掘進(jìn)參數(shù)及盾構(gòu)姿態(tài)

1、精品文檔掘進(jìn)參數(shù)及盾構(gòu)姿態(tài)盾構(gòu)開挖過程中， 掘進(jìn)參數(shù)及盾構(gòu)姿態(tài)是主要的控制項目， 而這兩方面又是相互影響的。 掘進(jìn)參數(shù)是手段， 盾構(gòu)姿態(tài)是目的。 掘進(jìn)參數(shù)決定了盾構(gòu)姿態(tài)的發(fā)展趨勢， 盾構(gòu)姿態(tài)又決定 掘進(jìn)參數(shù)的選擇，二者相輔相成，共同促進(jìn)盾構(gòu)施工的質(zhì)量。一、掘進(jìn)參數(shù)小松 TM632PMX 盾構(gòu)機(jī)屬于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，主要由刀盤及刀盤驅(qū)動、盾殼、螺旋輸 送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、管片安裝機(jī)、推進(jìn)油缸、同步注漿系統(tǒng)等組成（盾構(gòu)機(jī)主體） 。根據(jù)盾 構(gòu)機(jī)的組成，掘進(jìn)參數(shù)主要有以下幾方面。1、土壓土壓力主要由水壓以及土體壓力組成（還有滲透力的作用） 。掘進(jìn)中一般按照土體埋深 考慮靜水壓力以及適當(dāng)考慮土體壓力， 但都

2、應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)考慮計算土壓。 實(shí)際掘進(jìn)中的土 壓除考慮靜水壓力以及理論的土體壓力外， 應(yīng)根據(jù)計算土壓以及實(shí)際出土量以及地面沉降綜 合考慮。 實(shí)際各種地層土壓還應(yīng)考慮地面建筑物狀況以及隧道上方管線布置，通常， 對于各種含水或富含水砂層并且地面有建筑物狀況， 土壓應(yīng)考慮高于隧道埋深靜水壓力并能夠產(chǎn)生 隆起以應(yīng)對后期沉降； 對于需要進(jìn)行半倉氣壓掘進(jìn)地層， 土壓也需高于隧道埋深的靜水壓力 以保證正常出土量； 對于弱含水地層， 土壓不必完全按照埋深靜水壓力考慮， 可以根據(jù)出土 量及地面沉降進(jìn)行適當(dāng)增減； 對于富含粘粒質(zhì)地層， 即考慮半倉氣壓掘進(jìn)但并非欠土壓， 以 免刀盤粘結(jié)。2、總推力正常掘進(jìn)推力由刀盤

3、切削土體的推力， 土倉壓力對盾體的阻力， 盾體與土體的摩擦力以 及后配套拉力組成。 在始發(fā)進(jìn)洞階段，由于盾構(gòu)進(jìn)入加固區(qū)時，正面土體強(qiáng)度較大，往往造 成推進(jìn)油壓過高， 加大了鋼支撐承受的荷載， 為了防止盾構(gòu)后靠支撐及變形過大， 必須嚴(yán)格 控制盾構(gòu)推力的大小。 把盾構(gòu)總推力控制在允許范圍內(nèi)， 避免因盾構(gòu)總推力過大， 造成后靠 變形過大或破壞， 導(dǎo)致管片位移。 在正常施工階段， 可適當(dāng)加大推力， 可以避免過多沉降 （邊 推邊注漿）。3、掘進(jìn)刀盤扭矩 刀盤扭矩指盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中刀盤切削土體時需要刀盤驅(qū)動系統(tǒng)提供的作用力， 刀盤扭 矩由土體切削扭矩， 土體攪拌需要的扭矩組成。影響刀盤扭矩變化的因素有：掘

4、進(jìn)速度；地 質(zhì)因素；渣土改良狀況；刀具狀況；刀盤狀況。當(dāng)掘進(jìn)速度快時，刀盤對土體切削量增加， 扭矩增加； 當(dāng)?shù)貙拥刭|(zhì)發(fā)生變化時， 刀盤切削土體需要的切削力變化時， 扭矩也會相應(yīng)增大； 當(dāng)渣土改良效果發(fā)生變化時， 如果土倉內(nèi)渣土流動性變差， 刀盤攪拌力矩增大； 如果刀盤與 掌子面之間渣土流動性變差時，刀盤與掌子面間摩擦力變化，刀盤扭矩也會發(fā)生明顯變化； 粘性土擠壓粘結(jié)成泥餅，也會增加刀盤扭矩。4、推進(jìn)速度盾構(gòu)機(jī)單位轉(zhuǎn)速內(nèi)推進(jìn)的長度為貫入度， 單位時間內(nèi)推進(jìn)的長度為推進(jìn)速度。 在軟土地 層掘進(jìn)時，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度應(yīng)該是越快越好（可以減少土層的損失） ，較快的推進(jìn)速度能夠 有效控制渣土出土量。 當(dāng)盾構(gòu)

5、機(jī)推進(jìn)速度出現(xiàn)忽快忽慢周期性變化時， 應(yīng)考慮刀盤出現(xiàn)泥餅 或中心部位刀具損壞。 在強(qiáng)風(fēng)化地層中， 當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度突然變慢時， 應(yīng)考慮是否土倉內(nèi) 渣土積土嚴(yán)重，避免發(fā)生泥餅。5、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速及扭矩 螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速具有調(diào)節(jié)土壓， 控制出土量的作用。 螺旋輸送機(jī)在富含水砂層中掘進(jìn)時， 如果噴涌嚴(yán)重， 可以通過反轉(zhuǎn)出土的方式掘進(jìn)。 螺旋輸送機(jī)掘進(jìn)中扭矩持續(xù)過大時， 應(yīng)考慮 向螺旋管內(nèi)注入泡沫或泥漿 （膨潤土） 減小扭矩防止螺旋機(jī)積土卡死， 也可加裝高壓噴水裝 置（出現(xiàn)泥餅時能夠較好的處理，減小扭矩） 。6、推進(jìn)油缸行程差 推進(jìn)油缸行程差指掘進(jìn)過程中由于各組推進(jìn)油缸 在掘進(jìn)中產(chǎn)生的各組油缸的行程差，

6、 而不是在管片拼裝后形成的油缸行程差。 從推進(jìn)油缸行程差在掘進(jìn)中的變化可以判斷盾構(gòu)機(jī) 的行進(jìn)方向變化。 通過鉸接油缸調(diào)整盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)， 能較好地避免以推進(jìn)油缸行程差調(diào)整姿態(tài) 產(chǎn)生的盾尾間隙變化過大而卡住管片的情形。 油缸行程過大可能會引起軸力偏心從而損傷管 片，因此要適當(dāng)控制油缸行程。7、滾動刀盾構(gòu)機(jī)滾動角指盾構(gòu)機(jī)盾體相對于預(yù)先設(shè)定水平線的擺動夾角，通常以 mm/m 或度為 單位，當(dāng)以 mm/m 為單位時，可以簡單計算盾體外徑部位的環(huán)向位移量，以度為單位時， 周長乘以 1/360 的度數(shù)即為環(huán)向位移量， 按照簡單計算的環(huán)向位移量可以得出盾構(gòu)機(jī)允許的 滾動角。 禁止在程序中橋接對滾動角的限制， 以

7、免出現(xiàn)盾體出現(xiàn)大角度反轉(zhuǎn)。 以改變刀盤旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向的方式可以調(diào)整盾構(gòu)機(jī)滾動角， 通常刀盤反時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)的滾動角， 順時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn) 生正的滾動角。 盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中，刀盤順時針、逆時針相互交替進(jìn)行， 降低滾動角的影 響。8、注漿壓力實(shí)際背襯壓力與顯示注漿壓力的差別是隨著盾尾內(nèi)置注漿管的管徑變化而變化的， 所以 初始注漿壓力值應(yīng)作為注漿壓力的參考基數(shù)值。 實(shí)際注漿壓力與刀盤掘進(jìn)土壓相關(guān)， 注漿壓 力應(yīng)在土倉壓力與參考基數(shù)值間調(diào)整。實(shí)際注漿壓力必須考慮盾尾尾刷可以承受的密封壓 力，過大的注漿壓力值必然損壞盾尾尾刷， 尤其在進(jìn)入富含水砂層前， 必須慎重考慮注漿壓 力以免在富含水砂層中由于尾刷損壞而產(chǎn)生

8、地層失水， 從而使地表沉降的嚴(yán)重后果。 同步注 漿的真正含義在于同步， 而不是背襯壓力注漿， 所以不同地層應(yīng)該考慮不同的注漿量。 對于 各種原因造成的注漿不足， 應(yīng)該以二次注漿予以補(bǔ)充， 而不能以同步注漿高壓大量的方式填 充。同步注漿可以有效的減少地表沉降， 有時為減少沉降可以加大注漿量。 邊推邊注， 不注 不推。同步注漿漿液一般由粉煤灰、石灰、膨潤土、砂、高效減水劑、水等組成（一般是惰 性的，有時添加水泥就變成硬性的） 。二次注漿一般的水泥漿（水泥：水=1:1 ）就能滿足，對已漏水較嚴(yán)重的，可以用雙液漿（水泥漿：水玻璃 =1:0.5 ）進(jìn)行注入。二、盾構(gòu)姿態(tài)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)指盾構(gòu)機(jī)軸線相對于隧道設(shè)

9、計軸線的位置以及變化趨勢，以水平及垂直方 向上的相對量來表示。盾構(gòu)機(jī)上的全站儀通過后點(diǎn)棱鏡與前視 3 個棱鏡所測的相對位置關(guān) 系，自動傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上，通過軟件計算分析，就可得到盾構(gòu)機(jī)的相對位置關(guān)系， 再與理論 設(shè)計的盾構(gòu)曲線相比較，得出偏差。盾構(gòu)姿態(tài)的控制也就是盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制。盾構(gòu)推進(jìn)軸線的質(zhì)量基本確定了管片軸 線位置，也就決定了隧道竣工軸線的質(zhì)量。為此可以認(rèn)為只有控制好盾構(gòu)的推進(jìn)軸線位置， 才能保證將隧道管片拼裝在理想的位置上， 來達(dá)到隧道竣工軸線偏值差在允許的范圍內(nèi)。 這 就是控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線的目的，也就是保證隧道竣工軸線質(zhì)量的手段。1、影響盾構(gòu)軸線控制的原因：（1）地層土體對盾構(gòu)產(chǎn)生

10、的偏向 盾構(gòu)在地層下向前推進(jìn)過程中將受到盾構(gòu)切口貫入土層的阻力、盾構(gòu)正面阻力、盾構(gòu) 四周土體與盾構(gòu)殼體間的摩阻力， 盾構(gòu)自重與下臥土層的摩阻力等組成。 上述阻力， 由于收 到地層土質(zhì)變化、 隧道埋深變化、 地面建筑物等因素， 形成阻力不均勻的作用于盾構(gòu)正面及 四周，從而導(dǎo)致盾構(gòu)推進(jìn)時偏向。（2）盾構(gòu)制作誤差造成盾構(gòu)推進(jìn)軸線的偏向 以圓形斷面盾構(gòu)其應(yīng)是中心對稱的結(jié)構(gòu)，這對軸線控制時極為有利的形式，但由于加 工誤差使其成為不正圓的外型，則將對盾構(gòu)產(chǎn)生偏向。（ 3）已拼裝成環(huán)的隧道對盾構(gòu)推進(jìn)軸線產(chǎn)生的影響 管片成環(huán)后與盾尾是不同心的，這樣兩者之間沿園周的間隙大小不一，又由于管片軸 線與盾構(gòu)軸線在施工

11、中是不一致的，形成了管片與盾殼局部處有接觸現(xiàn)象，產(chǎn)生了摩阻力， 這一阻力顯然會影響盾構(gòu)的推進(jìn)軸線。成環(huán)管片的整體性能同樣影響到盾構(gòu)軸線的控制效果。2、盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制方法 （1）、盾構(gòu)推力大小及合理作用位置的調(diào)整1）盾構(gòu)縱坡控制 盾構(gòu)縱坡控制不單是調(diào)整盾構(gòu)高程位置，還需要調(diào)正盾構(gòu)和已成環(huán)管片之間頂部和下 部間隙， 以減少盾構(gòu)對管片的徑向卡壓及下一環(huán)管片拼裝的困難。 縱坡控制應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)現(xiàn)狀 情況以及盾構(gòu)與管片間的相對位置，采用不同方法來達(dá)到最佳效果。2）盾構(gòu)平面控制 盾構(gòu)平面軸線的控制其含意及方法與縱坡控制相同，而不同的其一是控制對象，即盾 構(gòu)運(yùn)動的軌跡方向不同， 而兩個軌跡面是兩個相互垂直的面， 另一點(diǎn)是表示形式不同， 一般 平面是采用比較容易的左右兩腰千斤頂伸出長度差