小松6340土压平衡盾构机测量系统
地铁盾构法隧道施工重点及相应对策解析
地铁盾构法隧道施工重点及相应对策来源: 日期：2009年04月20日点击：235 次㈠引言近年来，为适应城市发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求，上海市地铁建设不断加快了建设步伐。
根据上海地区软土地质的特点，地铁区间隧道建设一般都采用盾构法施工，盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备,以盾构机的盾壳作支护,用前端刀盘切削土体,由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌,从而形成隧道的施工方法。
盾构机的类型有多种，目前在上海地铁区间隧道建设中以土压平衡式盾构应用最为广泛。
土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘,将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，井使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动,从而控制地表沉降或隆起,在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出.由于地铁盾构法隧道施工技术难度大、施工风险高、质量要蟾摺⒉豢稍げ庖蛩囟唷Ｒ虼耍嗬砣嗽庇κ煜ず驼莆斩芄狗ㄋ淼朗┕ぜ嗬砑嗫刂氐慵跋嘤Χ圆撸诩嗬砉ぷ髦胁拍苷嬲龅接行У囟允┕ぶ柿拷屑嗫兀佣抵魈峁┯胖实募嗬矸瘛？本人有幸参加了地铁二号线西延伸工程的施工监理工作,在区间隧道掘进施工监理过程中,通过不断摸索与总结，也积累了一些菲薄的工作经验，以下就以土压平衡式盾构为例，对隧道掘进施工中监理应监控的重点及采取的对策,谈几点体会，以为抛砖引玉。
㈡正文1.盾构始发（出洞)阶段盾构始发(出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。
在盾构始发（出洞)前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备,并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞.1。
1盾构出洞土体加固为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建（构）筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。
土体加固的方法较多（如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等)，但无论采用何种加固方法，对土体加固的效果检验始终应作为监理重点控制的内容。
TM634土压盾构机技术参数表(55kw x 10)
主部件名称
细目部件名称
参数
盾构类型
铰接式土压平衡盾构
盾构型号
TM634PMX
适应
工作
条件
地层土质种类
粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、中粗砂
最小转弯曲线半径
盾构机主机能满足150m，整机250m
最大坡度
40~50‰
管片
内径×外径×宽度
5500×6200×1200mm
重量
4.5吨
叶片外径×节距
650mm×P600mm
伸缩行程
1000mm
闸门配置方式
2个闸门，后置式
螺旋机闸门留有保压泵碴装置接口
通过最大粒径
理论粒径210mm×500mm
皮带输送机
型式
电机驱动
驱动功率
37kW
皮带宽度
800mm
带速
170m/min
输送能力
500m3/h
人舱
舱室数量
2个
容量
2+1人
舱门数量
4个
工作压力
储浆罐容量
8m3
压力传感器数量
4只
同步注浆箱搅拌器
叶片外径
Φ816mm
转速
22r/min
泡沫注入系统
泡沫泵数量
1.泡沫泵：流量5L/min，压力MAX0.8MPa，功率0.55kW，数量1台。
2、水泵：流量133L/min，压力MAX0.8MPa，功率11kW，数量1台。
发泡枪
3个
注入口数量
5个
能力
60m3/h
膨润土注入系统
型号 生产厂家
ETK-65-C郑州瑞申机器制造有限公司
小松6340盾构机维修保养规程
2.6 压缩空气系统：空压机、气体保压、工业用气、气管路
2.6.1 空压机
空压机的所有维护保养工作必须在停机并卸压的状态下进行。 检查空压机管路的泄漏和出气口的温度，如有异常应及时排除。 保持机器的清洁，防止杂物堵塞顶部的散热风扇。 每天检查一次润滑油液位，确保空压机的润滑。 不定期的检查皮带及各部位螺丝的松紧程度。如发现松动则进行调整。 润滑油最初运转50小时或一周后更换新油，以后每300小时更换一次润滑油（使用环境较 差者应150小时换一次油）。 使用500小时（或半年）后须将气阀拆出清洗干净。 工作4000小时后，更换空气滤清器（空气滤清器应按使用说明书正常清理或更换，滤芯为 消耗品。）、润滑油、油过滤器以及油水分离器和安全阀。 定期对空压机的电机轴承进行润滑，根据电动机的保养规程操作。 应定期检查承受高温的零（部）件，如阀、气缸盖、制冷器及排气管道，去除附着内壁上 的积炭。 在任何情况下，都不应使用易燃液体清洗阀、冷却器的气道、气腔、空气管道以及正常情 况下与压缩空气接触的其它零件。在用氯化烃类的非可燃液体清洗零部件时，应注意将残 液清理干净。防止开机后排出的有毒蒸气，不允许使用四氯化碳作为清洗剂。 空压机前面板上的液晶显示屏能显示一些常规故障和故障提示信息，一般情况应按其提示 的内容进行维保工作。（详见空压机操作说明书） 机器各部件的总体保养为每年一次。具体保养要求详见空压机的维保说明书4.6。
2.7.2 使用后日常保养 人员舱使用后如近期不再使用，可将人舱外 部的压力表、记录仪拆除，并清洗干净。妥 善保管以备下次使用。 将人舱清洗干净，并将人舱门关紧。
2.8 主驱动系统：主轴承、变速箱、
2.8.1 主轴承 每天检查主轴承齿轮油油位，并作记录。 检查主轴承齿轮油温度，如温度不正常须立即停机并查找原因。 检查主轴承密封（HBV）油脂分配马达动作是否正常。在检查刀盘时， 进入土舱实际检查主轴承密封油脂的溢出情况。 检查主轴承齿轮油分配马达工作是否正常。 每天给主轴承内圈密封注润滑脂，并检查内圈密封的工作情况。 定期提取主轴承齿轮油油样送检，根据检查报告决定是否要更换齿轮 油或滤芯。更换齿轮油同时必须更换滤芯。 定期检查齿轮油滤芯，并根据压差开关反映的情况判断是否更换滤芯。 定期检查主轴承与刀盘螺栓连接的紧固情况。
盾构机参数
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。
在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC，PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID 控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC 会降低螺旋机转速，以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期：PID 演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。
过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P 值越大，调控效果越好。
积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E, 也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。
为了消除振荡，引入积分环节，使操作量mv 在积分时间内逐渐完成，即螺旋机转速平稳变化，直到消除偏差。
土压平衡盾构法施工同步注浆量与出土量平衡监测系统
专利名称：土压平衡盾构法施工同步注浆量与出土量平衡监测系统
专利类型：实用新型专利
发明人：裴锐,康宁,张峻铭,齐鹏,吴勇,刘建忠,周树仲,陈阳
申请号：CN202122304697.X
申请日：20210923
公开号：CN215726281U
公开日：
20220201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：土压平衡盾构法施工同步注浆量与出土量平衡监测系统属于土压平衡盾构机掘进施工技术领域，尤其涉及一种土压平衡盾构法施工同步注浆量与出土量平衡监测系统。
本实用新型提供一种土压平衡盾构法施工同步注浆量与出土量平衡监测系统。
本实用新型包括注浆监控部分和排土监控部分，其特征在于注浆监控部分包括第一称重传感器，第一称重传感器设置在砂浆罐支撑上端，第一称重传感器上端设置有砂浆罐，砂浆罐支撑下端设置在盾构机的台车上端；排土监控部分包括第二称重传感器，第二称重传感器设置在渣土车上端，第二称重传感器上端设置有渣土罐；盾构机的渣土排出口设置在传输带进料端上方，渣土罐进口设置在传输带出料端下方。
申请人：谷裕
地址：116100 辽宁省大连市金州区光明街道胜利路54号
国籍：CN
代理机构：沈阳亚泰专利商标代理有限公司
代理人：许宇来
更多信息请下载全文后查看。
【日本小松“土压平衡”式盾构机电子版说明书 】第三章 使用篇
【日本小松“土压平衡”式盾构机电子版说明书】第三章使用篇1552964616.doc第三章使用篇1．1操作盘（操作面）的使用1.(触摸盘式盾构操作盘)盾构机的主操作及状态表示通过操作盘部的触摸盘进行。
各操作方法请参阅触摸盘使用说明书。
2.控制电源开关（钥匙开关）（1）插上钥匙（2）不动时在[N]的位置（3）将钥匙转到[ON]的位置接通控制电源，各种机器都可操作。
手松开又回到[N]的位置，但控制电源仍处于接通状态。
（4）将钥匙转到[0FF]位置控制电源切断，既使松开手仍在[OFF]位置警示3.紧急停止按钮是紧急停止的按钮。
当发生危险或故障时，请按下此按钮。
所有的机器都将紧急停止。
一般停止时不要按此按钮。
4.推进油缸操作方式切换开关是切换推进油缸操作方式的开关（1）[掘进]方法是盾构机掘进时使用的方法转到[掘进]的位置推进油缸变为用高压（32.3mpa{330kgf/cm2}）进行伸缩。
推进油缸变为用NO.1台车的操作盘进行操作。
不能用盾构机内的推进油缸操作箱进行操作。
（2）[安装]方法是安装管片时使用的方法转到[安装]的位置推进油缸变为用低压4.9mpa{50kgf/cm2}进行伸缩。
推进油缸变为用盾构机内的推进油缸操作箱进行操作。
不能用NO.1台车的操作盘操作。
5.铃（安全确认）操作按钮是为确保台车后方安全的警铃操作按钮。
按着此按钮，NO.5台车上的铃响起。
6.皮带输送机起动停止按钮是皮带输送机起动停止的开关。
（1）转到[正转]的位置皮带输送机开始起动（正转）。
即使松开手，仍处在[正转]的位置，所以皮带输送机仍是旋转状态。
（2）转到[停止]的位置皮带输送机停止。
松开手仍在[停止]的位置。
（3）转到[倒转]的位置皮带输送机倒转。
松开手回到[停止]的位置，皮带输送机停止运转。
7.螺旋输送机闸门 [开] [关]操作键是螺旋输送机闸门开关键（1）转到[开]的位置螺旋输送机闸门开始[开]。
松开手恢复到[止]的位置，螺旋输送机闸门的[开]动作也随之停止。
盾构测量方案
目录一、编制及测量依据........................................................................................................ - 1 -二、工程概况.................................................................................................................... - 1 -三、测量任务和内容........................................................................................................ - 2 -四、施工测量技术方案.................................................................................................... - 2 -4.1施工首级测量控制网的检测 (3)4.2施工控制网的加密测量 (3)4.3联系测量 (6)4.4地下施工控制导线测量 (8)4.5施工放样测量 (9)4.6盾构施工测量 (10)4.7隧道贯通测量 (14)4.8隧道竣工测量 (14)4.9隧道沉降测量 (14)五、测量误差分析.......................................................................................................... - 15 -5.1隧道测量误差分析 (15)5.2隧道贯通误差预计 (16)六、测量人员和测量仪器配备...................................................................................... - 19 -6.1主要测量人员配备表及职责划分细则 (19)6.2职责划分细则 (21)6.3主要测量仪器配备 (21)七、测量工作管理.......................................................................................................... - 22 -7.1测量人员管理 (22)7.2仪器管理 (22)7.3资料管理 (22)八、测量质量保证措施.................................................................................................. - 23 -九、施工测量复核程序图.............................................................................................. - 25 -一、编制及测量依据（1）《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308-2008)；（2）《城市测量规范》(GJJ8-99)；（3）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（4）《工程测量规范》(GB50026-2007)；（5）《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-2007）；（6）《地下铁道设计规范》（GB50299-1999）；（7）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；（8）上海市轨道交通十三号线5标区间设计资料。
日本小松“土压平衡”式盾构机电子版说明书第二章构造篇
第二章构造篇1、运转席本机在后续台车（之前进方向看右边）的操作室内，设有运转操作席，并聚集了运转时常常利用的操作仪器和监视仪器类。
2、盾构本体：构造:本体由前盾和中盾及盾尾部份组成.前盾由刀盘及刀盘支撑组成,在土仓隔壁下部配有螺旋机.在中盾部内周方向配备22根油缸,盾尾部内部配有拼装机及突出作业台.另外,在机内也配有点检用平台/液压电气装置/测量仪器/人闸/注入管等附属装置.3、尾封尾封设在盾构主体最后部，是避免土砂、水及同步注浆材的侵入的随动性、耐久性优良的钢丝刷式尾封，装有3道。
本机装有尾封油脂加注系统。
4、切削刀盘形式闭锁扁平式、双回转掘削式。
构造钢板焊接构造。
前面装备刮刀、GAUGE刀和箭形刀等，外周装有2个超挖刀（1个备用）及保护外周的刮刀。
另外，前面设有注浆口3个，里面按装搅拌杆。
切削刀盘通过6根中间梁和主轴经受刀盘支撑支撑，由8台减速马达驱动。
5、超挖刀形式液压油缸驱动式构造由超挖刀、液压油缸、传动机构组成，进行盾构外周的超挖。
超挖可在0-359度之间，能够圆周的16分之1（度）单位组合的范围内设定。
配有2个超挖刀装置：其中一个是备用的。
6、切削刀盘支撑构造由固定部、回转部、辊子轴承和密封部份组成，固定部份在盾构主机前方支撑着。
辊子轴经受切削刀盘的轴向力、径向负荷和力矩,支撑、驱动切削刀盘的旋转。
润滑方式辊子轴承部份：油浴强制润滑式密封部份：集中自动供油式。
7、切削刀盘驱动装置形式减速电机驱动式（变频调速控制）。
构造由装在切削刀盘座背面的8台减速电机和小齿轮组成，通过辊子轴承内的齿轮，驱动切削刀盘。
回转方向可正可逆。
回转速度采用的5档切换式。
8、切削刀盘回转检测装置构造由齿轮、接近开关组成。
装在切削刀盘座背面中央。
9、人出入闸设在盾构主机中央,在土仓内点检等作业时利用。
10、管片拼装机形式旋转环液压式构造由旋转环、起落机架、拼装机头、导向轮及边托辊等组成。
主机的旋转由液压马达驱动；起落、滑动、止偏、扩张由液压油缸驱动。
小松土压平衡式tm634pmx盾构机维修标准及油品更换标准
小松土压平衡式TM634PMX盾构机维修标准及油品更换标准小松土压平衡式TM634PMX盾构机维修标准及油品更换标准摘要：该论文主要概述了土压平衡式盾构机在使用三到五年后，各主要部件维修标准及保养油品更换的标准。
关键词：盾构机维修标准油品A brief overview of Komatsu soil pressure balance shield machine TM634PMX Maintenance standards and maintain standards for oil replacementWang huajie(CR17BG shanghai rail transit engineering co.,LTD. Suzhou215128)Abstract The paper provides an overview of the earth pressure balance shield machine in use three to five years,The main components of oil replacement Maintenance standards and maintain standards.Key Words Shield machineMaintenance standardsOil products中图分类号： TU607 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）盾构机的发展在土木工程领域，21世纪人类已经地下空间的开发和利用的世纪。
在地下空间的开发和利用中，过去常用的钻爆法在掘进速度、工程质量、安全可靠、环境保护等方面已经显得有些落后，目前随着我国经济的发展和城市隧道和地下工程的兴建，盾构法施工隧道已经全面运用到了我国的城市建设中【1】。
盾构机的种类【2】主要有全敞开式、部分开放式、封闭式盾构机，而应用最广技术最为成熟的为封闭式盾构机，其又分为：泥水式和土压式，土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节，由于土压式盾构机在中国地铁的发展中得到广泛的应用，因此本论文主要简要概述了土压式盾构机的维修保养及其保养油品的更换标准。
IHI425Ф6340型土压平衡盾构机转场工艺技术研究
机完成区间施工任务后， 需要从北站站转场到吴家窑大街站
表 １盾 构 机 及 配 套 设 备 分 块 参 数 表
序 号
ｌ
施 工 。 场 盾 构 机 转 主 要数 据如下表 １ ：
名 称
刀 盘
外 犁尺 寸 （ ｍｍ）
且不同规格 的管道 、管配件焊接参数经调试储存 后，同 规格的焊缝可 直接调用 ，通用性强 ，各类机 （ ）房的 泵 管道 均能 适用 。相 对于 手工 电弧焊 接 ，无论 足焊接质 量 、生产效率、减轻 劳动强度等均有 明显 的优势 ，特 别 适用于短管多、管配件 多的机 （ ）房 。也适用 一般工 泵 业设备集 中区、罐区管道 的预制焊接 。该设备在上海东
４ 台 车组 件
ｌ００ ｌ４ ｘ８ ０ ｌ ｏ Ｏ ×２ ０ ｌｏ ５ ｔ ６ｏ × ２ｏ ２ｏ １０ ５ｏ ｘ ８０ ６０ × ２（ ３ ｏ Ｓ０ ５ （× ４ｏ ） 】 ６ｏ ｘ ２０ ３ ０ ５０ ５ ０ｘ ４０ ６ｏ × ２０ ３ ｏ ５０ ５ ０ ×４ ０
７ ０ × ２ ０ｘ ４ ０ ５０ ５ ０ ３ ０
下井拼装 、调试 并满足再 次始发 的一 系列５作 。本文研 究 了盾构机转场 过程 中的主要 工艺技术 ，分析 了转 － 场过程 中的安全 问题和难点，保证 了盾构机 安全 高效 的转场 。
关 键 词 ：盾 构机 转 场技 术 隧道施工
中图分类号 ：２ １４ Ｕ ３ ．
文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ２ ３ ０ ２ １ ）０ — ０ ９ ０ １ ０ － ６ ７（ ００ ９ ０ ３ — ５
参考 文献
１ 罗晓明等 特种设备焊接技术 北京 ： 机械 工业 出版社 ，２ ０ ０ ０ ７１ ２ 杜伟国 管道施工技术 上海： 科学技术出版社，０ １ 上海 ２ ０
盾构机触摸屏操作说明书
２．操作台触摸屏画面构成及説明
操作台触摸屏基本上进行盾构状态监视、计测数据监控、各种设定、補助操作等，主操作由操作台 台面的各开关进行。
操作台
监视部 台面（操作面）
触摸屏 掘削管理・測量用触摸屏 台面（操作面）
侧面图
正面图
２－１画面阶层及上下触摸屏画面分配
盾构控制用的触摸屏配置于监控部左侧，为上下配置（右侧为掘进管理、测量系统用触摸屏）。
画面上通过纵横矩阵来识别所按的位置，如同时按上几个开关，所按位置就会误识。（按２ 个以上开关时，最初按的开关为有效）。 （６） 不要随意操作 PLC 本体的操控开关置于「LATCH-CLEAL」。
本触摸屏由 PLC 信号通信控制，即使 PLC 电源 OFF，内部的 LATCH 域的数据保持 记忆，随 意按操作台内的 PLC 本体上的操控开关置于「LATCH-CLEAL」，否则会清除程序内容，而不能正 常动作。
5
２－２各画面説明 2-2-1 各画面相同部分
①⑩Leabharlann ④ ⑤⑥③
⑦ ⑧ ⑨
①时间显示
②
表示现在的时刻。 ②画面切換开关
能够打开被选择的显示画面的操控键。（各触摸键可显示选择的相应操控画面） 按这个键显示机器的运转状态。 详细请参照「2-2-2 运转监视画面」。
1
0．前言 本说明书为φ6340mm 泥土压式盾构操作台及推进油缸操作箱専用的操作説明書（別冊）。因内容
非独立成立，阅读时请参照主机说明书一起使用。 本说明书中的画面为説明用，与实际显示画面可能会有不同，敬请注意。
１．操作注意事項 用触摸屏操作时，请仔细阅读以下事项，安全使用。
（１） 勿用手指以外的东西操作触摸屏。 硬物操作会损坏触摸屏表面的菜单开关和液晶屏。
土压平衡式盾构机控制原理与参数设置
土压平衡式盾构机控制原理与参数设置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。
在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，现以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。
一控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID（Proportional-Integral-Derivative，即比例积分微分）自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC（Programmable Logic Controller），PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC会降低螺旋机转速，以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。
二主要参数抽样周期：PID演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。
过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P值越大，调控效果越好。
积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E,也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。
北京地铁铰接式土压平衡盾构测控系统的消化吸收
摘要:概括介绍了日本小松公司生产地铰接式土压平衡盾构地功能和特点,以及测控系统地组成和设计思想,剖析了盾构地控制和操作方法, 总结了测控系统地特点,对国产盾构测控系统地设计提出了建议.关键词:地铁;铰接式土压平衡盾构;盾构测控系统;消化和吸收盾构概况北京地铁号线颐和园至圆明园之间地隧道施工,采用日本小松公司生产地铰接式土压平衡盾构.它将穿越砂砾复合地层,推进距离约.该盾构主要参数有,直径:Ф;长度;推进速度;总推力.铰接式土压平衡盾构主要部件地功能和特点如下:资料个人收集整理，勿做商业用途()大刀盘是通过台刀盘电机来驱动,再由台变频器控制刀盘电机,实现刀盘转速地选择和切换.刀盘速度设有五档分别为、、、、.资料个人收集整理，勿做商业用途()螺旋机由个液压马达来拖动,它可通过比例阀进行无级调速,螺旋机调速范围为.()螺旋机有伸缩功能,维修时可将螺旋机轴缩回关闭前部二道螺旋机闸门,使螺旋机与泥土仓完全隔离.()推进系统由推进泵带动分成四区地个推进千斤顶,并通过一个比例阀对油压进行调整和控制来调节推进速度.资料个人收集整理，勿做商业用途()铰接系统由铰接泵带动个铰接千斤顶进行上、下、左、右地转动与全伸、全缩等动作,调整盾构地推进姿态.资料个人收集整理，勿做商业用途()拼装回转和螺旋机闸门合用台液压泵,分别在拼装推进状态中使用.()皮带机在运行前,予报警,才能正式运转.在皮带机两边设有拉绳式紧停钮,可以紧急停止皮带机.()盾尾油脂设前后二道密封,由台盾尾油脂密封泵每道各分个点进行压注.()有台集中润滑油脂泵(简称油脂泵)分连续和间断二个工作状态分别注入油脂.()有套稀油润滑循环泵(简称循环泵)进行润滑油地加注.()用台泥浆泵通过变频器调节加泥流量.向土仓内加泥浆.()由注浆泵和搅拌机组成地注浆系统可进行单液浆压注,有清洗管道功能.()有套泡沫装置可发生泡沫注入盾构前方土体中.盾构测控系统盾构控制系统盾构控制系统主要由可控制编程控制器和显示操作终端机组成.采用主从结构,有个主站和个从站,另有一套注浆.见图可编程控制器采用日本三菱公司制造地系列产品.该盾构采用地组件是当今世界上最先进地微型化之一.它采用三菱顺控处理器(),使得其可以达到与许多大型、更昂贵地相媲美地速度和功能.资料个人收集整理，勿做商业用途主站设在控制台,主型号为,带个显示操作终端机,编号为、、.其中、分别操作盾构设备,互为备用.另一个操作加泥设备.资料个人收集整理，勿做商业用途从站设在盾构内,带个显示操作终端机,编号为.其中、操作盾构千斤顶远程操作注浆.从站设在车架,带个显示操作终端机(俗称触摸屏),编号为,操作注浆设备.主站同、从站通过两个并行地电缆环路连接(双环网).系统采用了高速可靠地数据通信,即Ⅱ数据通信系统,它采用个并行地电缆环路连接各站,其中一个称之为正向环路(或主环路),另一个称之为反向环路(或副环路).当主环路内发生电缆断裂,通信自动切换到副环路,继续保持数据通信.如果个环路均断裂或者均脱接,除断裂地,连接地站之间仍保持继续通信.注浆独立于系统外,型号为,通过口同主站进行信号地交换.资料个人收集整理，勿做商业用途配置了开关量输入输出组件、模拟量输入输出组件、通信接口组件和计算机通信组件.详见表配置表.资料个人收集整理，勿做商业用途姿态测控系统盾构地姿态测控系统由盾构和地面个部分组成.盾构部分主要有全站仪、棱镜、测量接口、控制单元、计算机(显示器)等设备组成.地面部分主要有计算机(显示器)和集线器等设备组成,盾构与地面部分通过一对兆比特调制解调器()进行信号地联接.见图.资料个人收集整理，勿做商业用途该系统通过高精度地测量仪器和专用软件来实现盾构姿态地自动测量,可以取得实时地数据信息有:①后视点、站地坐标和登录名称;②测量目标地数据;③测量时地盾构俯角和转角;④盾构前、中、后地坐标值,方位偏差等计算结果.在盾构内,全站仪测量得到地姿态信号和获取地盾构施工信号在测量接口单元中集成在一起,在盾构计算机显示器上显示,并送地面计算机.检测系统资料个人收集整理，勿做商业用途根据盾构测控系统地需求,配置了基本地检测仪器,检测地模拟量信号有:土仓土压力,推进千斤顶油压、行程、速度,四区油压,螺旋机油压、转速,铰接千斤顶行程,刀盘变频器输出功率,刀盘密封温度,螺旋机闸门开度,注浆压力,注浆桶浆液位,泡沫压力,加泥压力,加泥流量,盾构地坡度和转角等.配置地传感器(变送器)共有多套,见表. 另外,对开关量信号地检测,配置了余个限位和多个压力继电器.主要检测拼装机回转左右限位状态,拼装机电缆盘左右限位状态,螺旋机地伸缩状态,螺旋机闸门地开关状态,气阀、加泥阀、注浆阀、盾尾密封阀地开闭状态,集中润滑地油脂油位,盾尾油脂油位等,以及集中润滑油脂泵和管道地压力高低,盾尾密封油压高低,稀油润滑堵塞等信号.资料个人收集整理，勿做商业用途盾构地控制和操作盾构地控制盾构地主要控制有:土压平衡控制、顺序控制和逻辑控制等.①土压平衡控制是盾构地主要控制,正面土体扰动,使土仓土压发生变化时,它同设定值之间产生一个偏差值,通过自动控制螺旋机回转速度调节泥土输出量来减少偏差量,达到土仓土压动态平衡在设定值上.资料个人收集整理，勿做商业用途②顺序控制是在推进状态下,结合时序、逻辑等控制条件,使推进设备按正常地工作顺序进行:冷却泵运行→润滑泵运行→刀盘转动→螺闸门开→皮带机转动→螺旋机转动→推进千斤顶动作.不按顺序操作将不能使盾构正常工作.资料个人收集整理，勿做商业用途③逻辑控制是盾构对每个设备按特定地逻辑关系所制定地控制,如推进时,若发生刀盘扭矩过载或螺旋机反转,或推进速度过速或土压超过上限时,按逻辑条件就将停止推进千斤顶地伸出动作.又如铰接必须在铰接泵运行正常、刀盘正常转动、铰接角度在正常范围内时进行上、下、左、右转动与全伸、全缩等控制,当某个条件不存在时,立即结束铰接控制.资料个人收集整理，勿做商业用途联锁条件是盾构控制不可缺少地,盾构中所有设备均涉及联锁条件,如当电源反相、通信故障时,各设备均不能工作.有些设备地动作是互锁地,如前闸门开关时不能进行螺旋机地伸缩与螺旋机出土闸门或拼装机回转地控制,反之相同.这些联锁条件在任何情况下均不能解除,而有些设备在非正常情况下,可以通过解除联锁来单独控制某个设备,如解除刀盘联锁地方法使刀盘停止运行,就可以单独控制皮带机或螺旋机地运行了.资料个人收集整理，勿做商业用途盾构地操作在操作台通过按钮、旋钮可以操作刀盘、螺旋机、皮带机地运转和停止,刀盘速度地选择,推进千斤顶地选择和伸缩以及螺旋机闸门地开与关等.而大量地其它操作是在触摸屏上进行地.资料个人收集整理，勿做商业用途控制台上有个触摸屏分上下排列.它有:“运转显示”、“检测显示”、“泵启动”、“推进”、“辅助操作”、“其它设定”、“异常显示”等画面.平时,上触摸屏只可以操作一些显示画面,下触摸屏只可以操作一些操作画面.当一台触摸屏故障时,可以把故障一台地画面切换到正常地一台上,即可操作所有地画面.资料个人收集整理，勿做商业用途①“运转显示”画面:主要显示各设备地状态,如刀盘电机、推进泵、螺旋机、皮带机、盾尾油脂泵、拼装平移泵等设备地运行状态;后闸门、前闸门、人行闸门地开闭状态,螺旋机千斤顶地伸缩,推进条件确认,异常状态等等.资料个人收集整理，勿做商业用途②“检测显示”画面:主要显示设备和施工数据,如刀盘密封温度、盾构姿态角度、铰接角度、推进行程、推力中心位置、四区推力、土压力、后闸门开度、刀盘转速和扭矩、推进速度和推力、螺旋机速度和油压、刀盘转数累计等.资料个人收集整理，勿做商业用途③“泵启动”画面:主要操作推进、螺旋机、拼装以及其它泵地启和停以及显示运转状态.④“推进”画面:主要操作推进千斤顶地选择、四区油压加减、千斤顶同步设定、推进速度切换等,显示推力中心位置、四区推力、总推力、千斤顶行程、推进速度等,另有操作引导指示.资料个人收集整理，勿做商业用途⑤“辅助操作”画面:主要操作铰接系统和盾尾油脂系统地设备,并显示这些设备地运行状态.⑥“其它设定”画面:由多幅分画面组成,可对系统和土压地参数进行设定.在控制室还有个触摸屏,一台操作加泥设备,另一台操作注浆设备.资料个人收集整理，勿做商业用途盾构测控系统地特点①铰接式土压平衡盾构配置设备基本齐全,测控系统组成完整,功能齐全.②控制系统以三菱公司地小型化模块式可编程控制器为主,集小尺寸、高精度、高性能于一体,适合于隧道施工应用.资料个人收集整理，勿做商业用途③之间地通信采用方式,它是一种高速可靠地数据通信系统.采用个并行地电缆环路连接各站.当一环路电缆断裂时可自动切换到另一个环路,继续保持数据通信.资料个人收集整理，勿做商业用途④控制系统中采用计算机通信组件技术,使得系统能挂上多个显示操作终端机,极大地方便了盾构司机地监视和操作.资料个人收集整理，勿做商业用途⑤盾构姿态测量系统是一个相对独立地系统,由日本地专业公司(演算工房)开发,专业功能性强.⑥地面和盾构计算机通信系统采用兆比特调制解调器()技术,使得电缆铺设方便,能可靠进行点对点地数据通信.资料个人收集整理，勿做商业用途⑦系统具有报警查询功能,除及时显示报警内容外,还可以进行查询.⑧刀盘由台电机和台电机拖动,采用台变频器分档速度调节,可以避免无级调速时地主从同步控制难点.资料个人收集整理，勿做商业用途⑨台车上地盾构设备信号通过电缆接入主站,采用多芯(芯)接插件(共有多个),方便现场地接线工作.资料个人收集整理，勿做商业用途⑩盾构采用以顺序逻辑控制为主地控制方式,为能不按顺序单独控制某个主要设备,在控制台设置了多个联锁解除钮,可方便解除一些联锁条件,单独操作某个设备.资料个人收集整理，勿做商业用途盾构测控系统地改进意见①测控系统中缺少一些设备运转状态信号,不能在控制台地触摸屏上观察设备是否运行.如:各电机运转确认信号.资料个人收集整理，勿做商业用途②台车上应增加一个从站,使得台车上地盾构设备信号直接就近进入从站,以减少电缆接线地故障.如台车上地低压配电柜中地信号要通过电缆接至控制台中.资料个人收集整理，勿做商业用途③注浆系统地也可作为一个地从站,这样就不需要通过地口作为信号传送地接口.使得整个成为一个统一地系统.资料个人收集整理，勿做商业用途对国产盾构测控系统地几点建议通过对铰接式土压平衡盾构测控系统地剖析,了解了国外先进地盾构测控系统地特点,其优点值得我们学习.鉴于原国产盾构设计中地不足,现提出几点建议.资料个人收集整理，勿做商业用途①国产盾构地测控系统地设计应遵循可靠性、正确性、准确性、通用性、经济性、先进性等原则.②姿态测控是盾构测控系统地重要组成部分,在国产盾构测控系统地设计中要把姿态测控作为其一部分来设计,若没配置该部分设备,也应留有相应接口.资料个人收集整理，勿做商业用途③在国产盾构地设计中,要把注浆设备、加泥设备地控制纳入盾构测控系统中,要把注浆、加泥地作为盾构系统地从站,操作可以用单独地触摸屏.资料个人收集整理，勿做商业用途④国产盾构地测控系统设计中,要合理设置从站,使盾构地设备信号能就近接入从站.这样能方便安装、调试、维修等项工作.资料个人收集整理，勿做商业用途⑤在国产盾构中,可以采用以触摸屏为主地操作界面,控制台要减少按钮,旋钮以及显示仪地使用,使得操作和监视更为直观、简洁和方便.资料个人收集整理，勿做商业用途。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
小松6340土压平衡盾构机测量系统小松6340土压平衡盾构机测量系统是日本株式会社演算工房开发研究自动测量系统，该系统与盾构机机械、电器系统共同构成盾构机的操作系统。
该系统的特点是：自动测量前硬件（全站仪）自动进行自检，水平补偿；当盾构机掘进时测量系统不停的跟踪测量从而准确的计算出盾构机前端、铰接、后端的姿态；当盾构机停止时可以手动操作该系统的测量软件从而测出盾构机前端、铰接、后端的姿态；当站点或后视点出现异常，自动显示报警值，并暂停测量程序的运行。
盾构机应用此软件从而大大的减少人工测量的劳动强度。
其总的工作原理示意图如下：
RCU-3
专用调制解调器后方台车内之操作室
Hub
介面箱
ARiGATAYA&ROBOTEC
总体的工作示意图
安装在隧道顶部的全站仪通过通讯线联机盾构机前端台车的操作室，再通过操作室的程序控制箱以及测量软件联机盾构机程序。
从操作室程序控制箱一条引线至盾构机铰接处的RCU再连接后端三个前视棱镜，另一条通过电话线联机现场办公室。
如上图所示。
(TBM内)(TBM内)
(TBM内)
在盾构机掘进开始掘进时，全站仪（主站点）先自动后视原点复位，在复位正常终了的情况下；再进行下一步后视点确认，同样在确认正常终了的情况下才能正确测量出盾构机的正确姿态。
此后在盾构机掘进过程中全站仪一直测量前视，从而测量界面显示盾构机姿态。
盾构机内部的测量示意图
自动锁定装置
(Tracker)
安装在隧道顶部的全站仪带有自动锁定装置，在找到目标并自动测量正确后自动锁定装置会发出绿颜色确认光束。
在它的底部有和SCU联机的通讯端口，
通过端口连接SCU（变电通讯集成盒）再联机盾构机。
前视、后视棱镜是一个型号。
而且带基座的棱镜和全站仪同高。
在棱镜的面部有一个可以发出红外线的装置，其作用是引导全站仪并使其锁定。
盾构机筒体内的前视棱镜示意图
安装固定在后端部分的前视棱镜通过RCU（电源通讯集成盒）供电和控制。
安装要求是：三个棱镜两个在一个平面上，另一个在异面上。
安装在隧道顶部的全站仪固定在角铁做成的架子上，在架子的侧部有链接全站仪通讯端口的SCU，再通过通讯线联机盾构机，从而完成操作室对全站仪的手动操作。
后视棱镜的安装架和全站仪同理，在架子的侧部同样也有一个RCU 联线后视棱镜，使其后视棱镜红外线持续工作。
TBM 掘进管理& 自动测量并用
Target in TBM
后视*掘进管理主画面
在盾构机掘进过程中此界面可以清晰的看到油缸、千斤顶的行程和推力，在
这个管理行程时的姿态。
在盾构机的掘进过程中，站点和后视点是静态的，前视是动态的。
当掘进到一定的管理时就要移机全站仪靠近前视棱镜的位置。
在移站时，首先要在隧道的顶部预装固定全站仪的架子，装上新设点的棱镜（棱镜要有电源）并整平。
后在操作室点击测量画面单独操作中换位图标有灰色变成黄色，此时全站仪就能准确的找到预装棱镜，并能精确的测设此棱镜的三位坐标。
在设置新测点的测量过程中，全站仪会自动的原点复位、后视点确认，在这两项正常终了的前提才能测设新设点棱镜。
测设新测点测距三次，测角六次。
一切就绪方能显示设置新测点正常终了。
然后将全站仪移至新设测点的位置，原后视点棱镜移至原全站仪的位置。
在搬站过程中基座不能拆掉，以免影响测量精度。
在全站仪通电，通讯完成后，点击单独操作中的电源使之打开，后原点复位、确认，一切正常终了，再次点击单独操作中的换位，使之有黄色变为灰色。
这一切全部正常终了可以手动测量也可以掘进操作了。
掘进资料监视
多样的项目及资料可供选择
所有资料即时一目了然
电脑收集到的资料以图表表示画面
每5秒资料的方式图表化
这些资料将成为制作报表的基本资料
ARiGATAYA VersionⅢ
数据报表
图表报表
日报表
enzan koubou co., ltd
掘进资料显示图
在每一环掘进后，在电脑里面都存有掘进数据，包括土压、注浆、千斤顶、管理行程，可以以报表的形式打印出来，一目了然。
综上图文并茂所述，此操作系统特点可以简括为：
1、摆脱了从定性管理转变成定量管理。
2、减轻测量频率，提高循环时间。
3、提高精度，移设方便，便于操作者操作。
4、人性化设定，上手快速、通过远端连线，维护方便。
5、资料保存，编修方便、视觉化图表、判读方便。