【文章內容簡介】 據(jù)及反饋的各種信息，對施工參數(shù)及時加以調整。盾構機出洞后，初始掘進分以下幾個階段實施。首先在盾構機穿越加固土層后，以日進度3～4ｍ的速度推進，對密封倉泥水壓力、刀盤轉速及壓力，推進速度，千斤頂推力，注漿壓力及注漿量等，分別采用幾組不同施工參數(shù)進行試掘進。通過地表沉降的測量和數(shù)據(jù)反饋，確定一組適用的施工參數(shù)。然后提高日進度為4～6ｍ，通過施工監(jiān)測，根據(jù)地層條件、地表管線、房屋情況，對施工參數(shù)作慎密細微的調整，以取得最佳施工參數(shù)。完成上述的工作要點后，將推進速度提高到正常的計劃進度4環(huán)/日，但以滿足地表沉降要求為標準，保證對建構筑物、管線的保護為準則。通過此階段的試掘進，對隧道的軸線控制，襯砌安裝質量均有了各項具體的保證措施，進一步掌握施工參數(shù)，能根據(jù)地下隧道覆土厚度、地質條件、地面附加荷載等變化情況，適時地調整盾構掘進參數(shù)，為整個區(qū)間隧道施工進度、質量管理奠定了良好的基礎。對區(qū)間沿線建構筑物、管線的保護也掌握了初步的規(guī)律，并以此指導全過程施工。3）盾構正常掘進施工盾構機的掘進由兩人操縱，盾構掘進施工全過程受控。在推進前，工程技術人員根據(jù)盾構機目前的姿態(tài)、地質變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種勘探、測量數(shù)據(jù)信息，正確下達每班掘進指令，并即時跟蹤調整。盾構機操作人員執(zhí)行指令，根據(jù)泥水平衡的原理，確認泥水壓力的設定值，并將其輸入泥水平衡自動控制系統(tǒng)。平衡壓力的設定是泥水平衡式盾構施工的關鍵，維持和調整設定的壓力值又是盾構推進操作中的最重要環(huán)節(jié)，這里面包含著推力、推進速度和泥漿流量的三者關系，對盾構施工軸線和地層變形量的控制起主導作用，所以在盾構施工中根據(jù)不同土質和覆土厚度、地面建筑物，配合地面監(jiān)測信息的分析，及時調整平衡壓力值的設定，同時精確控制盾構機姿態(tài)，控制每次的糾偏量，減少對土體的擾動，并為管片拼裝創(chuàng)造良好的條件。根據(jù)推進速度、泥漿流量和地層變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調整注漿量，從而將軸線和地層變形控制在允許范圍內。開啟刀盤，旋轉切削開挖面的土體；開啟推進系統(tǒng)，盾構機在強大的推力作用下，向前頂進；泥水倉下方的泥漿循環(huán)輸送系統(tǒng)將渣土源不斷地輸送出來；經(jīng)地面泥處理系統(tǒng)處理后，渣土用汽車運走。盾構機駕駛員根據(jù)掘進指令和前一環(huán)襯砌的姿態(tài)、間隙狀況，及時、有效地調整各項掘進參數(shù)，如推進速度、千斤頂分區(qū)域油壓、加注膨潤土泥漿等。對初始出現(xiàn)的小偏差及時糾正，盡量避免盾構機走“蛇”形，盾構機一次糾偏量不能過大，以減少對地層的擾動。本工程盾構掘進全部由富有經(jīng)驗的盾構駕駛人員進行操作，并且在上機前進行培訓，在取得培訓合格認可后，才能上機操作。見“掘進控制操作程序圖”。啟 動設定初始泥水壓力值Po設定推進千斤頂速度刀盤扭距是否為上限量測泥水壓力值P1Po與P1互相比較檢查密封倉土壓分布理論挖掘土量（Vo）與實際排土量（V1）相比較量測地層沉降繼 續(xù)設定進、出漿泵轉速增加進漿泵轉速，或減少排漿泵轉速減小進漿泵轉速，或增加排漿泵轉速隆起V1V0V1V0沉陷不均衡P1P0P1P0是否P1=P0均衡V1=V0掘進控制操作程序圖 4）盾構推進主要參數(shù)設定（1）平衡壓力值的設定原則根據(jù)地質情況及隧道埋深情況理論計算切口平衡壓力：正面平衡壓力：P=K0γh；P：平衡壓力（包括地下水）；γ：土體的平均重度；h：隧道埋深；K0：土體的側向靜止平衡壓力系數(shù)，；得出盾構在推進中的泥水平衡力。盾構在掘進施工中將參照理論計算結合盾構智能化輔助決策系統(tǒng)預測的方法來取得平衡壓力的設定值。具體施工設定值根據(jù)盾構埋深、所在位置的土層狀況以及檢測數(shù)據(jù)進行不斷的調整。（2）推進出土量控制盾構掘進每環(huán)理論出土量=π/4D2L=π/4=。盾構推進出土量控制在98%～100%之間。 m3/環(huán)～。（3）推進速度正常推進時速度控制在3～5cm/min之間。過建構筑物時推進速度控制在2cm/min以內。（4）盾構軸線以及地面沉降量控制：盾構軸線控制偏離設計軸線不大于177。50mm；地面沉降量控制在＋10mm～－30mm。5）盾尾油脂的壓注在區(qū)間隧道掘進施工過程中，盾尾密封用以防止地層中的泥土、泥水、地下水和襯砌外圍注漿材料從盾尾間隙中漏入盾構。盾尾油脂通過安裝在后配套系統(tǒng)中的一個氣控油脂泵壓注。1）泥水循環(huán)與處理系統(tǒng)泥水輸送與處理設備完全滿足盾構掘進的需要。泥水循環(huán)與處理系統(tǒng)內容如下：①流體循環(huán)與監(jiān)控設備——每條線設置包括φ300送漿管、3臺送漿泵、φ250排泥管、4臺排泥泵、1臺循環(huán)泵、φ200旁通管、逆向沖洗裝置、液壓球形閥、伸縮管裝置、流量計、密度計、壓力計、泥水盾構機主機和中央監(jiān)視系統(tǒng)。②泥水處理設備——1次處理、2次處理設備，占地面積為60m30m。本工程泥水加壓平衡盾構機的特點：不僅采用泥水加壓控制開挖面的穩(wěn)定，而且增加了氣墊控制的方法，其作用是：①使得密封倉內的壓力控制變化較為均勻平緩，不會產(chǎn)生太大的波動；②氣墊裝置和壓力倉直接連接，靈敏度較高，與以往安裝在后配套拖車的減壓閥相比，對壓力波動的反應時間較短，當密封倉內的壓力產(chǎn)生變化時，通過氣壓能更快速地傳遞到中央控制系統(tǒng)，便于及時作出調整。2）泥水加壓盾構機泥漿循環(huán)系統(tǒng)情況泥水加壓盾構基本原理（1）泥水加壓盾構工法的基本原理是，經(jīng)過合理調整比重、壓力和流量的泥漿被送入盾構機的壓力倉，與切削后的泥土混合后被排出，經(jīng)流體輸送設備輸送至泥水處理站，分離出泥土，并調整泥水比重后再次循環(huán)使用，見右圖。（2）工作面穩(wěn)定原理①泥漿的壓力與作用于工作面的土壓力、水壓力相抗衡，以穩(wěn)定工作面；②刀盤的平面緊貼著工作面，起到擋土作用；③泥漿使工作面形成一層抗?jié)B性泥膜，以有效發(fā)揮泥漿壓力的作用；④泥漿滲透至工作面一定深度后，可起到穩(wěn)定工作面及防止泥漿向地層泄漏作用。工作面對泥漿的過濾作用，因土的顆粒直徑、滲透系數(shù)等而異，但總的來說，以上相互作用可讓工作面達到穩(wěn)定。因此，施工中應加強對泥漿壓力和泥漿品質的控制。泥漿的濃度越高，對穩(wěn)定工作面的效果越大，但流體輸送設備和泥水處理設備的負擔也隨之增大，因此，應根據(jù)切削土體的實際情況進行適當控制?！?，⑤為保證淺埋段全斷面砂層時氣密性，泥漿比重取上限值。⑥為保證全斷面粘土層處刀盤不結泥餅，減少廢漿量，泥漿比重取下限值，并加入CMC添加劑增強泥漿性能，環(huán)流操作時注意切換進漿閥，通過進漿切換壓力差沖洗刀盤，掘進一環(huán)完成后根據(jù)掘進情況（是否切口壓力波動頻繁），先對泥水倉循環(huán)清洗后關閉開挖倉循環(huán)。（3）中繼泵的布置送漿管的輸送對象是經(jīng)過比重調整的泥水，即使延長輸送距離送漿壓力也不會明顯降低，相比之下，排泥管需要把切削后的泥土輸送至泥水處理站，隨著管道的延長，泥土密度增大，輸送壓力損失較大，因此，排泥管路中必須合理設置中繼泵，以防止排泥壓力（流量）降低。本標段擬布置輸送泵的臺數(shù)為：送漿管路：P1P1P13，兩臺盾構機共6臺排泥管路：P2P2P2P24，兩臺盾構機共8臺除每臺盾構機自帶2臺外，其余10臺均為中繼泵。（4）旁通管的布置當遇到以軟弱土層和礫石層為主的地層時，切削后的泥土有可能造成排泥管口及閥的堵塞，從而引起工作面泥水過多、流量不穩(wěn)等。這些現(xiàn)象很有可能對掘進效率和工作面穩(wěn)定造成不良影響。應利用旁通循環(huán)消除排泥管的堵塞。此外，如果在掘進開始后才設定泥水輸送管路的壓力、流量，則需要把泥水直接送入盾構機壓力倉，這種做法較危險。因此，掘進開始前，應進行一定的旁通循環(huán)，調整好壓力、流量。（5）送排泥管路送排泥管路的作用是在盾構機與泥水處理設備之間輸送泥漿，在掘進施工中發(fā)揮著重要的作用。必須考慮流體輸送的安全、降低管路輸送損失以及加強耐磨性能等。本標段擬采用管徑為：送漿管為φ300mm，排泥管為φ250mm3）泥漿循環(huán)系統(tǒng)管理泥水加壓式盾構法，是用泥水加壓密閉的開挖面，不能直觀目視開挖面狀態(tài)及掘削狀況。為此，采用綜合管理送排泥狀態(tài)、開挖面泥水寶壓力以及泥水處理設備等運轉狀況來進行推測，以便及時處理突如其來的異常情況。如果將盾構掘進機、送排泥循環(huán)輸送和泵的狀態(tài)及泥水處理設備等不作為一個綜合性系統(tǒng)進行管理，完全獨自運轉，將變得毫無意義。泥水加壓式盾構的綜合管理系統(tǒng)，不是單純的信息中心，而是作為整體運轉所不可缺少的一個體系。將這些信息集中在一起并迅速作出反應的某一處理稱為中央控制，操作人員的操作技能是兼下達土木、電氣、機械等綜合判斷指令的技術于一體，并在數(shù)據(jù)分析中起到顯著的作用。（1）通過對盾構掘進速度、泥水濃度、排泥量等有關數(shù)據(jù)的采集、分析來監(jiān)視開挖面穩(wěn)定狀況，并通過調整泥水比重、泥水壓力確保開挖面的穩(wěn)定。（2）加壓和循環(huán)系統(tǒng)中央管理控制內容送排泥泵的起動、停止；送排泥流量、流速；旁通管路運轉時的送泥管內水壓；盾構掘進機掘削時，為保持開挖面泥水壓的送泥水壓的控制等。管內沉淀臨界流速的維持是采取用電磁流量儀測定實際流量，將它和預先由管徑計算的沉淀臨界流量的差值，通過改變泵轉速進行校正，并自動控制在沉淀臨界流速以上的方法。此外，對于最關鍵的開挖面泥水壓力（包括送排泥水壓力）控制，送泥泵P；是否要使用可變速泵（VS），若使用定速泵，那么在送泥管中途和返回調整槽途中就要設有自動控制閥，隨著掘進、排泥及其它變化，由泥水壓力儀來檢測開挖面泥水壓力的變動，自動演算與開挖面設定的水壓差。可變速（VS）泵場合，由轉速、自動控制閥自動控制開度，通過控制送入開挖面的泥水量來控制泥水壓力，達到開挖面穩(wěn)定。同時也能測定各泵的轉速、電流值以及確認排泥泵的增設時間。此外，根據(jù)上述狀況還可以推測管路堵塞位置。為了保持開挖面泥水壓力，閥類操作采取自動控制，由轉換程序裝置控制進行自動管理。在節(jié)假日以及故障等停止掘削期間的開挖面泥水壓力，同樣也由開挖面泥水壓力儀、自動控制閥和泵的自動運轉聯(lián)合裝置，自動進行控制。（3）泥水平衡控制泥水平衡控制的目的是使泥水加壓式盾構開挖面的土體壓力達到平衡，保持開挖面的穩(wěn)定。在盾構施工中要使盾構開挖面壓力絕對平衡是不可能的，因為受到盾構掘進速度、地層變化、掘進深度及掘進長度等多種因素干擾，必須通過監(jiān)控手段去達到動態(tài)上的相對平衡，以求開挖面的穩(wěn)定。①泥水平衡控制對象隨著盾構掘進速度的動態(tài)變化，切削進入泥水倉內的泥土量與掘進速度亦成正比變化，其在泥水倉內產(chǎn)生的壓力趨勢亦呈正比變化。隨著掘進距離的增長，在送泥水泵功率一定的條件下，送泥管道的增長會引起送泥水阻力的增加，使進入泥水倉的送泥水壓力下降。同時排泥水泵功率一定的條件下，排泥管道增長會引起排泥水阻力的增加，使泥水倉內壓力增加。掘進速度變化和送排泥管道增長是泥水倉壓力變化的主要干擾源。在影響土體惡性循環(huán)的諸因素中（泥水倉壓力、掘進速度和泥水密度等），泥水倉壓力是影響土體穩(wěn)定的主要因素。因此，泥水平衡控制的主要對象是泥水倉的壓力。②泥水平衡控制原理泥水平衡控制運用單回路調節(jié)器和執(zhí)行機構（調節(jié)水泵轉速和控制閥開度）與被控對象構成閉環(huán)路反饋，根據(jù)被控參數(shù)的測量值與給定值之間的偏差，按調節(jié)規(guī)律，對執(zhí)行機構進行控制，以達到泥水平衡控制之目的。在不同工況條件下，調節(jié)器的設定值、測量值、輸出控制之間的關系見下表。泥水盾構各狀態(tài)關系表 狀態(tài)調節(jié)器名稱設定值（SV）測量值（PV）輸出控制停止開挖面水壓調切器開挖面水壓開挖面水壓閥門開度旁路開挖面水壓調節(jié)器開挖面水壓開挖面水壓閥門開度送泥水壓凋節(jié)器送泥水壓送泥水壓送泥泵轉速排泥流量調節(jié)器排泥水流量送泥水流量排泥泵轉速掘進開挖面水壓調切器開挖面水壓開挖面水壓送泥水壓調節(jié)器跟蹤輸入送泥水壓調節(jié)器送泥水壓送泥水壓送泥泵轉速排泥流量調節(jié)器排泥水流量排泥水流量排泥泵轉速在掘進狀態(tài)條件下，開挖面水壓調節(jié)器根據(jù)測得的開挖面水壓同設定值進行比較，如果泥水倉壓力大于設定值，開挖面水壓調節(jié)器輸出值降低，送泥泵的轉速下降，進入泥水倉的送泥水量減少，使泥水倉壓力降低。反之亦然。開挖面水壓調節(jié)器與送泥水壓調節(jié)器的輸出值互為跟蹤，能解決過渡過程狀態(tài)轉換的擾動，一旦過渡過程完成，開挖面水壓調節(jié)器屏蔽跟蹤信號，送泥水壓調節(jié)器僅起信號傳遞作用。在掘進狀態(tài)條件下，排泥水密度的變化將導致排泥水流量的變化。這種變化會增加開挖面水壓調節(jié)器的泥水平衡控制負擔。因此，由排泥水流量調節(jié)器穩(wěn)定排泥水流量，起到間接控制泥水平衡的作用。當測得排泥水流量小于設定值時，排泥水流量調節(jié)器輸出增加，排泥水泵轉速增加，使排泥水流量增大。反之亦然。（4）泥水輸送控制當開挖面水壓高于上限值時，暫停掘進，待延時后開啟逸流閥、若逸流后開挖面水壓恢復正常，則關閉逸流閥。如果開挖面水壓高于極限值，則通過旁路調節(jié)。如果引起管道阻塞，則進入逆洗狀態(tài)，否則調整壓力設定值。當排泥水流量低于下限值時，暫停掘進，待排泥水流量正常后繼續(xù)掘進。當排泥水流量低于極限值時，則通過旁路調節(jié)。如果引起管道阻塞，則進入逆洗狀態(tài)，否則調整排泥水流量設定值。管道阻塞時，通過進入逆洗狀態(tài)清理管道，再進行正常循環(huán)，如此反復，使管道保持暢通。泥水輸送的控制通過可編程邏輯控制器對分布在地面、隧道內、盾構臺車上泥水輸送系統(tǒng)的各類水泵和閥進行控制。中央控制盤根據(jù)泥水輸送監(jiān)控系統(tǒng)主控程序要求，協(xié)調泥水輸送控制系統(tǒng)正常運行。（5）停歇時的管理在停止掘削時，泥漿循環(huán)系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)3～5分鐘，確保送漿管里的泥碴被循環(huán)出地面泥漿池，留在泥漿管里的泥漿液性能較好，不容易發(fā)生沉淀和堵塞。（6）掘削排土量的檢查掘削出來的土通過排泥管排出，由儀器測定送泥水和排泥水的差，通過計算求出實際土粒子量（干砂量）。將儀器電磁流量儀和γ線密度儀、差壓密度計、重量式密度計等安裝在送泥管和排泥管途中，測量管內的流量和密度。根據(jù)土粒子比重值算出土粒子量，從排泥量和送泥量的差值上計算出土粒子量（原則上是計算每一環(huán)的掘削出土量）。從對預先的鉆孔資料計算