以德國vmt公司的盾構(gòu)機為例淺談盾構(gòu)機姿態(tài)的控制方法畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-22 14:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計算機,通過軟件組合起來用于計算盾構(gòu)機軸線上前后兩個參考點的精確的空間位置,并與隧道設(shè)計軸線(DTA)比較,得出的偏差值顯示在屏幕上,這就是盾構(gòu)機的姿態(tài),在推進時只要控制好姿態(tài),盾構(gòu)機就能精確地沿著隧道設(shè)計軸線掘進,保證隧洞能順利準(zhǔn)確的貫通。第 4章 盾構(gòu)掘進方向的控制與調(diào)整 IIA標(biāo)盾構(gòu)施工地質(zhì)條件根據(jù)目前地質(zhì)勘察資料，過河隧洞開挖范圍內(nèi)，Q2 粉質(zhì)壤土中夾有鈣質(zhì)結(jié)核層，Q41 砂層中石英顆粒含量較高，達 40％～70％，且分布有泥礫層和砂礫石透鏡體，局部有淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土透鏡體，對盾構(gòu)機施工有影響。在樁號 8+670～8+940 之間，隧洞底板分布有 Q3 粉質(zhì)粘土，施工中具變形特性。在隧洞掘進過程中可能會遇粒徑大于 15cm 的塊石、枯樹及成巖差的上第三系粘土巖、砂巖、粉砂巖和砂質(zhì)粘土巖，其中薄層狀鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖呈堅硬狀，強度較高，抗壓強度達到 。邙山隧洞樁號 4+～5＋，長 765m，其中盾構(gòu)掘進 749 m。其中全土層（樁號 4+~5＋ ）長度 467 m，由黃土狀粉質(zhì)壤土、古土壤、淤泥、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、砂壤土中的一種或幾種組成。鈣質(zhì)結(jié)核土層長度 298 m，樁號 5+~5+。層中只要含有鈣質(zhì)結(jié)核就作為單獨的一層。由于穿黃隧洞整個工程都在地下進行，且地層軟硬不均和坡度變化以及操作等因素的影響，工程所穿越的地層、各層土層的特性和物理指標(biāo)都大不一樣，盾構(gòu)機必定受到各土層物理性質(zhì)的制約和影響，盾構(gòu)推進不可能完全按照設(shè)計的隧洞軸線前進，而會產(chǎn)生一定的偏差。當(dāng)這種偏差超過一定限界時就會使隧洞襯砌侵限、盾尾間隙變小使管片局部受力惡化，并造成地層損失增大而使地表沉降加大，因此盾構(gòu)施工中必須采取有效技術(shù)措施控制掘進方向，及時有效糾正掘進偏差。在盾構(gòu)掘進過程中，由于不同部位掘進千斤頂參數(shù)設(shè)定的偏差引起掘進方向的偏差。同時由于盾構(gòu)表面與隧洞間的摩擦阻力不均勻，開挖掌子面上的土壓力以及切口環(huán)切削欠挖地層引起的阻力不均勻，也會引起一定的偏差。開挖掌子面巖層分界面起伏較大，掌子面土層軟硬不均，也易引起方向偏差。即使在開挖掌子面土體的力學(xué)性質(zhì)十分均勻的情況下，受刀盤自重的影響，盾構(gòu)也有低頭的趨勢。因此，在掘進過程中，應(yīng)對豎直方向的誤差進行監(jiān)測和控制。盾構(gòu)機的前進方向水平向右偏，則需要提高右側(cè)千斤頂分區(qū)的推力；反之，則需要提高左側(cè)千斤頂分區(qū)的推力。如果盾構(gòu)機機頭向下偏，則需要提高下部千斤頂分區(qū)的推力；反之亦然。一般情況下，盾構(gòu)機的方向糾偏應(yīng)控制在177。20mm 以內(nèi)，在緩和曲線及圓曲線段，盾構(gòu)機的方向糾偏應(yīng)控制在177。30mm 以內(nèi)。盡量保持盾構(gòu)機軸線與隧道設(shè)計軸線平行，否則可能會因為姿態(tài)不好而造成盾尾間隙過小和管片錯臺裂縫，造成管片破損。當(dāng)開挖土體較均勻時，盾構(gòu)機姿態(tài)控制較容易，一般情況下方向角控制在177。5mm/m 以內(nèi)。當(dāng)開挖面內(nèi)地層左、右軟硬不均而且又是處在曲線段時，盾構(gòu)機姿態(tài)控制比較困難。此時，可降低掘進速度，合理調(diào)節(jié)各千斤頂推力，有必要時可考慮在硬巖區(qū)使用超挖刀（備有超挖刀的盾構(gòu)機）進行超挖。當(dāng)盾構(gòu)機遇到上軟下硬土層中，為防止盾構(gòu)機抬頭，要保持下俯姿態(tài)；反之，則要保持上仰姿態(tài)。掘進時要注意上下兩端和左右兩側(cè)的千斤頂行程不能相差太大，一般控制在177。20mm 以內(nèi)，千斤頂行程差可以通過每環(huán)管片的楔形量調(diào)整。在曲線段掘進時，一般情況下根據(jù)曲線半徑的不同讓盾構(gòu)機向曲線內(nèi)側(cè)偏移一定量，偏移量一般取 10～30mm。在盾構(gòu)機姿態(tài)控制中，推進油缸的行程控制是重點，對于 寬的管片，原則上行程控制在2300～2500mm 之間。行程差控制在 0～40mm 內(nèi)。行程過大，則盾尾刷容易露出，管片脫離盾尾較多，變形較大；行程差過大，易使盾體與管片之間的夾角增大，易造成管片的破損、錯臺。盾構(gòu)機在掘進過程中總會偏離設(shè)計軸線，進行糾偏時必須有計劃有步驟地進行。糾偏措施如下：1） 在掘進過程中隨時注意滾角的變化，及時根據(jù)盾構(gòu)機的滾角值調(diào)整刀盤的轉(zhuǎn)動方向。2） 應(yīng)根據(jù)各段地質(zhì)情況對各項掘進參數(shù)進行調(diào)整。3） 在糾偏過程中，掘進速度要放慢，并且要注意避免糾偏時由于單側(cè)千斤頂受力過大對管片造成的破損。4） 盡量選擇合理的管片類型，避免人為因素對盾構(gòu)機姿態(tài)造成過大的影響，嚴(yán)格管片拼裝質(zhì)量，避免因此而引起的對盾構(gòu)機姿態(tài)的調(diào)整。5） 在糾偏時，要密切注意盾構(gòu)機的姿態(tài)、管片的選型及盾尾的間隙等，盾尾與管片四周的間隙要均勻。6） 當(dāng)盾構(gòu)機偏離設(shè)計軸線較大時，不得猛糾猛調(diào)，避免往相反方向糾偏過大或盾尾與管片摩擦，使管片破裂。1） 淤泥層中盾構(gòu)機掘進姿態(tài)的控制盾構(gòu)機在淤泥層中掘進時，由于地層自穩(wěn)性能極差，為控制盾構(gòu)機水平和垂直偏差在允許范圍內(nèi)，避免盾構(gòu)機蛇形量過大造成對地層的過量攏動，宜將盾構(gòu)機掘進速度控制在 30～40mm/min 之間，刀盤轉(zhuǎn)速控制在 。在該段地層中掘進時，四組千斤頂推力應(yīng)較為均衡，避免掘進過程中千斤頂行程過大，否則可能會造成推力軸線與管片中心線不在同一直線上。在掘進過程中應(yīng)保持泥水系統(tǒng)進漿質(zhì)量，保證其比重和粘度，使得順利出渣，盡量保持盾構(gòu)機的連續(xù)掘進，同時要嚴(yán)格控制同步注漿量，以保證管背間隙被有效充填。2） 全斷面土層中盾構(gòu)機掘進姿態(tài)的控制全斷面土層屬于均一地層，盾構(gòu)機在該類地層中掘進其軸線姿態(tài)能較好地控制，在掘進時保持各分區(qū)千斤頂均勻，總推力和掘進速度均勻，即可保持盾構(gòu)較好的姿態(tài)。3） 砂層中盾構(gòu)機掘進姿態(tài)的控制盾構(gòu)機
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