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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。
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。
盾构机姿态控制与自动纠偏设计方案12.8
付存银目录一、设计思路 (2)二、自动纠偏控制方案实现方法 (4)三、盾构机自动纠偏轨迹的设计 (5)四、盾构机自动纠偏控制器的设计 (9)五、盾构机纠偏力矩与分区压力的确定 (15)附录： (18)盾构机姿态控制与自动纠偏设计方案盾构机姿态控制的目标为盾构机推进路径符合隧道设计轴线。
隧道设计轴线则是由直线段、缓和曲线段以及圆曲线组合而成的空间曲线，盾构机在隧道开挖过程中与土体相对处于浮动状态，受到地质条件、刀盘扭矩等因素作用盾构机推进路径与隧道设计轴线不是时时吻合的。
因此要求盾构机在推进过程中具有纠偏能力。
一、设计思路隧道轴线设计，当以隧道里程为曲线自变量，若以盾构机切口环平面中心点为里程控制点，则根据隧道轴线设计参数能够得到里程控制点处的空间坐标，进而能够外推出理论上盾构机铰接平面以及盾尾平面中心的空间坐标。
也即是在隧道里程确定的条件下盾构机理论控制点处的位置坐标与姿态是能够确定的。
在盾构实际推进过程中是对这一设计曲线的拟合，通过在盾构机推进过程中对盾构机推进里程、切口环平面、铰接平面以及盾尾平面中心空间坐标参数的测量能够确定盾构机实际推进过程中的位置与姿态。
与隧道设计轴线对应里程处的盾构机位置、姿态参数进行计算比较，得到盾构机在水平平面与垂直平面的位置误差与姿态误差（推进方向角度偏差）。
通过计算所得到的误差矢量，进而判定当前盾构机推进位资是否需要调整纠偏。
图1 盾构机推进过程中自动纠偏控制方案流程图根据计算所得到的位置误差与姿态误差矢量，制定控制策略如表1所示。
表中NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB分别表示偏差矢量在负向与正向偏离允许偏差的大小。
表中绿色区域代表所对应的控制策略。
表1 控制策略表如，IF ΔS=PB AND δΔS = PB，THEN ΔP=NB。
即位置偏差与偏差变化量均为正向最大，使其脱离设计曲线，则控制策略选择为NB。
IF ΔS=NB AND δΔS = PB，THEN ΔP=ZO。
浅谈盾构姿态偏差与控制
（(）转弯管片的合理使用：盾构在曲线上掘进时，随着盾构 时为无负荷），计测左右、上下四侧前进行程，控制盾构掘进长
掘进，通过使用楔形管片数量调整相临管环之间的转角拟合出 度，控制左右、上下超前现象。
一条光滑曲线，尽量使其与盾构掘进半径相同，保证必要的盾尾
（-）控制推进速度。盾构推进速度对盾构姿态控制起着重
（(）地下水含量的变化：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。
-22( 年
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第# 期
郑向红：浅谈盾构姿态偏差与控制 #(/
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（ ! ）同步注浆 位 置 的 改 变：如 果 注 浆 位 置 在 左 侧，可 使 该 管 环位置右移，换之则相反。
拼装人员每拼装完一环应及时测?管片的左右上下超前数值相对于盾构机体以及盾构壳体与衬砌管片的左右上下间隙的四个数值以确保是否或如何操作以改变这些数值比如盾构机偏右?得管片为左超前左边间隙大于右边间隙这时就应该采取考虑是选择粘贴传?衬垫亦或是选择使用左曲管片应视?得数据或数值差的大小而定
总第 !!% 期
"根据测量数 据 以 及 盾 构 检 测 装 置 反 映 的 数 据，盾 构 操 作 人员进行千斤顶选择，一般是盾构机偏向哪一侧，则选择另一侧 的千斤顶进行推进。拼装人员每拼装完一环应及时测量管片的 左、右、上、下超前数值（ 相对于盾构机体）以及盾构壳体与衬砌 管片的左、右、上、下间隙的四个数值，以确保是否或如何操作以 改变这些数值，比如盾构机偏右量得管片为左超前，左边间隙大 于右边间隙，这时 就 应 该 采 取 考 虑 是 选 择 粘 贴 传 力 衬 垫 亦 或 是 选择使用左曲管片，应视量得数据或数值差的大小而定。
盾构技术 姿态控制要点 共48页
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
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
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。
盾构机纠偏及管片选型
盾构机纠偏及管片选型盾构机的姿态控制包括机体滚转控制和前进方向控制。
其控制操作原则有两条：（1）滚角应控制在+-10mm/m以内。
盾构机滚角值太大，盾构机不能保持正确的姿态，影响管片拼装的质量。
（2）如果盾构机水平向右偏，则需要提高右侧千斤顶分区的推力，反之亦然。
一、盾构机姿态控制的一般细则在一般情况下，盾构机的方向偏差应控制在+—20mm以内，在缓和曲线段及圆曲线段，盾构机的方向偏差控制在+—30mm以内，曲线半径越小，控制难度越大。
这将收到设备、地质条件和施工操作等方面原因的影响。
当盾构机遇到上硬下软土层时，为防止盾构机机头下垂，要保持上仰状态；反之则保持下俯。
掘进时要注意上下或者左右千斤顶行程差不能太大，一般控制在+—20mm以内，特殊情况下不能超过60mm。
当开挖面内的地层左右软硬相差很大而且又处在曲线段时，盾构机的方向控制将比较困难。
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。
当以上操作仍无法将盾构机的姿态调整到合理位置时，将考虑在硬岩区使用仿形刀进行超挖。
在曲线掘进时，管片易往曲线外侧发生偏移，因此，一般情况下让盾构机向曲线内侧偏移一定量。
在进入缓和曲线之前，若右转弯则掘进至20mm，左转弯则掘进至—20mm，以保证隧道成型后与设计轴线基本一致。
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，原则上推进油缸的行程控制在1700~1800之间，行程差控制在0~50mm之间。
行程过大，则盾尾刷容易露出，管片脱离盾尾较多，变形较大，易导致管片姿态变差；行程差过大，易使盾体与盾尾之间的夹角增大，铰接油缸行程差加大，盾构机推力增大，同时造成管片的选型困难。
二、盾构机的纠偏措施盾构机在掘进时总会偏离设计轴线，按规定必须进行纠偏。
纠偏必须有计划、有步骤地进行，切忌一出现偏差就猛纠猛调。
盾构机的纠偏措施如下：（1）盾构机在每环推进的过程中，应尽量将盾构机姿态变化控制在+—5mm以内。
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。
盾构机纠偏处置方案
盾构机纠偏处置方案一、问题发现。
咱盾构机跑偏啦！这就好比开车开歪了道儿，得赶紧想办法纠正。
首先得知道为啥会跑偏呢？可能是地质不均匀，一边软一边硬，盾构机就像个调皮的小孩被软的那边吸引过去了；也有可能是掘进参数设置不太对，就像人走路步子迈得不协调一样。
二、前期检查。
1. 地质勘探复查。
得找个“地质小侦探”，再仔细瞅瞅盾构机周围的地质情况。
看看是不是真的有那种特别软或者硬得不像话的地层在捣乱。
要是有，得把这些地质信息都记下来，就像给这个捣乱的家伙画个像。
2. 设备参数核查。
再检查一下盾构机的各种参数，像千斤顶的压力啊、刀盘的转速啊这些。
看看是不是哪个参数没设置好，就好比检查汽车的仪表盘，看看是不是速度、油门啥的出问题了。
三、纠偏措施。
（一）调整千斤顶。
1. 确定偏差方向。
先搞清楚盾构机是往左偏还是往右偏，是往上翘还是往下沉。
这就像我们走路知道自己是往左歪还是往右歪一样重要。
2. 分组操作千斤顶。
如果是往左偏了，那就给右边的千斤顶加点力，让它把盾构机往右边推回来。
就像拔河的时候，右边的人多使点劲，把绳子往右边拉。
不过要注意，不能一下子加太大的力，不然盾构机可能会像个被用力过猛的弹弓弹出去的石子，又偏到另一边去了。
要一点一点地调整，就像给调皮的小孩纠正坐姿，慢慢把他扶正。
（二）优化掘进参数。
1. 刀盘转速调整。
要是感觉盾构机有点不听话，可能需要调整刀盘的转速。
如果地质硬，就适当加快转速，就像用快一点的速度去切硬东西；要是地质软，转速就可以慢一点，不然可能会像用大刀砍棉花，使不上劲儿还容易出乱子。
2. 推进速度调整。
推进速度也很关键。
如果发现盾构机偏得厉害，就得先把速度降下来，就像开车遇到弯道要减速一样。
等调整好了再慢慢加速。
而且推进速度要和千斤顶的调整配合好，就像跳舞的两个人，要步伐一致才行。
四、监测与反馈。
1. 安装监测设备。
在盾构机周围多安装几个“小眼睛”，也就是监测设备，来时刻盯着盾构机的姿态。
就像给盾构机请了几个小保镖，让它们随时报告盾构机的位置情况。
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。
• ⑴ 纠偏与隧道轴线控制
• ①合理利用盾尾铰接油缸，缓解盾构 曲线调整；
• ②掌握好左右两侧油缸的推力差，尽 量地减小整体推力，实现慢速急转；
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盾构曲线掘进姿态控制
• ③盾构司机根据地质情况和线路走向 趋势，使盾构机提前进入相应的预备 姿态，减少之后的因不良姿态引起的 纠偏；
• ④加密加勤自动测量系统测量，避免 由此产生的轴线误差；
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盾构曲线掘进姿态控制
• ③掘进的时候，把复紧螺栓这道工序做到 位，有效的防止错台的发生。
• ④提高管片拼装手的水平，避免因拼装不 到位产生的错台。
• ⑤注意保持良好的盾尾间隙状态，避免盾 尾钢环刮坏管片。调整好油缸撑靴的位置 ，尽量使撑靴完全作用在管片上。
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盾构曲线掘进姿态控制
• ⑷ 减少漏水。 • ①减小错台，使止水胶条对接紧密，达到良
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。
当开挖面土质较均匀或软硬上下左右相差不 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；
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盾构直线掘进姿态控制
好的止水效果。 • ②拧紧螺栓，压紧止水胶条。 • ③检查止水胶条，保证其完整、牢固。拼装
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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。
不同的盾构油缸分组不同，分组的数量越多越利于调向。
所有的油缸均自由的方式对调向最为有利。
方向控制要点：（ 1 ）控制要点：以盾尾位置为控制点1例如在盾构通过富水岩层中，管片己上浮和旋转，因此需要提前对盾构头部姿态作出调整，一般情况下会通过人工测量反馈一定的上浮量，将垂直姿态适当的下调一定的比例，如上浮100mm时，需将整体姿态向下50mm。
确保盾尾管片的姿态在控制轴线允许偏差范围内。
( 2 )调节量控制一般情况下掘进调节量5mm/m以内较为合理，线性最佳，特殊情况下，可根据线路的转弯半径提前进行调节。
例如在左转时，进入转弯曲线前，需提前向左边进行适当的偏移。
因此主司机必须提前掌握整个线路的走向以及趋势，确保方向能够更加缓和的调整。
( 3 )趋势调节趋势一般情况下不能太大，否则会造成急于纠偏的现象，大趋势变化由大方位变化而来。
趋势要与管片银行量调整大小匹配，在管片能够调整的范围内进行调向。
也就是要跟着管片方向进行调向。
反之则容易使管片与盾尾卡死，绞接力及行程会增力口。
( 4 )油在工行程差一般情况下油在工行程差不大于50mm,在特殊情况下油缸行程差值也不要大于60mm。
油缸行走的差值,直接反映了调向的快慢,例如左边的油在工行程比右边的行程多行走50mm,那么方向将向右边偏移，一般情况下调节的行走行程的差值不大于管片调形量，例如管片银行量为38mm,那么每环最大的调节行程差控制在38mm以内较为合适，否则过快的调向会造成卡盾现象(5)铰接控制对于被动式铰接来说，铰接基本处于自由的状态，切口及盾尾的姿态趋势决定了铰接的位置状态，一般来讲，如果切口和盾尾的位置状态控制的好的情况下，则铰接的位置状态也会比较理想，如果铰接位置偏离施工轴线较小，则不需要做刻意的调整，只需要使切口保持在施工轴线附近进行推进，再控制好盾尾的姿态，则铰接也可以回到施工轴线的附近，但如果铰接偏离施工轴线比较大，则需要通过调整推进方法进行调整，一般我们采取梯形推进的方法进行调整，即以靠近施工轴线的趋势推进一段距离，然后再以平行施工轴线的趋势推进一段距离，以此方法重复进行一段距离的推进后，则铰接的位置状态一般情况下可以在较短的距离内调整到施工轴线附近。
一般情况下铰接行程在其油缸总行程的中卫左右以下，例如铰接油缸极限行程为140mm一般情况下油缸进行控制在80mm以下较为合适，但是也不易过小，控制在30mn以上。
( 6 )速度与调向的关系掘进速度的快慢与调向也有直接的关系，在一般情况下，速度慢对调向更为有利，因此在调向困难时，一定要放慢掘进速度已确保方向可控，并且每掘进300-500mm的油在工行程，观察姿态的变化是否与调节的方向相一致。
如果行程差在增大而方向没有任何变化或向相反的方向移动，那么需立即停机并将情况及时的反馈至相关人员进行测量核定。
3、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素在进行盾构法隧道施工中，由于盾构机是始终悬浮于原状土体之内的，整条隧道必须一次成型，不具有调整性。
所以在施工中必须事先分析好一些影响施工的主要因素，从而确定相应的解决方案，以保证隧道的整体成型质量，其中对盾构机姿态及隧道轴线的影响又是最主要的因素，需要进行系统地分析具体的解决。
主要包括以下几个方面：(1)随地设计轴线的影响。
隧道的总体设计除了要满足地铁运行的使用要求以外，对于盾构法施工，还应在设计中充分考虑到盾构法施工的特点，发挥盾构法施工的长处，避免一些不必要的难点，以保证施工的顺利高效进行。
对于既有的隧道轴线，应充分地对设计轴线进行系统地分析研究。
对不同的设计线型，确定具体的施工方案，主要包括：在设计轴线的基础上，结合盾构法施工的特点制定出一条指导施工的施工轴线；确定小半径施工、穿越建构筑物及河流施工、穿越不同地层施工等特殊工况的施工方案；确定具体的测量检测方案；确定轴线调整预案等。
( 2 )隧道穿越地层的地质状况的影响盾构机在掘进中，所穿越的地层直接影响到盾构机及隧道的整体受力情况，尤其是在两种不同的地层之间进行掘进中，盾构机的受力情况更加复杂，给掘进中的姿态控制造成了较大的难度，所以在施工中，要对隧道穿越地层的地质情况进行系统地分析，事先确定施工方案，以保证施工的顺利进行。
（3）隧道测量的影响在隧道掘进过程中，测量的正确性、准确性及精确性是至关重要的，它直接觉得了盾构机的掘进方向，所以在施工中应保证测量的万无一失，并经常进行复测，并对现有测量成果进行及时调整，保证隧道轴线的正确性。
对于管片上浮或旋转造成测量系统出现问题，此时主司机要密切注意油缸进程差值的变化以及线路是否正确，在发现异常时及时反馈至相关人员对测量系统进行校核，确保我们的“眼睛”是正确的。
重庆5 号线就是出现过由于管片上浮和旋转引起的测量系统误差问题。
（4）隧道管片型式的影响管片的不同形式对隧道的掘进有着不同的影响，目前国内普遍的管片设计形式是有两种类型即全部采用鍥行量一样的通用环和采用标准环（直线环）、左转弯环、右转弯环的形式，一般设计方会出具隧道的整体管片排列图，但根据具体的施工情况会做出相应的调整，同时根据管片的不同拼装方式（主要有通缝拼装和错缝拼装），也应确定相应的施工方( 5 )地表建构筑物等的影响隧道掘进过程中，地表的附着物(包括建构筑物及河流等)也会对盾构机及隧道的受力情况造成一定影响，需要进行具体分析，并确定相应的施工方案，保证隧道掘进的整体安全性及质量规范要求。
( 6 )设备方面的影响隧道掘进过程中是否会出现小转弯半径是设备选型方面的一个关键，因此首先要在掘进前就确定设备最小的转弯半径值以确保能够顺利通过圆曲线段。
( 7 )刀具更换的方面的影响一般情况下盾构设备的最小转弯半径曲线是要求在全盘是斤刀的情况下模拟的，因此在掘进前就要考虑刀具更换的位置确定相应的更换方案，己确保能够顺利的通过曲线段。
(8)铰接形式方面的影响不同型式的盾构机其具体的原理也是有一些微秒的差别，就土压平衡式盾构机而言，其区别主要表现在铰接型式上。
我们知道，现在的盾构机主要存在两种类型的铰接型式，一种是以日本、法国等国家生产的盾构机为代表的，采用的是主动式铰接型式，俗称“死绞”，这种型式的铰接，一般设置在滚钩机的中段(我们称之为“支承环”) ，每组铰接油缸的液压回路是独立的，可以独立操作，一般情况下是处在锁定状态的，盾构机的前后部分在铰接锁定状态下采用螺栓及销轴的机械连接，盾构机的前后部分不会产生相对的运动，是一个固定的整体，就像没有铰接一样，只有在盾构机偏离轴线较大或处于小半径曲线的掘进中，才有必要打开铰接，但铰接的打开度需要提前计算打开角度，然后按计算值将铰接打开到所设定的角度后，讲铰接锁定，然后再进行推进。
这种铰接型式在进行直线段隧道的掘进的施工中是比较有利的，操作人员在施工中可以不用考虑铰接的姿态位置，盾构机的纠偏操作也比较简单易行，在与轴线的偏差值不是特别大的情况下，可以非常有效的控制盾构机的姿态，盾构机在覆土内的运行也比较稳定，基本不会产生较大的切口上浮及下沉，但在进行小半径曲线段施工的过程中，这种铰接型式就存在机动性能不好，纠偏效果不好等弊端，并且在盾构机与轴线偏差值较大的情况下，盾构机的纠偏会比较困难，并且会使盾构及管片局部受力，造成盾构机或者管片的损伤，影响管片的成环质量以及工程的整体质量；另一种是以德国生产的盾构机为代表的，采用的是被动式铰接型式，俗称“活铰”这种型式的铰接，一般设置在盾构机的前段与盾尾的连接处，魅族铰接油缸的液压回路是互相联通的，保持有相同的油缸压力，在推进的过程中可以进行“放松”和“拉紧”的操作，一般情况下处于“锁定”状态下，但其锁定状态与主动铰接的锁定有着本质上的区别，不是靠硬性机械连接，而是靠闭合液压回路的进出油路来起到锁定作用，每组铰接油缸的液压回路还是保持互相连通，受外力较大的铰接油缸行程会相应的逐渐伸长，受外力较小的铰接油缸行程会相应缩短，这种铰接型式，可以非常有效的起到保护管片的作用，可以适应各种型式的掘进轴线要求，具有较高的机动性，比较适应较大的变坡以及小半径隧道的施工工况，能够有效的保证管片的成环质量及隧道的整体质量，然而，由于盾尾始终处于游离状态，所以盾尾的姿态主要取决于管片的姿态，操作手在进行盾构姿态调整中，只能对其切口的高程及平面进行调整，所以如果要将盾构机的姿态调整到理想的状态，就要综合考虑切口、铰接、盾尾以及管片的相对姿态与位置，对操作手的综合素质有较高的要求，同时由于铰接部位的频繁运动，会造成铰接密封部件的较大磨损，很容易造成盾构机铰接部位密封件损坏以及的漏水漏浆，影响掘进工作的正常进行。
由于被动式铰接盾构机的姿态控制存在较高的技术要求，如果控制好的话会得到比较好的效果。