盾构导向系统横向比较
盾构测量自动导向系统
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价格
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大容量电池供电。 电池续航时间：3~5天 全站仪附近无须提供220VAC电源 全站仪周围不须布设线缆
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中线计算 – 比较结论
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盾构施工中的人工导向系统
盾构施工中的人工导向系统摘要：本文主要结合上海地铁四号线八标段和5B标段中的盾构机姿态测量实践，介绍盾构机人工姿态测量工作系统的工作原理和方法，及其优势和缺点等。
关键词：盾构机，人工，导向Abstract: this paper Shanghai subway line 4 and 5 B section eight of the section of shield machine posture measurement practice, this paper introduces shield construction machine artificial attitude measuring work system work principle and method, and its advantages and disadvantages, etc.Keywords: shield construction machine, artificial, oriented概述随着现代各种工艺的进步，盾构施工在现代隧道施工中的运用越来越广泛，如地铁、过河隧道，城市地下排水系统等,为了满足盾构掘进按设计要求贯通(贯通误差必须小于±50mm),必须研究每一步测量工作所带来的误差,包括地面控制测量,竖井联系测量,地下导线测量,盾构机姿态定位测量四个阶段。
本文主要以上海地铁四号线八标段和5B标段的贯通测量项目为背景,探讨了地铁隧道施工中盾构机人工导向系统定位测量的功能及原理,并阐述其优点和缺点。
1 盾构机人工导向系统的组成与功能人工导向系统的测量仪器的构成：2”经纬仪一台，标尺4把，可编程计算器一台，直径为1cm左右的软管10m，卷尺一把及其他辅助材料角钢等。
人员配置：测量工程师一名，测工二名。
2 人工导向系统的原理人工导向系统的实现原理：利用隧道设计图，内业完成管片排环及其每环大里程的设计坐标值、盾构机在掘进的过程中盾构机上设置的标准点的坐标值。
盾构导向系统的使用及保养
1.盾构导向系统的优点
• a. 可以显示盾构机的行进曲线（相对DTA）； 实时显示盾构机的位置坐标和相对偏差；实 时显示盾构机的俯仰和旋转姿态，可实现远 程控制。 • b.测量复核的频率低。 • c.工作量相对小,施工过程中的导向测量需 要人员少。 • d.施工控制方便，精度高。 • e. 结合导向功能，实现在管片的拼装和管 片环测量方面的应用。
盾构导向系统的使用及保养
renhu 2012年09月28日
摘要：
目前，我公司主要用的为VMT的自动导向系统、PPS导向 系统和日本小松的导向系统，根据三个系统的对比和使用，在 准确性、安全性和实用性上比较还是VMT的导向系统比较稳 定。 本项目采用德国VMT公司生产的SLS-T自动导向系统进行控 制，该系统是目前世界上在地铁盾构法施工领域最为先进的隧 道掘进机自动导向系统。加强了施工过程中的管理水平和提高 工程自动化控制程度，减轻了人工测量的劳动强度，提高盾构 施工的速度，使用该系统可以满足盾构法施工测量的需要。 全面理解激光导向系统的原理，有助于工程技术人员在地铁 的盾构施工中及时发现问题，解决问题，保证隧道的正确掘进 和最后贯通 。
2.盾构导向系统的组成
g: 网卡 h:电缆卷盘 此外要实现该系统的功能，相关联的部件和软件 还有：盾构机掘进系统的PLC，要实现一些附加功 能的部件如自动测量盾尾间隙的部件、要实现管 片环收敛等量测的部件等，隧道掘进软件等。
2.盾构导向系统的组成
电缆线
整个系统的组 成情况及各个 部件之间的相 互关联如图所 示：
4.导向系统的日常故障及处理
⑺ 电脑显示不能测量到目标靶棱镜的距离， 故障可能为ELS靶的小棱镜被泥糊住，用软布 擦洗干净。 ⑻ 正常掘进中发现姿态跳动，故障可能为吊 篮被台车撞击或者前方的地质为硬岩。及时检 查一下激光站吊篮。
RMS-D盾构自动导向系统技术手册
RMS-D盾构自动导向系统技术手册1. 前言 (2)2. 系统概述 (2)3. 测量原理 (3)3.1RMS-D系统测量测量原理------------------------------------------------------------33.2人工测量原理---------------------------------------------------------------------------34. RMS-D自动导向系统与人工测量原理精度比较 (4)5．同其他测量系统的比较 (5)6. RMS-D导向系统的特点 (5)7. 系统组成 (6)8. RMS-D软件 (8)8.1三个模块所实现的功能---------------------------------------------------------------88.1.1 数据准备模块----------------------------------------------------------------------88.1.2 历史查询模块----------------------------------------------------------------------98.1.3 自动导向模块--------------------------------------------------------------------109. 重要测量步骤介绍 (16)10. 应用简介 (16)1. 前言随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域中。
盾构施工方法与其它非开挖法相比有着无可比拟的优越性，主要体现在三个方面：一是安全，在施工过程中可以通过计算机控制机械施工，安全可靠，减少了在地下人工掘进隧道时的风险；二是速度快，比普通的矿山法施工快的多；三是质量好，盾构施工采用机械化施工，在质量上可以做到经久耐用。
盾构机导向系统应用及故障处理
盾构机导向系统应用及故障处理【摘要】以中铁装备导向系统为例，结合盾构机导向系统常见故障，总结出盾构机导向系统常见故障的处理经验。
【关键词】盾构机；导向系统；故障盾构机导向系统属于盾构机核心系统，一旦发生故障将直接导致盾构机无法正常施工，在导向系统失灵的条件下，盾构机极易造成姿态偏差，严重影响盾构掘进施工的安全。
因此，熟悉并掌握盾构机导向系统的故障处理方法，在日常保养和维修等方面采取积极有效的措施，可以大大提高导向系统的稳定性和准确性。
1盾构机导向系统结构1.1系统构成整个系统由硬件及软件两部分构成。
硬件部分可以分为测量单元、控制单元、目标单元及通讯单元四部分。
软件部分可分为四大模块：线形计算模块、管片管理模块、历史查询模块、测量模块。
1.2硬件组成TS16全站仪：测距和方位传递。
徕卡后视棱镜组：确定大地坐标系（施工坐标系）。
计算机：中铁装备导向系统软件的运行、数据处理和备份。
激光靶控制盒：激光靶的供电及数据传输。
三维电子激光靶：确定盾构机位置与角度。
电台：全站仪与电脑无线通讯。
1.3全站仪和激光靶的安装全站仪安装在特制的吊篮的强制归心螺丝上，吊篮通过膨胀螺丝或者管片安装螺栓固定在管片上。
由于部分管片拼装好以后有可能渗水，安装吊篮之前要检测安装的位置以后是否可能会渗水。
后视棱镜组同样安装在吊篮上，安装时注意与全站仪的通视。
激光靶安装在盾构机特制的安装支架上，安装支架出厂前或者在施工现场焊接中盾上。
2盾构机导向系统工作原理激光靶内置相机和倾斜仪，在盾构掘进中全站仪测量激光靶的坐标以及全站仪与激光靶之间的方位角，同时通过相机和倾斜仪，获取盾构机旋转和俯仰角的变化量以及不可见激光与激光靶的夹角。
综合以上参数，根据激光靶相对于盾构机空间位置关系固定不变的原理，计算出在大地坐标系下盾构机盾首和盾尾的坐标，与隧道设计线比较，计算出盾构机姿态。
盾构机导向系统主界面相关参数意义：（1）滚动角：表示盾构机的滚动角度，盾构机相对于水平面顺时针转动表示正值，逆时针转转动表示负值。
盾构导向系统横向比较
盾构导向系统横向比较1、比较的导向系统SLS-T 盾构导向系统（简称SLS-T ）MTG-T 盾构导向系统（简称MTG-T ）ROBOTEC 盾构导向系统（简称ROBOTEC ）ZED GLOBAL 盾构导向系统（简称ZED GLOBAL ）PPS 盾构导向系统（简称PPS ）RMS-D 盾构导向系统（简称RMS-D ）2、关键技术1.1系统原理 1.1.1 激光靶系统图1激光靶偏航角测量示意图如图1所示，激光靶的关键技术是精确感应激光束与激光靶轴线间的偏航角度，激光靶集成有精密角度传感器，能精确测定激光靶的转动角及俯仰角。
1.1.2 棱镜系统图2棱镜技术原如图2所示，棱镜技术是通过测量安装在盾构机上的两个棱镜及盾构机的转动角，通过数学激光束激光靶偏航角激光靶轴线的方法计算盾构的位置姿态。
1.1.3 两种原理的差别安装1）、激光靶安装图3 激光靶安装激光靶系统在盾构机上仅需安装一个激光靶设备，易于安装、保护和维护。
2）、棱镜安装图4 棱镜安装除安装两个开关棱镜外，还需要安装一个角度传感器，共在盾构机上安装三个设备，每个设备需要供电及通讯。
通视状况1）、激光靶系统图5 激光靶通视状况激光靶系统具有较好的通视距离，可很好的应用于狭窄测量通道的盾构机及小型盾构机。
2）、棱镜系统图6 棱镜系统通视状况棱镜系统易发生棱镜被遮挡的情况，在狭窄测量通道的盾构机上应用受限，不能应用于小型盾构机。
测量精度及稳定性1）、激光靶系统方位角：0.25～0.5mm/m；俯仰角：0.18～0.5mm/m；转动角：0.18～0.5mm/m；位置：1mm测量结果稳定性：稳定。
2）、棱镜系统方位角：与棱镜之间的距离有关；俯仰角：0.18～0.5mm/m；转动角：0.18～0.5mm/m；测量结果稳定性：与棱镜安装位置有关。
图7 棱镜之间距离对测量精度的影响1.1.4激光靶导向系统SLS-T系统MTG-T系统ZED GLOBAL系统1.1.5 棱镜导向系统ROBOTEC系统PPS系统RMS-D系统1.2系统通讯1.2.1 无线通讯无线通讯是指系统的全站仪与工业PC间采用无线数传电台进行数据通讯。
盾构机导向系统问题分析
盾构机导向系统问题分析
朝晖桥站-白佛站盾构区间右线自始发以来，盾构机导向系统问题层出不穷，比较典型的为以下几种：
1、电源线被拉断。
我单位导向系统电源线6米左右，盾构机前进4环管片左右电源线基本上就处于紧拉状态，如果不人为顺线很容易被拉断，造成很严重的后果。
可是工作人员因为有自己的岗位职责，不可能时时照顾到这方面，这就使得电源线频频被拉断。
为有效解决电源线被拉断问题，我部门工作人员想了很多办法，但最后决定以插线板代替线盘，将插线板固定在全站仪支架上，这样不但有效避免电源线被拉断的问题，而且还减少了工作人员顺线次数，节省了人力物力财力。
2、导向系统通讯中断。
盾构机向前推进过程中，信号时不时中断，致使停工，延误进度。
我部门工作人员逐一排查故障发生点，最后确定是导向系统接收天线的问题。
盾构(TBM)导向系统简介
六、维护与故障处理
1、导向系统保护
导向系统部件： 激光靶（马达棱镜）、全站仪、棱镜、工业电脑、控制箱、电台、天线、 电池、电缆等；
水、油、浆液、灰尘、震动、高温和机械伤害；
全站仪定期保养——半年一次，检定
六、维护与故障处理
2、简单故障排除
一些影响因素可能会使导向系统不能正常工作，可现场简单排除： 测量窗口阻挡； 灰尘； 管片旋转； 管片振动； 电缆故障； 电脑故障； 注意观察导向系统界面中的一些常用警示信号及其意义，向测量组了 解。
导线、搬站、 管片测量、人工测量盾构。
四、对现场的要求
3、测量环境
烟尘、水汽、管片……
4、日常巡视
激光靶、马达棱镜、电缆收放、托架……
5、异常情况反馈
搬站、故障、偏差超限、数据跳动……
五、隧道贯通
贯通误差影响因素
1、洞外控制测量； 2、盾构井联系测量（洞外~洞内）； 3、洞内控制测量； 4、施工测量； 5、导向系统； 6、盾构姿态偏差； 7、贯通端洞门偏差
一、导向系统简介
6、显示界面——PPS
一、导向系统简介
6、显示界面——VMT
一、导向系统简介
6、显示界面——隧道股份
一、导向系统简介
7、管片选型
（1）目的：
盾尾间隙—相等； 推进油缸伸长量—对等； 管片与DTA偏差—尽量小。
（2）数据来源
中线 A
盾构姿态偏差
B
管片计算
C 推进油缸行程
E
铰接油缸行程
三、误差与错误
3、管片不稳定对导向系统测量结果的影响
管片上浮或沉降——姿态变低或变高 管片位移——方向偏差变化，误差连续累积放大 旋转——方向和高程均变化，导向系统停止工作 管片震动—— 围岩变形——方向偏差变化，误差连续累积放大
海瑞克盾构机导向
然后在后视靶托架上设站，前视直接采用极坐标测量 方式测出激光站托架的三维坐标。然后把后视棱镜安装在 后视靶托架上，把激光全站仪安装在激光站托架上整平， 把黄盒子固定好，给全站仪接上电源，手动把全站仪瞄准 后视棱镜，瞄准的精度在±10㎝左右，然后把全站仪电源 关闭。接着在主空室里，启动SLS-T，按“编辑器—F2”进 入编辑器窗口，进入激光站编辑窗口，输入激光全站仪中 心和后视靶棱镜中心的三维坐标。按“保存”键保存，然 后关闭编辑器窗口。再按“定位—F5”键，给激光全站仪 定位。定位完成后，再按“方位检查—F5”键，检查激光 站和后视棱镜的坐标有没有错误。如果超限，将会显示差 值，如果不超限，那么将不显示。最后再按“推进—F4” 就完成了激光站的人工移站的全过程的计算 首先把VMT公司测量工程师已测参考点的相对坐标（至 少3个点）输入至CAD文件中；然后把我们每次所测相同编 号参考点的三维绝对坐标输入到同一CAD文件里面。利用 CAD里面的“对齐”命令后，通过测量垂线在水平和垂直 方向上的偏离值来求解盾构机前后点的姿态。
盾构姿态CAD计算示意图
五、盾构姿态人工复测
1、盾构姿态人工检测概述 在盾构施工的过程中，为了保证导向系统的正确性和 可靠性，在盾构机掘进一定的长度或时间之后，应通过洞 内的独立导线独立的检测盾构机的姿态，即进行盾构姿态 的人工检测。 2、盾构机参考点的测量 在进行盾构机组装时，VMT公司的测量工程师就已经 在盾体上布置了盾构姿态测量的参考点(共21个)，如图。 并精确测定了各参考点在TBM坐标系中的三维坐标。我们 在进行盾构姿态的人工检测时，可以直接利用VMT公司提 供的相关数据来进行计算。其中盾体前参考点及后参考点 是虚拟的，实际是不存在的。
盾构机参考点的布置
盾构姿态人工检测的测站位置选在盾构机第一节台车 的连接桥上,此处通视条件非常理想,而且很好架设全站仪。 只要在连接桥上的中部焊上一个全站仪的连接螺栓就可以 了。测量时，应根据现场条件尽量使所选参考点之间连线 距离大一些，以保证计算时的精度，最好保证左、中、右 各测量一两个点，这样就可以提高测量计算的精度。例如 在S285选择盾构机的参考点时，即是选择的8、12、21三 点作为盾构姿态人工检测的参考点。
浅谈盾构和TBM的导向系统
目前国内外使用的盾构和ＴＢＭ安装有自动导向系统，该系统具有施工数据采集、管理、实时传递以及姿态管理等功能，能自动精确测定盾构和ＴＢＭ的三维空间位置，给出其偏离设计中线的所有必要的导向信息。
运用导向系统连续不断地提供关于盾构和ＴＢＭ立体方位的最新信息，准确控制盾构和ＴＢＭ沿着设计的隧洞轴线方向掘进，将盾构和ＴＢＭ控制在设计隧道线路允许公差范围内，实现信息化施工。
盾构和ＴＢＭ的操作司机需要实时掌握其掘进方向，确认是否与隧道设计轴线方向一致，以便通过适当的控制、及时地进行纠偏，防止方向错误。
1 几种常见的导向系统我国目前使用的盾构主要有德国海瑞克、日本小松、法国ＮＦＭ、加拿大ＬＯＶＡＴ等，ＴＢＭ主要是美国罗宾斯、德国维尔特及海瑞克。
近几年，国产盾构越来越多地得到使用，如上海隧道股份、中国中铁等品牌。
在这些盾构和ＴＢＭ上使用的导向系统主要有：海瑞克公司盾构、ＴＢＭ使用的ＳＬＳ－Ｔ ＡＰＤ系统，ＬＯＶＡＴ盾构使用的ＴＡＣＳ系统，小松盾构使用的ＲＯＢＯＴＥＣ测量系统，ＮＦＭ盾构、罗宾斯ＴＢＭ和盾构使用的ＰＰＳ系统，中国中铁盾构使用的ＺＥＤ系统等。
1.1 PPS 导向系统法国ＮＦＭ盾构和罗宾斯ＴＢＭ常用ＰＰＳ导向系统。
图１是ＰＰＳ导向系统的基本组成。
ＰＰＳ倾斜仪以及电动棱镜安装在机头架上，这些设备均采用密封和防震设计，具有良好的系统防水、防潮、防雾、防尘、防震性能。
该系统可以实时显示隧道掘进机的方位、姿态，导向系统全站仪的精度等级一般为２ｓ，有效距离达３００ｍ～５００ｍ，系统响应时间小于１ｓ，通过设定的位置偏离值，进行位置偏离报警。
1.2 TACS 导向系统ＬＯＶＡＴ盾构采用的ＴＡＣＳ导向系统是基于视频跟踪的全自动激光系统，为使用者提供有关盾构和隧道设计轴线的详细偏差信息，便于及时纠正盾构的姿态，精度２ｓ。
见图２。
浅谈盾构和ＴＢＭ的导向系统Talk about guide system of shield and TBM康宝生／ KANG Bao-sheng（中铁隧道集团有限公司专用 设备中心，河南 洛阳 ４７１００９）介绍了目前我国城市地铁、铁路和水工隧道施工中比较常见的几种盾构和ＴＢＭ的导向系统。
地铁盾构智能导向系统研究_pdf
ｂｙ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｇｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｐｏｓｅｓ ｏｆ ＴＢＭ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ
ａｄｖａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｎｏｗ ｌｏｏｋ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｆ ａ１１．
Ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｇｕｉｄｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ Ｃａｎ ｃａｒｒｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅａｓｉｌｙ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ Ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＴＢＭ Ａｔｔｉｔｕｄｅｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋｌｏａｄ ｂｙ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｗｉｔｈ ｍａｎｐｏｗｅｒ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ａｌｓｏ Ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｍｉｓｔａｋｅｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｌａｃｋ ｏｆ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｏｒｋｓ ｑｕｉｃｋｌｙ，ｅｖｅｎ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ＴＢＭ ｉｓ ｄｉｇｇｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｓｏ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ｃａｎ ｇｅｔ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｄａｔａ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ
用盾构法修建隧道开始于１８１８年，至今已有将近两百年的历史。当时由法 国工程师布鲁内尔（Ｂｒｕｎｅｌ）研究，并取得了发明隧道盾构的专利权。１８２５年在 英国泰晤士河下首次用矩形盾构修建隧道，实际上它是一个活动的施工防护装
盾构(TBM)导向系统简介
一、导向系统简介
1、作用
（1）盾构姿态：盾构（TBM）掘进过程中，导向系统连续 测量盾构姿态数据，并显示在主控室电脑屏幕上；主司机按 照姿态数据调整盾构掘进参数，保证盾构按照隧道设计轴线 （DTA）精确掘进；
（2）纠偏曲线：操纵TBM从目前的偏差位置 沿纠偏曲线平滑地调整到DTA 上；
• VMT、ZED导向系统中，盾构的平面趋势 是在盾构中部位置，盾构轴线与DTA的夹 角。
• PPS显示的是盾构轴线与刀盘处切线的夹 角。
• 两者差值与曲线半径和盾构长度相关。
二、使用
5、断链
断链前后编辑相互重叠一段 距离的两个DTA文件，在重叠 段切换。
三、误差与错误
1、测量误差
影响因素——盾构结构形式、导向系统类型、激光靶或马达棱镜到 刀盘的距离、马达棱镜间距、盾构震动、管片位移、 管片旋转、全站仪精度和状态、测量环境（烟 尘、温差）、全站仪~激光靶距离等；
（3）管片选型：
一、导向系统简介
2、盾构姿态
一、导向系统简介
2、盾构姿态
一、导向系统简介
3、分类
(1)陀螺仪
日本GYRO
（2）三棱镜
上海力信
(3)两（三）棱镜
德国PPS
日本演算工房
上海米度 上海力信……
(4)激光靶
英国ZED
德国VMT 德国TACS
上海米度 上海力信
中铁装备 铁建重工
……
一、导向系统简介
二、使用
2、偏差超限
二、使用
3、姿态预调整
管片上浮——盾构姿态适当调低； 盾构或管片下沉——调高； 小半径曲线段——偏向曲线内侧； 盾构始发——割线始发、抬高姿态和趋势； 贯通前——对准贯通面前方的接收洞门。
盾构隧道纵向变形引起的横向效应_张冬梅
第４３卷第２期２０１５年２月同济大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．２０１５文章编号：０２５３－３７４Ｘ（２０１５）０２－０２０５－０８ ＤＯＩ：１０．１１９０８／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－３７４ｘ．２０１５．０２．００７收稿日期：２０１４－０３－２５基金项目：国家自然科学基金（５１２７８３７９）；国家“九七三”重点基础研究发展计划（２０１１ＣＢ０１３８００）；上海市自然科学基金（１２ＺＲ１４３３６００）；上海市优秀学科带头人计划（１２ＸＤ１４０５１００）第一作者：张冬梅（１９７５—），女，教授，博士生导师，工学博士，主要研究方向为软土盾构隧道结构安全评价及控制．Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｍｚｈａｎｇ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ盾构隧道纵向变形引起的横向效应张冬梅１，２，黄 栩３，黄宏伟１，２（１．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海２０００９２；２．同济大学土木工程学院，上海２０００９２；３．中铁二院华东勘察设计有限责任公司，浙江杭州３１０００６）摘要：提出了隧道纵向变形对横断面的影响机理可以分为横断面压扁效应和纵向剪切传递效应，并针对典型的盾构隧道纵向变形曲线，分析了压扁效应与纵向剪切传递效应对隧道横向受力、变形的影响特点．结果表明：隧道纵向变形过程中，纵向剪切传递效应和压扁效应共同作用使隧道产生横向附加变形和受力；在通常情况下，纵向剪切传递效应产生的隧道横断面变形与受力强于压扁效应，但是随着隧道纵向变形的增加，压扁效应的作用也逐渐变得显著，在设计中应当进行考虑．关键词：隧道；纵向变形；压扁效应；纵向剪切传递效应中图分类号：ＴＵ９２１ 文献标志码：ＡＥｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌ ＣｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇｍｅｉ１，２，ＨＵＡＮＧ Ｘｕ３，ＨＵＡＮＧ Ｈｏｎｇｗｅｉ１，２（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｒｙｕａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ ＥａｓｔＣｈｉｎａ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｈｅａｒｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｈｅａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅｓ ａｎｄｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｆｆｅｃｔａｒｅ ｎｏｒｍａｌｌｙ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｏｎ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｓ ｎｏｔｉｇｎｏｒａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ；ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｈｅａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ 由于开挖的安全性及周边环境保护方面的优势，盾构法被广泛地应用于城市隧道建设之中．对盾构隧道拼装式管片衬砌的设计，通常仅按照平面应变问题考虑，即仅考虑隧道横断面的受力与变形［１－３］．实际上，由于盾构隧道为细长管状结构，纵向刚度较小，因此不论是在施工阶段受曲线推进、纠偏、土体扰动等因素的影响，又或者是在运营期间受长期沉降、邻近施工的影响，隧道都很容易产生纵向变形［４－６］．纵向变形将进一步对隧道横向产生作用，表现为引起隧道横断面的附加变形与受力，本文称之为隧道纵向变形引起的横向效应．目前对盾构隧道纵向变形引起横向效应的研究十分有限．廖少明［７］将盾构隧道在纵向变形条件下的结构反应归纳为结构纵向挠曲、结构纵向剪切传递、横断面压扁及横断面翘曲．其中纵向剪切传递效应与横断面压扁效应是由盾构隧道纵向变形引起的最为主要的横向效应．隧道纵向变形引起衬砌环与环之间的相对位移或者产生相对位移的趋势，使隧道衬砌环与环之间产生剪切力，这种剪切力将会使隧道横断面产生变形与附加内力，这就是纵向剪切传递效应．廖少明等［７－８］对纵向剪切传递效应进行了深入的研究，在将盾构隧道视为一维弹性地基梁进行隧道纵向受力分析时，发现沿隧道纵向分布的包括竖向土压力、侧壁摩阻力、地基抗力在内的竖向荷载对于任意隧道横断面都无法取得平衡，该不平衡荷载需要由来自隧道横断面两侧的不均衡剪切力平衡，证明了纵向剪切传递效应的存在．盾构隧道在受弯产生纵向变形的过程中，将对衬砌沿纵向产生附加内力，纵向附加内力的方向与 同济大学学报（自然科学版）第４３卷 隧道纵轴线相同．由于隧道发生了弯曲，因此纵向附加内力将产生指向隧道横断面直径方向的附加内力，并进而导致横截面椭圆化，这就是隧道纵向变形引起的横断面压扁效应．英国人Ｂｒａｚｉｅｒ第一次对钢管压扁现象进行了研究，因此这种现象又称为Ｂｒａｚｉｅｒ现象［９］．目前关于压扁效应的研究多见于管道工程［１０－１２］．樊振宇［１３］在对盾构隧道纵向变形进行数值模拟时，发现盾构隧道横断面会出现椭圆化变形．Ｈｕａｎｇ等［１４］首次提出了盾构隧道的压扁效应，并指出压扁隧道对盾构隧道受力变形有较大影响，然而并未对该效应进行深入分析．除此之外，并无其余相关研究见诸文献．为了深入分析盾构隧道纵向变形引起的横向效应，本文首先揭示了盾构隧道压扁效应的机理，得到由压扁效应引起的盾构隧道横断面受力与变形．然后，综合考虑隧道纵向剪切传递效应和压扁效应，分析了不同影响因素下典型隧道纵向变形对横向效应的影响规律和特点，并将压扁效应与纵向结构剪切效应进行对比，以揭示隧道纵向变形引起横向效应的原理，为盾构隧道设计和安全运营维护提供技术依据．１ 盾构隧道压扁效应机理１．１ 均质隧道的压扁效应为方便推导，首先将盾构隧道按照均质管段来分析，隧道在纵向弯矩Ｍ的作用下，上下方衬砌将产生纵向的内力Ｐ，如图１所示．图１ 隧道弯曲条件下衬砌内力图Ｆｉｇ．１ Ｔｕｎｎｅｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｉｎｄｕｃｅｄ ｌｉｎｉｎｇ ｆｏｒｃｅ 假定隧道衬砌厚度为Ｔ，作用在衬砌厚度方向上的等效纵向应力为σｘ，则Ｐ＝σｘＴ（１）由于隧道弯曲的影响，纵向内力Ｐ将产生一个指向隧道直径方向的附加力（见图１ｂ）Ｖ＝２Ｐｓｉｎθ２（２）式中：θ为隧道纵向单位长度的弯曲角度．对于微小角度θ有ｓｉｎ（θ／２）≈θ／２因此，隧道弯曲产生的附加力可表示为Ｖ＝２Ｐｓｉｎθ２＝σｘＴθ（３） 工程上，隧道纵向弯曲变形通常采用隧道变形曲率κ表示，隧道曲率κ的定义为单位长度的弯曲角度，可表示为κ＝ｄθｄｘ（４）对于单位长度κ＝θ（５）在隧道纯弯的条件下，衬砌应力σｘ可表示为σｘ＝Ｍｙ／Ｉｃ＝Ｅκｙ（６）式中：Ｉｃ为隧道横截面惯性矩，ｙ为计算点与中性轴的距离，Ｅ为衬砌弹性模量．将式（５）～（６）代入式（３），径向附加力Ｖ＝ＴＥκ２ ｙ＝ＴＥκ２ｒｃｏｓα（７）式中：α为如图２所示的计算点与竖向直径的夹角，ｒ为隧道半径．根据式（７），由压扁效应引起的作用在隧道横断面的荷载Ｖ，本文称之为压扁荷载，其分布形式如图２所示．隧道拱顶与拱底由于在弯曲情况下纵向应力较大，因此这两处压扁荷载最大，而隧道水平直径处压扁荷载为零．压扁荷载Ｖ的出现是隧道产生压扁效应的原因．图２ 压扁荷载分布及压扁效应图Ｆｉｇ．２ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｌｏａｄ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙｔｕｎｎｅｌ ｂｅｎｄｉｎｇ 在如图２所示的压扁荷载作用下，根据力法可求得压扁荷载作用下隧道横断面的变形与内力［１４］，如下所示：δｈ＝Ｔκ２ｒ５／（６Ｉｃ）（８）Ｍα＝１４ＴＥκ２ｒ３－１２ＴＥκ２ｒ３ｓｉｎ２α（９）Ｎα＝ＴＥκ２ｒ２ｓｉｎ２α（１０）Ｑα＝－ＴＥκ２ｒ２ｓｉｎαｃｏｓα（１１）６０２ 第２期张冬梅，等：盾构隧道纵向变形引起的横向效应式中：δｈ为压扁荷载引起的隧道横断面变形，Ｍα为压扁荷载引起的衬砌弯矩，Ｎα为压扁荷载引起的衬砌轴力，Ｑα为压扁荷载引起的衬砌剪力．１．２ 盾构隧道的压扁效应上述推导是在假定隧道为均质圆管的条件下得到的，然而盾构隧道与均质管段相比有其特殊之处，主要包括隧道管片间的接缝、隧道横断面侧向土体的约束作用及盾构隧道具有初始的设计纵向线型．为了考虑隧道接缝导致的隧道刚度减弱，引入盾构隧道横向刚度有效率η，采用刚度折减的均质圆环模拟隧道衬砌结构．考虑隧道横向刚度折减后，由压扁效应引起的隧道横断面变形δｈ＝Ｔκ２ｒ５／（６ηＩｃ）（１２） 然而，由于地层对隧道变形的约束作用，压扁效应引起的实际隧道横向变形小于式（１２）的计算结果，土层的约束作用采用土体侧向抗力来表述，并假设侧向土体抗力ｐｋ以三角形形式分布于隧道两侧水平直径上下各４５°的范围内［１］，如图３所示．图３ 土体抗力分布示意图Ｆｉｇ．３ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 土体抗力采用Ｗｉｎｋｌｅｒ地基模型计算，如下所示：ｐｋ＝ｋδｈ（１３）式中：ｋ为土体基床系数．由土体抗力引起的隧道水平直径处变形 δｈ，ｐｋ＝－０．０４５ ４ｐｋｒ４／（ηＥＩｃ）＝－０．０４５ ４ｋδｈｒ４／（ηＥＩｃ）（１４）因此，考虑抗力影响的隧道水平直径处的变形 δ′ｈ＝δｈ，ｐｋ＋δｈ／２＝Ｔκ２ｒ５／（１２ηＩｃ）－０．０４５ ４ｋδｈｒ４／（ηＥＩｃ）（１５）则考虑土体抗力情况下的隧道收敛δ＝２δ′ｈ＝ＴＥκ２ｒ５／［６（０．０４５ ４ｋｒ４＋ηＥＩｃ）］（１６） 为考虑隧道初始纵向设计线型，假设隧道纵向具有初始曲率κ０（初始弯曲角度为θ０），后续的压扁效应是在初始曲率的基础上发生的，则隧道发生纵向弯曲后，最终弯曲角度θ是θ０与θｉ之和（见图４），其中θｉ为由于隧道纵向变形引起的弯曲角度，故Ｖ＝σｘＴκ＝σｘＴ（κ０＋κｉ）（１７）σｘ＝Ｍｙ／Ｉｃ＝Ｅκｉｙ（１８）式中：κｉ为由于隧道纵向弯曲而产生的附加曲率，由此得压扁荷载Ｖ＝ＴＥκｉｙ（κ０＋κｉ）（１９）根据式（１７）～（１９），考虑隧道初始曲率、接头刚度和地层抗力影响的，隧道弯曲引起的横向收敛 δ＝２δ′ｈ＝ＴＥｒ５κｉ（κ０＋κｉ）／［６（０．０４５ ４ｋｒ４＋ηＥＩｃ）］（２０）图４ 考虑盾构隧道初始曲率的压扁效应Ｆｉｇ．４ Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｏｒｉｇｉｎａｌｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ 综合考虑以上因素，隧道衬砌内力分别为 Ｍα＝ＴＥｒ３κｉ（κ０＋κｉ）／４－ＴＥｒ３κｉ（κ０＋κｉ）ｓｉｎ２（α／２）＋Ｍｋ（２１） Ｎα＝ＴＥｒ２κｉ（κ０＋κｉ）ｓｉｎ２α＋Ｎｋ（２２） Ｑα＝－ＴＥｒ２κｉ（κ０＋κｉ）ｓｉｎαｃｏｓα＋Ｑｋ（２３）式中：Ｍｋ，Ｎｋ，Ｑｋ为侧向土体抗力作用引起的隧道衬砌内力，计算方法见表１．表１ 土体抗力引起的隧道衬砌内力表Ｔａｂ．１ Ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏｓｏｉｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ内力０≤α≤π／４π／４≤α≤π／２Ｍα（０．２３４ ６－０．３５３ ６ｃｏｓα）ｐｋｒ２（－０．３４７ ８＋０．５ｓｉｎ２α＋０．２３５ ７ｃｏｓ３α）ｐｋｒ２Ｎα（０．３５３ ６ｃｏｓα）ｐｋｒ（－０．７０７ｃｏｓα＋ｃｏｓ２α＋０．７０７ｓｉｎαｃｏｓα）ｐｋｒＱα（０．３５３ ６ｓｉｎα）ｐｋｒ（ｓｉｎαｃｏｓα－０．７０７ｃｏｓ２αｓｉｎα）ｐｋｒ２ 盾构隧道纵向剪切传递效应当盾构隧道产生纵向不均匀沉降时，为使隧道任意横断面的竖向荷载取得平衡，隧道横断面两侧将产生不均衡剪切力ｄＱ．由于ｄＱ的作用，隧道横断７０２ 同济大学学报（自然科学版）第４３卷 面将产生变形与附加内力．由隧道纵向变形引起的作用于隧道横断面的剪切荷载Ｐｓ＝－ｄＱｄｘ＝（ＥＩ）ｅｑｄ４ ｗ（ｘ）ｄｘ４（２４）式中：（ＥＩ）ｅｑ为隧道纵向等效弯曲刚度，（ＥＩ）ｅｑ＝ＥＩξ，其中ＥＩ为隧道纵向刚度，ξ为纵向刚度有效率，一般取为１／６～１／８；ｗ（ｘ）为隧道总的变形量，ｘ为沿隧道纵向的位置坐标．由剪切荷载引起的隧道衬砌内力分别为 Ｍα＝３Ｐｓｒｃｏｓα／（４π）－Ｐｓｒ／（２π）＋Ｐｓｒ［１－ｃｏｓα－（α／２）ｓｉｎα］／π（２５） Ｎα＝－３Ｐｓｃｏｓα／（４π）＋Ｐｓαｓｉｎα／（２π）（２６） Ｑα＝－３Ｐｓｓｉｎα／（４π）＋Ｐｓ（ｓｉｎα－αｃｏｓα）／（２π）（２７）假设隧道横向变形后受到侧向土体弹性抗力的作用，同样假设侧向土体抗力以三角形形式分布于隧道两侧水平直径上下各４５°的范围内，得到剪切荷载引起的隧道水平直径处变形δｋ＝０．０４２Ｐｓｒ３／（０．０４５ ４ｋｒ４＋ηＥＩｃ）（２８）３ 典型的盾构隧道纵向变形模式由于隧道发生纵向变形的原因不同，纵向变形的模式也有所差异，为了分析不同隧道纵向变形引发的横向效应，对典型的盾构隧道纵向变形模式进行了总结和分析．３．１ 整体变形隧道整体变形主要表现为整体下沉和倾斜两部分，可表示为ｗ（ｘ）＝ｗ０＋Δｗ（２９）式中：ｗ０为整体下沉，Δｗ为不均匀倾斜变形．当隧道整体变形时，压扁效应与纵向剪切传递效应均不会使隧道结构产生附加作用．然而在隧道边界约束处或地基条件沿隧道纵向发生变异时，隧道在整体变形条件下也将承受附加荷载的作用．３．２ 隧道推进时的指数型变形模式盾构正常推进过程中，衬砌环脱出盾尾后就随着下卧土层的变形而下沉，盾尾后方不同位置的衬砌沉降不同，因此会产生纵向变形［１５］．根据上海地区盾构的施工实例，盾构正常推进时隧道的曲线模式可用双曲线或指数型曲线表示．两种形式相似，本文仅以指数型曲线为例进行介绍，如下所示：ｗ（ｘ１）＝Ｓｍａｘ（１－ｅ－βｘ１）（３０）式中：参数β与盾构施工参数、隧道尺寸、埋深等相关，取值范围大约在０．００５～０．０２０之间；Ｓｍａｘ为隧道最大沉降值，其变化的范围一般在１０～１３０ｍｍ［１５］；ｘ１为距盾尾的距离．３．３ 隧道纠偏变形模式盾构曲线推进与纠偏推进情况下，由于千斤顶的偏心荷载作用，隧道纵向变形曲线可表示为［１６］ｗ（ｘ２）＝Ｍ［１－ｃｏｓ（πｘ２／（２ｌ０））］／［２（ＥＩ）ｅｑλ２］（３１）式中：ｌ０＝∑ｐｊ／（πＤτ），Ｍ＝ｅ∑ｐｊ，其中ｐｊ与ｅ分别为千斤顶顶力与偏心距，Ｄ为隧道外径，τ为地基摩阻力，τ＝Ｆμ，Ｆ为隧道外表面土体压力，μ为混凝土与周围土层之间的摩擦系数，通常可取为０．３；λ＝［ｋＤ／４（ＥＩ）ｅｑ］１／４；ｘ２为距顶推力作用点的距离．３．４ 隧道受邻近施工影响的变形模式在邻近施工如盾构穿越、桩基施工、基坑开挖等作用下，受影响的隧道的变形曲线可采用高斯曲线来模拟，如下所示：ｗ（ｘ３）＝Ｓｍａｘｅｘｐ（－ｘ２３／２ｉ２）（３２）式中：ｉ为隧道纵向变形反弯点（隧道变形曲线曲率正负变化处）与变形最大点的距离，ｘ３为距隧道最大沉降点的距离．３．５ 隧道长期沉降的变形模式根据上海地铁长期纵向沉降观测数据，隧道长期沉降的变形可以用分段三次抛物线来拟合［１７］，一个分段长度可以为７０～１８０ｍ，隧道接头段和中间段长期沉降的模式ｗ１（ｘ４）和ｗ２（ｘ４）分别如下所示： ｗ１（ｘ４）＝ａｘ３４－（１６８．３４ａ＋０．０００ ５）ｘ２４＋（７ ８３６．７ａ＋０．０５６ ６）ｘ４＋ｗ０１ ｗ２（ｘ４）＝ａｘ３４－（１４７．５２ａ－０．００２）ｘ２４＋（４ ６７４．５ａ－０．２０９ １）ｘ４＋ｗ０２（３３）式中：ｗ０１和ｗ０２分别为隧道接头段和中间段分段沉降曲线起始点的沉降值，ｍｍ；ａ为参数，其数值对于接头段大约在－８×１０－５～２×１０－４，对于中间段范围为－２×１０－４～２×１０－４；ｘ４为距隧道沉降分段起始点的距离．４ 盾构隧道纵向变形的横向效应４．１ 隧道指数型变形模式下的横向效应为分析隧道指数型模式变形条件下压扁效应与纵向剪切传递效应对隧道横向效应的影响，以β＝０．０１，Ｓｍａｘ＝１００ｍｍ的曲线为例，对比分析了压扁效应和隧道纵向剪切传递效应对隧道横向效应的贡献．隧道的纵向变形如图５所示．在以下分析中均以８０２ 第２期张冬梅，等：盾构隧道纵向变形引起的横向效应上海延安东路隧道为对象，延安东路隧道外径１１ｍ，衬砌厚度０．５５ｍ．图５ 指数型模式隧道纵向变形图Ｆｉｇ．５ Ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ 在如图５所示的指数型隧道纵向变形模式下，隧道任一点的曲率可计算如下：κ＝Ｓｍａｘβ２ｅ－βｘ１／（１＋Ｓ２ｍａｘβ２ｅ－βｘ１）３／２（３４） 隧道纵向变形曲率及对应的压扁效应隧道收敛分布如图６所示，隧道变形最大曲率出现在ｘ１＝０（盾尾）处，因此压扁效应最显著的位置也在此处．图６ 指数型模式隧道变形曲率及对应的隧道收敛分布图Ｆｉｇ．６ Ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｆｏｒ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ图７ 指数型模式隧道变形最大曲率随β与Ｓｍａｘ变化图Ｆｉｇ．７ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｗｉｔｈβａｎｄＳｍａｘｆｏｒ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ 盾尾处隧道最大曲率随β与Ｓｍａｘ的变化见图７．β与Ｓｍａｘ的变化都对最大曲率有较大的影响，当β与Ｓｍａｘ的数值同时较大时，隧道曲率可能大于１／１０ ０００，此时应当考虑压扁效应对隧道产生的影响． 指数型纵向变形模式下纵向传递剪切荷载及其引起的隧道收敛分布如图８所示，两者的最大值也出现在盾尾处．图８ 指数型模式剪切荷载及对应的隧道收敛分布图Ｆｉｇ．８ Ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｆｏｒ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ 隧道剪切荷载同样与β及Ｓｍａｘ相关，如图９所示．当β与Ｓｍａｘ的数值越大，隧道所受的剪切荷载越大，此时需注意纵向剪切传递效应引起的隧道横向效应．图９ 指数型模式隧道最大剪切荷载随β与Ｓｍａｘ变化图Ｆｉｇ．９ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ｗｉｔｈβａｎｄ Ｓｍａｘｆｏｒｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ 以隧道收敛来衡量压扁效应与纵向剪切传递效应的量值，指数型变形模式下在ｘ１＝０（盾尾）处由纵向剪切传递效应引起的隧道收敛（δｓ）与由压扁效应引起的隧道收敛（δｆ）的比值可按下式计算：δｓ／δｆ＝０．２０５ ２（ＥＩ）ｅｑ（１＋β２ Ｓ２ｍａｘ）３／（ＴＥｒ２ Ｓｍａｘ）（３５）由于β与Ｓｍａｘ的数值一般较小，因此式（３５）可简化为δｓ／δｆ＝０．２０５ ２（ＥＩ）ｅｑ／（ＴＥｒ２ Ｓｍａｘ）（３６） δｓ与δｆ的比值随Ｓｍａｘ变化的趋势如图１０所示．总体而言，在指数型模式下纵向剪切传递效应引起的隧道收敛比压扁效应更显著，而当隧道最大沉降数值增大时，两种效应引起的效果逐渐接近，此时考虑纵向变形引起的横向效应时，不能忽略压扁效应的影响．９０２ 同济大学学报（自然科学版）第４３卷图１０ 纵向剪切传递效应与压扁效应引起的隧道收敛对比图Ｆｉｇ．１０ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｈｅａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔ４．２ 纠偏荷载作用下隧道的横向效应以６００ｔ纠偏荷载作用下，∑ｐｊ＝５ ８８０ｋＮ，ｅ＝１０ｃｍ，ｋ＝５ ０００ｋＮ·ｍ－３，ｌ０＝１０ｍ为例，得到的隧道变形如图１１所示．图１１ 纠偏荷载作用下隧道纵向变形图Ｆｉｇ．１１ Ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｓｈｉｅｌｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ图１２ 纠偏荷载作用下隧道变形曲率及对应的隧道收敛分布图Ｆｉｇ．１２ Ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ 纠偏荷载作用下隧道变形曲率及对应的压扁效应隧道收敛分布如图１２．隧道变形最大处曲率为零，隧道曲率最大值出现在千斤顶顶推作用点处及与距顶推作用点２ｌ０处． 隧道剪切荷载及对应的隧道收敛分布如图１３所示．在ｘ２＝ｌ０处，剪切荷载为零，且在此两侧剪切荷载的方向相反．剪切荷载的最大值同样出现在顶推作用点处及距作用点２ｌ０处．图１３ 纠偏荷载作用下隧道剪切荷载及对应的隧道收敛分布图Ｆｉｇ．１３ Ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｌｏａｄ 对比图１２与１３的隧道收敛发现，纠偏荷载作用下隧道的纵向剪切传递效应十分显著，由其引起的隧道横向变形远大于压扁效应．因此在纠偏荷载作用时可以忽略压扁效应，但是要考虑纵向剪切传递效应．４．３ 长期沉降模式下隧道的横向效应隧道长期沉降曲线可用三次抛物线拟合，当隧道长期沉降与地基沉降完全一致时，隧道纵向剪切传递的荷载为零．当隧道长期沉降与地基变形不一致时，此时必然产生纵向剪切传递效应．对隧道长期沉降曲线进行三次抛物线拟合，然后可求出隧道任一点的曲率，进而可以求得隧道的压扁效应．由于长期沉降曲线变化较大，此处不针对具体曲线进行计算分析．对上海地铁１号线隧道长期沉降情况进行分析［１７］：隧道沿线各点曲率κ分布范围很广，最小曲率大于１／１ ０００，其中κ≥１／１ ０００的约占５．３８％，１／５ ０００＜κ＜１／１ ０００的约占１６．３６％．因此总体而言，长期沉降曲线模式下隧道压扁效应在某些位置十分显著，需要引起重视．４．４ 邻近施工影响下隧道的横向效应对于如式（３２）所示的由邻近施工引起的隧道纵向变形，隧道各点曲率计算表达式为 κ＝－Ｓｍａｘｉ２＋ｘ２３Ｓｍａｘｉ（）４ｅｘｐ－ｘ２３２ｉ（）［］［２１＋ｘ２３Ｓｍａｘｉ４ｅｘｐ－ｘ２３２ｉ（）］２３／２（３７）由式（３７）可得隧道曲率三个极值点的位置为ｘ３＝０，ｘ３槡＝±３ｉ，对应的最小曲率半径分别为０１２ 第２期张冬梅，等：盾构隧道纵向变形引起的横向效应ρ＝－ｉ２Ｓｍａｘ，ｘ＝０ρ＝－ｉ２ｅ３／２ １＋３Ｓ２ｍａｘｉ２ｅ（）３３／２２Ｓｍａｘ，ｘ３＝槡３烅烄烆ｉ（３８） 假定一条隧道初始曲率为１／４ ０００（坡度２．５％），隧道受邻近施工影响发生纵向不均匀沉降槽，沉降槽曲线可以用高斯曲线描述，如图１４所示，最大沉降量位于距离沉降槽中心０．３ｍ处，反弯点位置ｉ与隧道最大沉降点的距离为５０ｍ．图１４ 受邻近施工影响的隧道纵向变形图Ｆｉｇ．１４ Ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｎｅａｒｂｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 隧道纵向曲率分布如图１５所示，隧道最大曲率在最大变形处，即ｘ３＝０处，为１．２×１０－４（曲率半径ρ＝８ ３３３ｍ），另外在ｘ３＝±８６．６０（槡±３ｉ）存在两个极值点．这也是隧道压扁效应的三个极值点．图１５ 受临近施工影响的隧道纵向曲率分布图Ｆｉｇ．１５ Ｔｕｎｎｅｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｎｅａｒｂｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 邻近施工影响下的隧道纵向剪切传递效应产生的剪切荷载 Ｐｓ＝－（ＥＩ）ｅｑ［Ｓｍａｘｅｘｐ（－ｘ２３／２ｉ２）（３－６ｘ２３／ｉ２＋ｘ４３／ｉ４）／ｉ４］（３９）剪切荷载沿隧道纵向的分布如图１６所示．剪切荷载的五个极值点出现在ｘ＝０，ｘ＝±１．３５６ｉ以及ｘ３＝±２．８５７ｉ处．剪切荷载的分布表明，剪切荷载对隧道横向变形的影响可以区分为加载和卸载作用，加载影响会引起隧道横椭圆变形，而卸载作用则会引起隧道竖椭圆变形．当隧道由于上方基坑开挖引起隆起或者由于下方隧道穿越引起下沉时，无论是隧道上方地基上隆或者下方地基下沉，ｘ３＝０处隧道均位于卸荷区，如图１６所示，隧道纵向沉降产生负的剪切荷载．而当隧道由于上方加载而发生下沉时，此时上部土体挤压隧道下沉，隧道中央区域处于加载区．假如隧道由于下方盾构穿越而发生沉降，则中间区域（－０．７４２ｉ＜ｘ３＜０．７４２ｉ）为卸载区．而相邻的两个区域（－２．３３４ｉ＜ｘ３＜－０．７４２ｉ，０．７４２ｉ＜ｘ３＜２．３３４ｉ）为加载区，在此区域，隧道纵向沉降产生正的剪切荷载．需注意的是，压扁效应与纵向剪切传递效应不同，在隧道纵向任何位置均为加载区，因此，压扁效应和纵向剪切传递效应所引起的隧道横向变形也不同（如图１７所示）．图１６ 剪切荷载沿隧道纵向分布图Ｆｉｇ．１６ Ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ａｌｏｎｇ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ 图１７显示了压扁效应、纵向剪切传递效应引起的隧道收敛以及两种效应叠加的总效应．由压扁效应引起的隧道收敛显然要比纵向剪切传递效应小，在隧道中部压扁效应引起的收敛值抵消了约１／３由剪切传递引起的隧道收敛，而在剪切荷载的极值点ｘ３＝±１．３５６ｉ附近，两种效应同时表现为加载效果，得到的隧道收敛为两者的叠加．图１７ 隧道横断面收敛沿隧道纵向分布图Ｆｉｇ．１７ Ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｌｏｎｇ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｕｎｎｅｌ ｆｌａｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ 为了进一步说明纵向剪切传递效应加载区与卸载区的不同含义，图１８显示了隧道中央区域纵向剪１１２ 同济大学学报（自然科学版）第４３卷 切传递为加载区时的隧道横断面收敛情况．在隧道中央区域由于两种效应的叠加，隧道横断面收敛十分明显，因此这种情况尤其需要引起注意．图１８ 隧道中部为加载区的隧道横断面收敛沿隧道纵向分布图Ｆｉｇ．１８ Ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｌｏｎｇ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈ ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ图１９ 不同隧道纵向变形曲线的纵向剪切传递效应及压扁效应Ｆｉｇ．１９ Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｈｅａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ 高斯曲线的形状是由隧道最大变形值Ｓｍａｘ及反弯点的位置ｉ定义的．当隧道变形曲线不同时，压扁效应与纵向剪切传递效应在横向效应中所占的比重将发生变化．倘若不考虑初始曲率的影响，在ｘ３＝０处由纵向剪切传递效应引起的隧道收敛（δｓ）与由压扁效应引起的隧道收敛（δｆ）比值可按下式计算：δｓ／δｆ＝０．６１５ ６（ＥＩ）ｅｑ／（ＴＥｒ２ Ｓｍａｘ）（４０） 从式（４０）可以看出，两者之间的比值仅与Ｓｍａｘ有关，与ｉ无关．然而如果考虑隧道初始曲率κ０，则剪切效应与压扁效应引起的隧道收敛比为δｓ／δｆ＝０．６１５ ６（ＥＩ）ｅｑ／［ＴＥｒ２（Ｓｍａｘ＋κ０ｉ２）］（４１） 图１９显示了考虑初始曲率的不同隧道变形曲线条件下δｓ与δｆ的比值．对于固定的反弯点位置ｉ，随着隧道最大沉降量的增大，收敛比逐渐减小，也即由压扁效应引起的隧道收敛与剪切效应引起的收敛越接近．对于给定了隧道最大变形的情况，随着反弯点的位置远离，收敛比逐渐减小．因此，当隧道变形越大及反弯点位置离隧道变形轴线越远的情况下，应当注意压扁效应的影响．５ 结论（１）盾构推进时，隧道纵向变形呈指数型变形模式条件下，压扁效应与纵向剪切传递效应的最大值均在盾尾处，纵向剪切传递效应引起的隧道收敛较显著，当隧道最大沉降较大时两者的效果相近．（２）纠偏荷载作用下，压扁效应与纵向剪切传递效应的最大值都出现在顶推作用点处及距作用点２ｌ０处．在纠偏荷载作用时可以忽略压扁效应，仅考虑纵向剪切传递效应．（３）邻近施工影响下呈高斯曲线型分布的盾构隧道纵向变形，压扁效应的最大值出现在隧道变形最大处，另外在距最大变形槡３ｉ处存在两个极值点．纵向剪切传递效应的最大值也出现在隧道沉降最大处．（４）受邻近施工影响呈高斯曲线型分布的盾构隧道纵向变形条件下，纵向剪切传递效应引起的隧道变形强于压扁效应，然而压扁效应与纵向剪切传递效应引起隧道变形的比值随着隧道最大沉降量的增大与反弯点的位置远离而逐渐接近．此时应注意压扁效应的影响．参考文献：［１］ ＩＴＡ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｎｏ．２．Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，１５（３）：３０３．［２］ Ｂａｋｋｅｒ Ｋ Ｊ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇｓ ｆｏｒ ｂｏｒｅｄ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎｓｏｆｔ ｇｒｏｕｎｄ［Ｊ］．Ｈｅｒｏｎ，２００３，４８（１）：３３．［３］ 戴志仁．盾构隧道管片设计若干问题研究与探讨［Ｊ］．铁道工程学报，２０１２（６）：６５． ＤＡＩ Ｚｈｉｒｅｎ．Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅｓ ａｂｏｕｔ ｓｅｇｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ，２０１２（６）：６５．［４］ 黄宏伟，臧小龙．盾构隧道纵向变形形态研究分析［Ｊ］．地下空间，２００２，２２（３０）：２４４． ＨＵＡＮＧ Ｈｏｎｇｗｅｉ，ＺＡＮＧ Ｘｉａｏｌｏｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．ＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅ，２００２，２２（３０）：２４４．［５］ Ｍｏｌｉｎｓ Ｃ，Ａｒｎａｕ Ｏ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔａｌ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎ ｉｎｓｉｔｕ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔ．Ｐａｒｔ １．ｔｅｓｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２６（６）：７６４．（下转第２７２页）２１２ 同济大学学报（自然科学版）第４３卷 ｂｕｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｔｅｒｌｉｎｋ ｗｉｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｚｕｒｉｃｈ：Ｓｗｉｓｓ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４．［４］ Ｇｅｉｄｌ Ｍ，Ｋｏｅｐｐｅｌ Ｇ，Ｆａｖｒｅ－Ｐｅｒｒｏｄ Ｐ，ｅｔ ａｌ．Ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂｓ ｆｏｒｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｐｏｗｅｒ ＆Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｇａｚｉｎｅ，２００７，５（１）：２４．［５］ Ｓａｌｉｍｉ Ｍ，Ｇｈａｓｅｍｉ Ｈ，Ｖａｅｚ－Ｚａｄｅｈ Ｓ．ＩＲＡＮ’ｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂｓ［Ｃ］／／２０１２ １１ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｅｎｉｃｅ，Ｉｔａｌｙ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ，２０１２：６４８－６５４．［６］ Ｇｈａｓｅｍｉ Ａ，Ｈｏｊｊａｔ Ｍ，Ｊａｖｉｄｉ Ｍ Ｈ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ａ ｎｅｗｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｆｏｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｕｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓｕｓｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂｓ［Ｃ］／／２ｎｄ Ｉｒａｎｉａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎＳｍａｒｔ Ｇｒｉｄｓ，Ｔｅｈｒａｎ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ，２０１２：１－７．［７］ Ｂｏｚｃｈａｌｕｉ Ｍ Ｃ，Ｈａｓｈｍｉ Ｓ Ａ，Ｈａｓｓｅｎ Ｈ，ｅｔ ａｌ．Ｏｐｔｉｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂｓ ｉｎ ｓｍａｒｔ ｇｒｉｄｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ，２０１２，３（４）：７５５．［８］ Ｓｈｅｉｋｈｉ Ａ，Ｒａｎｊｂａｒ Ａ Ｍ，Ｏｒａｅｅ Ｈ．Ｆｉｎａｎｃｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄｏｐｔｉｍａｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，２０１２，４８：７１．［９］ Ｐａｚｏｕｋｉ Ｓ，Ｈａｇｈｉｆａｍ Ｍ Ｒ，Ｏｌａｍａｅｉ Ｊ．Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｏｆ ｍｕｌｔｉ ｃａｒｒｉｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ，ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｕｎｄｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｈｕｂ ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｃ］／／Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｔｅｈｒａｎ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ，２０１３：８０－８４．［１０］ Ａｂｄｕｓｌａｍ Ｓ，Ａｌｉ Ａ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎ ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂｂａｓｅｄ ｏｎ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ａｎｄ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１４，３８（３）：３６３．［１１］ Ｒａｌｐｈ Ｅ，Ｋｒｉｓｔｉｎａ Ｏ，Ｖｉｋｔｏｒ Ｄ，ｅｔ．ａｌ．Ｎｅｗ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆｔｈｅ‘ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂ’ｍｏｄｅｌ ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ，２０１４，７３：３８７．［１２］ Ｐａｚｏｕｋｉ Ｓ，Ｈａｇｈｉｆａｍ Ｍ Ｒ，Ｍｏｓｅｒ Ａ．Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｉｎｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｗｉｎｄ，ｓｔｏｒａｇｅａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｏｗｅｒ ＆Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１４，６１：３３５．［１３］ Ｐｒｏｉｅｔｔｏ Ｒ，Ａｒｎｏｎｅ Ｄ，Ｂｅｒｔｏｎｃｉｎｉ Ｍ，ｅｔ ａｌ．Ｍｉｘｅｄ ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ－ｎｏｎ ｌｉｎｅａｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅ－ｂａｓｅｄ ｍｕｌｔｉ ｃａｒｒｉｅｒ ｈｕｂｓ［Ｃ］／／２０１４ ＩＥＥＥ ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｃａｖｔａｔ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ，２０１４：１０１９－１０２６．［１４］ Ｙａｓｅｒ Ｍ，Ａｌｉ Ａ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｅｎｅｒｇｙ ｈｕｂ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｎｕｃｌｅａｒｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１３，５２（２２）：７４７０檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿．（上接第２１２页）［６］ Ｍｏｌｉｎｓ Ｃ，Ａｒｎａｕ Ｏ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔａｌ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎ ｉｎｓｉｔｕ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔ．Ｐａｒｔ ２．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２６（６）：７７８．［７］ 廖少明．圆形隧道纵向剪切传递效应研究［Ｄ］．上海：同济大学，２００２． ＬＩＡＯ Ｓｈａｏｍｉｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｈｅａｒｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００２．［８］ Ｌｉａｏ Ｓ Ｍ，Ｐｅｎｇ Ｆ Ｌ，Ｓｈｅｎ Ｓ Ｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｈｅａｒｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎｔｕｎｎｅｌ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｌｏａｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｌｏｎｇ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２３（４）：４２１．［９］ Ｂｒａｚｉｅｒ Ｌ Ｇ．Ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒｅ ｏｆ ｔｈｉｎ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈｅｌｌｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ“ｔｈｉｎ”ｓｅｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆＬｏｎｄｏｎ，Ｓｅｒｉｅｓ Ａ，１９２７，１１６（７７３）：１０４．［１０］ Ｔａｎｇ Ｎ Ｃ．Ｐｌａｓｔｉｃ－ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｔｕｂｅ ｂｅｎｄｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌｓ ａｎｄ Ｐｉｐｉｎｇ，２０００，７７（１２）：７５１．［１１］ Ｅ Ｄ Ｘ，Ｃｈｅｎ Ｍ Ｆ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄ ｔｕｂｅｂｅｎｄｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ ｗｉｔｈ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｌａｗ［Ｊ］．ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１０，８１（４）：２８６．［１２］ Ｌｉｕ Ｙ Ｆ，Ｅ Ｄ Ｘ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｏｖａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎｓｐｒｉｎｇｂａｃｋ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｕｂｅｓ ｕｎｄｅｒｂｅｎｄｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，２０１１，２０（９）：１５９１．［１３］ 樊振宇．软土盾构隧道衬砌结构计算方法及纵向变形分析［Ｄ］．上海：同济大学，２００９． ＦＡＮ Ｚｈｅｎｙｕ．Ｌｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００９．［１４］ Ｈｕａｎｇ Ｘ，Ｈｕａｎｇ Ｈ Ｗ，Ｚｈａｎｇ Ｊ．Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｏｆ ｊｏｉｎｔｅｄ ｓｈｉｅｌｄ－ｄｒｉｖｅｎ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ 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盾构机自动导向系的应用及调试论讨
盾构机自动导向系统的应用及调试作者：李懂懂1 概述随着城市建设的飞速发展,我国在各大城市都开展了地铁建设,为了满足盾构掘进按设计要求贯通(贯通误差必须小于±50mm),必须研究每一步测量工作所带来的误差,包括地面控制测量,竖井联系测量,地下导线测量,盾构机姿态定位测量四个阶段。
2、适用范围适用于盾构机自动导向系统地铁隧道施工。
3、自动导向系统的主要作用现在的盾构机都装备有先进的自动导向系统，盾构机在掘进中由于地层阻力、刀盘掘削反力及推进千斤顶作用力不均等原因，使盾构机偏离设计轴线。
自动导向系统主要有以下作用：（1）可以通过隧道设计的几何元素计算出隧道的理论轴线。
（2）通过侧倾仪器测量盾构机的俯仰角和滚转角并予以显示。
（3）在显示器上实时以图形直观显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的偏差，便于盾构操作人员根据偏差随时调整盾构掘进的姿态，使盾构轴线逼近隧道设计轴线。
（4）通过调制解调器和电话线与地面监控室建立网络联系，将盾构掘进数据传输到监控室，便与工程管理人员实时监控盾构的掘进情况，查阅各环的掘进资料、测量资料及其他资料。
4、自动导向系统的基本原理地铁隧道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。
一般两导线点的间距宜控制在150m左右。
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三个TGT棱镜之间的距离和方位角（一般设置三个，其中一个备用）, 根据预先测定棱镜与盾构机切口和盾尾的相对位置关系以及盾构机的俯仰角、滚转角推算出切口和盾尾的绝对坐标。
米度盾构导向系统介绍
VMT 激光靶
否 是 是 否 否 简单 无 有 无判断 有 小型
米度 激光靶
是 是 是 是 是 简单 隧道精灵 有 判断 有 中型
ROBOTEC 棱镜 否 否 否 否 否 简单 无 无
无判断 无 文本
PPS 棱镜 否 是 是 否 否 复杂 无 无 无判断 无 文本
力信 棱镜
否 是 是 是 否 简单 无 有 无判断 有 小型
系统简介
系统厂商 系统功能
MTG-T系统应用于盾构施工过程中，实时、准确地测量盾构机 的位置及姿态，为盾构机沿着设计轴线掘进提供连续、实时的 位置信息，确保隧道准确贯通。
系统组成
系统简介
系统厂商 系统功能 系统组成
- 工业PC+软件 - 激光靶 - 全站仪 - 控制箱
计算、分析、管理 获取盾构机姿态角 测量盾构机位置、提供基准方位 数据通讯和稳定电源
成功案例
1 重庆地铁 2 长沙地铁 3 北京地铁
一、尽量减少线缆
- 工业PC与全站仪间无线通讯 - 全站仪供电电池供电
系统应用
应用要求
1 准确可靠 2 运行稳定 3 便捷易用
成功案例
1 重庆地铁 2 长沙地铁 3 北京地铁
一、增加移站距离
- 采用激光靶技术，系统具有最优的通视条件
系统应用
应用要求
米度盾构导向系统
上海米度测量技术有限公司 Meter Degree Measurement
目录
系统简介 系统应用 系统优势 系统保障
系统简介
系统厂商 系统功能 系统组成
米度
国内盾构导向系统领军企业 专注于用户的需求 致力于为用户提供专业的测量产品及测量解决方案 愿景：引领隧道测量行业的技术革新和发展
横摇对盾构施工的影响
1 什么是横摇首先，什么是横摇？横摇，又称侧滚角，导航系统中用来标识目标的横向倾角，其值等于目标物体所在平面上，与艏艉线垂直的线与其在水平面的投影间的夹角。
在盾构施工中，横摇就是盾构机处于某种姿态时，其所在轴线平面上，与轴线垂直的线与其在水平面的投影间的夹角。
如图1所示为两种线形表示盾构机两种不同的姿态。
图1 两种线形表示盾构机两种不同的姿态在盾构掘进过程中，横摇一般通过安放在盾体前方的刻度盘来表现出来的，如图2所示。
刻度盘是由网格面构成。
安放在盾构机的前体，用一根1m的线坠掉在其正上方。
刻度盘每个小格为5mm。
以十字的中心为0点，左负右正，上负下正。
图2 刻度盘俯视图和侧视图当盾构机横向发生倾斜时，刻度盘的线坠发生变化即（向左或向右移动）。
刻度盘的正中心是0，左为当线坠移动一个格时，我们通过三角函数计算横摇转角大概为arctan5/1000=18＂。
为了便于施工我们将这个小格平均分成3份即每份为6＇。
盾构施工中测量人员一般通过目测读数，以6＇取整。
这就是盾构机掘进时的转角。
横向水平线为横摇读数区，与之垂直的竖线为纵摇读数区也就是坡度。
横摇主要是通过刀盘旋转来控制的，在盾构机上主要通过刀盘的旋转方向来显示的。
当刀盘顺时针旋转时横摇值越来越小也就是负值，当刀盘逆时针旋转时横摇值会越来越大也就是正值。
这些数值都是在刻度盘能对应得显示出来的。
最后输入到计算器里，得出盾构姿态。
2 横摇产生的过程盾构机与刻度盘之间的相互影响如图 3 所示，盾构机刀盘旋转与盾体自转恰恰相反，这是由盾构机刀盘与盾体作用力与反作用力引起的。
而盾构机的横摇值可以显示其刀盘旋转多长时间，顺时针逆时针旋转。
与其对应的刻度盘会很直观的体现出转角的变化量。
若顺时针旋转其线坠指向刻度盘的负值，逆时针则指向刻度盘的正值。
图3 盾构机与刻度盘之间的相互影响3 横摇对盾构施工的影响3.1 横摇对盾构掘进姿态的影响盾构机的姿态分为掘进姿态和管片姿态。
盾构机导向系统的精度单位
盾构机导向系统的精度单位全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：盾构机是一种用于地下隧道和隧道工程的重型机械设备，用于在地下挖掘出各种形状和尺寸的隧道。
盾构机的导向系统是其中一个重要的组成部分，用于确保盾构机在挖掘过程中沿着设计好的轨道精确前进。
导向系统的精度单位是制约盾构机挖掘精度的重要指标之一。
盾构机导向系统的精度单位通常用毫米或厘米来表示，它反映了盾构机在挖掘过程中的精确度。
导向系统的精度单位包括水平导向和垂直导向两个方面，分别用于控制盾构机在水平和垂直方向上的准确度。
在实际工程中，导向系统的精度单位越高，盾构机挖掘出来的隧道形状和尺寸就越精确。
盾构机导向系统的精度单位受到多种因素的影响，包括地质条件、工程设计、施工方法等。
地质条件是影响导向系统精度单位的主要因素之一，地下岩土的稳定性和坚固度将直接影响盾构机的导向准确度。
工程设计和施工方法也会影响导向系统的精度单位，包括导向系统的设计参数、传感器的精度和控制系统的性能等。
为了提高盾构机导向系统的精度单位，工程师们通常会采取一系列措施。
他们会选择适合地质条件的盾构机导向系统，确保其能够在复杂的地下环境中精确导向。
他们会对导向系统进行精心设计和调试，确保其满足设计要求。
他们会密切监控盾构机的挖掘过程，及时调整导向系统的参数，保证盾构机在挖掘过程中保持精确导向。
盾构机导向系统的精度单位是影响盾构机挖掘精度的重要因素之一。
通过合理的设计、精心调试和有效的监控，工程师们可以有效提高导向系统的精度单位，确保盾构机在挖掘隧道过程中能够精确导向，为地下工程提供稳定和可靠的支持。
【此篇文章时总结框架型文章，通用模板，需注意。
】第二篇示例：盾构机是一种专门用来进行地下隧道开挖施工的机械设备，在现代城市建设中起着至关重要的作用。
而盾构机的导向系统则是盾构机能够准确地前行和定位的关键部分。
导向系统的精度单位是在盾构机施工中非常重要的参数，它决定了盾构机在施工过程中能够准确地遵循设计要求进行作业，确保隧道的质量和安全。
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盾构导向系统横向比较1、比较的导向系统SLS-T 盾构导向系统（简称SLS-T ） MTG-T 盾构导向系统（简称MTG-T ） ROBOTEC 盾构导向系统（简称ROBOTEC ） ZED GLOBAL 盾构导向系统（简称ZED GLOBAL ） PPS 盾构导向系统（简称PPS ） RMS-D 盾构导向系统（简称RMS-D ）2、关键技术1.1系统原理 1.1.1 激光靶系统图1激光靶偏航角测量示意图如图1所示，激光靶的关键技术是精确感应激光束与激光靶轴线间的偏航角度，激光靶集成有精密角度传感器，能精确测定激光靶的转动角及俯仰角。
1.1.2 棱镜系统图2棱镜技术原如图2所示，棱镜技术是通过测量安装在盾构机上的两个棱镜及盾构机的转动角，通过数学激光束激光靶偏航角激光靶轴线的方法计算盾构的位置姿态。
1.1.3 两种原理的差别安装1）、激光靶安装图3 激光靶安装激光靶系统在盾构机上仅需安装一个激光靶设备，易于安装、保护和维护。
2）、棱镜安装图4 棱镜安装除安装两个开关棱镜外，还需要安装一个角度传感器，共在盾构机上安装三个设备，每个设备需要供电及通讯。
通视状况1）、激光靶系统图5 激光靶通视状况激光靶系统具有较好的通视距离，可很好的应用于狭窄测量通道的盾构机及小型盾构机。
2）、棱镜系统图6 棱镜系统通视状况棱镜系统易发生棱镜被遮挡的情况，在狭窄测量通道的盾构机上应用受限，不能应用于小型盾构机。
测量精度及稳定性1）、激光靶系统方位角：0.25～0.5mm/m；俯仰角：0.18～0.5mm/m；转动角：0.18～0.5mm/m；位置：1mm测量结果稳定性：稳定。
2）、棱镜系统方位角：与棱镜之间的距离有关；俯仰角：0.18～0.5mm/m；转动角：0.18～0.5mm/m；测量结果稳定性：与棱镜安装位置有关。
图7 棱镜之间距离对测量精度的影响1.1.4激光靶导向系统SLS-T系统MTG-T系统ZED GLOBAL系统1.1.5 棱镜导向系统ROBOTEC系统PPS系统RMS-D系统1.2系统通讯1.2.1 无线通讯无线通讯是指系统的全站仪与工业PC间采用无线数传电台进行数据通讯。
1.2.2 有线通讯有线通讯是系统的全站仪与工业PC间采用有线的方式进行数据传输。
1.2.3 两种通讯模式的优势与劣势安装1）、无线通讯易于安装，安装过程省去全站仪与工业PC间的需布线排线工作。
2）、有线通讯安装时，必须进行全站仪与工业PC间的排线布线工作。
使用的方便性1）、无线通讯使用方便，全站仪向前移站工作简单易行，使用过程中不必安排专门人员进行放线和看护工作。
2）、有线通讯使用方便性差，全站仪向前移站均需要布设通讯线缆，使用过程中需要安排专门人员放线和看护线缆，避免线缆被扯断。
稳定性1）、无线通讯目前已具有隧道内稳定通讯距离长达150米的通讯电台，选择相应的电台可保证无线通讯的稳定性。
2）、有线通讯有线通讯采用485协议进行数据传输，具有较长距离的稳定通讯能力。
故障率1）、无线通讯选择正确的电台，无线通讯一般不会发生通讯故障。
2）、有线通讯有线通讯经常发生线缆被扯断导致通讯终止的故障，此类故障需要修复通讯线缆方能解决。
1.2.4 无线通讯的导向系统SLS-T系统MTG-T系统PPS系统ZED GLOBAL系统RMS-D系统1.2.5 有线通讯的导向系统ROBOTEC系统1.3系统供电系统供电是指系统全站仪的供电方案。
1.3.1 大电池供电大电池供电是指全站仪供电采用大容量电池进行供电。
1.3.2 AC220V供电AC220V供电是指全站仪供电电源采用AC220V供电，全站仪附近需要配置220V电源。
1.3.3 两种供电方式的优势及劣势安装1）、电池供电简单、便捷，不需要专门配置220V电源。
2）、AC220V供电安装时需要在全站仪附近配置220V电源，需要现场电工进行配合。
使用的方便性1）、电池供电使用过程中无须安排专门人员看护，没有电力线被扯断的危险。
全站仪向前移站，不需要布设电力线和配备配电箱，也不需要电工配合。
不足：使用过程中需要更换电池，电池续航时间的长短决定电池供电方案的可行性。
2）、AC220V供电使用过程中需安排专门人员看护，避免电力线缆被扯断。
全站仪向前移站前，需要电工事先布设好电缆线和安装配电箱。
安全性1）、电池供电电池供电比较稳定，不会出现峰值电流及电压，对设备具有最好的保护作用。
2）、AC220V供电AC220V交流供电和现场使用同一电力系统，现场较多的大功率用电设备，且经常运转和停止，现场的电力系统稳定性相对较差。
AC220V供电对用电设备的保护不如电池供电。
1.3.3电池供电的导向系统MTG-T系统RMS-D系统1.3.3 AC220V供电SLS-T系统ZED GLOBAL系统ROBOTEC系统PPS系统1.4系统功能1.4.1必须功能盾构中心线输入盾构初始位置设定全站仪设置激光靶初始化盾构位置姿态自动测量及显示全站仪移站数据存储管理1.4.2盾构中心线输入SLS-T系统SLS-T系统采用输入设计要素的方式输入设计中线，能适应所有地铁隧道的设计方式。
MTG-T系统MTG-T系统采用输入设计要素输入隧道设计中心线，输入考虑设计中线存在横偏、纵偏的情况，能适应所有隧道中线的设计。
ROBOTEC系统ROBOTEC系统提供设计数据导入的功能，用户必须准备如下图所示的*.CSV格式的文件：使用ROBOTEC系统，用户必须自己计算设计中心线，并制作如上图所示的文件，导入系统中，完成盾构中心线输入工作。
ZED GLOBAL系统使用ZED GLOBAL系统的用户，必须制作如上图所示的DTA表单，然后导入软件中。
PPS系统使用PPS系统的用户，必须制作如上图所示的DTA文件，然后导入软件完成中线数据输入工作。
RMS-D系统RMS-D系统采用输入设计要素输入盾构中心线，由于其输入方式不能适应所有的地铁设计，所以提供了导入坐标表的方式导入盾构中心线数据的功能。
1.4.3全站仪设置全站仪设置包括全站仪的通讯设置、测距模式、反射目标设置等，全站仪设置一般都是在系统安装调试时进行，且设置好以后不需要再做其他改动。
该项功能各个导向系统大同小异，也体现不出明显的优势与劣势。
1.4.4目标装置初始化目标装置初始化是指在系统运行前，必须指定目标装置的位置，保证系统自动测量时，全站仪能快速的找到目标装置并测量目标装置。
该项功能也体现不出导向系统的优势与劣势。
1.4.5盾构位置姿态自动测量及显示SLS-T系统盾构位置偏差显示显眼、直观，角度单位采用mm/m（如果理解透彻，是比较能在脑里形成量化的角度单位），盾构推进信息齐全。
MTG-T系统盾构姿态显示效果与SLS-T系统大同小异，图形直观程度较SLS-T系统要好。
ROBOTEC系统界面数字信息显示太多，重要信息不容易直接获取，幸好右边的平面偏差图及高程偏差图做了些补充。
否则，将不能达到盾构机位置姿态直观显示的目的。
ZED GLOBAL系统盾构姿态显示配置较多的图形，图形不够形象直观，没有经过详细培训的人员，很难理解其界面显示的信息。
PPS系统水平图示及高程图示比较直观，但是旁边配的数字字体太小，需要仔细看才能看清楚。
此外有些图示较难理解其含义，如图中红色框的位置。
RMS-D系统1.4.6全站仪移站设置SLS-T系统SLS-T系统向前移站功能操作相对简单，需要做如下的操作：第一步：进入点管理器增加新点，并将新增点的属性设置为TCA；第二步：对将要作为后视的点进行编辑，更改其属性为后视靶；第三步：进入移站功能界面，检查方位，如果方位检查成功，完成全站仪的向前移站。
MTG-T系统MTG-T系统的移站功能操作较为简单，直接点击进入设站功能界面，选择测站点名和后视点名，输入仪器高及棱镜高，点击“测量”，测量成功后界面提示移站的结果，结果满足要求设置即可。
ROBOTEC系统ROBOTEC系统的移站功能也较为简单。
由于其系统采用有线通讯和有源供电，在移站之前必须进行布线排线的工作，要求电工安装配电箱，移站需要花费较多时间。
ZED GLOBAL系统ZED GLOBAL系统的移站功能的便捷性及易操作性有待考察。
PPS系统PPS系统的移站功能相对来说不够人性化，移站时需要人工测量后视点的方位角、开关棱镜的方位角，然后记录并输入到软件中方能完成移站操作。
RMS-D系统RMS-D系统的移站功能相对较简单，输入测站坐标及后视点坐标，然后设置即可。
1.4.7数据存储管理SLS-T系统采用数据库对数据进行存储和管理，可打印、输出所有的测量数据和计算数据。
MTG-T系统采用MySQL数据库对数据进行存储和管理，可打印、输出所有的测量数据和计算数据。
ROBOTEC系统采用数据库对数据进行存储和管理，数据输出操作显得较为复杂。
ZED GLOBAL系统采用数据库对数据进行存储和管理，其数据的打印输出具体不详。
PPS系统采用数据库对数据进行存储和管理，其数据的打印输出具体不详。
RMS-D系统采用ACCESS数据库对数据进行存储和管理，其数据的打印数据不详。
1.5系统的操作及维护SLS-T系统★★★★MTG-T系统★★★★★ROBOTEC系统★★ZED GLOBAL系统★★PPS系统★★★RMS-D系统★★★★★使用和维护非常困难★★使用和维护困难★★★使用和维护较简单★★★★使用和维护简单★★★★★易于使用和维护1.6售后服务1.6.1技术服务SLS-T系统前100环管片免费服务，后续收费（500元人民币/小时）MTG-T系统一年内免费技术服务ROBOTEC系统前100环管片免费服务，后续收费（500元人民币/小时）ZED GLOBAL系统前100环管片免费服务，后续收费（500元人民币/小时）PPS系统前100环管片免费服务，后续收费（500元人民币/小时）RMS-D系统一年内免费技术服务1.6.2服务响应SLS-T系统3～4天响应技术服务MTG-T系统12小时内响应服务ROBOTEC系统3～6天响应技术服务ZED GLOBAL系统3～4天响应技术服务PPS系统3～4天响应技术服务RMS-D系统不详1.6.3增值服务SLS-T系统暂无MTG-T系统隧道精灵盾构施工测量解决方案ROBOTEC系统暂无ZED GLOBAL系统暂无PPS系统暂无RMS-D系统暂无1.7价格SLS-T系统210万元/套（最基本配置）MTG-T系统150万元/套（标准配置）ROBOTEC系统140万元/套（标准配置）ZED GLOBAL系统210万元/套（标准配置）PPS系统150万元/套（标准配置）RMS-D系统95万元/套（标准配置）1.8市场（商务）SLS-T系统国内代理商MTG-T系统厂家直销ROBOTEC系统国内代理商ZED GLOBAL系统国内代理商PPS系统国内代理商RMS-D系统厂家直销。