盾构推进操作__(最终版)

由于盾构进入加固区时，正面土体强度较大，往往造成推进油压过高，加 大了钢支撑承受的荷载，为了防止盾构后靠支撑及变形过大，必须严格控制盾 构推力的大小。 （1）把盾构总推力控制在允许范围内，避免因盾构总推力过大，造成后靠变 形过大或破坏，导致管片位移。 解决方法：根据后靠支撑的受力特点，进行受力计算，把总推力控制在允 许的范围内。为了减少注浆孔与加固土体间的摩擦作用，我们通常采用超挖刀 对注浆孔所在位置进行超挖。
平面曲线段推进轴线纠偏的控制要点： （1）盾尾与管片间的间隙控制 小曲率半径段内盾构与管片间的间隙控制不仅会影响到管片的拼装质量， 也会影响盾构轴线的控制，如各区域间隙分布均匀（如图1所示），将便于盾 构进行纠偏，但在纠偏时千斤顶长度差值不可过大，防止盾构尾与管片产生挤 压、摩擦作用，引起管片碎裂。如当盾构向左进行纠偏时，必须考虑管片左右 侧的间隙量，如左侧间隙量太小，在纠偏时不可过猛（如图2所示）。 隧道管片
盾构出加固区阶段的磕头现象产生的原因： 由于盾构推出加固区时刀盘正面土体的变化，前方土体对盾构的反作用力及 千斤顶推力未能及时平衡盾构自重而产生盾构高程急剧下降的现象。 解决方法：根据加固区范围及盾构切口里程结合盾构刀盘的油压，总推力的 变化来判断盾构是否已经推出加固区，并适当加大下部千斤顶油压的开度，并把 盾构推进坡度进行适当抬高。
（2）合理调整各区域油压开度，避免某区域压力过大。 例如左区油压开度太小，虽然总油压并不大，但集中于其他区域的油压，特 别是右区油压很大，于是右侧单跟竖向H型钢会受力过大而产生大幅度变形，造 成右侧管片后移，影响管片与轴线间的垂直度，影响盾构平面控制。如上部区域 油压过大会产生成环管片上翻现象，使管片高程偏离轴线。 解决方法：严格控制各区域油压大小及油压，防止油压集中于某个区域，使 该区域对应的后靠受力过大。由于拼装第一环闭口管片时，可使整环管片适当下 翻来平衡千斤顶推力作用下的上翻量。
盾构出洞段盾构上浮现象的原因： 洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高，在进洞段推进时，特别 时下坡推进时，往往会出现管片上浮现象。 在出洞段下坡推进时，盾构在加固区压坡时上部千斤顶往往大于下部千斤 顶的油压，这样就形成了一个向上偏心的轴向力，当下坡坡度变大时，千斤顶 对出洞段管片的作用力会形成一个向上的分力，导致隧道管片上浮。 另外，由于加固区土体自立性比较强，管片推出盾尾后，加固土体可能 不会对管片产生套箍作用，导致此段隧道自由变形余量比较大。 解决方法： 1、根据隧道上浮的量，适当降低 盾构推进高程，如上浮量为40 mm时，可把盾构掘进高程控制 在－30左右，来抵消管片上浮 的高程量； 2、加强盾构上部区域的注浆，及 时填充上部区域盾构与管片间 的空隙，防止管片上部产生空 隙。
由于作用于封顶块的千斤顶只有一个， 如停用该千斤顶，在盾尾的磨擦作用 下，封顶块环缝将出现开裂现象。
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◆ 千斤顶只数应尽量多；
每块管片（除封顶块外）保证至少2个千 斤顶受力； 一定要用；
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◆ 管片纵缝处骑缝千斤顶（红色标注千斤顶）
防止相邻管片纵缝两侧受力不同，产生环面不平整。
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实际超挖区 刀盘 运转中 泵 伸出
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超挖刀角度
副 主 设定值 现在值 50 mm -9 mm 100 50 0
165度 度
设定超挖区 超挖刀操作 OFF ON
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推进J选择 液压泵起动 推进 选择 补助操作
◆ 3、当超挖区域较小，超挖刀伸出设定值较大时，如刀盘转速太快，会产生 超挖刀还未伸至设定值就已经转过设定区域开始收缩，造成无法完成预期超挖 量。 如右图所示，由于刀 盘转速太快，超挖区域的超 挖量只能达到50mm，而实际 设定超挖量为100mm； 当出现以上情况时， 我们可以适当降低刀盘切削 转速，使超挖刀的伸出达到 预先设定值。 超挖刀操作 15 14 13 12 11 10 9 8
超挖刀操作 OFF ON
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1 2 3 4 5 6 7
刀盘 运转中
泵 伸出
超挖刀角度
副 主 设定值 现在值 100 mm -9 mm 100 50 0
165度 度
推进J选择 液压泵起动 推进 选择 补助操作
绞接千斤顶是安装在盾构推进千斤顶前方，用于改变刀盘切削方向的千 斤顶，绞接千斤顶的操作主要有以下几种： 1、左绞：以左半区域绞接千斤顶回缩，右半区域绞接千斤顶伸出的方式 使盾构切口向左转； 2、右绞：以右半区域绞接千斤顶回缩，左半区域绞接千斤顶伸出的方式 使盾构切口向右转； 3、上绞：以上半区域绞接千斤顶回缩，下半区域绞接千斤顶伸出的方式 使盾构切口上仰； 4、下绞：以下半区域绞接千斤顶回缩，上半区域绞接千斤顶伸出的方式 使盾构切口下磕。 操作员可通过控制左绞（右绞、上绞、下绞）量的大小，来完成盾构的 纠偏量。 采用绞接千斤顶纠偏的优缺点： 采用绞接千斤顶纠偏具有纠偏效果良好，灵活性强等特点，但由于在开 启绞接千斤顶时对周围土体扰动比较大，不利于地面沉降的控制。
由于加固区内土体加固强度较高，在出洞加固区段进行曲线段推进无疑 给盾构纠偏带来很大的困难，势必会通过左右区域油压差和千斤顶编组来达 到曲线段的轴线控制，然而油压过分的集中在某个区域会增加单列竖向立柱 后靠支撑的负载。针对以上情况解决方法主要有以下两点： （1）以直线推进来代替盾构进洞段曲线推进 考虑到加固区距离只有6米，距离相对较短，以直线段推进来代替必须 以洞门中心作为起始点，以加固区外边缘与隧道轴线间的交点作为终点，并 且通过计算保证盾构及管片报表不会超标的前提下采取这种方法的。这种推 进方法比较容易控制，起点报表接近设计轴线，当盾构开始穿越加固区时， 推进轴线逐渐偏离设计轴线，推进至加固区的一半长度以后推进轴线逐渐又 向设计轴线靠近。
10：30 ：
推力中心 上下 751 mm 左右 27 mm
同步设定 22号 号 17号 5号 号 号 同步设定
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推力 Gr.A 2906 KN 总推力 Gr.D Gr.B 2806 KN 11100 KN 1845 KN Gr.C 3543 KN 推进千斤顶行程 22号 号 789 mm 5号 号 5号 号 806 mm 779 mm 速度 17号 号
50 mm -9 mm 25 100 50 0
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超挖刀操作 OFF ON
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推进J选择 液压泵起动 推进 选择 补助操作
◆ 2、由于超挖区域设定时，超挖起始点即为超挖刀开始伸出的位置，超挖终 点即为超挖刀开始缩进的位置，因此在设定超挖区域时，应充分考虑超 挖刀因伸出和缩进的对起始点超挖产生的滞后性和超挖终点区域的扩大 性。 如下图所示，刀 盘顺时针旋转时，设 定超挖区域11、12、 13、14，但实际上超 挖区域与设定超挖区 有一定的偏差，实际 超挖区域为12、13、 14、15区域，而且偏 差量还跟刀盘的转速 和刀盘旋转方向有关， 实际设定超挖区域时， 考虑以上情况。 超挖刀操作
千斤顶编组是通过对千斤顶的选用，使千斤顶合力位置和外力合力位置组成 一个有利于纠偏的力偶，从而调整高程位置和平面位置。 对千斤顶进行编组时必须注意以下几点： ◆ 纠偏量数值不得超过操作规程的规定值；
应避免一次性大幅度纠偏，纠偏要做到“勤纠、 少纠”，避免大幅度纠偏。
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◆ 不得停用作用于封顶块的千斤顶；
盾构出洞段推进控制要点：
1、盾构出洞段推进参数特点和解决方法；
2、盾构出洞段盾构总推力和区域油压的控制；
3、盾构曲线段出洞的掘进措施；
4、盾构出洞段管片上浮现象的原因和解决措施；
5、盾构出加固区时的磕头现象和解决措施；
盾构出洞段推进参数的特点 1 2 3 刀盘油压较高，有时会出现刀盘卡死现象。 推进油压较高，总推力较大，油温较高。 螺旋机油压较高，转数较慢，出土速度较慢。 解决方法 1 2 3 4 5 对刀盘前方土体进行适当的注水降温、润滑。 加强对刀盘主轴进行润滑油脂的压注，防止主轴温度过高。 对螺旋机内适当注水，适当加大土体的流动性，便于出土。 采用超挖刀对盾构周圈加固土体进行超挖，减少阻力。 减小推进速度，把刀盘转速调到最快挡，保证刀盘对前方土 体的充分切削。
加固区以直线推进代替曲线段推进时管片平面与隧道设计轴 线间偏离值变化示意图 40 30 管片平面 20 10 0 -10 1 2 3 4 5 6 7 8 管片环数
管片平面
（2）采用超挖刀调整盾构推进的趋势 在推进时，我们可以通过超挖盾构小曲率半径内侧加固土体来达到盾 构纠偏的目的。超挖量的多少可根据实际的纠偏效果，伸长或缩短超挖刀 的伸出长度，并根据超挖刀的伸出长度调整刀盘转速。
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千斤顶区域油压调整 盾构将千斤顶 分为上、下、左、 右四个区域，每个 区域为一个油压系 统。 通过对各区域 油压开度的调整， 并结合各区段显示 的推力值增加或减 小各区域油压。 当增加某区域 或减小某区域油压 的方法无法达到纠 偏量时，我们采取 降低其它3个区域油 压，以此来进一步 增加纠偏力偶。
盾构正常段轴线控制主要包括以下几点：
平面直线段推进
正常推进段推进
平面曲线段推进
纵坡推进控制
平面直线段推进过程中的轴线控制 一般情况下，当盾构直线段推进时，左右千斤顶行程差值不会很大，其 差值往往是因为计程设备的读数误差所产生的，因此直线段推进具有轴线控 制比较简单，只要考虑千斤顶行程差与盾构姿态的关系，无需考虑轴线变化 时，盾构推进应该做怎样的调整。具体操作要点如下： （1）在土质比较均匀以及盾构姿态良好的情况下，保持盾构左右区域油 压不变，千斤顶左、右区长度差值变化不会很大，盾构将能保持良好的姿态。 （2）在土质比较复杂或者土质突然变化的情况下，保持相同的区域油压 往往会产生意想不到的姿态变化，因此，这种情况下，必须注意左右千斤顶 的长度差的变化量，并及时加以调整。 （3）在推进过程中如发现小幅度长度差值变化时，直接进行千斤顶油压 的调整，使千斤顶长度差值与前一环保持一致，如发现千斤顶行程差与前一 环变化很大时，说明此时盾构姿态已经偏离轴线，必须向反方向推进相同长 度后再加以调整。如前一环推进行程差为“0”时，推进过程中发现千斤顶左行 程比右行程长30cm，在这种情况下必须调大右区油压（减小左区油压），使 盾构千斤顶右行程比左行程长30cm后，最后再调整左右区域油压使千斤顶行 程差复原为“0”。
30% 70% 90% 30%
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12 11 10
0.0 cm/分 分
掘进中 不能追加选择同步以外的千斤顶 推进J选择 液压泵起动 推进 选择 补助操作
当无法通过千斤顶区域油压的调整和编组的方法完成纠偏时，我们通常采用超 挖刀来改变前方阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来达到控制盾构 轴线的目的，特别是在加固区域推进时，这种方法是非常有效的。 但超挖刀的使用必须要注意以下几点： ◆ 1、在加固区刚开始开启超挖刀时，超挖刀的伸出量应该由小到大逐级调整，避 免超挖刀的损伤； 超挖刀操作 如右图，当在加固区开始 16 1 采用超挖刀并初定超挖刀伸出 15 2 刀盘 泵 设定值为50mm时，我们先开启 超挖刀角度 运转中 伸出 3 刀盘先设定初始超挖量25mm， 14 165度 副 主 度 等刀盘旋转数转后，然后再把 4 设定值 现在值 13 设定值调至50mm。
盾构轴线控制基本操作要领： 1、盾构推进模式的选择：
联动操作模式 盾构推进模式 手动操作模式
2、盾构轴线控制Biblioteka Baidu程中可采用的4种纠偏方法：
千斤顶编组 区域油压控制 盾构纠偏 超挖刀的使用 绞接千斤顶的使用
盾构推进过程中的操作模式有两种：一种是联动方式，一种是手动方式。 两种推进的操作方式的优缺点比选： 1、联动方式：优点：操作简单，避免了操作上可能存在的操作失误。 缺点：PLC读取正面土压数据和自动调整螺旋机转速这一过程具 有时间上的滞后性，如当正面土压过低时，螺旋机会自动 停止，致使正面土压迅速上升并超过设定土压，螺旋机又 会进入启动及高速旋转状态，迅速把土压降至设定土压以 下，这样就形成了一个正面土压控制不稳定，土压变化幅 度较大。 2、手动方式：优点：操作员可根据正面土压值的变化迅速调整推进速度和螺旋 机转速，正面土压基本能保持设定土压值，土压控制比较 稳定。 缺点：操作相对比较烦琐，操作时，必须不断调整螺旋机转速或 推进速度。