盾构姿态控制
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)。
盾构姿态控制方案
盾构姿态控制方案1、自动导向系统和人工辅助测量控制盾构掘进方向和盾构姿态该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。
据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内。
随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。
为保证推进方向的准确可靠，拟每周进行两次人工测量（具体测量次数由实际施工进度和线路情况确定），以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。
2、采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。
在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力；在直线平坡段掘进时，则应尽量在盾构保持抬头的前提下使所有油缸的推力保持一致。
3、盾构掘进姿态调整与纠偏在实际施工中，由于地质突变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，有可能产生较大的偏差。
因此应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）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来纠偏。
3）当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。
4、滚动控制采用使盾构刀盘反转的方法，纠正滚动偏差。
允许滚动偏差≤3°，当超过3°时，盾构机报警，提示操纵者必须切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。
5、竖直方向控制控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散，主要靠盾构主司机的经验来掌握。
盾构机姿态控制总结
盾构机姿态控制总结始发前的盾构姿态主要是靠盾体始发托架和反力架的的安装精度来控制的，同时反力架的安装精度还直接影响到环片的拼装姿态，因此对于盾体始发托架及反力架的控制尤为重要。
在进行完始发定向联系测量后,根据底板平面及高程控制点对始发托架进行定位。
在盾体组装完成前，开始进行反力架的定位。
始发托架及反力架的安装过程全过程进行监控，保证始发托架和反力架的左右偏差控制在±10mm之内，高程偏差控制在±5mm之内，反力架的与隧道设计轴线法平面偏差＜2‰。
盾构机已经从始发井到天府广场，前一段盾构机的姿态控制的很好。
但是在68环后盾构机的姿态就不是很理想了。
在成都这种砂卵石地层，不同于粘土和岩石地层，在砂卵石地层，掘进过程中盾构机的盾体与砂卵石是紧密接触的，这使盾构机在偏移隧道中心线的时候很难快速的纠正过来，这就要求盾构机司机在掘进过成中，一定要掌握好掘进的路线，出现小的偏移要及时进行纠偏。
盾构导向系统是隧道质量保证的重要因素之一，在掘进过程中对导向系统的监控及维护尤为重要。
对VMT导向系统运行的可靠性进行定期检查，即盾构姿态的人工检测。
盾构姿态人工检测工作一周进行一次，同时利用环片检测的方法每天对导向系统运行的可靠性进行检测。
在前200m掘进过程中，VMT导向系统运行正常。
VMT工程师每次的移站都要快速准确完成，隧道中心线要经过多次测量并达到准确。
在68环的时候由于VMT出现事故盾构机出现忙掘的情况，使盾构机的方向与隧道中心先有了较大的偏差，在这种情况下，应当选择好纠偏曲线慢慢的使盾构机的姿态慢慢的纠正过来，我们却选择了强行快速纠偏，使得管片出现了大错台的情况，在一个就是由于管片的选型不是很完美，使得盾构机的姿态越来越差。
除了定期对盾构姿态进行人工检测，同时还对TCA激光站及定向棱镜的稳定性进行检查。
在始发前，导向系统的激光站及定向棱镜安装在始发井内，不会轻易发生碰动。
在盾构掘进了30环后，进行了第一次激光站的移站，激光站固定在环片顶部，定向棱镜仍旧安装在始发井内，由于环片不稳定使得TCA激光站不稳定。
盾构隧道姿态控制措施
向等 因素 正 确 选 用 管 片 的类 型 ． 以调 整盾 构姿 态 。 测 量人 员按
和 纠偏 ：
在 盾 构掘 进 时 ， 盾 构 水 平 姿 态控 制 在＿ ＋ ２ ０ ｍｍ 为 最 佳 ． 考 虑
盾 构 隧道 姿 态 达 到规 范要 求 内
事 前 依 据 地 质 报 告 情 况 与 过 往 盾 构 施 工 经 验 总 结 ．选 用 最适 合 的 盾 构机 类 型 和 刀 盘 配 置 。 提 出盾 构 掘 进 方 案 ， 针 对 风
险性 较 大 的 区域 提 出专 项技 术 措 施 ．对 参 与盾 构施 工人 员进 行 详 细 的技 术 交底 ， 保 证 盾 构 施 工 的 顺 利 进行 。
（ ２ ） 掘 进 速 度 也 同样 影 响 着 盾 构 姿 态 ， 在 盾 构 姿 态偏 差较
大时， 掘进速度 愈快 ， 姿 态就 愈 难 控 制 。 同 时 也 会 造 成 壁 后 注
浆量不饱满 ， 进 一 步影 响 管 片错 台及 盾 构 姿 态 。 （ ３ ） 壁 后 注浆 的 不 饱 满 会 直 接 导 致 成 型 管 片上 浮 ， 从 而影 响 盾 构 隧 道 姿 态。 管 片上 浮 是 受 到 浮 力 作 用 及 上 浮 的 空 间 ， 而
（ １ ） 盾 构 机 主 要 依 靠 千 斤顶 的推 力掘 进 ． 千 斤 顶 分 为 四 个 区域 ，通 过 对各 区 千 斤 顶施 加 不 同大 小的 推 力 来调 整 盾 构机
掘进方 向。
步 分析 原 因 为盾 尾 被 砂 浆 固结 ．在 钻 孔 取 样 后 发 现 未 发 现 有 水 泥砂 浆迹 象 ， 盾 尾 被 水 泥 固结 的 可 能排 除 。 随后 以膨 润土 润
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
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
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。
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。
２７
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
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。
盾构机姿态控制与纠偏
土压仄稳盾构机姿态统制与纠偏偏之阳早格格创做目录一、姿态统制21 、姿态统制基根源基本则22、盾构目标统制33、效率盾构机姿态及隧道轴线的主要果素5二、姿态统制技能111 、滑动统制112 、盾构上下倾斜与火仄倾斜11三、简直情况下的姿态统制131 、直线段的姿态统制132 、圆直线段的姿态统制143 、横直线上的姿态统制154 、均一天量情况下的姿态统制165 、上下硬硬不均的天量且存留园直线段的线路166 、安排硬硬不均且存留园直线段的线路177 、初收段掘进调背178 、掘进100m 至领悟前50m 的调背189 、领悟前50米的调背1810 、盾构机的纠偏偏1911 、纠偏偏的要领20四、非常十分情况下的纠偏偏211 、绞接力删大，路程删大212、油缸路程好过大223、特殊量中推力减少仍无法调背224 、蛇形纠偏偏245 、管片上调与转化对付目标的效率24五、大圆背偏偏移情况下的纠偏偏25一、姿态统制1 、姿态统制基根源基本则盾构机的姿态统制简止之便是，通过安排促成油缸的几个分组区的促成油压的好值，并分离绞接油缸的安排，使盾构机产死背着轴线目标的趋势，使盾构机三个关键节，是（切心、绞接、盾尾）尽管脆持正在轴线附近.以隧道轴线为目标，根据自动丈量系统隐现的轴线偏偏好战偏偏好趋势把偏偏好统制正在安排范畴内，共时正在掘进历程中举止盾构姿态安排，保证管片不破坏及错台量较小.常常的道便是保头护尾.丈量系统主要的几个参数：盾尾（刀盘切心）偏偏好：刀盘核心与安排轴线间的垂脚距离.盾尾偏偏好：盾尾核心与安排轴线间的垂脚距离.趋势：指依照目前盾构偏偏好掘进，每掘进1m爆收的偏偏好，单位mm/m .滑动角：指盾构绕其轴线爆收的转化角度.俯俯角：盾构轴线与火仄里间的妇角.2、盾构目标统制通过安排分组油缸的促成力与油缸路程进而真止盾构的火仄调背战笔直调背.分歧的盾构油缸分组分歧，分组的数量越多越好处调背.所有的油缸均自由的办法对付调背最为有利.目标统制重心：( 1 ）统制重心：以盾尾位子为统制面1比圆正在盾构通过富火岩层中，管片己上调战转化，果此需要提前对付盾构头部姿态做出安排，普遍情况下会通过人为丈量反馈一定的上调量，将笔直姿态符合的下调一定的比率，如上调100mm 时，需将完齐姿态背下50mm .保证盾尾管片的姿态正在统制轴线允许偏偏好范畴内.( 2 ）安排量统制普遍情况下掘进安排量5mm/m 以内较为合理，线性最佳，特殊情况下，可根据线路的转直半径提前举止安排.比圆正在左转时，加进转蜿蜒线前，需提前背左边举止符合的偏偏移.果此主司机必须提前掌握所有线路的走背以及趋势，保证目标不妨越收缓战的安排.( 3 ）趋势安排趋势普遍情况下不克不迭太大，可则会制成慢于纠偏偏的局里，大趋势变更由大圆背变更而去.趋势要与管片银止量安排大小匹配，正在管片不妨安排的范畴内举止调背.也便是要跟着管片目标举止调背.反之则简单使管片与盾尾卡死，绞接力及路程会删力心.( 4 ）油正在工路程好普遍情况下油正在工路程好不大于50mm ，正在特殊情况下油缸路程好值也不要大于60mm .油缸止走的好值，间接反映了调背的快缓，比圆左边的油正在工路程比左边的路程多止走50mm ，那么目标将背左边偏偏移，普遍情况下安排的止走路程的好值不大于管片调形量，比圆管片银止量为38mm ，那么每环最大的安排路程好统制正在38mm以内较为符合，可则过快的调背会制成卡盾局里（5）铰接统制对付于主动式铰接去道，铰接基础处于自由的状态，切心及盾尾的姿态趋势决断了铰接的位子状态，普遍去道，如果切心战盾尾的位子状态统制的好的情况下，则铰接的位子状态也会比较理念，如果铰接位子偏偏离动工轴线较小，则不需要搞刻意的安排，只需要使切心脆持正在动工轴线附近举止促成，再统制好盾尾的姿态，则铰接也不妨回到动工轴线的附近，然而如果铰接偏偏离动工轴线比较大，则需要通过安排促成要领举止安排，普遍咱们采与梯形促成的要领举止安排，即以靠拢动工轴线的趋势促成一段距离，而后再以仄止动工轴线的趋势促成一段距离，以此要领重复举止一段距离的促成后，则铰接的位子状态普遍情况下不妨正在较短的距离内安排到动工轴线附近.普遍情况下铰接路程正在其油缸总路程的中卫安排以下，比圆铰接油缸极限路程为140mm，普遍情况下油缸举止统制正在80mm以下较为符合，然而是也阻挡易过小，统制正在30mm 以上.( 6 ）速度与调背的关系掘进速度的快缓与调背也有间接的关系，正在普遍情况下，速度缓对付调背更为有利，果此正在调背艰易时，一定要搁缓掘进速度已保证目标可控，而且每掘进300-500mm的油正在工路程，瞅察姿态的变更是可与安排的目标相普遍.如果路程好正在删大而目标不所有变更大概背好同的目标移动，那么需坐时停机并将情况即时的反馈至相关人员举止丈量核定.3、效率盾构机姿态及隧道轴线的主要果素正在举止盾构法隧道动工中，由于盾构机是末究悬浮于本状土体之内的，整条隧道必须一次成型，不具备安排性.所以正在动工中必须预先分解好一些效率动工的主要果素，进而决定相映的办理规划，以包管隧道的完齐成型品量，其中对付盾构机姿态及隧道轴线的效率又是最主要的果素，需要举止系统天分解简直的办理.主要包罗以下几个圆里：（1）随天安排轴线的效率.隧道的总体安排除了要谦脚天铁运止的使用央供以中，对付于盾构法动工，还应正在安排中充分思量到盾构法动工的特性，收挥盾构法动工的少处，预防一些不需要的易面，以包管动工的成功下效举止.对付于既有的隧道轴线，应充分天对付安排轴线举止系统天分解钻研.对付分歧的安排线型，决定简直的动工规划，主要包罗：正在安排轴线的前提上，分离盾构法动工的特性制定出一条指挥动工的动工轴线；决定小半径动工、脱越修构筑物及河流动工、脱越分歧天层动工等特殊工况的动工规划；决定简直的丈量检测规划；决定轴线安排预案等. ( 2 ）隧道脱越天层的天量情景的效率盾构机正在掘进中，所脱越的天层间接效率到盾构机及隧道的完齐受力情况，越收是正在二种分歧的天层之间举止掘进中，盾构机的受力情况越收搀纯，给掘进中的姿态统制制成了较大的易度，所以正在动工中，要对付隧道脱越天层的天量情况举止系统天分解，预先决定动工规划，以包管动工的成功举止.（3）隧道丈量的效率正在隧道掘进历程中，丈量的透彻性、准确性及透彻性是至关要害的，它间接感触了盾构机的掘进目标，所以正在动工中应包管丈量的十拿九稳，并时常举止复测，并对付现有丈量成果举止即时安排，包管隧道轴线的透彻性.对付于管片上调大概转化制成丈量系统出现问题，此时主司秘密稀切注意油缸进程好值的变更以及线路是可透彻，正在创制非常十分时即时反馈至相关人员对付丈量系统举止校核，保证咱们的“眼睛”是透彻的.重庆5号线便是出现过由于管片上调战转化引起的丈量系统缺面问题.（4）隧道管片型式的效率管片的分歧形式对付隧道的掘进有着分歧的效率，姑且海内普遍的管片安排形式是有二种典型即局部采与鍥止量一般的通用环战采与尺度环（直线环）、左转直环、左转直环的形式，普遍安排圆会出具隧道的完齐管片排列图，然而根据简直的动工情况会搞出相映的安排，共时根据管片的分歧拼拆办法（主要有通缝拼拆战错缝拼拆），也应决定相映的动工规划.( 5 ）天表修构筑物等的效率隧道掘进历程中，天表的附着物（包罗修构筑物及河流等）也会对付盾构机及隧道的受力情况制成一定效率，需要举止简直分解，并决定相映的动工规划，包管隧道掘进的完齐仄安性及品量典型央供.( 6 ）设备圆里的效率隧道掘进历程中是可会出现小转直半径是设备选型圆里的一个关键，果此最先要正在掘进前便决定设备最小的转直半径值以保证不妨成功通过圆直线段.( 7 ）刀具调换的圆里的效率普遍情况下盾构设备的最小转直半径直线是央供正在齐盘是斤刀的情况下模拟的，果此正在掘进前便要思量刀具调换的位子决定相映的调换规划，己保证不妨成功的通过直线段.（8）铰接形式圆里的效率分歧型式的盾构机其简直的本理也是有一些微秒的不共，便土压仄稳式盾构机而止，其辨别主要表示正在铰接型式上.咱们相识，目前的盾构机主要存留二种典型的铰接型式，一种是以日本、法国等国家死产的盾构机为代表的，采与的是主动式铰接型式，雅称“死绞”，那种型式的铰接，普遍树坐正在滚钩机的中段（咱们称之为“支启环”），每组铰接油缸的液压回路是独力的，不妨独力支配，普遍情况下是处正在锁定状态的，盾构机的前后部分正在铰接锁定状态下采与螺栓及销轴的板滞对接，盾构机的前后部分不会爆收相对付的疏通，是一个牢固的完齐，便像不铰接一般，惟有正在盾构机偏偏离轴线较大大概处于小半径直线的掘进中，才有需要挨启铰接，然而铰接的挨启度需要提前估计挨启角度，而后按估计值将铰接挨启到所设定的角度后，道铰接锁定，而后再举止促成.那种铰接型式正在举止直线段隧道的掘进的动工中是比较有利的，支配人员正在动工中不妨不必思量铰接的姿态位子，盾构机的纠偏偏支配也比较简朴易止，正在与轴线的偏偏好值不是特天大的情况下，不妨非常灵验的统制盾构机的姿态，盾构机正在覆土内的运止也比较宁静，基础不会爆收较大的切心上调及下重，然而正在举止小半径直线段动工的历程中，那种铰接型式便存留机动本能短好，纠偏偏效验短好等毛病，而且正在盾构机与轴线偏偏好值较大的情况下，盾构机的纠偏偏会比较艰易，而且会使盾构及管片局部受力，制成盾构机大概者管片的益伤，效率管片的成环品量以及工程的完齐品量；另一种是以德国死产的盾构机为代表的，采与的是主动式铰接型式，雅称“活铰”那种型式的铰接，普遍树坐正在盾构机的前段与盾尾的对接处，魅族铰接油缸的液压回路是互相联通的，脆持有相共的油缸压力，正在促成的历程中不妨举止“搁紧”战“推紧”的支配，普遍情况下处于“锁定”状态下，然而其锁定状态与主动铰接的锁定有着真量上的辨别，不是靠硬性板滞对接，而是靠关合液压回路的出进油路去起到锁定效率，每组铰接油缸的液压回路仍旧脆持互贯串通，受中力较大的铰接油缸路程会相映的渐渐伸少，受中力较小的铰接油缸路程会相映支缩，那种铰接型式，不妨非常灵验的起到呵护管片的效率，不妨符合百般型式的掘进轴线央供，具备较下的机动性，比较符合较大的变坡以及小半径隧道的动工工况，不妨灵验的包管管片的成环品量及隧道的完齐品量，然而，由于盾尾末究处于游离状态，所以盾尾的姿态主要与决于管片的姿态，支配脚正在举止盾构姿态安排中，只可对付其切心的下程及仄里举止安排，所以如果要将盾构机的姿态安排到理念的状态，便要概括思量切心、铰接、盾尾以及管片的相对付姿态与位子，对付支配脚的概括素量有较下的央供，共时由于铰接部位的一再疏通，会制成铰接稀启部件的较大磨益，很简单制成盾构机铰接部位稀启件益坏以及的漏火漏浆，效率掘进处事的仄常举止.由于主动式铰接盾构机的姿态统制存留较下的技能央供，如果统制好的话会得到比较好的效验.( 9 ）其余圆里的效率正在掘进中，效率盾构机姿态及隧道轴线统制的果素还很多，主要包罗、天下火及天下不明物、隧道自己游离偏偏移等，皆需要正在简直动工中根据简直情况举止简直的分解办理.二、姿态统制技能1 、滑动统制( 1 ）刀盘转化目标刀盘的转速主要由天层的硬硬情况去决定，普遍情况下硬岩采与下转速，果此滑动角变更也会很快，那时要即时安排转背，每掘进一定的路程将举止刀盘的换背以保证滑动值正在透彻的范畴内，分歧的天层滑动值变更快缓也分歧，其受到盾壳与天层间的摩揩力的影心背，普遍情况下每一环皆要举止频频换背， 300-SOOmm须换背一次，滑动值普遍统制正在＋－5mm/m 以内，特殊情况下不要超出← 10mm/m.共时正在掘进历程中如果爆收一边转背掘进较快时请注意刀具磨益的情况. ( 2 ）管片采与安排接叉程序( 3 ）安排二腰促成油缸，使其轴线与盾构轴线不仄止，减少摩揩力2 、盾构上下倾斜与火仄倾斜( 1 ）倾斜量应统制正在2°/o 以内滑动角统制正在＋－ 10mm/m 以内，滑动角太大盾构不克不迭脆持透彻的姿态，效率管片的拼拆品量.可翻转刀盘去减小.( 2 ）通过促成油缸的安排逐步纠正盾构机切心位子的统制不妨通过安排几个促成油缸天区促成压力的好值去举止安排，当二腰的促成压力基本相共时，盾构切心仄里会脆持背前，若二腰的促成存留好值时，则盾构切心将爆收调背的趋势，盾构目标左偏偏时，普及左侧的油缸推力，盾构目标下偏偏时，普及下边的油缸推力，反之亦然.普遍正在举止直线段顶进历程中，应尽管使盾构机切心的位子脆持正在动工轴线的，10mm ～＋ 10mm 范畴之间，正在盾构机姿态短好需举止纠偏偏时，不妨符合搁大切心位子范畴，然而也应尽管统制正在动工轴线的，20mm ～＋20mm 范畴之间，最大不该超出30mm ,免得对付盾构机的姿态制成进一步益害；正在举止转直大概变坡段顶进的历程中，应才是前对付切心偏偏移位子举止预测算，并正在促成的历程中符合安排各区促成油缸的促成压力好，以包管盾构机切心正在促成的历程中末究脆持正在动工轴线的允许偏偏好范畴内，普遍情况下，咱们会将允许偏偏好范畴背直线的核心目标做适度的偏偏移，以包管盾构机不妨较好的统制正在动工轴线附近.三、简直情况下的姿态统制1 、直线段的姿态统制正在举止直线段的促成时，应尽管统制切心位子脆持正在动工轴线的， 10mm ～＋ 10mm 范畴之间最大统制正在动工轴线的－20mm ～＋20mm 范畴之间，安排二侧的推力应末究脆持普遍，并根据本量的刀盘受力情况做微强安排，使二侧油缸路程脆持普遍，安排油缸路程好值最大不该超出50mm，合理统制铰接及盾尾位子，使之位子偏偏好亦统制正在－20一＋20mm 的偏偏好范畴之内，如出现超出偏偏好范畴的情况，应即时做纠偏偏处理，纠偏偏时切心的位子亦要脆持正在－20一＋20mm 的偏偏好范畴之内，宽禁正在纠偏偏历程中过大的安排切心位子，制成后绝促成中的姿态得控；绞接油缸的路程应末究统制正在30-80mm 的范畴之内，而且安排的绞接油缸路程好值不该超出10mm ，如果出现超出偏偏好范畴的情况，应即时做纠偏偏处理，以包管绞接部位不妨起到仄常的呵护安排效率，预防绞接部件的局部受益.2 、圆直线段的姿态统制圆直线段的姿态统制正在举止圆直线段的促成时，应提前估计好安排油缸路程的超前量.超前量的值不妨通过估计供出，也不妨通过AutoCAD画图间接量与.正在促成历程中，切心的统制核心应背着果直线的圆心目标做出一定量的偏偏移.偏偏移量的大小视圆直线的半径大小而定，半径越小偏偏移量越大，促成中应统制切心位子脆持正在设定的统制核心附近，仄常动工时的缺面不该超出-10-+10mm，最大应统制正在-20-+20mm间，安排二侧的油正在工推力应末究脆持有一定的好值，并根据本量的刀盘受力情况做微强安排，使二侧油正在工路程好值与才是前估计得出的超前量的值脆持普遍，安排油缸路程好值与超前量之间的最大缺面不该超出10mm .依照安排部分给出的直线段的管片排列图举止管片选型拼拆，并祝简直的动工情况举止管片处理，通过换形传力衬垫对付管片姿态举止微量安排，并统制好环里仄坦度及喇叭度.合理统制绞接及盾尾位子，盾尾的统制核心应背着圆直线的圆心目标做出一定量的偏偏移，偏偏移量的大小视圆直线的半径大小而定，半径越小偏偏移量越大，盾尾（绞接）的统制核心应背着叛变圆直线圆心的目标做出一定量的偏偏移，偏偏移量的大小视圆直线的半径大小而定，半径越小偏偏移量越大，促成中应统制盾尾及绞接位子脆持正在设定的统制核心附近，位子偏偏好亦统制正在-20-+20mm 的偏偏好范畴之内，如出现超出偏偏好范畴的情况，应即时做纠偏偏处理，纠偏偏时切心的位子亦要脆持正在-20-+20mm 的偏偏好范畴之内，宽禁正在纠偏偏历程中过大的安排切心位子，制成后绝促成中的姿态得控；绞接油正在工的路程应末究统制正在40-100mm 的范畴之内，如果出现超出范畴的情况，应即时做纠偏偏处理，以包管绞接部位不妨起到仄常的呵护安排效率，预防绞接部件的局部受益.3 、横直线上的姿态统制横直线上的姿态统制相对付比较简朴，主要统制好盾构的坡度变更，正在举止直线段的促成时，应尽管统制切心位子脆持正在轴线附近，仄常动工时的缺面不该超出-10-+1 Omm,最大应统制正在-20-+20mm之间，共时统制盾构机坡度与安排轴线纵坡基础脆持普遍，最大缺面不该超出2% ，应根据本量盾构坡度值安排好上下二组促成油正在工的促成油压，使盾构机的坡度脆持正在宁静的状态下，并根据本量的刀盘受力情况做微强安排，使上下油缸路程脆持普遍，上下油正在工路程好值最大不该超出50mm ，合理统制绞接及盾尾位子，使之位子偏偏好亦统制正在－20-+20mm 的偏偏好范畴之内，如出现超出偏偏好范畴的情况，应即时做纠偏偏处理，纠偏偏时切心的位子亦要脆持正在－20-+20mm 的偏偏好范畴之内，宽禁正在纠偏偏历程中过大的安排切心位子，制成后绝促成中的姿态得控；绞接油正在工的路程应末究统制正在30-80mm 的范畴之内，而且上下的绞接油正在工路程好值不该超出10mm ，如果出现超出偏偏好范畴的情况，应即时做纠偏偏处理，以包管绞接部位不妨起到仄常的呵护安排效率，预防绞接部件的局部受益.4 、均一天量情况下的姿态统制普遍情况下，盾构目标偏偏好统制正在20mm之内，缓战直线及园直线段统制正在30mm 以内，直线半径越小，统制易度越大.那将受到设备情景，天量条件及动工支配等多圆里果素效率，正在天量均一的天层中统制姿态较简单，目标偏偏角（趋势）普遍统制正在5mm/m以内，特殊情况下统制正在10mm/m 以内.可则会戴去管片错台破坏等不利成果.5 、上下硬硬不均的天量且存留园直线段的线路当启掘里存留上下不均时，为预防盾构机机头下垂，普遍情况下要脆持上俯姿态，掘进时注意上下二端及安排二端的油正在工路程好，普遍统制正在50mm 以内，特殊情况下普遍不超出60mm .6 、安排硬硬不均且存留园直线段的线路当存留安排不均且又处于园直线时，盾构机的目标统制将会比较艰易.正在此情况下，可符合的落矮掘进速度，合理的分自己各天区油正在工压力.需要时，可将火仄偏偏移角搁宽至10mm/m，以加大盾构结构背力度.当以上支配均无效时，可通过换刀做业减少启掘里的办法去安排目标.果此正在盾构过圆直线段前，一圆里要提前举止目标的安排，另一圆里要正在符合的天面举止换刀做业，保证不妨成功的通过.7 、初收段掘进调背( 1 ）最初掘进的10米此时由于盾构掘进的反力由反力架提供，而盾构机的中壳摩揩力也缺累，果此预防盾壳的滑动是比阶段的主要问题.正在普遍情况下皆采与矮转述，矮掘进速度举止掘进.目标的安排主要受控于初收架的定位以及导轨的情况.果此正在初收段掘进前一定要先拆置导轨才搞举止掘进可则肯定会出现机头下垂，无法调背的局里.初收段普遍不举止调背，越收是正在促成反力缺累的情况下，每组油正在工皆要有压力，以预防管片挤压不紧而制成的管片错台破坏.( 2) 10米至100米此时已经不妨收端伐背且主机已经局部加进土戚，然而是由于反力缺累，咱们只可举止一个目标的安排，而其余的一个目标只可保护.常常情况下，为了预防盾构机机头下垂，底部油正在工的压力会相对付较大，而其余的油缸压力较为仄稳.8 、掘进100m 至领悟前50m 的调背此段掘进为正段掘进，推力等相关参数皆仄常，果此庄重依照调背准则举止调背即可.9 、领悟前50米的调背普遍情况下盾构姿态已经被安排至安排中线附近，然而是正在姿态不安排至安排中线偏偏好范畴内时，此时便需要加大调背力度，先将刀盘姿态安排至偏偏好范畴以内包管盾构不妨成功掘出洞门.普遍情况下领悟前末尾10m ，推力将渐渐减小，调背会比较艰易，常常是保护盾构姿态.果此正在出洞10m前时刀盘必须安排到预约的姿态.可则需减少推力举止调背，那样便为领悟戴去不需要的隐患.比圆提前将掌子里掘塌等，宽重时会制成洞门侧墙的不仄安.10 、盾构机的纠偏偏根据盾构机的走背，即谦脚的关键面为管片的轴线要与盾构机的轴线重合，正在思量纠偏偏安排的时间应试虑几面注意事项，最先要根据促成油缸的路程分解，启顶块要才并拆止家程最短的一侧，其次要瞅盾构机的姿态， 1f忖心盾构机背左，而左侧的路程又最大，那便得要瞅弟三个思量的果素--绞接，那个果素也是最简单让人忽咯的一个，如果左侧绞接最小，那么才并拆时所要劣先思量的是拼拆止家程最弊端的二侧，使得管片有背左的趋势，减小管片与盾构机轴线之间的夹角，如果左侧的绞接最小，那么拼止家程最弊端也是不妨的，果为盾构机已经有背左的趋势了.当盾构机转直目标与姿态目标好同时，如果趋势过大，超出± 10，从动工历程去瞅，慢纠的妨害是巨大的，如果从启初便调大推力压好，爆收的截止是后面仍旧背中侧偏偏移，掘进历程中创制初初阶段大概促成400mm 的时间，把压好调得符合，即包管的状态为保护前后面，使得后面有背内侧移动的趋势，而后再调大压好，便会简。
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
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
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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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• 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。
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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。
边缘滚刀的磨损检查及更换频率高。
(3) 推进油缸的推力方向为线路的切线方向，因此对管片有1个向外的分力，导致管片发生偏移，故油缸推力要合理设置(4) 转弯过程中，盾尾和管片有一定的夹角，导致盾尾密封刷局部防水效果不理想，易发生盾尾漏浆。
(5)盾尾密封刷局部受压容易使盾尾密封损坏，同时管片外边缘易受损，铰接油缸及纠偏强度需合理设置2.3长距离硬岩段掘进施工相比上软下硬、砂层推进中可能导致的地面环境灾害，在长距离硬岩段中掘进主要的困难在于盾构穿越硬层时会出现刀具磨损快、掘进效率低下以及管片上浮等问题。
硬岩段地层推进时管片脱出盾尾后上浮现象明显，下坡变坡段时尤盛。
出现管片上浮的原因在于赋存与岩层中的地下水、壁后注浆浆液以及向工作面注入的改良性液体等汇集到盾尾处，这些带有一定压力的液体会使脱出盾尾的管片悬浮。
在此过程中，应根据管片测量成果，对盾构姿态进行预压，保证在管片浮动后，成型隧道轴线与设计轴线偏差保持在规范允许范围内。
三、盾构姿态盾构姿态是在盾构法隧道的施工过程中,为满足盾构机掘进的施工需要，由自动测量系统或人工测量系统经过测量或计算所得到的盾构机主机偏离设计轴线的状态,其主要参数有水平偏差,垂直偏差(俯仰角)，旋转角等。
水平偏差反映盾构在水平方向上偏离设计轴线的平曲线的情况；垂直偏差(俯仰角)反映盾构在竖直方向上偏离设计轴线的竖曲线的情况；旋转角反映盾构自身的旋转情况。
盾构姿态是为满足盾构掘进施工需要而提出并经过测量系统测得的,就西安路站至交通大学站区间右线隧道施工的实践看，只有知道了上一环的盾构姿态才可以进行下一环的掘进施工，盾构机偏离设计轴线的程度直接反映了已成型隧道偏离设计轴线的程度，盾构姿态的好坏反映了隧道的施工质量的好坏，为控制隧道的施工质量，国家住建部对隧道的轴线偏差提出了以下要求。
(1)地下盾构掘进中应严格控制中线平面位置和高程，其允许偏差均为±50mm。
发现偏离应逐步纠正。
(2)隧道轴线平面位置和高程允许偏差要求见表1。
四、盾构姿态的影响因素及控制4.1水平偏差和竖直偏差控制根据本工程的实践经验，影响水平偏差和竖直偏差的主要因素有以下几点：4.1.1地质方面在盾构施工过程中，如果在切口环两侧出现土质软硬不同的土质,而在松软土质侧的千斤顶推力未及时调整，盾构机就会呈现出向松软土质陷入的趋势，这样在推进过程中，就会造成盾构姿态偏离设计轴线,从而导致姿态偏差较大。
为防止上述情况的出现,采取了一些措施：(1)在保证盾构正常掘进的前提下，调节上下区油缸压力，同时观察各区油缸行程显示，减小盾构掘进过程中向一侧偏移的趋势，达到控制盾构姿态的目的。
(2)利用铰接千斤顶转动特点，在掘进过程中将软土侧的铰接千斤顶伸出，克服盾构向此侧偏移的趋势。
4.1.2设计方面在施工中，经常碰到设计线路转弯半径小、坡度大的隧道工程，这也在一定程度上增加了施工难度，从而使盾构机在施工过程中容易出现偏差过大的现象。
施工对策：曲线段施工时，为确保盾构机沿设计轴线掘进，必须严格控制盾构机掘进参数，如出土量、正面土压平衡、推进油缸的伸出方式与油压等，使掘进轨迹符合设计线路的曲线参数要求。
4.1.3始发过程中始发基座偏差盾构机在始发阶段是位于始发基座上的，因而始发基座的水平位置、高程等直接决定了盾构始发阶段的盾构姿态，所以在施工准备阶段对盾构始发基座准确定位，保证在始发时盾构机的中心线、高程与盾构钢环中心线、高程一致，并保证始发基座的加固牢靠，防止在盾构组装过程中始发基座的变形。
本标段盾构在300m小半径曲线上始发，设计采用割线始发，必须保证始发时盾构的中线、高程，保证能够在掘进过程中顺利纠偏。
4.1.4操作手的操作水平和操作经验盾构司机的操作水平高低和操作经验的丰富与否直接会影响到盾构姿态的好坏，因为他们直接操纵着盾构机的“方向盘”，他们是第一个能够知道盾构姿态和盾构走势的人，所以这就要求盾构司机时刻要注意盾构姿态走势，发现盾构机有跑偏现象时，及时进行纠偏，遵循“勤纠少纠”的纠偏原则，正确调节盾构推进千斤顶各区油压，直到盾构姿态不再变大时为止，在施工过程中，应严禁避免过大纠偏，这样不仅会造成管片碎裂，还容易造成盾尾刷的永久变形从而失去密封作用导致隧道漏浆、漏水等事故，更严重的还会造成盾尾钢壳变形出现测量误差。
4.1.5根据管片姿态测量成果调整盾构姿态本标段盾构穿越长距离硬岩段，且在曲线转弯过程中，此过程中安装超挖滚刀，盾构开挖面大，地层含水量丰富，易造成管片上浮，故需根据前期管片测量成果，对盾构姿态进行预压，保证隧道成型后的质量。
4.2管片拼装与盾构姿态盾构机设定有两个虚拟参考点：前点、后点。
前点在盾构机切口环处、后点在盾构机中盾与尾盾的连接处。
盾构自动测量系统会通过测量计算出盾构前点和后点水平和垂直的偏差。
通过偏差我们可以计算出盾构机轴线的方向。
即为盾构机姿态所示。
前点O1坐标：X1 、Y1、Z1，其中X1是水平偏差、Y1是垂直偏差、Z1是里程，后点O2坐标：X2 、Y2、Z2，其中X2是水平偏差、Y2是垂直偏差、Z2是里程。
上述两坐标均由盾构机测量系统自动测量得出。
水平趋向、垂直趋向是角度值，数值以弧度来表示。
水平趋向α1= （X1- X2）/L （L为前后点的距离，约为4米）。
垂直趋向Ө1= （Y1- Y2）/L （L为前后点的距离，约为4米）。
盾构机轴线为Z轴，管片轴向也分解为水平方向X竖直方向Y，假设4个行程传感器油缸的长度为L1、L2、L3、L4如图4.2-2则:水平夹角α= (L3-L1)/Lp1p3竖直夹角θ=（L4-L2）/Lp4p2知道盾构机与设计轴线的夹角、管片与盾构机的夹角，则可计算出管片与设计轴线夹角。
管片与设计轴线水平夹角α2=α1+α管片与设计轴线垂直夹角Ө2=Ө1+Ө管片选型就是要通过选择管片的型号和点位来使管片与设计轴线水平夹角α2、管片与设计轴线垂直夹角Ө2向零靠近，以适应盾构姿态。
图4.2-1 图4.2-24.3工程实例本标段管片为六分块，共16点位，22.5度一个点位如图4.3-1。
以封顶块所在位置，参考时钟进行点位编号，分别为0、1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15。
最大楔形量δ=48mm 偏转角θ=0.46°。
图4.3-1实例1：盾尾间隙：上部：70mm 下部：85mm 左部：95mm右部：100mm由于盾尾间隙状态良好优先按照隧道轴线选择管片。
ZED导向系统显示盾构机姿态：前点:水平偏差25mm 垂直偏差-21mm，后点:水平偏差11mm 垂直偏差-39mm。
控制界面显示油缸行程： P1行程传感器：1778mm、P2行程传感器：1851mm、P3行程传感器：1766mm、P4行程传感器：1749mm。
首先计算盾构机的轴向：水平趋向：α1=（25-11）/4=3.5，垂直趋向：Ө1=（-21+39）/4=4.25。
管片轴向与盾构轴向偏差：水平夹角：α=(P3-P1)/5.7=(1766-1778)/5.7=-2垂直夹角：Ө=（P4-P2)/5.7=(1749-1851)/5.7=-18，管片轴向与设计轴线水平夹角：α2= α1+α=1.5。
管片轴向与设计轴线垂直夹角Ө2=Ө1+Ө=-13.75 经计算得：轴向。
原管环轴线与新管环轴线水平夹角=ΔL/6=0mm/m,原管环轴线与新管环轴线垂直夹角=ΔL/6=8mm/m，故拼装管片后：新管环轴线与设计线路轴线水平夹角=1.5+0=1.5，新管环轴线与设计线路轴线垂直夹角=-13.75+8=-5.75。
实例2：盾尾间隙：上部：70mm 下部：85mm 左部：45mm右部：100mm，此时盾尾间隙过小，优先按照盾尾间隙的要求来选择管片。
由表3选择R0或者L0管片，拼装后的理论盾尾间隙：上部：70mm 下部：85mm左部：55mm右部：90mm。
五、结语：盾构姿态控制直接影响到成型隧道的质量。
复合地层长距离小半径曲线隧道盾构施工中，易造成隧道偏离设计轴线，及成型隧道管片破损严重等情况，故需严格控制各组千斤顶推力，合适应用铰接千斤顶，合理的管片选型，以保证成型隧道质量及轴线复合设计轴线。
参考文献：[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，2008，盾构法隧道施工与验收规范，中国建筑工业出版社.[2]洪开荣.吴学松，2009，盾构施工技术，人民交通出版社.[3]周文波，2004，盾构法隧道施工技术及应用，中国建筑工业出版社.。