盾构技术 姿态控制的要点共47页
如何控制盾构机姿态
机 在 推 进 中偏 阳 。 （ ２ ） 机 械 没 备 的 素 。盾 构 机 械 本 身 的 能 与姿 念 没 有 直 接 关 系 ． 只 足 它 的 机 械 能 所 具 箭 的搽 控 与 训 整 盾构 姿态 彳 ｆ “接 关 系 。 比 如 １ ｆ斤顶 Ｔ 作１ 川 步 ．［ ｔ ｊ 加 工 精 度 惹 造 成 伸 阻 力 小 一致 。 ， ｊ 外 ．ｆ 构 外 壳 肜 状 误 差 、 设 衔 在 盾 构 内 安 偏 匝 ］ 某 ・ 侧、 装 后 轴 线 斤 顶 安
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程 中 ，盾 构 姿 态 变 化 不 宜 过 人 、过 频 ， 盾 构 姿 态 控 制 的 好坏 直接 影 响竣Ｉ ｌ ［ 隧道 的质 ｛ ｌ ｝ 币 ¨ 埘 土 层 的 扰 动 度 。 （ ３ ）盾 尾 隙 因 素 。影 响 厢 尾 间 隙 的 安 素 有 ： 使 用 楔 形 环 管 ； 管 片 的 方 他 角 （ 或俯 仰 角 ） ’ ｊ 盾 构 机 的 方位 角 （ 或 俯 仰 角 ）不 ・ 致 ；盾 构 机 ｒ 竹 片 中 心 合理
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盾构姿态控制
土压平衡盾构机困难状况下的操纵及纠偏董宇摘要：为了能使操纵手更熟练的操纵盾构机，本文根据自身工作实践对盾构困难状况下操纵及纠偏的理解与广大技术工作者探讨。
关键字：轴线；纠偏；趋势1 前言盾构机是一种很笨重的机具，操纵及纠偏是受很多技术参数制约的，怎样合理地把这些参数科学的统一起来，是影响盾构机操纵及纠偏的关键，下面就这些参数的调节及注意事项通过具体情况进行阐述。
2 盾构操纵及各影响参数推力对掘进的影响⑴如果推进过程中出现一侧推力比另一侧推力大，但推进油缸的行程显示却是推力小的一侧变化快，这种现象多出现在小半径施工，增加推力，使得压差变大，以满足转弯的需要，用降低掘进速度的办法来保证掘进的连续性，同时也避免刀盘被卡死。
⑵管片拼装的好坏会影响推进油缸的有效推力，所以要充分挖掘盾构机的有效推力，要避免不必要的推力损失，这也解释了为什么有时加大推力而速度依然无法获得提升。
铰接对掘进的影响在纠偏过程中一侧的铰接拉得太长是件很头痛的事情，收铰接会加大不利的趋势，严重时这环的纠偏可能前功尽弃，一定要做到收铰接时间不可太长，压力不要太高，尽量把趋势从正值纠到负值（或负值到正值），并使之过2个趋势点再收铰接，这样就会把姿态调到了有利的一侧，这时收铰接才会对姿态纠偏起到事半功倍的效果。
速度对掘进的影响⑴如果掌子面裂隙水丰富，或是在通过含水丰富地层时，要全速前进，在出土量有保证的前提下，尽可能提高掘进速度，这样做的好处是快速通过含水层，避免过多的水涌出。
⑵在掘进过程中脱顶现象是时有发生的事情，可通过增大速度的方法把脱顶的油缸伸出来，以达到所有推进油缸都顶在管片上，一次不行，可多次重复此方法，一定会见效的。
这种情况多出现速度不是很快，扭距忽大忽小的硬岩状况中。
速度不宜过快也不宜过慢，更不要走走停停，可以在扭距大的情况下减小速度达到减小扭距的办法，不要停机等扭距降下来在掘进。
刀盘转速及扭距对掘进的影响刀盘的转速要满足的条件便是与掌子面的充分切削，基本操作原则是黏土层用低转速，硬岩用高转速，同时注意推力的调整，以提高或降低刀盘对土体的惯入度。
盾构姿态动态控制
片纵缝处的骑缝千斤顶一定要用，以保证在环管片 的环面平整。③ 盾构纠偏是一个缓慢的过程，纠偏 数值不能太大。 2 . 3 正确的选用刀盘的正反转 盾构机的转动偏差多通过改变刀盘的旋转方向、 施加反向的旋转力矩进行修正。实际操作过程中， 必须根据旋转角的测量数据在一定调整范围内正确 选用。 2 . 4 提高管片的拼装质量 在盾构施工过程中，管片与盾构机的相对位置 常常不能保持理想状态，管片的环面与盾构推进方 向存在夹角，盾尾间隙上下、左右产生较大偏差， 甚至产生卡壳现象，影响盾构姿态的正常调整。
6壁后注浆过程的影响随着盾构的推进脱出盾尾的管片与土体间出现建筑空隙该空隙用浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填当其充填量和注浆压力分布不均时会使管片发生位移盾尾间隙分布不均匀从而间接造成推进过程中盾构姿态的变化
盾构推进姿态动态控制
盾构施工由于地下施工受水、土压力及地质 变化影响较大，掘进过程中不可预见性多，故推 进过程中盾构姿态管理异常重要，直接关系到隧 道的顺利贯通和建筑产品的质量好坏。
2、盾构姿态的动态管理措施
2 . 1 盾构机进出洞姿态的管理 １）由于反力架和始发架为盾构机提供初始的 推力以及空间姿态，在安装时，盾构中心坡度与 隧道设计轴线坡度应保持一致。考虑隧道后期沉 降因素，盾构中心轴线比设计轴线抬高１０～２ ０ｍｍ，反力架左右偏差控制在 ±１０ｍｍ，高 程偏差控制在 ±５ｍｍ之内。 ２）盾构机出加固区时由于土层差异及自身重 量，容易产生“扎头”现象，通常对盾构姿态造 成严重影响，一般是通过调节上下区千斤顶的油 压差。可以适当的减少上区推进千斤顶数量。
致时。其摩擦力将抵消部分千斤顶推力，使盾构机行 走蛇行。偏离姿态的设计要求。 4）管片拼装质量 管片拼装时环、纵缝不平齐或 者接触面倾斜，致使盾构机各区域内千斤顶推力作用 方向不一致，从而导致盾构姿态发生偏离。 5）盾构机自身的运动特性 盾构机体积大、自 重大，在软土层中受力严重影响，易下沉。并且刀盘 正，反转切削土体时，土体将给盾构机一个反向的摩 擦力，使盾构机产生自转的现象。 6）壁后注浆过程的影响 随着盾构的推进，脱 出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”，该空隙用 浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填，当其充填量和 注浆压力分布不均时，会使管片发生位移，盾尾间隙 分 布不均匀，从而间接造成推进过程中盾构姿态的 变化。
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
(完整word版)盾构机的方向控制
盾构轴线控制轴线控制，即及时纠正盾构机推进中产生的轴线偏离，使推进轴线时时刻刻与计划路线保持一致。
近年来各种自动测量系统和盾构千斤顶操作无人化的轴线控制系统大量问世。
自动化、省力化已是当前的社会需求。
将来这些新的系统必然得以有效的广泛地应用。
不过这里需要说明的是，即使利用计算机自动化系统测量的场合下，管理者也必须很好地理解测量、轴线控制原理，以便对测量结果进行核校及对轴线修正的判断。
1 修正偏离的原则盾构轴线控制的基本原则如下：①偏离量增大之前及早修正；②在场地条件受限不能修正，只能按现时轴线掘进的场合下，通常可提前10～20m控制偏离量。
③遵循偏离量的管理值和允许值，确立偏离修正方针。
图1示出的是盾构轴线控制、偏离修正图。
为了把施工时的实际偏离量控制在规定的允许偏离量以内，首先应确定偏离量的管理值(允许值的50％～80％为目标)，并在该目标范围内修正偏离进行推进管理。
必须确立连续修正偏离的意识，但是，如果不明确修正到什么时候，什么程度的方针，则会像图1示出的那样出现反复偏离。
图20.4.1 盾构偏移修正图如果在已经发生偏离的场合下修正盾构轴线，则因超挖和盾构外周面摩擦的增大周围地层将发生扰动，致使沉降。
从防止沉降的观点出发，希望减小偏离量。
在轴线控制时，必须先掌握盾构现在在推进轴线上的偏离量，其次按可以把偏离量拉回到管理值以内的原则设定轴线修正量，即使超过管理值也可以考虑先修正几米的原则进行轴线控制。
2 盾构轴线控制2．1 决定轴线修正量在决定盾构轴线修正量时，应进行盾构位置、轴线变化的模拟，必须明确偏离修正的方针。
设盾构推进微小距离△L 时，对应的轴线变化角为θ，则对应计划线形的偏离量的变化为δ，由图2可知，δ可按下式计算：δ=δ1+δ2 (1)δ1=(δh0一δt0)·△L／L (2)δ2=δp+L1·sinθ(3)δp=R·(1一cosθ)(4)=ΔL·(1一cosθ)／{2·sin(θ／2)}式中：δ1——偏离计划轴线差的变位量；δ2——轴线修正的变位量；δh0——掘削面现时偏离量；δt0——盾尾现时的偏离量；δp——盾构旋转位置的变位量。
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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
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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。
盾构掘进姿态控制技术研究
盾构掘进姿态控制技术研究摘要：盾构隧道掘进工程中法相的控制至关重要，是保证工程质量的一大关卡，在各种地质条件下进行的方向控制技术千差万别，但技术原理基本相同。
对方向的控制处理不当，将会造成工程质量的直线下降。
本文通过对该技术的研究，提出了详细的观点，并且做出了解说。
关键词：盾构隧道，掘进方向，方向控制技术一、盾构掘进姿态控制内容地铁隧道在开挖过程中，根据盾构机头相对于隧道设计轴线的偏差可以归纳为以下几种位置关系：（1）水平位置：水平偏差值（x），规定右偏为正，左偏为负。
（2）立面位置：高程偏差值（Y），规定坡度上为正，下为负。
（3）旋转位置：盾构机身的自转角（X），规左转为负，右转为正。
二、盾构姿态的影响因素2.1地质水文盾构掘进时受到不同地层物理性质的制约和影响，若切口环出现强度变化大的地层，松软地层侧的千斤顶推力未及时调整，盾构就会呈现出向松软地层陷入的趋势；地下水含量丰富时，易造成土体松软，盾构往往偏向松软地层或地下水丰富的一侧。
2.2设计线路为了优化设计线路，隧道工程经常会出现线路转弯半径小、坡度变化大的情况，这就增加了一定的施工难度，盾构在施工过程中容易出现偏差过大的现象。
2.3操作手盾构操作手是最先了解盾构姿态和走势的人，其操作水平和经验直接影响盾构姿态的好坏，这就要求操作手必要时刻注意盾构姿态走势。
2.4土压土压是根据覆土厚度、土体内摩擦角来设定的，一般在纠偏时，土压力的设定值比较大，这有助于土体对机头的反作用力将机头托起或横移。
2.5始发盾构始发时，始发基座的水平、高程位置及牢固稳定等情况决定了盾构始发阶段的盾构姿态，曲线始发时更为重要。
2.6推进速度盾构推进速度过快时，姿态不易控制，调整姿态时，推进速度应控制在20mm/min以内，施工中途停止时，若遇上地层比较松软，易造成盾构偏移，也将影响盾构掘进姿态。
2.7刀盘正反转盾构刀盘的正反转不均匀会导致盾构滚动角过大，同时会带动管片旋转影响管片的拼装质量。
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。