态控制
土压平衡盾构机困难状况下的操纵及纠偏董宇摘要：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。
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。
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。
速度不宜过快也不宜过慢，更不要走走停停，可以在扭距大的情况下减小速度达到减小扭距的办法，不要停机等扭距降下来在掘进。
刀盘转速及扭距对掘进的影响刀盘的转速要满足的条件便是与掌子面的充分切削，基本操作原则是黏土层用低转速，硬岩用高转速，同时注意推力的调整，以提高或降低刀盘对土体的惯入度。
盾构姿态动态控制
片纵缝处的骑缝千斤顶一定要用，以保证在环管片 的环面平整。③ 盾构纠偏是一个缓慢的过程，纠偏 数值不能太大。 2 . 3 正确的选用刀盘的正反转 盾构机的转动偏差多通过改变刀盘的旋转方向、 施加反向的旋转力矩进行修正。实际操作过程中， 必须根据旋转角的测量数据在一定调整范围内正确 选用。 2 . 4 提高管片的拼装质量 在盾构施工过程中，管片与盾构机的相对位置 常常不能保持理想状态，管片的环面与盾构推进方 向存在夹角，盾尾间隙上下、左右产生较大偏差， 甚至产生卡壳现象，影响盾构姿态的正常调整。
6壁后注浆过程的影响随着盾构的推进脱出盾尾的管片与土体间出现建筑空隙该空隙用浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填当其充填量和注浆压力分布不均时会使管片发生位移盾尾间隙分布不均匀从而间接造成推进过程中盾构姿态的变化
盾构推进姿态动态控制
盾构施工由于地下施工受水、土压力及地质 变化影响较大，掘进过程中不可预见性多，故推 进过程中盾构姿态管理异常重要，直接关系到隧 道的顺利贯通和建筑产品的质量好坏。
2、盾构姿态的动态管理措施
2 . 1 盾构机进出洞姿态的管理 １）由于反力架和始发架为盾构机提供初始的 推力以及空间姿态，在安装时，盾构中心坡度与 隧道设计轴线坡度应保持一致。考虑隧道后期沉 降因素，盾构中心轴线比设计轴线抬高１０～２ ０ｍｍ，反力架左右偏差控制在 ±１０ｍｍ，高 程偏差控制在 ±５ｍｍ之内。 ２）盾构机出加固区时由于土层差异及自身重 量，容易产生“扎头”现象，通常对盾构姿态造 成严重影响，一般是通过调节上下区千斤顶的油 压差。可以适当的减少上区推进千斤顶数量。
致时。其摩擦力将抵消部分千斤顶推力，使盾构机行 走蛇行。偏离姿态的设计要求。 4）管片拼装质量 管片拼装时环、纵缝不平齐或 者接触面倾斜，致使盾构机各区域内千斤顶推力作用 方向不一致，从而导致盾构姿态发生偏离。 5）盾构机自身的运动特性 盾构机体积大、自 重大，在软土层中受力严重影响，易下沉。并且刀盘 正，反转切削土体时，土体将给盾构机一个反向的摩 擦力，使盾构机产生自转的现象。 6）壁后注浆过程的影响 随着盾构的推进，脱 出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”，该空隙用 浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填，当其充填量和 注浆压力分布不均时，会使管片发生位移，盾尾间隙 分 布不均匀，从而间接造成推进过程中盾构姿态的 变化。
浅谈盾构机姿态的控制方法
摘
要
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）
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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
(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。
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盾构直线掘进姿态控制
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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推进油缸形程 差不能相差太大，一般控制在20mm以内, 特殊情况 下不能超过60mm。
盾构技术
——姿态 控制
分享人：顾剑刚
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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
盾构姿态控制目标
姿态控制目标
4
验收规范规定最大偏差目标： 水平：±50mm 高程：±50mm
姿态控制目标
5
• 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。
盾构直线掘进姿态控制
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• 3、当开挖面内的左、右地层软硬相差很大而且 又处于曲线段时，可降低掘进速度，合理分配各 区的推进油缸推进，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调整到合理位置时，应 考虑实用仿形刀或超挖刀。
盾构直线掘进姿态控制
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• 4、在盾构机姿态控制中，推进油缸的行程控
制是重点。对于1.5米宽的管片，原则上推进
油缸的行程在1850mm左右，行程差控制在0～ • 50、mm铰之接间油。缸的伸出长度直接影响掘进时盾构
机的姿态，故减小铰接油缸的长度差，尽量 控制在30mm以内，将铰接油缸的行程控制 在40-80mm之间为宜。
7、姿态偏离轴线调整推进油缸压力和行程逐 步纠偏。
盾构掘进姿态控制技术研究
盾构掘进姿态控制技术研究摘要：盾构隧道掘进工程中法相的控制至关重要，是保证工程质量的一大关卡，在各种地质条件下进行的方向控制技术千差万别，但技术原理基本相同。
对方向的控制处理不当，将会造成工程质量的直线下降。
本文通过对该技术的研究，提出了详细的观点，并且做出了解说。
关键词：盾构隧道，掘进方向，方向控制技术一、盾构掘进姿态控制内容地铁隧道在开挖过程中，根据盾构机头相对于隧道设计轴线的偏差可以归纳为以下几种位置关系：（1）水平位置：水平偏差值（x），规定右偏为正，左偏为负。
（2）立面位置：高程偏差值（Y），规定坡度上为正，下为负。
（3）旋转位置：盾构机身的自转角（X），规左转为负，右转为正。
二、盾构姿态的影响因素2.1地质水文盾构掘进时受到不同地层物理性质的制约和影响，若切口环出现强度变化大的地层，松软地层侧的千斤顶推力未及时调整，盾构就会呈现出向松软地层陷入的趋势；地下水含量丰富时，易造成土体松软，盾构往往偏向松软地层或地下水丰富的一侧。
2.2设计线路为了优化设计线路，隧道工程经常会出现线路转弯半径小、坡度变化大的情况，这就增加了一定的施工难度，盾构在施工过程中容易出现偏差过大的现象。
2.3操作手盾构操作手是最先了解盾构姿态和走势的人，其操作水平和经验直接影响盾构姿态的好坏，这就要求操作手必要时刻注意盾构姿态走势。
2.4土压土压是根据覆土厚度、土体内摩擦角来设定的，一般在纠偏时，土压力的设定值比较大，这有助于土体对机头的反作用力将机头托起或横移。
2.5始发盾构始发时，始发基座的水平、高程位置及牢固稳定等情况决定了盾构始发阶段的盾构姿态，曲线始发时更为重要。
2.6推进速度盾构推进速度过快时，姿态不易控制，调整姿态时，推进速度应控制在20mm/min以内，施工中途停止时，若遇上地层比较松软，易造成盾构偏移，也将影响盾构掘进姿态。
2.7刀盘正反转盾构刀盘的正反转不均匀会导致盾构滚动角过大，同时会带动管片旋转影响管片的拼装质量。
盾构隧道施工中盾构机姿态控制
环球市场/施工技术盾构隧道施工中盾构机姿态控制王 鹏中铁隧道股份有限公司摘要：我国科学技术的迅猛发展，让交通地铁建设也进入了高速发展的过程中，地铁施工技术的安全性是公众关注度的重点话题。
在近期，因为地铁施工项目增多，很多大盾构隧道施工中会出现各类施工问题，如果不能及时的处理，就会给施工带来诸多的问题，增加了施工的复杂性。
而这些问题的出现很大部分是由于盾构隧道施工中盾构机姿态的控制问题所造成的，对此，本文笔者将着重分析探讨盾构隧道施工中对盾构机姿态的有效控制。
关键词：隧道；盾构机；姿态1 盾构隧道施工中盾构机自动导向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。
首先在控制点上安置好全站仪，输人测站坐标和后视点坐标，瞄准后视点进行定向，再利用全站仪自动测出ELS棱镜的坐标(即X，Y，Z)。
激光束射向ELS就可以测定激光相对于ELS平面的偏角，在ELS人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。
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，保证隧道顺利准确地贯通。
现在的盾构机都装备有先进的自动导向系统，本区间盾构机上的自动导向系统为德国VMT公司的SLS-T系统，主要由以下四部分组成：1)具有自动照准目标的全站仪。
2)ELS(电子激光系统)，亦称为激光靶板。
这是一台智能型传感器，接收全站仪发出的激光束，测定水平方向和垂直方向的人射点。
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等通信设备接收数据，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。
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。
盾构施工姿态控制
17:29盾构施工姿态控制广州轨道交通建设监理有限公司广州地铁设计院盾构技术研究所王晖wh317:29一、姿态控制的基本概念二、姿态控制上易出现的问题及原因三、影响盾构掘进姿态的要素 四、出现侵限时的处理措施17:29姿态控制的基本概念1、盾构机坐标控制系统模型17:2917:2917:29偏航，通俗地讲就是偏离航向。
严格的定义是这样的，首先定义一个本体坐标，本体质心为原点O ，预定运动方向切线（或者说航向、轨迹切线）为x 轴，指向地心方向为z 轴，根据右手法则确定y 轴（即xOy 平面的法向）。
有了坐标后如果本体绕x 、y 、z 轴转动，即相应地得到滚动角、俯仰角和偏航角，三个角度确定了物体的运动时姿态。
在偏航角存在的情况下，物体发生偏航。
幻灯片 1wh3 121212121王晖, 2004-11-117:29假设盾构机前体中心A 和中体中心B 的坐标分别为(x A ,y A ,z A )、(x B ,y B ,z B )AB B A S z z /)(−=俯仰角ABB A S H H /)(−=水平趋势ABB A S V V /)(−=垂直趋势17:292、姿态控制要达到的目的： （1）使盾构机沿着设计轴线前进通过人工测量或自动导向系统测量盾构机姿态得知水平、垂直方向偏差以及水平和垂直方向趋势、滚动角等，当发生偏差时，通过改变分区千斤顶推力来调整。
当偏差较大时，通过仿形刀(或超挖刀)、铰接装置17:29 （2）使管片与盾构机之间保持良好姿态17:29通过铰接千斤顶行程/行程差/（铰接角度）的控制和正确的管片选型达到目的。
17:29二、姿态控制上易出现的问题及原因1、测量问题导致偏差：（1）自动导向系统发生偏差导致的轴线偏差。
输入数据错误、全站仪误差、隧道扭转引起的系统测量误差、测量系统故障。
（2）工程施工测量误差引起盾构姿态超出轴线控制范围内。
测量计算方法不正确、控制点偏差、导线测量误差、人工复测调整数据不及时等。
盾构技术 姿态控制要点
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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
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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
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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。
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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
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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
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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
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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
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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
盾构技术-姿态控制要点
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盾构直线掘进姿态控制
• 4、在盾构机姿态控制中，推进油缸的行程控 制是重点。对于1.5米宽的管片，原则上推进 油缸的行程在1850mm左右，行程差控制在0～ 50mm之间。
• 5、铰接油缸的伸出长度直接影响掘进时盾 构机的姿态，故减小铰接油缸的长度差，尽 量控制在30mm以内，将铰接油缸的行程控 制在40-80mm之间为宜。
用； • ⑺ 防止相邻管片纵缝两侧受力不同
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盾构直线掘进姿态控制
推
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2
进
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3
油
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46
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示
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意
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图
13
9
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盾构直线掘进姿态控制
• 方向控制要点： • ⑴ 控制基点：以盾尾位置为控制基点 • ⑵ 调节量控制：一环掘进调节6mm较为合理
• ⑤根据曲线的特点做好管片选型； • ⑥为防止盾构机抬头以及管片上浮及
向圆曲线外侧移动，通过自动测量系 统调整盾构机姿态为：垂直方向控制 在-30～-40mm之间，水平方向应控制 在曲线内侧20～40mm之间。
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盾构曲线掘进姿态控制
• 根据管片监测情况，如管片上浮量较大， 则垂直偏差可调整为-40～-50mm之间。 同时应加密自动测量移站频率，减少移站 后出现的轴向偏差。
步纠偏。 8、纠偏时要注意盾构机姿态，控制住设计轴
线中心±50mm以内，盾尾间隙要均匀平衡。
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盾构直线掘进姿态控制
• 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 各种地质情况下推进参数基础上，加大局 部推力或把另外两个或者三个方向的推力 降低，来调整盾构姿态。 除了通过推力调整盾构机姿态外，还可以 调整盾尾间隙，如盾尾上半部间隙小就适 当加大盾尾上半部推力,推进油缸行程和盾 尾间隙相应跟着变大。
盾构施工控制要点
盾构施工准备技术准备了解工程条件，包括水文地质条件、施工场地条件、管片运输与渣土消纳条件、噪音影响、供电、供水、排污条件、民扰、扰民问题、拆迁占地等；地面建筑物与地下管线调查，地下管线必须逐一现场核实；在盾构掘进前必须进行地下空洞探测；编制施工组织设计和临电施工组织设计风险源识别与分析，编制专项方案（包括工程自身风险和盾构开仓检查、换刀带来的风险）编制项目进度计划（特殊地层必须考虑刀盘、刀具检修以及由其引起的施工占地协调、管线改移等对整个工程工期的影响）制定盾构施工过程管理措施与控制目标编制盾构施工辅助工程专项施工方案（包括盾构机及龙门吊、砂浆搅拌站等大型设备运输、组装及解体方案、盾构始发和接收端头加固方案、始发与接收方案、联络通道和其它附属工程施工方案、弃土坑施工方案、盾构防水等、需要中途进行刀盘刀具检修的还需编制专项方案）建立质量保证体系与绿色、环保和文明施工体系物资准备盾构机及大型运输、吊装设备选用盾构施工配套垂直运输设备、水平运输设备选型与采购（龙门吊、塔吊、电瓶车、管片车、渣土车等），需注意点制造与采购工期，一般在6个月左右电瓶车选择必须考虑多个工程的使用以及隧道纵坡对其牵引力的影响浆液制备与泵送设备（搅拌站、浆液输送泵、浆液车）盾构始发、过站、接收用钢结构（反力架、反力环、机座、过站小车）盾构机后配套管线及运输通道（供水管、排水管、盾构机供电电缆、隧道内照明、轨道、枕木、走道板、管钩等）盾构配件及耗材（刀具、常用配件、盾尾密封油脂、泡沫、膨润土、润滑油脂等）现场临时用电、临时用水材料，应急发电设备。
场地内装载、搬运设备（装载机、叉车、挖掘机）工地通用机械（空压机、电焊机、切割机等）人员准备建立组织机构制定岗位职责管理人员安全教育、业务培训作业工人安全教育、业务培训持证上岗所有人员签订劳动合同，办理工伤等各项保险场地布置盾构施工场地布置应统筹考虑，协调合理，绿色施工。
主要包括：垂直运输系统、拌浆系统、临时水电系统、冷却系统、排水系统、消防系统、弃土坑、管片堆场及其他设施等。
盾构隧道施工中盾构机的姿态控制
盾构隧道施工中盾构机的姿态控制盾构隧道施工中盾构机的姿态控制包括机体滚转控制和前进方向的控制, 在掘进过程中, 盾构机操作人员根据激光自动导向系统在电脑屏幕上显示的数据, 通过合理选择各分区千斤顶及刀盘转向等来调整盾构机的姿态。
盾构机姿态控制操作原则有两条:(1)机体滚角值应适宜, 盾构机滚角值太大, 盾构机不能保持正确的姿态, 影响管片的拼装质量, 此时, 可以通过反转刀盘来减少滚角值。
(2) 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。
盾构机姿态控制的一般细则一般情况下, 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。
当开挖面土体较均匀时, 盾构机姿态控制比较容易, 一般情况下方向偏角控制在±5mm?m 以内。
当开挖面内的地层左、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, 合理调节各分区的千斤顶推力, 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时, 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差不能相差太大, 一般控制在±20mm 以内。
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 1.5m 宽的管片, 原则上行程控制在1700～ 1800mm 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。
盾构姿态控制
复合地层长距离小半径曲线隧道盾构姿态控制摘要：伴随着盾构施工技术的日趋完善，其安全、环保、快速的优点，使其已广泛应用于国内地铁隧道修建中。
盾构的掘进姿态控制是盾构施工中是至关重要的，它直接关系到隧道的施工质量，本文以大连地铁201标段盾构区间盾构施工为工程实例简要分析盾构在复合地层长距离小半径曲线隧道施工中的盾构姿态控制。
关键词：盾构姿态、控制一、工程概况大连市地铁二号线西安路站～交通大学站区间，本区间隧道起讫里程为DK16+803.630～CK18+462.893。
本区间主要采用盾构法施工，在靠近交通大学站一端采用矿山法。
本盾构区间隧道起讫里程为DK16+803.630～DK18+130.000，右线全长1326.370m，区间在DK16+796.63处设盾构始发井，在DK18+135.5处设盾构接收井。
西安路站至交通大学站区间平面线路出西安路站后沿南北向向南，通过半径为300m的曲线转入偏东西方向，再通过半径450m曲线接入黄河路，到达交通大学站。
区间纵断布置形式呈“V”字形，最大纵坡为25‰。
区间为双线地下隧道，左右线路为上下重叠至区间终点左右线逐渐分离并行。
盾构段隧道开挖断面直径为6m，盾构隧道衬砌的管片采用厚300mm，宽1200mm，每环由6片管片拼装而成，拼装方式采用错缝拼装。
图1-1 西安路站至交通大学站区间平面二、工程重、难点2.1小半径（300m半径）曲线始发由于受线路和现场条件限制，盾构机设计在线路为300m小半径曲线段上的竖井始发进洞，保证开挖隧道轴线在规范允许范围内是一项技术难题。
2.2复合地层长距离小半径R300曲线掘进在硬岩地层或岩土复合地层小半径曲线掘进，对盾构掘进姿态的控制提出极高的要求。
主要问题有:（1）风化岩地层基本无压缩性，在风化岩中刀具磨损较快，当边缘滚刀磨损5-8mm后盾构即出现卡盾及转向困难趋势；在曲线外侧超差时盾构需要以更小的转弯半径才能回正；（2）掘进中对盾构姿态控制的要求高，操作者对超差趋势需极其敏感。
最新盾构机姿态控制与纠偏资料
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 (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)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。
盾构管片拼装和姿态控制的要点
盾构管片拼装和姿态控制的要点盾构管片拼装质量和姿态控制是相互关联，密不不可分的。
为保证拼装质量和姿态，我们可以从人、机、物、法、环几个方面进行控制。
1、人的控制首先人是控制工程质量的第一因素，在这里我认为主要是责任心和技能素质。
责任心与自身所受的教育，家庭责任感和社会责任感及公司的管理制度有很大的关系。
你的用心操作和一丝不苟的作风，将直接影响到拼装质量。
所以拼装负责人和机械操作手要掌握质量标准，以质量求进度，质量不达标准不进行下一环的拼装。
在技能方面，你们公司是第一次在上海做盾构，盾构机又是新购进的，人员也是新配备的，机械性能等方面都需要调试和一个熟悉的过程。
这里固然有有利的因素，那就是机械性能先进，自动化程度高。
但我们也要看到不利的因素，就是新的人员要驾御这匹性能还不完全熟悉的盾构机。
一是需要专家的现场指导，二是在干中学学中干。
并要结合实际，积累经验，达到熟练操作的程度。
2、管片拼装1）、管片拼装的前期准备盾构推进的后座应与后壁密实贴紧，后座的环面应与推进轴线垂直，同时开口段的上半部应设有稳固的后座支撑体系。
盾构在基座导轨上推进时应同步垫实管片脱出盾尾后与导轨之间的空隙，不使管片下沉，垫实材料宜用木楔。
盾构的出洞施工由于后座条件的限制，一般盾构的上部千斤顶在一定期间内不能使用，为此要精心调整盾构正面土体反力以少用或不用底部范围千斤顶，防止盾构上飘以及后座因受力不均而遭破坏。
当上飘较大而开口副环又没到位时，要临时在上部加支撑和使用上部千斤顶。
.盾构管片的第一环（包括副环），管片的横向轴线一定要垂直于隧道设计的纵向轴线。
这一环致关重要，首次拼装一定要千万注意。
施工人员要加强对前一环管片环面进行质量检查和确认，及时通知地面管片进行调整接缝弹性密封垫厚度的调整。
同时本环的第一块管片定位前，应观察管片与盾构四周的空隙情况及上环管片的成果报表来决定本环的纠偏方法和纠偏量，然后确定本环第一块的拼装位置。
送到盾构后续车架内的管片，要按先后顺序——由下而上，待拱底块管片就位后，两侧的标准管片和邻接管片交错拼装，最后的封顶管片纵向插入成环。