盾构施工原理范文

盾构施工原理范文（精选8篇）

盾构施工原理 第1篇

盾构机的工作原理

1．盾构机的掘进

液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的碴土充满泥土仓，此时开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中，再通过竖井运至地面。

2．掘进中控制排土量与排土速度

当泥土仓和螺旋输送机中的碴土积累到一定数量时，开挖面被切下的渣土经刀槽进入泥土仓的阻力增大，当泥土仓的土压与开挖面的土压力和地下水的水压力相平衡时，开挖面就能保持稳定，开挖面对应的地面部分也不致坍坍或隆起，这时只要保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流人泥土仓中的渣土量相平衡时，开挖工作就能顺利进行。

3.管片拼装

盾构机掘进一环的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道—次成型。

盾构机的组成及各组成部分在施工中的作用

盾构机的最大直径为6.28m，总长65m，其中盾体长8.5m，后配套设备长56.5m，总重量约406t，总配置功率1577kW，最大掘进扭矩5300kN?m，最大推进力为36400kN，最陕掘进速度可达8cm／min。盾构机主要由9大部分组成，他们分别是盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备。

1.盾体

盾体主要包括前盾、中盾和尾盾三部分，这三部分都是管状简体，其外径是6．25m。

前盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动，同时使泥土仓与后面的工作空间相隔离，推力油缸的压力可通过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用。承压隔板上在不同高度处安装有五个土压传感器，可以用来探测泥土仓中不同高度的土压力。

前盾的后边是中盾，中盾和前盾通过法兰以螺栓连接，中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸，推进油缸杆上安有塑料撑靴，撑靴顶推在后面已安装好的管片上，通过控制油缸杆向后伸出可以提供给盾构机向前的掘进力，这30个千斤顶按上下左右被分成A、B、c、D四组，掘进过程中，在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行，从而可以使掘进中盾构机的轴线尽量拟合隧道设计轴线。

中盾的后边是尾盾，尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向。

2.刀盘

刀盘是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体，刀盘的开口率约为28％，刀盘直径6．28m，也是盾构机上直径最大的部分，一个带四根支撑条幅的法兰板用来连接刀盘和刀盘驱动部分，刀盘上可根据被切削土质的软硬而选择安装硬岩刀具或软土刀具，刀盘的外侧还装有一把超挖刀，盾构机在转向掘进时，可操作超挖刀油缸使超挖刀沿刀盘的径向方向向外伸出，从而扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向。超挖刀油缸杆的行程为50mm。刀盘上安装的所有类型的刀具都由螺栓连接，都可以从刀盘后面的泥土仓中进行更换。

法兰板的后部安装有一个回转接头，其作用是向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油。

3.刀盘驱动

刀盘驱动由螺栓牢固地连接在前盾承压隔板上的法兰上，它可以使刀盘在顺时针和逆时针两个方向上实现0-6．1rpm的无级变速。刀盘驱动主要由8组传动副和主齿轮箱组成，每组传动副由一个斜轴式变量轴向柱塞马达和水冷式变速齿轮箱组成，其中一组传动副的变速齿轮箱中带有制动装置，用于制动刀盘。

安装在前盾右侧承压隔板上的一台定量螺旋式液压泵驱动主齿轮箱中的齿轮油，用来润滑主齿轮箱，该油路中一个水冷式的齿轮油冷却器用来冷却齿轮油。

4.双室气闸

双室气闸装在前盾上，包括前室和主室两部分，当掘进过程中刀具磨损工作人员进入到泥土仓检察及更换刀具时，要使用双室气闸。

在进入泥土仓时，为了避免开挖面的坍坍，要在泥土仓中建立并保持与该地层深度土压力与水压力相适应的气压，这样工作人员要进出泥土仓时，就存在一个适应泥土仓中压力的问题，通过调整气闸前室和主室的压力，就可以使工作人员可以适应常压和开挖仓压力之间的变化。但要注意，只有通过高压空气检查和受到相应培训有资质的人员，才可以通过气闸进出有压力的泥土仓。

现以工作人员从常压的操作环境下进入有压力的泥土仓为例，来说明双室气闸的作用。工作人员甲先从前室进入主室，关闭前室和主室之间的隔离门，按照规定程序给主室加压，直到主室的压力和泥土仓的压力相同时，打开主室和泥土仓之间的闸阀，使两者之间压力平衡，这时打开主室和泥土仓之间的隔离门，工作人员甲进入泥土仓。如果这时工作人员乙也需要进入泥土仓工作，乙就可以先进入前室，然后关闭前室和常压操作环境之间的隔离门，给前室加压至和主室及泥土仓中的压力相同，扣开前室和主室之间的闸阀，使两者之间的压力平衡，打开主室和前室之间的隔离门，工作人员乙进入主室和泥土仓中。5.管片拼装机

管片拼装机由拼装机大梁、支撑架、旋转架和拼装头组成。

拼装机大梁用法兰连接在中盾的后支撑架上，拼装机的支撑架通过左右各两个滚轮安放在拼装机大梁上的行走槽中，一个内圈为齿圈形式外径3．2m的滚珠轴承外圈通过法兰与拼装机支撑架相连，内圈通过法兰与旋转架相连，拼装头与旋转支架之间用两个伸缩油缸和一个横粱相连接。

现以拼装头在正下方位置的情况为例，来说明拼装机的运动情况。两个拼装机行走液压油缸可以使支撑架、旋转架、拼装头在拼装机大梁上沿隧道轴线方向移动；安装在支撑架上的两个斜盘式轴向柱塞旋转马达，通过驱动滚珠轴承的内齿圈可以使旋转架和拼装头沿隧道圆周方向左右旋转各200度；通过伸缩油缸可以使拼装头上升或下降；拼装头在油缸的作用下又可以实现在水平方向上的摆动，和在竖直方向上的摆动以及抓紧和放松管片的功能。这样在拼装管片时，就可以有六个方向的自由度，从而可以使管片准确就位。

拼装手可以使用有线的或遥控的控制器操作管片拼装机，用来拼装管片。我们采用的是1．2m长的通用管片，一环管片由六块管片组成，它们是三个标准块、两块临块和一块封顶块。封顶块可以有十个不同的位置，代表十种不同类型的管环，通过选择不同类型的管环就可以使成型后的隧道轴线与设计的隧道轴线相拟合。隧道成型后，管环之间及管环的管片之间都装有密封，用以防水。管片之间及管环之间都由高强度的螺栓连接。

6.排土机构

盾构机的排土机构主要包括螺旋输送机和皮带输送机。螺旋输送机由斜盘式变量轴向柱塞马达驱动，皮带输送机由电机驱动。碴土由螺旋输送机从泥土仓中运输到皮带输送机上，皮带输送机再将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中，土箱装满后，由电瓶车牵引沿轨道运至竖井，龙门吊将士箱吊至地面，并倒人碴土坑中。

螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭，在整个盾构机断电紧急情况下，此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机。

7.后配套设备

后配套设备主要由以下几部分组成：管片运输设备、四节后配套台车及其上面安装的盾构机操作所需的操作室、电气部件、液压部件、注浆设备、泡沫设备、膨润土设备、循环水设备及通风设备等。

A.管片运输设备

管片运输设备包括管片运送小车、运送管片的电动葫芦及其连接桥轨道。

管片由龙门吊从地面下至竖井的管片车上，由电瓶车牵引管片车至第一节台车前的电动葫芦—方，由电动葫芦吊起管片向前运送到管片小车上，由管制、车再向前运送，供给管片拼装机使用。B.一号台车及其上的设备

一号台车上装有盾构机的操作室及注浆设备。

盾构机操作室中有盾构机操作控制台、控制电脑、盾构机PLC自动控制系统、VMT隧道掘进激光导向系统电脑及螺旋输送机后部出土口监视器。

C.二号台车及其上的设备

二号台车上有包含液压油箱在内的液压泵站、膨润土箱、膨润土泵、盾尾密封油脂泵及润滑油脂泵。液压油箱及液压泵站为刀盘驱动、推进油缸、铰接油缸、管片拼装机、管片运输小车、螺旋输送机、注浆泵等液压设备提供压力油。泵站上装有液压油过滤及冷却回路，液压油冷却器是水冷式。

盾尾密封油脂泵在盾构机掘进时将盾尾密封油脂由12条管路压送到三排盾尾密封刷与管片之间形成的两个腔室中，以防止注射到管片背后的浆液进入盾体内。

润滑油脂泵将油脂泵送到盾体中的小油脂桶中，盾构机掘进时，4kw电机驱动的小油脂泵将油脂泵送到主驱动齿轮箱、螺旋输送机齿轮箱及刀盘回转接头中。这些油脂起到两个作用，一个作用是被注入到上述三个组件中唇形密封件之间的空间起到润滑唇形密封件工作区域及帮助阻止赃物进入被密封区域内部的作用，对于螺旋输送机齿轮箱还有另外一个作用，就是润滑齿轮箱的球面轴承。

D.三号台车及其上的设备

三号台车上装有两台打气泵、一个1立方米贮气罐、一组配电柜及一台二次风机。

打气泵可提供8Bar的压缩空气并将压缩空气贮存在贮气罐中，压缩空气可以用来驱动盾尾油脂泵、密封油脂泵和气动污水泵，用宋给人闸、开挖室加压，用来操作膨润土、盾尾油脂的气动开关，用来与泡沫剂、水混合形成改良土壤的泡沫，用来8嘞气动工具等。

二次风机由11kW的电机驱动，将由中间井输送至第四节台车位置处的新鲜空气，继续向前泵送至盾体附近，以给盾构机提供良好的通风。

E.四号台车及其上的设备

四号台车上装有变压器、电缆卷筒、水管卷筒、风管盒。

铺设在隧道中的两条内径为100mm的水管作为盾构机的进、回水管，将竖井地面的蓄水池与水管卷筒上的水管连接起来，与蓄水池连接的一台高压水泵驱动盾构机用水在蓄水池和盾构机之间循环。通常情况下，进人盾构机水管卷筒水管的水压控制在5Bar左右。正常掘进时，进人盾构机水循环系统的水有以下的用途：对掖压油、主驱动齿轮油、空压机、配电柜中的电器部件及刀盘驱动副变速箱具有冷却功能，为泡沫剂的合成提供用水，提供给盾构机及隧道清洁用水。蓄水池中的水用冷却塔进行循环冷却。

风管盒中装有折叠式的风管，风管与竖井地面上的风肌连接，向隧道中的盾构机里提供新鲜空气。新鲜空气通过风管被送至第四节台车的位置。

8.电气设备

盾构机电气设备包括电缆卷筒、主供电电缆、变压器、配电柜、动力电缆、控制电缆、控制系统、操作控制台、现场控制台、螺旋输送机后部出土口监视器、电机、插座、照明、接地等。电器系统最小保护等级为IP5．5。

主供电电缆安装在电缆卷筒上，10kV的高压电由地面通过高压电缆沿隧道输送到与之连接的主供电电缆上，接着通过变压器转变成400v，50Hz的低压电进人配电柜，再通过供电电缆和控制电缆供盾构机使用。

西门子S7-PLC是控制系统的关键部件，控制系统用于控制盾构机掘进、拼装时的各主要功能。例如盾构机要掘进时，盾构机司机按下操作控制台上的掘进按钮，一个电信号就被传到PLC控制系统，控制系统首先分析推进的条件是否具备(如推进油缸液压油泵是否打开，润滑脂系统是否工作正常等，．如果推进的条件不具备，就不能推进，如果条件具备，控制系统就会使推进按钮指示灯变亮，同时控制系统也会给推进油缸控制阀的电磁阀供电，电磁阀通电打开推进油缸控制阀，盾构机开始向前推进。PLC安装于控制室，在配电柜里装有远程接口，PLC系统也与操作控制台的控制电脑及VMT公司的SLS-T隧道激光导向系统电脑相连。

盾构机操作室内的操作控制台和盾构机某些可移动装置旁边的现场控制台(如管片拼装机、管片吊车、管片运送小车等)用来操作盾构机，实现各种功能。操作控制台上有控制系统电脑显示器、实现各种功能的按钮、调整压力和速度的旋钮、显示压力或油缸伸长长度的显示模块及各种钥匙开关等。

螺旋输送机后部出土口监视器用来监视螺旋输送机的出土情况。

电机为所有液压油泵、皮带机、泡沫剂泵、合成泡沫用水水泵、膨润土泵等提供动力。当电机的功率在30kW以下时，采用直接起动的方式，当电机的功率大于30kW时，为了降低起动电流，采用星形—三角形起动的方式。

9.辅助设备

辅助设备包括数据采集系统、S1S-T隧道激光导向系统、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置。

A.数据采集系统

数据采集系统的硬件是一台有一定配置要求的计算机和能使该计算机与隧道中掘进的盾构机保持联络的调制解调器、转换器及电话线等原件。该计算机可以放置在地面的监控室中，并始终与隧道中掘进的盾构机自动控制系统的PLC保持联络，这样数据采集系统就可以和盾构机自动控制系统的PLC具有相同的各种关于盾构机当前状态的信息。数据采集系统按掘进、管片拼装、停止掘进三个不同运行状态段来记录、处理、存储、显示和评判盾构机运行中的所有关键监控参数。

通过数据采集系统，地面工作人员就可以在地面监控室中实时监控盾构机各系统的运行状况。数据采集系统还可以完成以下任务：用来查找盾构机以前掘进的档案信息，通过与打印机相连打印各环的掘进报告，修改隧道中盾构机的PLC的程序等等。

B.隧道掘进激光导向系统

德国VMT公司的SLS-T隧道掘进激光导向系统主要作用有以下几点：

①可以在隧道激光导向系统用电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置，这样在盾构机掘进时，操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态，使盾构机的轴线接近隧道的设计轴线，这样盾构机轴线和隧道设计轴线之间的偏差就可以始终保持在一个很小的数值范围内。

②推进一环结束后，隧道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获得推进油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值，并依此计算出上一环管片的管环平面，再综合考虑被手工输入隧道掘进激光导向系统电脑的盾尾间隙等因素，计算并选择这—环适合拼装的管片类型。

③可以提供完整的各环掘进姿态及其他相关资料的档案资料。

④可以通过标准的隧道设计几何元素计算出隧道的理论轴线。

⑤可以通过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连，这样在地面就可以实时监控盾构机的掘进姿态。

隧道掘进激光导向系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黄盒子、控制盒和隧道掘进激光导向系统用电脑。

激光经纬仪临时固定在安装好的管片上，随着盾构机的不断向前掘进，激光经纬仪也要不断地向前移动，这被称为移站。激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。激光经纬仪发射出激光束照射在激光靶上，激光靶可以判定激光的入射角及折射角，另外激光靶内还有测倾仪，用来测量盾构机的滚动和倾斜角度，再根据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据，隧道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的准确位置。

控制盒用来组织隧道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联络，并向黄盒子和激光靶供电。黄盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。隧道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获得的所有数据进行综合、计算和评估。所得结果可以被以图形或数字的形式显示在显示屏上。

C.注浆装置

注浆装置主要包括两个注浆泵、浆液箱及管线。

在竖井，浆液被放入浆液车中，电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁，浆液车将浆液泵入浆液箱中。两个注浆泵各有两个出口，这样总共有四个出口，四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上，盾构机掘进时，山注浆泵泵出的浆液被同步注入隧道管片与土层之间的环隙中，浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。

为了适应开挖速度的快慢，注浆装置可根据压力来控制注浆量的大小，可预先选择最小至最大的注浆压力，这样可以达到两个目的，一是盾尾密封不会被损坏，管片不会受过大的压力，二是对周围土层的扰动最小。注浆方式有两种：人工方式和自动方式。人工方式可以任选四根注浆管中的一根，由操作人员在现场操作台上操作按钮启动注浆系统；自动方式则是在注浆现场操作台上预先设定好的，盾构机掘进即启动注浆系统。

D.泡沫装置

泡沫系统主要包括泡沫剂罐、泡沫剂泵、水泵、四个溶液计量调节阀、四个空气剂量调节阀个液体流量计、四个气体流量计、泡沫发生器及连接管路。

泡沫装置产生泡沫，并向盾构机开挖室中注入泡沫，用于开挖土层的改良，作为支撑介质的土在加入泡沫后，其塑型、流动性、防渗性和弹性都得至U改进，盾构机掘进驱动功率就可减少，同时也可减少刀具的磨损。

泡沫剂泵将泡沫剂从泡沫剂罐中泵出，并与水泵泵出的水按盾构司机操作指令的比例混合形成溶液，控制系统是通过安装在水泵出水口处的液体流量计测量水泵泵出水的流量，并根据这一流量控制泡沫剂泵的输出量来完成这一混合比例指令的。混合溶液向前输送至盾体中，被分配输送到四条管路中，经过溶液剂量调节阀和液体流量计后，又被分别输送到四个泡沫发生器中，在泡沫发生器中与同时被输入的压缩空气混合产生泡沫，压缩空气进入泡沫发生器前也要先经过气体流量计和空气剂量调节阀。泡沫剂溶液和压缩空气也是按盾构机司机操作指令的比例混合的，这一指令需通过盾构机控制系统接收液体流量计和气体流量计的信息并控制空气剂量调节阀和溶液剂量调节阀来完成。最后，泡沫沿四条管路通过刀盘旋转接头，再通过刀盘上的开口，注入到开挖室中。在控制室，操作人员也可以根据需要从四条管路中任意选择，向开挖室加入泡沫。

E.膨润土装置

膨润土装置也是用来改良土质，以利于盾构机的掘进。膨润土装置主要包括膨润土箱、膨润土泵、九个气动膨润土管路控制阀及连接管路。

和浆液一样，在竖井，膨润土被放人膨润土车中，电瓶车牵引膨润土车至膨润土箱旁，膨润土车将膨润土泵入膨润土箱中。

需要注入膨润土时，膨润土被膨润土泵沿管路向前泵至盾体内，操作人员可根据需要，在控制室的操作控制台上，通过控制气动膨润土管路控制阀的开关，将膨润土加入到开挖室、泥土仓或螺旋输送机中。

希望对你有点用！

盾构机总体是比较复杂的机电一体化的产品。。处在比较成熟的阶段！

盾构施工原理 第2篇

地铁盾构法隧道施工导向系统导向基本原理有哪些?

洞内控制导线是支持盾构机掘进导向定位的基础，激光全站仪安装在位于盾构机的右上侧管片上的拖架上，后视一基准点(后视靶棱镜)定位后，

全站仪自动掉过方向来，收寻ELS靶， ELS接收入射的激光定向光束，即可获取激光站至ELS靶间的方位角、竖直角，通过ELS棱镜和激光全站仪就可以测量出激光站至ELS靶间的距离。TBM的仰俯角和滚动角通过ELS靶内的倾斜计来测定。ELS靶将各项测量数据传向主控计算机，计算机将所有测量数据汇总，就可以确定TBM在全球坐标系统中的精确位置。将前后两个参考点的三维坐标与事先输入计算机的DTA(隧道设计轴线)比较，就可以显示盾构机的姿态了。

盾构施工原理 第3篇

(1)结构

罗宾斯土压平衡盾构机推进系统主要由推进缸和液压系统控制组成。

该盾构机共有24根推进缸,每根推进缸的缸径为235mm,活塞杆直径为180 mm,行程为2100mm。推进缸按上、下、左、右分为4组,其中上部5根,下部7根,左、右两侧各6根,如图1所示。图中1～24分别表示推进缸的编号,其中1,7,13,19号推进缸带有行程传感器。

该盾构机液压控制系统主要由液压泵1、滤油器2、溢流阀3、比例流量节流阀4、电液换向阀5、比例减压阀6、压力传感器7、溢流阀8、液控换向阀(9、10)、液控单向阀11、单向阀12和电磁换向阀13等组成,如图2所示。

该盾构机液压泵1为1台排量为128L/min的斜盘式恒压变量柱塞泵,该泵由1台75kW的电动机驱动。该盾构机推进系统和管片拼装系统共用该动力源。液压泵1自带两级压力切换电磁阀,在推进模式下系统油压为35MPa,在管片拼装模式下系统油压为5MPa。溢流阀3将系统最高压力限定在35MPa以内。

比例流量节流阀4用于调节推进缸活塞杆伸缩速度,电液换向阀5用于控制推进缸整体伸缩,比例减压阀6用于调节各分组推进缸压力,液控换向阀9、10用于控制各分组推进缸的伸缩。

推进缸无杆腔油路中分别设置液控单向阀1 1和单向阀12。液控单向阀11由电磁换向阀13控制,用以保持推进缸无杆腔油压,并可将推进缸锁定。单向阀12与溢流阀8连接,可防止推进缸过载。

比例流量节流阀4、电液换向阀5、比例减压阀6、液控换向阀(9、10)均由PLC自动控制系统控制,操作人员可在PLC控制面板上通过调整电位器,对阀的压力、流量和流向进行控制。

(2)工作原理

该盾构机有2种工作模式:一种是掘进模式,另一种是管片拼装模式。掘进模式时盾构机刀盘向前掘进,推进缸同时向前推进。推进系统的4个分组推进缸并列安装,既可以实现单组推进,也可实现同时推进。

4个分组推进缸控制方法完全一致,现以第1分组为例介绍其控制方法。盾构机操作人员根据施工步骤选择推进模式后,通过比例节流阀4调节主回路的流量,从而控制整个推进速度。操作电液换向阀5控制推进缸的伸出,比例减压阀6用于控制分组推进缸压力从1～35MPa无级调节。选择阀9可以选择单组推进缸推进,或者整体推进。推进结束后,液控单向阀1 1锁定推进缸无杆腔油压,可防止推进缸回缩。

2.故障排查实例

(1)故障现象

1台罗宾斯土压平衡盾构机,在掘进过程过中,4个分组推进缸压力出现相互干扰现象,即任意单个分组推进缸压力可以达到操作者的设定值,但4个分组推进缸压力无法同时达到设定值。

比如在推进模式下,盾构机操作人员将液压泵压力设定为30MPa,将溢流阀3、8的压力设定为35MPa,将4个分组比例减压阀6设定压力为32MPa。在4个分组同时推进作业时,压力传感器7显示的最大值仅为22MPa,与设定值相差甚远。且液压泵1的驱动电动机输入电流为140A,达到报警电流值。同时液压油箱的油温短时间内迅速升高,该盾构机掘进约30min油湿便达到65℃,不得不停止掘进。但关闭任意1组或2组推进缸作业后,剩余分组推进缸压力即可以达到30MPa。

1.液压泵2.滤油器3.溢流阀4.比例流量节流阀5.电液换向阀6.比例减压阀7.压力传感器8.溢流阀9、10.液控换向阀11.液控单向阀12.单向阀13.电磁换向阀14.推进缸

将这台盾构机与另1台同型号盾构机对比,在掘进参数相近时,另1台机液压泵的驱动电动机输入电流仅为90A左右,显然这台盾构机液压泵及电动机的驱动阻力过大。

(2)原因分析

根据液压控制系统原理分析,从电液换向阀出来的高压油经过4个比例减压阀分别到达4组推进缸,在比例流量节流阀开度一定、掘进参数相近情况下,单组分区推进缸的压力不应该相互干涉。操作人员分别通过调整各组推进缸比例减压阀的PLC自动控制电路电位器,控制各组推进缸比例减压阀输入电压,从而控制比例减压阀主阀芯的开度,便可调节单组推进缸的油压。

从故障现象分析,任意单组推进缸的油压都能够达到设定值,这说明PLC自动控制系统4个分组的比例减压阀的电气控制装置以及阀组都不存在问题。而4个分组的压力无法同时达到设定值则,只可能是系统总流量不足,或者是比例减压阀之后的油路存在内泄。

(3)排查过程

排查比例减压阀将4个比例减压阀的出口用金属堵头封堵,分别调节4个分组压力,发现无论单个的分组推进缸还是4个分组推进缸均可以同时达到设定值,因此可以确定比例减压阀至液压泵的油路不存在问题。

查找油温升高的部位从故障现象分析,电动机输入电流报警,意味着其液压泵的负载过大。液压油箱的油温迅速升高,可能是由于系统的内泄导致高压液压油的迅速发热,由此决定检查4个阀组和管路的发热情况。检查电磁换向阀得电正常,阀芯移动灵活。检查液控单向阀的控制管路出口,发现该处有大量油液流出(通常掘进时该处不会有油液流出),而且油液温度较高。

检查连接油管从液压控制系统原理(见图2)可以看出,液控换向阀9、10之间的互相连通相同油口有PP口、DR口和Z口,而影响压力控制的只有Z口连接的溢流阀8,4个分组的压力油经过单向阀12后均连接至Z口,用以防止推进缸过载,因此,怀疑液控换向阀9、10之间的Z口与PP口之间的管路连通。检查了液控换向阀9、10之间的所有管路,发现有3处应该接到Z口的油管错接到PP口。

盾构法隧道防水施工概述 第4篇

关键词：盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫遇水膨胀橡胶

1、引言

随着我国城市建设的快速发展，地铁建设工程日益增多。因地铁工程长期处于高水头压力、水侵蚀环境下，工程防水至关重要。管片是地铁盾构法隧道中重要的支撑和结构，保证管片具有良好的防水性能对提高地铁工程的防水性与耐久性起到重要的作用。

目前，盾构法修建的隧道绝大部分采用由单层钢筋混凝土管片拼装而成的衬砌结构，其防水工作包括管片结构自防水、接缝防水、螺栓孔和注浆孔防水、渗漏处理等。而管片结构自防水和按缝防水是盾构法隧道防水施工中的重中之重，下面将对管片防水施工进行进一步描述。

2、管片衬砌结构防水施工质量控制

盾构法隧道是由衬砌块拼装而成，隧道内处处都是管片接缝，因此寻找安全、快速、经济的隧道接缝防水方法、防水材料等施工技术显得非常重要。目前国内地铁盾构隧道结构一般为采用单层预制混凝土管片拼装而成的圆形断面结构，其防水施工主要包括：管片结构自防水、管片外防水涂层、衬砌接缝防水(弹性密封垫防水、嵌缝防水)、螺栓孔防水、渗漏处理。而其中控制隧道渗漏水质量的主要施工工艺有：管片结构自防水和衬砌接缝防水。

2.1管片结构防水施工要点

(1)管片混凝土自防水：防水材料采用高抗渗等级(P10)的混凝土。

(2)普遍采用的一种防水材料是弹性密封垫，其耐久性和防水效果均已得到证实

(3)管片接缝按设计要求进行嵌缝，螺栓孔采用遇水膨胀橡胶垫防水。

(4)注浆孔的防水：原则上不通过管片吊装孔注浆，以避免注浆孔漏水。

2.2管片弹性密封垫粘贴

(1)管片表面要平滑，侧面不能有孔洞和缺边；管片和密封垫应干燥，没有灰尘。

(2)将密封垫套在管片上，检查型号及位置是否正确，并将其悬挂于管片上。

(3)用稀释液清洗止水条和管片，侧面和底面一定要清洗干净。

(4)待稀释液挥发后，开始涂胶水，胶水要100％覆盖止水条和管片的底部和侧面。先涂止水条，后涂管片，胶水用量要适宜。

(5)胶水溶剂挥发以后，将密封垫装入槽内，粘结顺序为先短边后长边、从中间到角边。

(6)最后用锤击打止水条，使其与管片粘结牢固。

弹性密封垫施工要求：为防止遇水膨胀橡胶条在施工前(或施工中)遇水(或遇潮)产生超前膨胀，应在其表面涂缓膨剂，特别是位于拱底的密封垫表面须涂缓膨剂三度，缓膨剂技术指标见表1

2.3施工注意事项

(1)管片运至现场后，根据天气情况是否决定对管片进行覆盖。

(2)应使用已修补与清理好的管片，管片表面应干燥，雨天需搭设防雨设施才可以粘结施工。

(3)粘结剂贮桶开封后，溶剂挥发变稠时，可适量加溶剂稀释。

(4)管片安装防水材料时，应注意不要将胶水涂在软木橡胶和弹性密封垫上，如若有应该清理干净，否则影响止水效果。防水材料粘贴完后，应把混凝土管片上的胶水清理干净。

(5)在粘结前再次检查粘结面涂胶的均匀程度，管片四个角部的密封垫，既不得耸肩，又不得塌肩。整个密封垫表面应在一个平面上，严禁歪斜、扭曲。管片在粘贴装设密封垫12h内，不得送井下拼装。

(6)密封垫、自粘性橡胶薄板、螺栓孔橡胶垫圈等在施工前(或施工中)遇水会膨胀，应在其表面涂缓膨剂，特别是位于拱底的密封垫表面需涂缓膨剂三度。在雨天和梅雨季节应覆盖防水布。

(7)在涂刷缓膨剂时，应将管片垫高，并用帆布将管片覆盖严密，保证粘贴质量，尽量不磕碰，损坏密封垫及管片的棱角。

2.4嵌缝防水

(1)嵌缝范围：一般地段在隧道拱顶45。和下部90。范围内嵌填，以确保接触网上方的拱顶不滴水，拱底不漏泥沙。临近洞门的20环、变形缝环及特殊衬砌环前后各10环管片须整环嵌填，以加强相应部位的防水。

(2)嵌缝材料：一般地段拱顶、拱底和临近洞门的20环和特殊环前后各10环管片整环采用聚合物水泥。变形缝及特殊衬砌环环缝采用聚硫密封胶。

嵌缝防水施工要求：嵌缝防水施工必须在盾构千斤顶顶力影响范围外进行。同时，应根据隧道的稳定情况确定嵌缝作业的开始时间。

2.5管片成品检漏试验

引起隧道渗漏水的原因主要是管片拼装施工精度不够或违反操作规程造成的，从施工工艺看，具体可分为以下几类：①管片在制作时养护不合理，表面出现气孔和龟缩裂缝；管片在运输、拼装中受挤压、碰撞，缺边掉角；②遇水膨胀橡胶粘贴不牢，或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低；③管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大；④手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施工质量差。

管片接缝防水包括弹性密封垫防水和嵌缝防水等。下面介绍可靠性较高的弹性密封垫防水的各种要求。

(1)短期防水要求密封材料因压缩产生的接触面应力大于设计水压力；长期防水要求接触面应力不小于设计水压力。

(2)耐久性要求包括防水功能耐久.眭、耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等。

(3)密封材料种类：一般可分为单一的、合成的及遇水膨胀性的材料。现多采用遇水膨胀橡胶，它可大大改善盾构隧道的防水性，是今后的发展方向。在设计时必须根据实际情况确定合适的膨胀倍率、膨胀时间及环境可能造成的影响。

3、管片防水材料的选型

3.1管片防水材料的现状

管片防水材料主要有两种：一种是以日本为代表的遇水膨胀橡胶，另一种是多孔三元乙丙弹性密封垫。遇水膨胀橡胶止水条这种材料之所以在日本应用非常广泛，主要是因这种材料首先由日本开发、价格低；另一个原因是日本盾构隧道通常采用双层衬砌，即在管片衬砌内再现浇一道混凝土衬砌，对第一道衬砌的防水质量要求并不象国内这样高。国内，南京地铁一号线及二号线其它区间隧道管片接缝防水采用了三元乙丙弹性密封垫。

3.2管片防水材料的选定

隧道工程的管片衬砌接缝的防水质量一直是个难题，根据管片设计对止水条的要求，并经过多方比选，本工程采用了EPDM弹性止水条，其主要产品成份为三元乙丙橡胶，设计成截面尺寸为33ram×16mm的多孔橡胶密封圈结构形式(图1)。

4、结束语

盾构法施工同步注浆施工工艺 第5篇

盾构法施工同步注浆施工工艺

介绍了盾构法施工中同步注浆原理、工艺、注浆参数、同步注浆中遇到的问题及其解决方法,根据地层地质、地面构建物情况选择硬性浆液或惰性浆液作为注浆材料,以及同步注浆中应注意的事项.

作 者：张士屹 作者单位：沈阳地铁有限公司工程一处,辽宁,沈阳,110011刊 名：西部探矿工程英文刊名：WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING年，卷(期)：21(4)分类号：U455.43关键词：地铁隧道 盾构法 同步注浆

盾构机施工单机核算 第6篇

我局盾构机分布分散，人力、设备资源没有形成合力，相比较下，3公司使用盾构机施工较早，有一套成熟的人力资源管理模式。但是，当前五公司，武汉公司分别有盾构区间项目需要施工，这两个公司在盾构施工方面缺乏经验，能不能把局所有的盾构机统一由一个机构进行管理，各种资源容易形成合力，再就是有成熟的施工经验和人员，能够实行单机核算，通过单机核算规范施工现场、物资、预算合同等部门的一些工作方法和流程，完善基础管理工作，堵塞漏洞，并为项目定额提供数据支持。

1、单机核算的方法 1.1 单机核算的概念

单机核算是对1 台（套）机械设备在施工生产过程中的各种消耗支出和创造产值收入的比较，它与设备在企业中的投入和产出有直接关系，是设备管理的重要环节。盾构施工单机核算是指对盾构机及其配套设备在施工过程中的各种材料物资的消耗和维修保养所发生的费用。

1.2 单机核算的组成要素

核算要素分为收入和支出，收入要素是设备的产出，即产值；支出要素是设备完成产值所消耗的原材料、社会资源、人工劳动等，即成本。盾构施工单机核算是单位工程量内每台盾构机及其后配套设备机械的产值与成本的核算，产值与成本之差即为收益（效益）。1.3 单机核算的方法

此项工作主管部门为预算合同部，相关部门为材料部、机械部和现场施工管理人员。

（1）工程部现场施工管理人员每天及时填写《工程机械运行日志》《工程施工进度与用工情况表》，保证数据的真实性、准确性。每月20 号将所填资料送交预算合同部。（2）设备材料部

计算每台自有设备的月折旧费，记录大修费和经常修理费及修理占用时间，核算安拆及辅助设施费的月摊销费用，掌握操作手工资情况。每月20 日填写《设备成本费用月统计表》送交预算合同部。做好每台设备在完成进度产值所消耗和使用的各种配件、材料等名称、规格型号、编号，领用时间、数量。在领用材料中必须建立“以旧换新”的制度，防止“多领少用”的现象，同时细心做好物品出库手续，每月20 日将记录复印件送交预算额合同部。（3）预算合同部

① 根据现场提供的工程机械运行日志，做好《设备运行单机统计台帐》。

② 根据单机统计台帐和设备部提供的《设备成本费用月统计表》及外租设备的摊销费用，核算自有机械的实际月成本费用和外租设备的利用率等，为项目领导在施工管理决策方面提供参数。单机核算在盾构施工管理中的应用在盾构施工管理过程中的单机核算，主要核算两个方面： 盾构消耗材料的核算与盾构施工机械设 备维修费用的核算。2.1 核算内容

消耗材料费用主要包括：

（1）盾构机正常掘进所需的消耗物资，主要包括盾尾密封脂、HBW、EP2、水、电等。

（2）管片拼装及注浆所需的消耗物资，主要包括砂、水泥、膨润土、水玻璃、联接螺栓等。

（3）周转材料的消耗，主要包括轨枕、轨道、走道板及支架、定轨器、轨道压板、鱼尾板、联接螺栓防护红绳、水管及附件、水管支架、风筒及挂钩、高压电缆及挂钩、高压转接箱、照明线、灯架及照明灯、电话线、电箱、电缆、托架、反力架、洞门止水装置（B 板、扇形压板、洞门止水橡胶帘布板）等。

（4）其它消耗物资包括充电房材料消耗，以及氧气、乙炔、焊条等其它不能再回收利用的小五金材料及意外抢险消耗物资等。2.2 核算方法

盾构施工监测总结报告 第7篇

总结报告

编制：

审核：

审批：

XXXXX轨道交通X号线X期工程XX标项目经理部

二○一二年 一月三十日

施工监测总结报告

目 录 工程概况..............................................................................................................................................................................3 1.1工程简述....................................................................................................................................................................3 1.2 工程地质及水文地质情况.......................................................................................................................3 2 监测作业方案.................................................................................................................................................................5 2.1监测依据....................................................................................................................................................................5 2.2监测内容....................................................................................................................................................................5 2.3监测频率....................................................................................................................................................................6 2.4监测精度....................................................................................................................................................................6 2.5警戒值的执行.......................................................................................................................................................8 3.监测成果质量.................................................................................................................................................................8 3.1质量控制....................................................................................................................................................................8 4监测组织实施...................................................................................................................................................................9 4.1投入的仪器设备.................................................................................................................................................9 4.2监测人员组织.......................................................................................................................................................9 5完成监测工作量.............................................................................................................................................................9 6监测成果总结................................................................................................................................................................10 6.1监测统计成果....................................................................................................................................................10 6.2监测成果曲线....................................................................................................................................................10 7监测成果分析................................................................................................................................................................10 施工监测总结报告 工程概况

1.1工程简述

XXXX～XXXX区间设计范围为Y（Z）DK16+915.15～Y(Z)DK18+733，右线长1817.85m，左线长1794.332m（短链23.518m），线路自XXX站向南穿越万国商业广场、南塘村、白沙湾路与曲塘路交汇处、并穿越杜花路立交和京珠高速公路，向南到达XXXX。区间线间距为13~15m，线路平面最小曲线半径为450m。区间隧道最大纵坡为26‰。本区间采用盾构法施工，隧道埋深约在15～40m之间。区间在YDK17+276.055、YDK17+876.055和YDK18+400处各设置一条区间联络通道，其中YDK17+876.055兼做泵房，联络通道及泵房采用矿山法施工。

1.2 工程地质及水文地质情况

1.2.1 地形、地貌

本段地貌单元主要为XXXⅠ级阶地，地形平坦开阔，河湖发育，水塘星罗棋布，局部可见残丘、岗地，地面标高32～38m，局部岗地标高可达60多m。

1.2.2 地层岩性

各岩土层具体分部特征及土性变化情况见《地层特性表》。

本盾构区间隧道主要穿越地层为残积粉质粘土（4-1）、强风化泥质粉砂岩（5-1）、中风化泥质粉砂岩（5-2）。盾构上覆土层主要为杂填土（1-2）、粉质粘土（2-1）、圆砾（2-4）、卵石（2-5）、粉质粘土（4-1）、残积粉细砂（4-2）、强风化泥质粉砂岩（5-1）、全风化泥质粉砂岩（5-1a）、中风化泥质粉砂岩（5-2）。

1.2.3 地质构造及地震烈度

本标段区间场地属地壳稳定场地。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）本工程为重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度要求加强其抗震措施，即按7度进行抗震措施设防，地震作用仍建议按6度进行抗震验算。

1.2.4 水文地质条件 施工监测总结报告

1）地下水类型

地下水主要有孔隙水（土层滞水、孔隙承压水），基岩裂隙水两大类。2）地下水位

本标段区间主要为强风化粉质泥砂岩和中风化粉质泥砂岩。强风化粉质泥砂岩和中风化粉质泥砂岩岩体较完整为弱透水层。

3）地下水的腐蚀性

本场地水的环境类型为Ⅱ类，孔隙水对混凝土结构、对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性、对钢结构具弱腐蚀性；基岩裂隙水对混凝土结构钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀、对钢结构具弱腐蚀。

1.2.5 气候情况

长沙属亚热带季风湿润气候，气候温和，雨量充沛，雨热同期，四季分明。春末夏初多雨，夏末秋季多旱；春湿多变，夏秋多睛，严冬期短，暑热期长。全年无霜期约275天，日照时数年均1677.1小时。年平均气温12.3.8～17.2℃，长年积温为54～57℃，市区年均降水量1361.6mm。

1.2.6地面及地下情况

由于采用盾构施工方案，避免了对市政交通的影响，施工时修建一条临时便道连接市政交通，期间只需要做好施工车辆的交通组织。

由于体育公园站～杜花路站区间区间隧道要下穿栗塘小区、南塘村、恒丰天湘华庭及京珠高速公路。0 地下管线均位于隧道上方，盾构机掘进至管线前后各6m处时，应保持开挖面稳定，及时进行盾尾壁后同步注浆和二次注浆，保证盾构施工质量；同时应加强对管线的监控量测，做到信息化施工，并制定严密的应急预案。盾构隧道施工期间不需要对地下管线进行改移或做特别的防护措施。施工监测总结报告 监测作业方案

2.1监测依据

1、《长沙市轨道交通二号线一期工程15标工程》施工图设计主体围护图纸，本工程相关的勘察、设计图纸或文件及相关会议的精神;

2、《城市轨道交通工程测量规范》（GBB50308-2008）；

3、《建筑变形测量规范》（JGJ8 8-2007）；

4、《工程测量规范》（GB50026-2007）；

5、《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；

6、《地铁工程监控量测技术规范》（DB11/490-2007）（北京）；

7、国家和长沙市有关管线保护、管理、监督、检查的文件、通知等；

8、国家现行施工技术规范、规程和长沙市的有关规定；

9、《铁道隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）。

2.2监测内容

根据本工程监测技术要求和现场施工具体情况，设置的监测内容及监测点必须满足本工程设计要求和符合有关规范，并能全面反映工程施工过程中周围环境及基坑围护体系的变化情况。本项监测按以下要求进行。

（1）以区间盾构施工隧道轴线两侧各30m范围内涉及的建（构）筑物、地下管线及土体为监测保护对象。

（2）道路下的各种管线，特别对上水管、煤气等刚性压力管线进行重点监测。在管线搬迁时尽量布设直接监测点。尤其对盾构隧道轴线两侧5m范围地下管线要以管线阀门井、窨井等的井口地面结构直接观测，5m以外管线可通过利用土体地面沉绛观测点反映其变形情况。

（3）随着盾构隧道推进完成，跟踪监测新完成隧道的结构沉降情况。施工监测总结报告

具体投入监测内容如下： ·地表沉降 ·地下管线沉降 ·建（构）筑物沉降 ·隧道沉降监测 ·隧道净空收敛

2.3监测频率

监测工作必须随施工需要实行跟踪服务，为确保施工安全，监测点的布设立足于随时可获得全面信息，监测频率必须据施工需要调整，特别在盾构出洞时要加密监测频率跟踪监测，具体如下：

（1）在区间隧道盾构出洞前布设监测点，取得稳定的测试数据，在盾构出洞后即开始连续跟踪监测，监测频率可根据工程需要随时调整，以满足保护环境的要求；

（2）地面沉降、管线沉降的观测范围为盾构前30米，后30米。在盾构推进期间每天测量二次；

（3）建筑物沉降，根据盾构推进里程及建筑物距隧道轴线的远近，对不同的建筑物可采用不同的监测频率，最终的目的是达到及时了解建筑物的变化情况即可，监测频率每天二次，在盾构穿越穿栗塘小区、南塘村、恒丰天湘华庭及京珠高速公路时要增加监测频率，根据沉降量及沉降速率及时调整监测频率，保证监测信息准确及时。

2.4监测精度

采用精密水准测量（按国家二等水准测量精度要求）的方法，布设高程控制网，至少三个固定点作为基准点，所设基点保证不在受施工影响范围内，同时，基准网定期检测，每隔3个月检测一次。根据基准点测定埋设在被监测的建筑物、构筑物处的工作点和观测点。根据监测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值，并分析产生的原因，预报建筑物的安全状况。

基准工作基点及沉降监测点的埋设，在不受地铁施工影响相对稳定的位置，埋设至少3个地面基点。基点采用钢筋深埋桩水准点，埋设深度应大于1米，以粗螺纹钢埋设，并用混凝土浇灌。监测点采用在地表挖30cm~50cm桩坑浇入混凝土，混凝土内插入专用不锈钢施工监测总结报告

沉降测头，其测头为半球形，测头露出混凝土约2cm至3cm。

为使测量满足设计的监测精度，在建筑物沉降观测时，采用国家二等水准测量的精度要求和观测方法进行施测。

国家二等水准测量规范规定，基辅分划所测高差的差应小于Δ=+0.7mm，则基辅分划高差的中误差应为：Mh′=（1/2）Δ=+0.35mm。

基辅分划所测高差的中误差应为：Mh=（1/

2）Mh′=+0.25mm。

上式中Mh可视为一个测站所测高差的中误差。在建筑物沉降监测中最远观测点到工作基点，水准观测站数不多于10个，所以最弱水准点的高程中误差为：

10MH=Ma=+0.78mm 则最弱水准点两周期观测高程值之差（即相对沉降量）的中误差： MΔH=2Mh=±1.1mm 由此说明，按国家二等水准测量的观测精度进行沉降观测，相对沉降量的测量中误差为+1.1mm，该监测精度达到了建筑物沉降监测的精度要求。

外业观测中的限差要求，要求各测点的视线应≤30m，视距差≤0.5m，前后视距累积≤1.0m，基辅分划读数≤0.5m，测段往返测高差不符值小于+4+4L mm；闭合水准路线闭合差小于+

4Lmm；附合线路闭合差小于

Lmm。（L为测段或附合路闭合路线的长度，以公里为单位，不足1公里取L为1公里）。

每次沉降观测后要进行外业精度评定，计算水准测量每公里高差中数的偶然中误差和每公里高差中数的中误差。这两个精度指标应分别小于+1.0mm、+2.0mm。

达到以上限差要求的成果才可视为合格的外业观测成果，并进行内业计算。在沉降观测每周期的观测中，尽可能保持同样的水准路线，使用同一台仪器和保持同一人观测，以确保观测的精度，提高观测速度和成果的可靠性。施工监测总结报告

2.5警戒值的执行

经有关管理部门审核批准，并依据相关规范要求，本区间项目执行报警值如下： 地表最大隆沉量范围+10mm～-30mm，速率≤2—3mm/12小时；盾构出洞及穿越民房时最大隆沉量控制在±10mm范围内。

刚性管线的允许张开值≤6mm，因此，管线的局部最大沉降量≤10mm，变化速率≤3mm/24小时；管线最大沉降量>10mm时要报警。

建筑物沉降警戒值为δ/ h＜1/1000（δ为差异沉降值，h为建筑物长度），或由设计确定。根据测点之间的距离控制差异沉降值的警戒值或根据设计的要求确定警戒值。

3.监测成果质量

3.1质量控制

监测是施工的眼睛，监测工作为信息化施工提供准确的数据。为保证真实、及时、准确地做好监测数据预报工作，监测人员首先要对工作环境、工作内容做到心中有数。按我项目部要求，项目部人员基本做到：

（一）要了解工地周围环境和地质地层情况；

（二）要了解监测内容的预计变化值及变化规律；

（三）要结合现场工况来分析监测数据，一旦数据变化异常时，能及时提出问题；

（四）对采集到的各类监测数据要结合工况进行计算机处理，对变化较大的数据要进行复核；

（五）速率变化是监测的重要信息，是监测单位提供报警的重要依据。严密控制速率，首先要掌握速率变化的规律和不同施工阶段、施工区域的速率变化安全值，做到心中有数。

（六）当数据变化超常规时，不管是否有合理的解释，都应当提出报警。

为保证监测成果质量，我监测项目部依据承诺，基本做到：

（1）24小时在现场值班；在监测期间负责科学、文明监测，并按时参加工地施工例会；

（2）确保投入监测工作水准仪、测距仪、全站仪等仪器都经过标定，保证仪器正常工作； 施工监测总结报告

（3）工作时，定人定仪器进行测量,以减小人为的误差；

4监测组织实施

4.1投入的仪器设备

（1）进口瑞士 LeicaNA2型水准仪一台自带平板测微器一套及国产的河北珠峰铟瓦尺一套，读数分辨率可达±0.01mm；

（2）进口瑞士LeicaTCR1202R300全站仪一台及国产仿徕卡对点器四套；（3）Leica反射片若干；

（4）惠普计算机一台，打印机两台

4.2监测人员组织

组织机构及人员如下表：

二号线15标工程监测人员表

5完成监测工作量

本区段自2010年11月初开始从杜花路站基坑西端井出洞，推进施工顺利，历时约13个半月，于2011年12月中旬顺利在体育公园站基坑南端井进洞。我部门跟踪监测地表环境沉降2012年3月底，并进行隧道沉降监测至2012年4月，完成隧道沉降监测100次，地表环境监测375次。

本区间共进行了如下监测项目

（1）沿盾构轴线方向地表沉降监测：共布设测点72点；

（2）垂直盾构轴线方向断面地表沉降监测：共布设测点共280点；（3）临近盾构施工区域地下管线、房屋沉降监测：共布设测点238点；（4）盾构隧道管片沉降监测：共布设测点196点；

按监测方案要求：盾构机头前方30米、后方30米范围，跟踪监测，每天2次；盾构 施工监测总结报告

后方30~100米监测对象，第一个月每周１次；然后进行月测，正常情况下１月后停测，并根据现场情况适当加大了范围，延长观测期。

6监测成果总结

6.1监测统计成果1、2、部分房屋监测沉降变形有较大变化，施工对临近房屋未产生明显影响。

3、隧道环片均呈现<10mm的 轻微抬升，变形并基本收敛。以下地表沉降监测点变形较大，统计列表如下

6.2监测成果曲线

各监测点详细变形量、变形趋势情况在《监测成果曲线图册》中可较直观反映。

7监测成果分析

为平衡盾构切口前方被动土压力，切口位置必须施加适当的压力；而盾构机身一般比隧道外径略粗，从而盾尾新拼装环片外侧会有施工缝隙土体缺失，所以必须及时注浆。另外，由于盾构施工过的区域土体再固结密实将会产生后续沉降并逐步收敛。从监测成果数施工监测总结报告

据分析，盾构正常推进过程中一般表现为切口前方轻微地表上升或基本稳定，盾尾及后方产生较大上浮。盾构姿态调整、盾构机密封刷损坏或漏油、注浆不及时、土体地质情况异常、隧道环片渗漏等均使土体产生异常缺失，导致周边地表环境发生明显变形沉降。

盾构施工原理 第8篇

盾构机姿态控制包括盾构机体滚动角控制及轴线偏差控制。 (1) 机体滚动角是指盾构机在掘进过程中土体反作用于刀盘而传递至中体发生的滚动偏差, 如盾构机滚角过大, 则机体不能够保持正确的姿态, 直接影响管片拼装质量。 (2) 轴线偏差是指盾构机体轴线 (盾构机盾尾中心与刀盘中心的线段) 与设计轴线的的偏差。

1 影响盾构机姿态的因素

1.1 不同的地层条件

盾构机在掘进过程中同一断面中出现两种或以上不同性质的地层, 肯定会引起姿态变化, 特别是差异较大的更为突出。如上软下硬地层 (上部为淤泥质层或砂层, 下部为风化岩层) , 则盾构机的轴线方向易向上偏移。

1.2 土压变化

在掘进过程中的保持土压力稳定, 防止突变。出渣控制不好, 多出或少出, 引起盾构参数变化都有可能导致盾构机姿态的变化。

1.3 人为控制因素

盾构机操作手的技术水平与经验直接应将到盾构姿态的发展趋势, 其中包括了盾构机操作手如何通过盾构机现有姿态、盾尾间隙及千斤顶行程等因素去判断, 然后作出正确的管片选型是盾构机姿态趋势发展好与坏的关键。

2 盾构机姿态控制的一般细则

盾构机的方向纠偏直线段时应控制在±30mm以内, 在缓和曲线及圆曲线段, 盾构机的方向纠偏应控制在±50mm以内 (广州地铁施工掘进姿态检验批主控项目要求) 。尽量保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行, 否则, 可能因为盾构姿态偏差导致盾尾间隙过小, 造成管片错台及崩角。

当掌子面土体较为均匀, 土体强度不高的情况下 (一般低于30MPa) , 盾构机的姿态控制相对容易, 此时, 通过合理调节各分区的千斤顶推力, 保持盾构机轴线吻合设计轴线, 同时注意管片选型应符合盾尾间隙要求, 防止盾尾间隙过小造成的干涉, 间接影响盾构姿态。

当开挖面遇到硬软程度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以及正确管片选型, 当出现偏差过大时, 纠偏不可过急, 有必要时可考虑使用超挖刀。

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。

在小半径曲线段掘进时, 应提前转弯, 即根据曲线半径的大小不一样让盾构机向转弯方向偏移一定量, 一般曲线半径大于2000mm的, 偏移量取10~15mm, 曲线半径小于500mm, 偏移量取25~35mm。

在盾构机姿态控制中, 推进油缸的行程以及盾尾间隙控制是重点。对于1.5m宽的管片, 千斤顶行程应控制在1750mm左右, 行程差控制在0~40mm内, 行程过大, 使得后盾与管片之间的夹角增大, 受力不均, 导致管片错台以及崩角。

3 不同地质条件下盾构机掘进姿态的控制

3.1 淤泥质土层 (或砂层) 中盾构机掘进姿态的控制

盾构机在软弱地层或者砂层中掘进时, 由于地层自稳性能差, 为控制盾构机姿态偏差在允许范围内 (±100mm) , 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30~35mm/min之间, 刀盘转速控制在1.5r/min左右。由于软弱地层中无法给盾构机提供足够的纠偏反力, 完全依赖于管片的反力纠偏, 一旦轴线偏离则纠偏难度大, 因此该段地层中掘进时, 五组千斤顶推力应较为均衡, 避免掘进过程中因千斤顶行程差过大 (≥50mm) 而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, 另外要严格控制出土量防止超挖, 同时须控制同步注浆量以保证管背间隙被有效填充。

3.2 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。

该类地层中滚角发生变化大且快, 需频繁反转刀盘来调节滚角偏差。且注意刀具磨损情况, 如发生刀具的局部磨损或脱落, 特别为边缘滚刀和刮刀的偏磨, 也可造成盾构姿态的偏差, 故在千斤顶推力均匀的情况下, 如发生姿态偏差或不受控, 则需要开仓检查刀具, 必要时更换新刀及使用超挖刀。

4 管片选型

在盾构施工中, 正确的管片选型对盾构机保持良好的盾构趋势及姿态纠偏极为重要, 一旦选型失误, 盾构机姿态将持有一段距离的失控, 纠偏相当困难。

管片包括标准环管片与转弯环 (右转弯、左转弯) 管片, 转弯环最大楔形量为38mm。当掘进隧道曲线或者盾构姿态纠偏时, 通过应用标准环和转弯环来拟合隧道。

图1为右转弯环管片安装顺序图。

由图1可得知, 不同的安装K块点位, 管片最大楔形位置不同;管片通过不同点位的拼装, 就可以实现隧道的调向。左转弯环管片与右转弯环相反, 标准环无楔形量。

管片选型的原则有:

4.1 管片选型要适合隧道设计线路

在盾构施工前, 先行对设计隧道进行管片拟合, 通过拟合, 就大致上知道整个隧道需要多少标准环、左转弯环、右转弯环。盾构施工中, 管片的选型基本上与拟合管片选型相符。

以APM3标隧道工程最小圆曲线段为例 (最小圆曲线半径400m, 长度130m) 计算出标准环与转弯环的布置。

式中:A一环转弯环拼装后管片轴线的偏转角度。

计算得出:A=0.4031

根据圆心角计算公式:

将A=0.4031代入上式, 得出L=2.812m, 每隔2.812m需要拼装一环转弯环, 管片长度1.5m, 也就是说, 在400转弯半径的圆曲线上转弯环与标准环的比例为1:1。

4.2 管片选型要适应盾构机趋势

千斤顶行程及盾尾间隙偏差不大的情况下, 当盾构机的趋势偏向右, 则应选择右转弯管片;反之, 则选择左转弯管片。这样才能保证在掘进完下一环后保持好盾尾间隙、千斤顶油缸与管片面的受力均匀。

4.3 管片选型要适合千斤顶行程、盾尾间隙

管片选型的首要条件就是要适合千斤顶行程与盾尾间隙。

以德国海瑞克S181/S182盾构机为分析对象, 此类盾构机共有五组油缸, 分为A、B、C、D、E组, 如图3所示。

盾构机就是依靠这五组千斤顶油缸推在管片上产生的反力向前推进的。每组油缸都有行程测量系统用以控制推进行程, 千斤顶行程与盾尾间隙有着密切的关系。举个例子, 当D组的行程比A、B组的行程大时, 则平面上盾构机轴线与管片轴线不平行, 成一定的夹角, 盾构机的趋势向右 (相对于管片轴线) , 此时盾构机往前掘进过程中, 盾尾间隙的变化趋势是右边盾尾间隙变小, 左线盾尾间隙增大。此时, 通过管片安装顺序图, 应选择最大管片环宽位置放在千斤顶行程较大的位置, 管片选型:R1或R11。

盾尾间隙是管片选型的一个重要依据。当选型不当, 盾尾间隙过小时, 就会造成盾尾刷被挤压摩擦破坏, 管片错台等现象。每次管片安装前, 应对盾尾管片的上、下、左、右四个位置的盾尾间隙进行测量, 当盾尾间隙最大差达到30mm以上, 则需要安装转弯环进行调节。基本的原则是:将最大管片环宽位置放在盾尾间隙较小的位置。

管片选型的三个原则相辅相成, 在实际盾构施工中, 需综合考虑盾构参数, 如设计轴线走向、盾构机姿态趋势、千斤顶行程差及盾尾间隙等, 作出最有利的盾构机姿态发展的管片选型。

5 盾构姿态纠偏措施

当盾构机姿态与设计线路出现偏差时, 就得对盾构机姿态进行纠偏, 针对海瑞克S181/182被动铰接盾构, 重点采取以下措施, 进行姿态控制和纠偏。对推进油缸进行检查与维修, 使调整推力时, 能够及时调整到位, 并且能够保持稳定, 推进压力及形成数据准确。

盾构机姿态在超过±50mm时, 应马上调整推力, 并配合管片及调整铰接, 逐步调小到允许范围之内;姿态在超过±75mm时, 应立即停止掘进, 向技术部及项目部汇报, 在分析总结原因并确定下一步纠偏掘进措施或方案后, 再按照拟定措施掘进。

当盾构机姿态已经调整到向隧道设计轴线方向 (判别方法为盾构机姿态为负时, 趋势值为正;盾构机姿态为正时, 趋势值为负) 时, 及时减小趋势值, 在盾构机姿态接近隧道设计轴线 (±10mm) 时, 将趋势值调整到±2之内。正常掘进时, 严格控制盾构机水平 (竖直) 方向的趋势值控制在±5之内, 极特殊情况因纠偏需要也不能超过±10。对因测量移站造成PLC显示姿态的变化, 根据测量部门总结经验规律, 操作人员借鉴并参考。

同时, 根据盾构机掘进的特点, 纠偏过程中, 在以下几个方面注意进行控制:

(1) 在正常掘进过程中, 保持盾构机竖直方向姿态的趋势在±2 (‰) 左右, 防止盾构机掉头。

(2) 水平姿态控制在±20mm以内, 转弯段向圆心方向增加20mm左右, 为管片在脱出盾尾后应力释放而向外侧 (切线方向) 位移预估一定的提前量, 避免管片姿态超限。

(3) 在盾构机姿态趋势大于7 (或小于-7) 时应暂停掘进, 分析出造成的原因后, 调整油缸编组的推力或铰接行程, 使趋势值在±5之间变化。

(4) 盾构机纠偏, 水平及竖直姿态调整量控制在不大于10mm/环, 一般在7~9mm/环;盾构机姿态的趋势值 (水平及竖直) 的变化必须控制在±2/环 (趋势值为正则减, 为负则加) 以内。

(5) 推进油缸最大行程控制在1700~1850mm之间, 行程差0~30mm, 保证在行程差达到最大值时基本上用一环转弯型管片 (最大可调整长度38mm) 即可调整好, 使下一环管片受力面与推进油缸及盾构机掘进方向基本垂直。

(6) 推进油缸左右两侧压力差控制在50bar以内, 上下压力差控制在100bar以内。铰接行程长度0~140mm, 控制在40~80mm, 行程差:0~50mm, 以保证盾体 (前体及中体) 与盾尾轴线夹角不致过大。

6 实例分析

以APM3标盾构隧道工程为例, 工程左线掘至512环时, 当时盾构机的姿态为:水平方向-29/-24 (趋势-1) ;垂直方向-37/-54 (趋势2) , 因为临近出洞, 盾构机操作手需立即将盾构机水平方向纠偏至+10mm, 操作手在掘进过程中加大A, B组千斤顶油缸压力, 但盾构机的水平趋势仍未能由-1调节至1, 相反, 水平趋势由-1增至-3。通过分析495~511环盾构姿态及管片选型数据, 发现495~504环盾构姿态都很好, 管片选型亦无误, 原因在于505~509环的管片选型, 505环开始管片已经有偏右 (相对设计轴线) 的趋势了, 操作手没有分析到, 仍在506~509选型右转弯管片来调节垂直方向偏差, 而没有留意到同时将水平方向的管片趋势向右扩大, 直至512环才发现, 详见表1;此时, 管片趋势与设计轴线偏差大, 且盾构机A、B组千斤顶油缸行程比D组大35mm, 故不能再加大A, B组千斤顶油缸压力, 否则导致行程差过大, 千斤顶油缸与管片受力不平衡, 容易引起管片破裂、错台。只能通过拼装左转弯环调整千斤顶行程差以及拟合设计轴线, 慢慢将盾构机姿态纠正。

通过以上实例分析, 盾构机操作手在掘进过程中管片选型未综合考虑拟合设计轴线造成盾构机姿态进入难于纠偏的状态, 所以, 盾构机操作手在姿态控制上不但要掌握盾构通过不同地层的掘进控制, 还要综合考虑设计轴线走向、盾构机的趋势、千斤顶行程差及盾尾间隙等方面因素, 作出正确的管片选型。

7 结束语

在盾构施工中, 盾构机掘进姿态的控制是一件极为重要的工作。盾构机的掘进姿态主要通过调整五组千斤顶油缸推理来实现, 管片选型调整千斤顶油缸行程差与盾尾间隙是为了更好的配合盾构姿态的调整。盾构机操作手在掘进过程中的每一个决定都关系到盾构机姿态控制的好坏, 所以盾构机操作手的操作技能、经验及综合素质为决定盾构掘进姿态好坏与成型隧道质量的关键。

参考文献

[1]周文波, 编著.盾构法隧道施工技术与应用, 2004, 11.