盾构掘进参数的意义与相互关系

盾构施工关键技术讲座之三盾构掘进及参数控制讲座人：张厚美讲座人张厚美广州市盾建地下工程有限公司20117222011---本节主要内容：3.1 盾构掘进模式3.2 掘进参数的设定3.3 土仓渣土改良3.4 盾构掘进时效分析16:32广州盾建23.1 盾构掘进模式盾构机的掘进模式有土压平衡模式、敞开模式、土压与气压混合（半敞开）模式等三种模式。

敞开模式：适用于自稳、地下水少的岩层。

半敞开模式：适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。

土压平衡模式：适用于不能自稳的软土和富水地层。

11:25广州盾建3323.2掘进参数的设定(1) 土仓压力P1 土仓压力P1按深埋隧道与浅埋隧道两种情况进行计算。

当隧道埋深H<2D 时，为浅埋隧道；否则，为深埋隧道。

在浅埋隧道中上覆水土产生的压力全部作用 ①在浅埋隧道中，上覆水土产生的压力全部作用于开挖面。

一般取刀盘中心处的水土压力为准，按式计算按下式计算：11:25广州盾建4(1)(1)土仓压力P1计算P1=k0×γ×h ；式中：P1P1——k0k0———式中土仓压力；0侧压力系数；γ土的容重；D —为盾构外径。

可按参考值选取砂土的 侧压力系数ko 可按参考值选取；砂土的ko 值为0.35～0.45；粘性土的ko 值为0.5～0.7，也可利半经验公式用半经验公式：ko ko=1=1--sin a 其中a 为土的有效内摩擦角，一般为12°～25°11:25广州盾建5土仓压力P1计算示意图±0.00h盾构机D隧道外径6.0盾构外径φ6.2511:25广州盾建—6—②当隧道埋深H>2D 时由于隧道埋深较大，因土体在隧道上方形成拱效应，上部土压力不会完全作用于开挖面。

可按太沙基（Terzaghi ）理论计算盾构所受的垂直载荷。

即松动圈高度ha ：tg H tg H P C B φλφγ⋅−⋅−⎞⎛−0/B B a e e tg h γφλ+⎟⎟⎠⎜⎜⎝−=1式中：λ—地层的侧压系数；γ—为上覆地层的平均C ——内摩擦角。

盾构法施工掘进参数优化分析研究的开题报告一、研究背景和意义盾构法是一种非常重要的城市地下管道施工方法，它不仅可以提高施工效率，还可以减少对周围环境的影响。

然而，选定合适的掘进参数对于盾构法施工的质量和进度具有非常重要的作用。

掘进参数包括盾构机的掘进速度、推进力、前端压力、刀盘转速等等。

掘进参数的合理确定可以减少盾构机的故障率，提高掘进速度，降低成本，并且可以有效地保证施工质量。

二、研究内容和方法本研究的主要内容是通过对盾构法施工中的掘进参数进行优化分析，找到最优的掘进参数组合，进而提高施工效率和掘进质量。

本研究将采用实地调查、数据收集和分析、模拟试验等方法来完成。

具体来说，本研究将进行以下工作：1. 实地调查：与盾构法施工企业合作，收集掘进参数数据和相关文献资料，了解盾构法施工的现状和存在的问题。

2. 数据收集和分析：根据实地调查的结果，对已有的数据进行收集和分析，包括盾构机的基本参数、掘进环境条件、推进方式等等。

3. 数值模拟：基于已有数据和文献资料，分析盾构机在不同掘进参数下的运行情况，并进行数值模拟和实验室试验。

4. 参数优化设计：根据模拟和试验结果，找到最优的掘进参数组合，并进行参数优化设计。

5. 结果分析和总结：分析参数优化设计的结果，总结优化的效果和价值，并提出进一步的研究方向和建议。

三、预期成果本研究的预期成果包括：1. 找到最优的盾构法施工掘进参数组合，提高施工效率和掘进质量。

2. 建立盾构机掘进过程的数学模型，为盾构机的控制系统设计提供参考。

3. 提供盾构机施工参数优化设计的方法和思路，为盾构法工程的设计和施工提供参考。

四、研究难点本研究的主要难点和挑战包括：1. 掘进参数数据的获取和采集的困难，需要与盾构企业建立长期的合作关系。

2. 盾构机掘进过程的复杂性，需要进行大量的数值模拟和实验验证工作。

3. 不同地区的环境条件和地质条件会对盾构机的掘进过程产生影响，需要针对不同的情况进行参数优化设计。

掘进参数及盾构姿态掘进参数及盾构姿态盾构开挖过程中，掘进参数及盾构姿态是主要的控制项目，而这两方面又是相互影响的。

掘进参数是手段，盾构姿态是目的。

掘进参数决定了盾构姿态的发展趋势，盾构姿态又决定掘进参数的选择，二者相辅相成，共同促进盾构施工的质量。

一、掘进参数小松TM632PMX盾构机属于土压平衡盾构机，主要由刀盘及刀盘驱动、盾壳、螺旋输送机、皮带输送机、管片安装机、推进油缸、同步注浆系统等组成（盾构机主体）。

根据盾构机的组成，掘进参数主要有以下几方面。

1、土压土压力主要由水压以及土体压力组成（还有渗透力的作用）。

掘进中一般按照土体埋深考虑静水压力以及适当考虑土体压力，但都应根据具体地质考虑计算土压。

实际掘进中的土压除考虑静水压力以及理论的土体压力外，应根据计算土压以及实际出土量以及地面沉降综合考虑。

实际各种地层土压还应考虑地面建筑物状况以及隧道上方管线布置，通常，对于各种含水或富含水砂层并且地面有建筑物状况，土压应考虑高于隧道埋深静水压力并能够产生隆起以应对后期沉降；对于需要进行半仓气压掘进地层，土压也需高于隧道埋深的静水压力以保证正常出土量；对于弱含水地层，土压不必完全按照埋深静水压力考虑，可以根据出土量及地面沉降进行适当增减；对于富含粘粒质地层，即考虑半仓气压掘进但并非欠土压，以免刀盘粘结。

2、总推力正常掘进推力由刀盘切削土体的推力，土仓压力对盾体的阻力，盾体与土体的摩擦力以及后配套拉力组成。

在始发进洞阶段，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。

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。

在正常施工阶段，可适当加大推力，可以避免过多沉降（边推边注浆）。

3、掘进刀盘扭矩刀盘扭矩指盾构机掘进过程中刀盘切削土体时需要刀盘驱动系统提供的作用力，刀盘扭矩由土体切削扭矩，土体搅拌需要的扭矩组成。

盾构主要参数的计算和确定盾构是一种地下隧道开挖机械，主要用于建设地下管道、地铁、隧道等。

盾构机的主要参数包括推进力、推进速度、刀盘直径、刀盘转速、排土能力等。

这些参数的计算和确定对于盾构机的运行和施工效果具有重要的影响。

首先，推进力是盾构机推动刀盘前进的力量。

推进力的确定需要考虑土壤的性质、刀盘直径、刀盘转速等因素。

一般来说，推进力的计算可以基于土壤力学参数和盾构机的特性进行估算。

土壤力学参数可以通过地质勘探和试验获得，而盾构机的特性包括刀盘直径、刀盘转速等，可以通过盾构机的设计参数和相关文献获得。

其次，推进速度是盾构机每单位时间的前进距离，影响了盾构机的工程进度和效率。

推进速度的计算可以通过推进力和阻力之间的平衡关系来实现。

阻力包括土压力、摩擦力、泥浆粘性力等因素。

推进速度的确定需要综合考虑土壤的力学性质、刀盘直径、刀盘转速等因素进行分析和计算。

刀盘直径是盾构机刀盘的直径，直接影响到盾构机的施工能力和效果。

刀盘直径的确定需要综合考虑地下隧道的设计要求、土壤的力学性质、盾构机的推进力等因素进行计算和确定。

一般来说，刀盘直径越大，盾构机的施工能力越强，但也会增加施工的阻力和难度。

刀盘转速是指刀盘转动的速度，直接影响到盾构机的掘进能力和切削效果。

刀盘转速的确定需要综合考虑土壤的硬度、刀盘直径、地下水位等因素。

一般来说，土壤硬度越大，刀盘转速越慢；刀盘直径越大，刀盘转速越大；地下水位越高，刀盘转速越慢。

排土能力是指盾构机排除掉土壤和岩石的能力，也是盾构机施工的重要参数之一、排土能力的计算可以通过刀盘的转速、刀盘的形状、泥浆的流速等因素进行分析和计算。

目前，常用的方法是通过实际施工数据和工程经验进行估算和确定。

综上所述，盾构主要参数的计算和确定需要综合考虑地质条件、土壤力学性质、盾构机的设计参数等因素。

在实际工程中，通常会进行一系列的试验和计算来确定最适合的参数，以提高盾构机的施工效率和质量。

严禁凭经验 、凭感 觉 冒然送 电。设 备 运 行 调试 要 按 先空 载 后 带 负
荷、先单体后联 动进行 ，并 应先对可 调元件 如热继 电器 调整 至设计
［ ］ 周峰 鹿 ，王 生云．浅谈 电气工程的质量控 制 ［］ ２ Ｊ ．甘肃科技 纵
横 ， ０５ （ ） ８９ ２ ０ ３ ：１１ ．
构 的不 完善部分 。 （ ） 了解 和认 识隧道穿越 的土层 的地质条件 ，掌握这种 地质 下 ２
完成 上述的工作 要点后 ，将 推进 速度 提高 到正 常的计 划进 度 ６
环／ 日， 以满足地 表沉 降要求 为标 准 ，以确保 建 （ ）筑物 、管 但 构
线 的安 全为准则 。
的各式 盾构的施工方 法。
（ ）通过本段施 工 ，加强对 地面变形 情况的监 测分析 ，掌握盾 ３
通 过此阶段 的试 掘进 ，对隧道 的轴 线控制 ，衬砌 安装质量 均有
了各项具 体的保证措施 ，进一步掌 握施工 参数 ，能根据 地下 隧道覆 土厚度 、地质条件 、地面附加荷载 等变化情 况 ，适 时地调 整盾 构掘 进参数 ，为整个 区间隧道施 工 进度 、质 量管 理奠 定 了 良好 的 基础 。 对 区间沿线建 （ ）筑物 、管线 的保护也 掌握 了初步 的规律 ，并 以 构
此指导 全过程施工 。
构推 进参数及 同步注浆量参数 。
３ 试掘进阶段 的参数确定
３ １ 参数确 定 ．
盾 构初始掘进是从理 论和经验 上选取 各项施 工 参数 ，在 施工过
程 中根据监测数据及 反馈 的各种 信息 ，对施 工参数及 时加 以调 整。
试 推进是相对 于正常掘进而 言 ，在此 期间 ，试推进 也是对 盾构

试述泥水盾构掘进参数选择及应用摘要：盾构技术由于自身的技术特点已经逐渐成为地铁建设中不可或缺的技术方法。

本文以广州市城市轨道交通十四号线【街口站~江浦站】盾构区间施工实例为背景，试述了泥水盾构掘进的参数及应用。

关键词：泥水盾构；十四号线；掘进参数；气仓压力；1、引言目前，城市化进程日益发展、城市交通需求不断增长，地下交通工程的建设进度以及密度都在呈几何级数增长。

盾构施工是通过钢构件承受周围土层压力，前进开挖土壤、拼装管片形成隧道衬砌，由不受季节、地面建筑物影响、安全高等特点。

在中国，盾构法相较于德国、日本起步晚，但近几年发展快速，是一种有广阔市场的施工方法。

盾构法施工隧道适用于不稳定地层和含地下水的地下结构下施工，能够有效的控制地表沉降和隧道沉降，不影响地面交通。

它可以应用于很松散的土质或高压强的地层中，如砂层、岩层等。

本文以广州市城市轨道交通十四号线【街口站~江浦站】盾构区间施工实例为背景，通过盾构始发、掘进、接收三个阶段简述盾构掘进参数技术选择及应用。

2、工程概况广州市城市轨道交通十四号线【街口站~江浦站】盾构区间包括双线1.5公里盾构隧道施工，由街口中间风井里程端始发至江埔车站，隧顶覆土厚度7.3m～16.0m。

隧道穿越地层主要为<3-1>粉细砂层、<3-2>中粗砂层、<3-3>砾砂层、<4N-2>可塑粉质粘土以及<6H>全风化花岗岩。

区间由于毗邻流溪河，地下水较为丰富，以第四系松散孔隙性潜水为主，水位较浅，埋深为0.40m～11.30m，平均埋深为2.44m，标高为-2.30m～35.98m，平均标高为31.26m。

该工程施工采用两台全新的德国海瑞克泥水盾构机施工，刀盘开挖掌子面直径为6.28m，衬砌采用外径为6m的高强度钢筋混凝土管片，由刀盘、前盾、中盾、盾尾、拼装机、连接桥架、一号~五号后配套台车组成。

图1 广州市地铁十四号线【街口站~江浦站】盾构区间图2 泥水盾构工作原理3、泥水盾构工作原理及主要参数泥水盾构机原理机制是通过气体加压泥浆来稳定开挖面，开挖渣土与泥浆混合由泥浆泵输送至泥水分离设备，经处理后循环使用。

概述海瑞克泥水盾构机的参数有几十个，直接决定和影响盾构机的掘进工况和掘进状况，本文着重从盾构机的掘进、环流、刀盘、碎石机、铰接、注浆、盾尾密封、油箱温度等部分介绍盾构机的参数。

海瑞克泥水盾构部件繁多，相应的参数五花八门，为了条理地说明这些参数，所以本文选取了上述八个部分对海瑞克泥水盾构的参数进行分别说明。

但是，盾构机的各个部件并不是毫无关联的，相应的这些参数也不是独立存在的。

例如参数（3）掘进速度被归总在掘进部分，但是其调节却需要参考刀盘部分的参数（18）刀盘扭矩；而通过环流部分的参数（11）泥浆管流量而计算出的盾构机出渣量，又需要与参数（3）掘进速度相对应，诸如此类的例子屡见不鲜。

所以我们在分析盾构机参数时，要勤于思考、多联想、多总结，这样有助于我们深入全面地认识泥水盾构的掘进参数和施工工艺。

一、掘进盾构机的掘进部分主要包括以下八个参数：（1）推进油缸的工作压力：意义：推进油缸的压力是盾构机前进、转向的动力，分为四组进行进行显示与控制，单位[bar] 。

正常情况：压力使用范围一般建议在0~200 [bar]。

(可根据情况设定上限）极限情况：4标施工中最大曾设至330 [bar]。

（2）推进油缸的行程：意义：推进油缸的行程又叫伸长量，指油缸伸出的长度，和油缸压力一样分四组进行显示，单位[mm] 。

正常情况：正常掘进应用范围200~1800 [mm]，尽量不超过1900 [mm]。

极限情况：推进油缸的总伸长量为2000 [mm]。

（3）速度：意义：盾构机的掘进速度，单位 [mm/min] 。

正常情况：掘进速度由具体情况而定，以总推力和刀盘扭矩为重要参考量。

沙层35~45[mm/min]，粘土层比较不稳定，交底一般在25~35 [mm/min]，岩层、切桩5~20[mm/min]。

（此处数值属个人经验）极限情况：出洞时可达80 [mm/min]。

（4）总推力：意义：盾构机推进油缸的总推力，单位[kN] 。

盾构掘进过程数值模拟方法研究及应用的开题报告一、选题背景随着城市化进程的不断推进，地下空间的利用越来越广泛，地下工程的建设量和规模也越来越大。

盾构隧道作为现代城市地下工程的重要组成部分，其施工速度快、施工精度高等优点受到广泛关注和应用。

但是，盾构隧道的施工过程中，经常会遇到地质条件复杂、地下水状况不稳定等情况，这些问题给施工过程带来了很大的风险，甚至可能导致安全事故的发生。

因此，如何在盾构掘进过程中优化施工方案，提高施工效率和安全性，成为当前亟待解决的问题。

二、研究目的和意义盾构隧道施工过程中涉及到很多影响施工效果的因素，比如地质条件、地下水状况、隧道尺寸、盾构机参数等。

因此，在盾构掘进过程中，数值模拟方法可以帮助工程师更加全面地了解隧道施工过程中各种因素的相互作用关系，及时调整施工方案，优化施工效果。

同时，基于数值模拟的盾构掘进过程仿真，可以在实际施工前对施工方案进行优化设计，提高施工安全性和效率，减少施工成本，具有重要的现实意义和工程应用价值。

三、研究内容和方法本研究将应用数值模拟方法对盾构掘进过程进行研究，具体内容包括：1.建立盾构掘进过程的数值模型，包括盾构机、土体、隧道衬砌等。

2.通过现场监测数据，对地下水、土体力学性质等参数进行获取和分析，并将其输入到数值模型中，模拟盾构掘进过程中的各种影响因素。

3.基于建立的数值模型，对盾构掘进过程的受力情况、土体变形等进行数值模拟分析，探讨施工过程中的问题及解决方法。

4.通过数值模拟结果，对盾构掘进过程的施工方案进行优化设计，减少施工风险，提高施工效率和安全性。

研究方法主要包括理论分析与数值模拟结合的方法，通过建立数学模型和计算机仿真，探索盾构掘进过程中各种因素的相互作用关系，预测施工过程中可能出现的问题并进行优化设计。

四、预期结果与成果1.建立盾构掘进过程的数值模型，验证其准确性和可行性。

2.通过数值模拟分析得出各种影响因素对盾构掘进的影响规律，提出优化施工方案的建议。

盾构机土压平衡参数对隧道掘进质量的影响研究1.引言隧道工程是现代城市建设不可或缺的一部分，而盾构机作为一种高效快捷的隧道掘进工具得到广泛应用。

盾构机土压平衡参数是影响隧道掘进质量的重要因素之一。

本文旨在通过研究盾构机土压平衡参数对隧道掘进质量的影响，为隧道工程的设计和施工提供科学依据。

2.盾构机土压平衡参数的概念及原理盾构机土压平衡参数是指在盾构机掘进过程中充分通过盾构机与地层土壤之间的土压平衡来确保掘进工作的稳定和安全进行的一系列参数。

主要包括土压差、刀盘转速、注浆压力、螺旋输送机排土速率等。

3.土压差对隧道掘进质量的影响土压差是盾构机掘进过程中地层土体受到的土压力与膨胀力之差。

合理的土压差能够保持通风环境和地层稳定性。

过大或过小的土压差都会对隧道的掘进质量产生一定影响。

太大的土压差会使地层产生松动，导致隧道不稳定或坍塌；太小的土压差则会导致地层塌陷，使得掘进困难。

4.刀盘转速对隧道掘进质量的影响刀盘转速是盾构机掘进过程中刀盘的旋转速度。

合适的刀盘转速能够保证土壤与刀盘之间的良好接触，并控制土壤的塑性流动。

过高的刀盘转速容易引起土壤的液化，增加掘进阻力，影响隧道的水平度。

过低的刀盘转速则容易导致土壤流动不畅，增加土压力，对隧道结构造成不利影响。

5.注浆压力对隧道掘进质量的影响注浆压力是指在盾构机掘进的过程中，通过注浆管向地层土壤中注入高压浆液，以增加地层的稳定性。

合理的注浆压力能够提高土壤的强度和黏聚性，并减小地层的渗透系数。

大的注浆压力能够有效地控制地层的变形和塌陷，提高隧道掘进质量。

6.螺旋输送机排土速率对隧道掘进质量的影响螺旋输送机是盾构机中负责将掘进刀盘挖掘的土壤排出的装置。

螺旋输送机排土速率的快慢直接影响着盾构机的掘进效率和施工质量。

合适的排土速率能够保持隧道掘进的平稳进行，并减小土壤的剪切破坏。

太快的排土速率可能导致土壤流失，增加掘进难度。

太慢的排土速率则会使土壤积聚在刀盘上，增加刀盘的磨损。

盾构机掘进技术(基础)(含参数)一、概述随着城市化建设不断推进，地下空间建设越来越重要。

盾构技术是一种高效、安全、绿色的地下隧道工程建设技术，已经广泛应用于地铁、交通、水利等领域。

该技术利用盾构机在地下进行掘进作业，避免了传统爆破掘进的噪声、尘土污染和对地面建筑结构的影响。

本文从基础掘进技术和掘进参数两个角度探讨盾构机掘进技术。

二、基础掘进技术1. 盾构机的分类盾构机可以分为硬岩（岩体的岩度为Ⅳ级及以上）、松软土岩（含泥、粉、砂、卵石等的松散破碎岩石）两种类型。

不同类型的盾构机在使用时应该选择不同的掘进技术。

硬岩盾构机一般采用浆液循环掘进，松软土岩型盾构机则采用土压平衡掘进或泥水平衡掘进。

2. 盾构机的掘进方式（1）直推式掘进：盾构机本身不转动，只是通过推动顶部的推进缸或龙门拉动顶板向前进。

（2）转装式掘进：盾构机利用转盘、顶部推进缸和尾部推进缸拓宽隧洞，相对直推式掘进效率更高。

3. 盾构机的掘进方法（1）切削法：采用切割头，将盾构机向前推动并旋转，同时切削地下岩体，掘进速度较慢。

（2）盾尾土压平衡法：利用尾部渣土料斗制造的压力平衡，保持洞壁的稳定，掘进速度快。

（3）泥水平衡法：利用管路将搅拌好的土泥浆送入盾构机，完成掘进工作并保持洞壁稳定。

4. 盾构机的掘进路线盾构机掘进路线通常分为水平路线、垂直路线和弯曲路线。

在进入弯曲路线时，盾构机的前部应尽量降低，防止掘进脸外泄，造成灾难性后果。

三、掘进参数1. 参数定义掘进参数是指盾构机在掘进过程中的各项运行参数。

掘进参数的好坏对掘进工作的方便、快捷、高效有着关键性的作用，合理的掘进参数能使盾构机在掘进过程中达到最佳状态。

2. 参数分类（1）推进数据：盾构机在推进过程中需要记录推进的数据，如推进位移、推进速度、推进力矩等。

（2）承压数据：承压数据主要指盾构机在土压平衡掘进和泥水平衡掘进中需要记录的数据，包括对泥浆与顶板的压力等参数。

（3）浆液循环数据：在硬岩掘进中需要采用浆液循环，这时需要记录循环液的流量、压强、浓度、温度、PH值等数据。

......第 3—4 周工作报告曾凡宇一、工作概述（一）工程现阶段进展路土体加固，家条站盾构始发工作，惠济路与家条段收尾段推进与接受准备工作。

（二）主要工作容了解盾构推进各参数之间的关系，探讨工程实际中出现的问题与盾构参数的选定之间的因果关系。

分析统计数据并与相关论文做对比，观察盾构出洞过程。

下文将所见所得分类逐一叙述。

二、盾构掘进参数的意义与相互关系（一）盾构掘进各参数的概念1.掘进参数的选择依据地质情况判断，盾构机当前状态，地面监测结果反馈，盾构机姿态。

2.掘进（1）推进油缸的压力：控制盾构机前进和转向。

（2）推进油缸的行程：指油缸伸出的伸长量。

（3）速度：即掘进速度，以总推力和刀盘扭矩为参考量。

（4）总推力：推进油缸的总推力。

（5）出土量： 43 方，可由盾构机开挖直径得出。

2.刀盘（ 1）转速与扭矩：正常情况转速参考扭矩。

3.环流（略）4.土舱压力其设定应由工程师决定，有以下两个原则：密封土舱的土压力应可以维持刀盘前方开挖面的稳定，不致于因土压偏低造成土体塌陷、地下水流失；也不致于因土......压偏高造成土体表面隆起、地表建筑设施破坏等。

密封土舱的土压力应尽可能低，以降低掘进扭矩和推力，提高掘进速度，降低土体对刀具的磨损，最大限度地降低掘进成本。

（2）调整：若压力大时可以采取以下几个措施来降低压力：加快螺旋输送机的转速，增加出渣速度，降低渣仓渣土的高度；适当降低推进油缸的推力；降低泡沫和空气的注入量，适当的排出一定量的空气或水。

若压力小时可以采取相反措施。

（二）统计分析1.扭矩与总推力的统计关系表图 1图 2分析：......（1）图 1 两者基本吻合线性关系。

可见是符合直接经验的。

（2）图 2 中刀盘转速的波动变化程度最小，与施工过程中的人为控制情况相吻合；掘进速度、贯入度的波动程度最大，应是由于地质情况的差距而对掘进产生了重要影响。

同时，除了出洞阶段，两者的波动基本同步，而出洞阶段的不同是由于自身的特殊性。

2、软弱地层掘进
盾构机在软弱地层掘进时，由于掌子面自稳性较差，需要在土仓 内堆积足够的渣土，使土仓压力与掌子面压力平衡，避免在掘进时由 于掌子面压力过大造成坍塌致使地表沉降，因此软弱地层掘进必须在 土压平衡模式下进行。
此种地层中掘进时应向刀盘多加泡沫和水，多搅拌，改善渣土的 流塑性，防止在刀盘形成泥饼，裹住刀具使之不能转动而造成偏磨， 再有就是掘进中随时注意刀盘扭矩和掘进速度的变化，当掘进速度明 显降低，而刀盘扭矩却增加时，很有可能是刀盘上形成了泥饼，应立 即采取措施处理，刀盘加泡沫加水旋转搅拌洗去泥饼，在地质条件允 许，可开仓用水冲洗刀盘，快速去除泥饼。 软弱地层掘进时，应控制好土仓压力和每环的出渣量，防止地表 下沉，掘进速度不可过快，以保证同步注浆量。掘进时下部油缸推力 要比上部的大30-50bar，防止由于自重引起的盾构低头。
调整好盾构机姿态（盾尾间隙），防止水带砂土从盾尾或铰
接密封处进入隧道。
5、硬岩破碎地层掘进
此地层岩石强度较大，但整体结构性差，岩层节理裂
隙发育，透水能力强，宜采用半敞开模式进行掘进。 掘进时刀盘扭矩变化大，有较大的振动和响声，对刀 具的损伤较大，可能出现刀圈的崩损和脱落。 掘进中要适当降低刀盘转速和掘进速度，防止刀具因
3、软硬不均地层掘进
软硬不均地层是指盾构机掘进断面的地质不均匀，掌子面的上中下 左右岩石强度变化大，既有软弱地层的不稳定性，又有硬岩地层的强 度，考虑到地表可能发生沉降的因素，此地质下盾构机掘进须采用土 压平衡模式。
掘进中刀盘的扭矩变化大，盾构机有较大的滚动、震动现象及间断 的响声，掘进方向较难控制，渣土中会有较大的石块出现。 在此地层中应采用低刀盘转速、低推进速度掘进，因为掌子面地质 不均匀，掘进时刀盘刀盘各部位会受力不均，容易使部分刀具受力过 大而不能转动，最终导致偏磨，还有当掘进速度过快时，刀具的贯入 度也增大，容易使刀盘扭矩突然上升超过设定值而卡死，甚至造成刀 圈崩裂脱落。 由于硬岩部分强度高，不易切削，为保护刀具需降低掘进速度，长 时间的掘进对软弱地层部分的稳定性很不利，因此需保持土仓较高的 土压。

盾构机械参数对地下隧道施工效率的影响分析一、引言隧道工程在现代城市建设中起着重要的作用，而盾构机作为其中的主要施工设备之一，其参数设置直接影响着施工效率。

因此，本文将对盾构机械参数对地下隧道施工效率的影响进行全面的分析和探讨。

二、盾构机械参数及其影响因素盾构机械参数主要包括盾构机直径、刀盘转速、推进速度等。

这些参数的合理设置与土壤的力学性质、隧道的设计要求、地质条件等因素密切相关。

下面分别从这些因素进行具体分析。

1. 盾构机直径盾构机直径的大小对隧道施工的效率有着重要的影响。

一方面，较大直径的盾构机可一次性开挖更大的断面，有助于减少开挖次数，提高施工效率；另一方面，较小直径的盾构机适用于狭窄的施工环境，可以在有限的空间中进行施工。

因此，在实际工程中，应根据具体情况合理选择盾构机的直径。

2. 刀盘转速刀盘转速直接影响着盾构机的开挖速度。

适当提高刀盘转速可以加快开挖速度，提高施工效率。

然而，过高的刀盘转速可能会引起土体塑性变形过大，从而影响隧道的安全性。

因此，在确定刀盘转速时，需要充分考虑土体性质、地质条件以及隧道的设计要求。

3. 推进速度推进速度对盾构机施工效率的影响也不可忽视。

适当提高推进速度可以缩短施工周期，但过高的推进速度可能会造成土体控制困难、地下水的渗入等问题。

因此，在实际施工中，需要根据地质条件、隧道设计要求和土体水平应力等因素综合考虑，合理设置推进速度。

三、盾构机械参数对施工效率的影响1. 盾构机直径对施工效率的影响较大直径的盾构机在相同的推进速度下，可以一次性开挖更大的断面，从而减少整个隧道的开挖次数。

因此，对于大型隧道工程来说，选择较大直径的盾构机可以显著提高施工效率。

但在实际工程中，由于地质条件和施工环境的限制，有时可能需要选择较小直径的盾构机。

在这种情况下，可以通过增加推进速度来提高施工效率。

2. 刀盘转速对施工效率的影响刀盘转速的增加可以提高盾构机的开挖速度，加快施工进度。

上软下硬段盾构掘进参数总结此处选择下行线在上软下硬段掘进中二种地层形式进行分析，一种为掌子面在砂砾石与泥质粉砂岩中的比例介于2:1~1:1之间的地层中，另一种为掌子面在砂砾石与泥质粉砂岩中的比例为小于1:1地层中。

1盾构推力总推力是评价土压平衡盾构工作性能的重要指标，在掘进过程中一般是动态变化的，不同地层条件下会表现出不同的变化规律。

图3-1 盾构推力变化情况盾构推力统计情况通过对前200环主要地层的盾构总推力统计分析可以看出：随着砾砂层比例的减少和泥质粉砂岩比例的增加，总推力呈现很明显的上升的趋势，且从50环开始，总推力都在16000KN附近波动，且波动较小；从150环开始，总推力都在18000KN附近波动，且波动较小。

2刀盘扭矩土压平衡盾构的刀盘扭矩是保证盾构正常推进的关键参数之一。

图3-2 刀盘扭矩统计盾构刀盘扭矩在掘进过程中也是动态变化的，通过对前200环的统计分析结果可以看出：与总推力变化规律相似，随着砾砂层比例的减少和泥质粉砂岩比例的增加，刀盘扭矩也呈现很明显的上升的趋势，从50环至120环盾构所处地层变化不大，此时的刀盘扭矩在3000 KN﹒m附近浮动且较为稳定。

从121环至200环的刀盘扭矩在3000 KN﹒m附近浮动但变化值比较大。

比较两种地层中刀盘扭矩数据的标准差可知，前50环的离散性较大。

3土仓压力土仓压力，是土压平衡盾构原理应用的重要参数体现，其大小直接影响到掌子面前方土压是否能够平衡，土体发生何种破坏。

它是控制地层损失、减小地层变形的主要手段。

（1）理论土压力计算选取下行线47环管片附近的地层作为计算的对象。

该段掘进区域内的地层主要有细砂、圆粒、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩。

地下水位表面距隧道顶部距离约为6.2m左右。

首先根据中子区间的线路纵断面图以及地质勘查报告可确定该里程处的土层分布以及其地层参数，见表1。

表1 地层计算参数表地层厚度H（m）隧道直径D（m）侧压力系数K内摩擦角（°）重度（N/m³）杂填土 1.9 6.28 19400 粉质粘土 5.7 6.28 20 19400 细砂8 6.28 0.33 36 9300 圆砾 2.7 6.28 0.36 40 10000 强风化泥质粉砂岩1 6.28 12000 中分化泥质粉砂岩0.5 6.28 12500图3-3 下行线47环附近地层剖面图上覆土重理论计算简图见图4-4，计算公式如下：z h （1） x K h（2） 其中z σ为竖向应力；x σ为水平应力；K 为土体侧压力系数，/(1)K ；ν为岩土泊松比；γ为土体重度；H 为上覆土层厚度。

盾构参数管理制度一、引言随着城市化进程的加快以及城市地下空间的不断发展，盾构技术作为一种现代化的地下隧道施工方法，得到了广泛的应用。

盾构工程是一项复杂的工程项目，其安全性、质量和效率直接影响到地下工程的成败。

盾构参数管理制度的建立和实施对盾构工程的安全和高效进行管理和控制起着非常重要的作用。

本文就盾构参数管理制度进行了深入的研究和分析，结合盾构工程实际情况，提出了一套完善的盾构参数管理制度，以期为盾构工程的安全施工提供一些参考和借鉴。

二、盾构参数管理的必要性盾构参数是指在盾构过程中需要进行监控和调整的各项施工参数，包括推进速度、土压力、注浆压力等。

良好的盾构参数管理制度可以确保盾构施工的顺利进行，保障施工的安全和质量。

此外，盾构参数管理制度还可以提高盾构施工的效率，降低施工成本，加快工程进度。

三、盾构参数管理制度的建立1. 盾构参数管理组织架构盾构参数管理应设立专门的管理部门，负责盾构参数的监控和调整工作。

该部门应包括参数管理主管、监测工程师、数据分析员等。

2. 盾构参数管理流程盾构参数管理的流程应包括参数监测、分析、调整等环节。

在盾构施工中，应对盾构参数进行实时监测，将监测数据上传至数据中心，由数据分析员进行数据分析，得出结论并向参数管理主管提出建议。

参数管理主管将根据分析结果和建议对盾构参数进行调整。

四、盾构参数的监测1. 盾构参数监测设备盾构参数监测应选用高精度的监测设备，包括测压仪、位移计、测距仪等。

2. 盾构参数监测频率盾构参数监测应进行实时监测，监测频率视具体施工情况而定。

3. 盾构参数监测数据记录盾构参数监测数据应保存完整，包括监测时间、监测数值、监测地点等。

五、盾构参数的分析1. 盾构参数数据分析盾构参数数据应由专业的数据分析员进行分析，得出合理的结论。

2. 盾构参数异常处理一旦发现盾构参数异常，应立即采取措施进行调整，以避免发生安全事故。

六、盾构参数的调整1. 盾构参数调整依据盾构参数调整应遵循相应的规范和标准，不可擅自调整。

盾构机的主要技术指标
盾构机是一种用于地下隧道开挖的工程机械设备。

其主要技术指标包括以下几个方面：
1. 掘进直径，盾构机的掘进直径是指其切削头的直径，通常以米为单位。

不同的盾构机可以有不同的掘进直径，根据具体的工程需求选择合适的直径。

2. 掘进长度，盾构机的掘进长度是指它能够在一次施工过程中开挖的隧道长度。

盾构机通常具有较长的掘进长度，可以连续开挖数百米甚至更长的隧道。

3. 掘进速度，盾构机的掘进速度是指它每小时能够开挖的隧道长度。

掘进速度受到多种因素的影响，包括地质条件、盾构机的设计和性能等。

4. 掘进压力，盾构机在施工过程中需要施加一定的压力来推进切削头，克服地层的阻力。

掘进压力是指盾构机施加在切削头上的力量，通常以吨为单位。

5. 掘进功率，盾构机的掘进功率是指其驱动系统所需的功率。

掘进功率的大小会影响盾构机的掘进速度和效率。

6. 适应地质条件，盾构机需要根据具体的地质条件进行设计和
选择。

不同的盾构机适用于不同类型的地质条件，如软土、硬岩、
砂砾等。

7. 施工环境要求，盾构机在施工过程中需要满足一定的环境要求，如通风、水源、电力等。

这些要求会影响盾构机的设计和使用。

8. 安全性能，盾构机在施工过程中需要具备良好的安全性能，
包括防护措施、监测系统、应急处理等，以确保施工过程的安全。

以上是盾构机的一些主要技术指标，不同类型的盾构机在这些
指标上可能有所差异。

在实际工程中，根据具体需求选择合适的盾
构机是非常重要的。

在该区段的地铁施工中，选用的是土压平衡盾 构机，本文所处理的数据是在盾构机掘进过程中，通
第4 期
张莹，等： 盾构机掘进参数的关联分析与地质特征识别
·477·
过采集盾构各种传感器得到的数据，环片号 N 分别 为 15 ～ 991，共计 977 环，这些数据可以在控制室主 机上进行存储和分析． 一般来说，涉及到的工作参数 包括时间行程参数、掘进系统参数、推进系统参数、 泥水系统参数等．
（ c） 参数 M 图 3 图 2 中各曲线进行多项式拟合的结果
Fig． 3 Fitting results of curves in Fig． 2
比较图 3（ b） 、（ c） 可以明显看出，“归一化”后 的参数 F 和 M 具有相同的变化趋势，表现为前 15 ～ 400 环的数值在相对高的水平波动，而后面的 401 ～ 991 环数据整体趋势较低． 这与每转切深的变化趋 势正好相反，见图 3（ a） ． 定性来看，这种趋势说明整 段隧道前面长约 460 m 的部分比后面的部分容易挖 掘，这与工人实际操作经验一致． 下面，从地质参数 中寻找上述结论的依据．
Pv
如果将盾构过程简化成盾构机向抵抗围岩方向
前进的模型，那么总推力 F 表示的是盾构机受到的
法向作用力，而刀盘扭矩反映的是围岩施加在盾构
机上的切向作用力． 因此，参数 F 和 M 从受力角度
描述了地质条件即围岩状况对盾构施工的影响． 图
2 描述了每转切深 Pv 和参数 F、M 随环片号的变化
情况．
为了更直观地理解参数的变化趋势，对图 2 所 示的各条曲线进行奇异点处理和多项式拟合，得到 图 3 所示的结果．
Fr 占总推力的 14． 5% ～ 18． 5% ，盾构机壳与泥土的 摩擦阻力 Ff 占总推力的 50% 以上．