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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。
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。
盾构施工中常见问题分析及防治措施盾构施工过程中，管片上浮、管片错台、管片渗水三类问题是严重影响成型管片的质量与美观。
本文结合施工过程中，对管片错台、管片上浮、管片渗水产生原因加以分析，并提出相应防治措施，以提高盾构隧道的使用效果和延长隧道使用寿命。
一、管片上浮管片上浮是指管片脱离盾尾后,在受到集中应力后产生向上运动的现象。
《规范》规定盾构掘进中线平面位置和高程允许偏差为±50mm。
管片拼装偏差控制为±50mm。
隧道建成后，中线允许偏差为高程和平面为±100mm，且衬砌结构不得侵入建筑限界。
由此推算管片上浮允许值与盾构姿态、管片姿态密切相关，因此均应限制在±30mm以内才能保证不侵限，并使管片外侧得到均匀的注浆回填。
1、上浮的原因及分析结合在合肥轨道交通一号线望湖城至葛大店盾构区间的施工经验，可从以下四个方面来分析管片上浮的原因。
（1）同步注浆不饱满，从而存在上浮空间盾构区间圆形隧道（管片）外径6.0m，内径5.4m，管片厚度300mm，管片宽度1.5m，分块数为6块（管片由一块封顶块、两块邻接块、三块标准块构成）。
盾构机与管片之间存在着150㎜的建筑空隙，如果同步注浆不饱满，使管片外侧与土层之间的间隙没有及时有效地充填，就必然出现管片上浮的空间。
1其次，在同步注浆不饱满时，地层土软硬不同，产生的管片上浮情况也不同。
一般情况下，软地层不容易上浮，而硬地层却有空间导致管片上浮。
这是因为在掘进过程中，对于软地层，上部松软地层土的自稳性差，会因为自重、存在空隙而有相对的下沉，从而使因注浆不饱满造成的管片和土层之间的剩余空隙基本消失。
硬地层由于自稳能力强，完整性好，能很好的控制自身沉降。
使管片有足够的上浮空间和时间，且地层越硬，管片上浮的情况越严重。
（2）过量超挖盾构机在掘进过程中的隧道轴线与理论轴线有一定的差值，在掘进过程中时时在调整盾构机的姿态，盾构机走的线形是“蛇形”。
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。
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。
盾构技术姿态控制要点
随着社会的发展，城市的逐步建设，力学模拟技术越来越受到社会的重视，尤其是城市桥梁建设，为保证施工质量，提高建筑物的使用寿命，模拟、校核均有重要的作用。
其中，盾构技术已经成为城市桥梁建设中不可缺少的重要技术。
盾构施工技术在保证施工质量的前提下，有效降低施工成本，缩短施工工期，同时也可以有效保护环境，满足当今技术的发展需求。
盾构施工过程中，姿态控制技术是一项比较重要的技术，它能够确保盾构施工的安全性和质量。
需要特别注意的是，在盾构施工过程中，盾构机的姿态是极其重要的，如果盾构机的姿态不合理，往往会影响到施工质量，甚至会对作业安全形成严重的逆反作用。
因此，在盾构施工过程中，如何正确控制盾构机的姿态，就显得尤为重要。
首先，要正确安装盾构机，确保其安全可靠，同时要根据设计施工画图，确定好每个施工阶段的目标姿态，以确保施工质量。
其次，要加强对盾构机姿态的实时监测，及时发现和纠正姿态异常。
最后，要通过不断的研究，提高盾构机姿态控制技术，使其在施工过程中能够更好地发挥作用。
总之，盾构技术施工过程中，姿态控制技术是非常重要的。
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。
盾构机初始姿态设置与安装调试后姿态偏差的处理与调整一．盾构机初始姿态测量及计算1．盾构机下井安装后，首先要进行各部件功能的调整，VMT测量系统也要进行必要的初始姿态的测量和调整工作。
2．首先对盾构机盾尾部的参考点进行测量，尽量能多测几个点，但最少不能少与3个点，{按以往的经验来看，三个点的距离和高程越大精度越好}，根据这个原则由自己来选择测量点的位置和个数。
3．盾构机测量完姿态后，根据VMT公司的后续姿态处理软件进行姿态的计算，也可根据ACD进行姿态的计算工作（这是我们常用的一种方法），然后进行姿态的判断和选择，选择一种最佳的姿态。
4．实际的姿态测量出来以后制成标准的图表，如下图所示（这为正确的姿态）：方法⑴．实际姿态：⑵．VMT自动导向系统测量的出厂姿态：如下图：二．盾构机的姿态调整1．从上面的两个图表可以看出盾构机的实际姿态和出厂的姿态存在一定的偏差，现在我们要做的就是把出厂的姿态通过调整成为我们的实际姿态。
2．具体做法：⑴．看下表：⑵．根据上表可以看出右面的滚动角偏差、仰浮角偏差、ELS偏航角偏差这三项，我们只要改正这三项就可以让姿态达到实际姿态。
（如上例：滚动角偏差＝－12－（－9.5）(新测量滚动角)＝－2.5；仰浮角偏差＝26-21.4(新测量仰浮角)=4.6； 趋向偏差＝4－（－4.1）(新测量ELS偏航角) =8。
⑶．根据盾构机VMT自动导向系统测量的出厂姿态和实际姿态进行这三项的比较，找出他们的差值进行软件ELS上面的偏差调整，下面的图表为调整后的真正姿态：图表1、图表2、（调整后VMT系统测量的姿态）：从上面的结果可以看出调整后VMT自动导向系统测量出来的姿态和我们人工测量出来的姿态相符，可进行始发。
中铁一局集团有限公司广州轨道交通五号线草淘项目经理部。
摘要】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。
【关键词】盾构施工姿态控制
【本页关键词】硕士毕业论文写作、职称论文写作
【正文】
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。
一、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
±5mmöm 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。
二、不同地质环境中盾构机掘进姿态的控制技术
1. 淤泥质土层中盾构机掘进姿态的控制盾构机在软弱土层中掘进时, 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扰动, 宜将盾构机掘进速度控制在30～40mmöm in
之间, 刀盘转速控制在1. 5röm in 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差过大, 否则, 可能会造成推力轴
线与管片中心轴线不在同一直线上。
在掘进过程中应根据实际情况加注一定量的
添加剂,以保持出土顺畅, 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填充。
2. 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“磕头”现象, 同时, 在含水砂层中盾构机也易出现上浮现象。
为避免盾构机在含水砂层中掘进出现“磕头”现象, 在推进过程中盾构机应保持向上抬头的趋势, 如果发现有“磕头”趋势,应立即调节上下部压力, 维持盾构机向上的趋势。
为避免盾构机在含水砂层中掘进出现上浮现象, 在盾构机掘进时应减小刀盘转速, 减小对周围砂层的扰动。
若隧道埋深小于2ö3 倍的盾构机硐体直径, 应对含水砂层进行地质改良、地面堆载等措施。
3. 岩层层面起伏大的地层中盾构机掘进姿态的控制岩层层面起伏大会导致隧道开挖面内的岩层出现软硬不均。
盾构机在这种地层中掘进, 其盾构机的姿态控制难度大, 易产生盾构机垂直方向上的过量蛇行, 造成管片错台及开裂。
以上软下硬地层为例, 在这类地质条件下掘进, 盾构机刀盘受力不均, 掘进速度不均衡, 这就要求在掘进过程中, 必须时刻观察测量系统提供的盾构机姿态数据, 结合推进千斤顶和铰接千斤顶的行程差值, 不断地调整各分区千斤顶的推力及总推力, 以保持盾构机姿态的平稳。
如果不注意调整推进千斤顶的行程差, 就会造成管片选型变化大, 甚至造成过小的盾尾间隙使管片不能顺利脱出盾尾。
因此, 在推进过程中不能单一的只注意测量系统所提供的盾构机姿态来指导掘进, 还应兼顾各分区千斤顶的行程差。
4. 全断面硬岩地层中盾构机掘进姿态的控制全断面硬岩地层属于均一岩层, 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推力均匀, 总推力和掘进速度均匀, 即可保持盾构机较好的姿态。
三、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, 避免认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。
