盾構掘進參數(shù)的意義與相互關系

1、第 3 4 周工作報告曾凡宇一、工作概述（一）工程現(xiàn)階段進展香港路土體加固，趙家條站盾構始發(fā)工作，惠濟路與趙家條段收尾段推進與接受準備工作。（二）主要工作內容了解盾構推進各參數(shù)之間的關系， 探討工程實際中出現(xiàn)的問題與盾構參數(shù)的選定之間的因果關系。分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)并與相關論文做對比，觀察盾構出洞過程。下文將所見所得分類逐一敘述。二、盾構掘進參數(shù)的意義與相互關系（一）盾構掘進各參數(shù)的概念1. 掘進參數(shù)的選擇依據(jù)地質情況判斷，盾構機當前狀態(tài)，地面監(jiān)測結果反饋，盾構機姿態(tài)。2. 掘進（ 1）推進油缸的壓力：控制盾構機前進和轉向。（ 2）推進油缸的行程：指油缸伸出的伸長量。（ 3）速度：即掘進速度，以總推力

2、和刀盤扭矩為參考量。（ 4）總推力：推進油缸的總推力。（ 5）出土量：43 方，可由盾構機開挖直徑得出。2. 刀盤（ 1）轉速與扭矩：正常情況轉速參考扭矩。3. 環(huán)流（略）4. 土艙壓力其設定應由工程師決定， 有以下兩個原則： 密封土艙內的土壓力應可以維持刀盤前方開挖面的穩(wěn)定， 不致于因土壓偏低造成土體塌陷、 地下水流失； 也不致于因土壓偏高造成土體表面隆起、地表建筑設施破壞等。密封土艙內的土壓力應盡可 能低，以降低掘進扭矩和推力，提高掘進速度，降低土體對刀具的磨損，最大限 度地降低掘進成本。(2)調整：若壓力大時可以采取以下幾個措施來降低壓力：加快螺旋輸送機的 轉速，增加出渣速度，降低渣倉內

3、渣土的高度；適當降低推進油缸的推力； 降低泡沫和空氣的注入量，適當?shù)呐懦鲆欢康目諝饣蛩?。若壓力小時可以采取 相反措施。(二)統(tǒng)計分析1 .扭矩與總推力的統(tǒng)計關系表扭矩與總推力的關系5000400030002000100001 24 17 70 93 116 139 162 185 208 231 254 277環(huán)數(shù)扭矩(l m) 總推力(t)m 化后的對比環(huán)數(shù)度力速度 能推速進入 招總轉通貫分析:(1)圖1兩者基本吻合線性關系。可見是符合直接經(jīng)驗的。(2)圖2中刀盤轉速的波動變化程度最小，與施工過程中的人為控制情況相吻 合；掘進速度、貫入度的波動程度最大，應是由于地質情況的差距而對掘進產(chǎn)生

4、了重要影響。同時，除了出洞階段，兩者的波動基本同步，而出洞階段的不同是 由于自身的特殊性。2 .由各項參數(shù)頻數(shù)分布直方圖得均近似服從正態(tài)分布3 .刀盤轉速與掘進速度的關系之前圖表指出推進速度隨著刀盤轉速的增大而增大，且大部分轉速趨于恒 定，而其推進速度也穩(wěn)定在某個值附近。再做其兩者散點圖：掘進速度-刀 盤轉速q 1111101()2()304050掘進速度(【nm/min)圖3可得兩參數(shù)間匹配特性很弱，因此在實際工程中，其設定主要由各個因素考 量的施工經(jīng)驗得出，人為控制因素比較大。4 .刀盤扭矩與刀盤轉速的關系田矩書速關系圖圖4成正比關系。但是在散點圖上呈現(xiàn)微弱的方向關系。分析原因是操作人員在

5、 大扭矩開挖地層中降低刀盤轉速，由此出現(xiàn)兩者反向增長的現(xiàn)象。5 .扭矩與掘進速度的關系圖5推進速度-扭矩關系圖扭矩（t而刀盤扭矩與推進速度之間近似呈指數(shù)形式增加。而推進速度與總推力近似呈 線性關系，意味著此時總推力也是增大的。當千斤頂?shù)耐七M速度增加，千斤頂?shù)?推力和扭矩也同時增加，這是一個動態(tài)的問題。附表：掘進中參數(shù)的參考范圍參數(shù)名稱一般正常范圍參數(shù)名稱一般正常范圍參數(shù)名稱一般正常范圍刀盤轉速1.7 2.0rpm1號土倉壓力0 1.8bar2號校接位移10 140mm刀盤扭矩220bar以下2號土倉壓力0.8 2.5bar5號校接位移10 140mm螺旋機轉速4.0 10rpm3號土倉壓力0.

6、8 2.5bar10號校接位移10 140mm螺旋機扭矩120bar以下4號土倉壓力1 3bar13號校接位移10 140mm螺旋機艙門位移200800mm5號土倉壓力1 3bar1號泡沫液體流量a組油缸推力60 140bar螺旋機前艙門土壓1 3bar2號泡沫液體流量b組油缸推力80 160bar螺旋機后艙門土壓0bar3號泡沫液體流量c組油缸推力100180bar4號泡沫液體流量d組油缸推力80160bar1號泡沫氣體流量推進速度0 80mm/min2號泡沫氣體流量校接力0100bar3號泡沫氣體流量4號泡沫氣體流量（三）各參數(shù)與控制工程質量的關系1 .與沉降控制方面的關系首先，導致沉降的

7、客觀原因有倉壓不足導致開挖面土體松弛坍塌，輸送機轉 速太快，盾體本身變形，盾構機自身振動，導致土體壓密沒有注漿注漿不充分或 漿量不夠，地面超載引起土體壓縮隧道襯砌變形等。 而主要控制因素有土倉壓力、 每環(huán)出土量、每環(huán)注漿量掘進時土倉的壓力的控制如前所述根據(jù)盾構機的掘進速 度、螺旋輸送機的控制來調節(jié)；而與盾構掘進參數(shù)的關系中，出土量、注漿情況對沉降的發(fā)展影響最大。 而出土 量、注漿情況都與掘進速度有密切關系。 掘進速度太小，由于盾構機的擾動會導致出土量偏大，出土量太大就回降低土體的承載力，加大沉降。而推進速度過大，會導致注漿無法跟上，漿體無法初凝，沒有足夠的強度也會導致沉降。 故掘進速 度需要保

8、持在一個經(jīng)驗區(qū)間內。2 .管片質量也與掘進參數(shù)有著聯(lián)系，但是較細微，待深入了解，略。3 .掘進參數(shù)出現(xiàn)異常的情況及原因（1）推力大，扭矩小，推進速度小可能的原因：較接油缸壓力過大（暫不了解），必要時釋放；土倉壓力過高；刀 具嚴重磨損。（2）刀盤扭矩大，推進速度小可能的原因及處理：可能有泥餅產(chǎn)生，應立即停止掘進并加泡沫、水攪拌。（3） 土倉壓力上升快可能的原因及處理：開挖面坍塌，應適當加快掘進速度并增加土倉壓力防止惡化。三、盾構出洞（一）盾尾支撐布設在最后一環(huán)負環(huán)和井壁結構之間加設了鋼后靠（二）負環(huán)拼裝盾構后座選用7環(huán)負環(huán)管片拼裝而 成，考慮到電瓶車長度及吊運土箱、管 片的需要，其中設開口環(huán)5環(huán)

9、、閉口環(huán) 2環(huán)。（三）洞門鑿除洞口混凝土鑿除，首先鑿 除內側碎保護層露出內排鋼 筋并割除內排鋼筋，然后鑿除 內、外排鋼筋間的混凝土，之 后按專項施工方案在端頭加 周范圍內隨機鉆 10個垂直 孔，取出土芯，觀察土芯強度、 均勻性以及水的含量。根據(jù)檢查孔的出水量、強度及均勻性判別。特別注意水平孔出水量，如果出水量超過限值，就須重新進行加固。最后鑿出外排鋼筋割除外 排鋼筋。清理混凝土碎塊。洞門鑿除要連續(xù)施工，盡量縮短作業(yè)時間，以減少正 面土體的流失量。整個作業(yè)過程中，由專職安全員進行全過程監(jiān)督， 杜絕安全事故隱患，確保人生安全，同時安排專人對洞口上的密封裝置做跟蹤檢查，起到保護作用。（四）盾構上靠

10、（五）加固區(qū)推進加密測點并加強監(jiān)測頻率；嚴格控制土壓 力；嚴格控制出土量；推進速度偏慢，盾構出 洞時推進速度宜控制在5mm/min以內，確保盾 構頂進壓力以及刀盤扭距不至于太大，且影響 盾構機性能。（六）非加固區(qū)推進嚴格控制土壓力；嚴格控制出土量；適當 提高推進速度。（七）注意事項1 .負環(huán)管片脫出盾尾后，周圍無約束，在推力 作用下易發(fā)生變形，為此需采取必要的加固措施2 .千斤頂總推力控制在適當?shù)姆秶鷥龋ú怀^鋼后靠的設計荷載）3 .盾構機進入洞門圈時，需密切注意洞圈止水裝置是否完好，必要時需對其采取 補加固措施，確保密封效果。4 .拼裝負環(huán)管片時，要保證管片和盾構機下部的合理間隙。5 .確保

11、盾尾油脂的壓入量和均勻性，保證盾尾密封效果。6 .初始注漿時，注漿壓力的設定要綜合考慮地面沉降要求和洞門密封裝置的承壓 能力。7 .除了洞口特殊環(huán)外，其他負環(huán)管片可不貼止水密封條四、本周工作總結1 .完整地了解盾構工作的整個流程，初步系統(tǒng)的形成了直觀概念。下一步則需要 繼續(xù)深入。2 .大體了解了盾構各參數(shù)的意義與控制工程質量的關系， 然而由于盾構機的可操 作性很強，掘進參數(shù)的選擇并不能一概而定，每一種不同的地形就是完全不一樣 的操作方法，需根據(jù)不同的實際情況選擇相應的掘進參數(shù)。3 .某些文獻專業(yè)性強，涉及理論部分比較晦澀，理解存在困難，需要循序漸進。 還有各學科存在交叉問題，綜合應用能力的提升需要得到