盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的意義與相互關(guān)系

1、第34周工作報(bào)告曾凡宇1、 工作概述（一）工程現(xiàn)階段進(jìn)展香港路土體加固，趙家條站盾構(gòu)始發(fā)工作，惠濟(jì)路與趙家條段收尾段推進(jìn)與接受準(zhǔn)備工作。（二）主要工作內(nèi)容了解盾構(gòu)推進(jìn)各參數(shù)之間的關(guān)系，探討工程實(shí)際中出現(xiàn)的問題與盾構(gòu)參數(shù)的選定之間的因果關(guān)系。分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并與相關(guān)論文做對(duì)比，觀察盾構(gòu)出洞過程。下文將所見所得分類逐一敘述。2、 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的意義與相互關(guān)系（1） 盾構(gòu)掘進(jìn)各參數(shù)的概念1. 掘進(jìn)參數(shù)的選擇依據(jù)地質(zhì)情況判斷，盾構(gòu)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)，地面監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)。2. 掘進(jìn)（1）推進(jìn)油缸的壓力：控制盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)和轉(zhuǎn)向。（2）推進(jìn)油缸的行程：指油缸伸出的伸長(zhǎng)量。（3）速度：即掘進(jìn)速度，以總推力和刀盤扭

2、矩為參考量。（4）總推力：推進(jìn)油缸的總推力。（5）出土量：43方，可由盾構(gòu)機(jī)開挖直徑得出。2. 刀盤 （1） 轉(zhuǎn)速與扭矩：正常情況轉(zhuǎn)速參考扭矩。3. 環(huán)流（略）4.土艙壓力其設(shè)定應(yīng)由工程師決定，有以下兩個(gè)原則：密封土艙內(nèi)的土壓力應(yīng)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(shè)施破壞等。密封土艙內(nèi)的土壓力應(yīng)盡可能低，以降低掘進(jìn)扭矩和推力，提高掘進(jìn)速度，降低土體對(duì)刀具的磨損，最大限度地降低掘進(jìn)成本。（2）調(diào)整：若壓力大時(shí)可以采取以下幾個(gè)措施來降低壓力：加快螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加出渣速度，降低渣倉(cāng)內(nèi)渣土的高度；適當(dāng)降低推進(jìn)油缸的

3、推力；降低泡沫和空氣的注入量，適當(dāng)?shù)呐懦鲆欢康目諝饣蛩Ｈ魤毫πr(shí)可以采取相反措施。（2） 統(tǒng)計(jì)分析1. 扭矩與總推力的統(tǒng)計(jì)關(guān)系表圖1圖2分析：（1） 圖1兩者基本吻合線性關(guān)系。可見是符合直接經(jīng)驗(yàn)的。（2） 圖2中刀盤轉(zhuǎn)速的波動(dòng)變化程度最小，與施工過程中的人為控制情況相吻合；掘進(jìn)速度、貫入度的波動(dòng)程度最大，應(yīng)是由于地質(zhì)情況的差距而對(duì)掘進(jìn)產(chǎn)生了重要影響。同時(shí)，除了出洞階段，兩者的波動(dòng)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(xiàng)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(zhuǎn)速與掘進(jìn)速度的關(guān)系之前圖表指出推進(jìn)速度隨著刀盤轉(zhuǎn)速的增大而增大，且大部分轉(zhuǎn)速趨于恒定，而其推進(jìn)速度也穩(wěn)定在

4、某個(gè)值附近。再做其兩者散點(diǎn)圖：圖3可得兩參數(shù)間匹配特性很弱，因此在實(shí)際工程中，其設(shè)定主要由各個(gè)因素考量的施工經(jīng)驗(yàn)得出，人為控制因素比較大。4. 刀盤扭矩與刀盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖4成正比關(guān)系。但是在散點(diǎn)圖上呈現(xiàn)微弱的方向關(guān)系。分析原因是操作人員在大扭矩開挖地層中降低刀盤轉(zhuǎn)速，由此出現(xiàn)兩者反向增長(zhǎng)的現(xiàn)象。5. 扭矩與掘進(jìn)速度的關(guān)系圖5刀盤扭矩與推進(jìn)速度之間近似呈指數(shù)形式增加。而推進(jìn)速度與總推力近似呈線性關(guān)系，意味著此時(shí)總推力也是增大的。當(dāng)千斤頂?shù)耐七M(jìn)速度增加，千斤頂?shù)耐屏团ぞ匾餐瑫r(shí)增加，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的問題。附表：掘進(jìn)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(zhuǎn)速1

5、.72.0rpm1號(hào)土倉(cāng)壓力01.8bar2號(hào)鉸接位移10140mm刀盤扭矩220bar以下2號(hào)土倉(cāng)壓力0.82.5bar5號(hào)鉸接位移10140mm螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速4.010rpm3號(hào)土倉(cāng)壓力0.82.5bar10號(hào)鉸接位移10140mm螺旋機(jī)扭矩120bar以下4號(hào)土倉(cāng)壓力13bar13號(hào)鉸接位移10140mm螺旋機(jī)艙門位移200800mm5號(hào)土倉(cāng)壓力13bar1號(hào)泡沫液體流量A組油缸推力60140bar螺旋機(jī)前艙門土壓13bar2號(hào)泡沫液體流量B組油缸推力80160bar螺旋機(jī)后艙門土壓0bar3號(hào)泡沫液體流量C組油缸推力100180bar4號(hào)泡沫液體流量D組油缸推力80160bar1號(hào)泡沫氣體

6、流量推進(jìn)速度080mm/min2號(hào)泡沫氣體流量鉸接力0100bar3號(hào)泡沫氣體流量4號(hào)泡沫氣體流量（3） 各參數(shù)與控制工程質(zhì)量的關(guān)系1. 與沉降控制方面的關(guān)系首先，導(dǎo)致沉降的客觀原因有倉(cāng)壓不足導(dǎo)致開挖面土體松弛坍塌，輸送機(jī)轉(zhuǎn)速太快，盾體本身變形，盾構(gòu)機(jī)自身振動(dòng)，導(dǎo)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(cāng)壓力、每環(huán)出土量、每環(huán)注漿量掘進(jìn)時(shí)土倉(cāng)的壓力的控制如前所述根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度 、螺旋輸送機(jī)的控制來調(diào)節(jié)；而與盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的關(guān)系中，出土量、注漿情況對(duì)沉降的發(fā)展影響最大。而出土量、注漿情況都與掘進(jìn)速度有密切關(guān)系。掘進(jìn)速度太小，由于盾構(gòu)機(jī)的擾

7、動(dòng)會(huì)導(dǎo)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(jìn)速度過大，會(huì)導(dǎo)致注漿無法跟上，漿體無法初凝，沒有足夠的強(qiáng)度也會(huì)導(dǎo)致沉降。故掘進(jìn)速度需要保持在一個(gè)經(jīng)驗(yàn)區(qū)間內(nèi)。2.管片質(zhì)量也與掘進(jìn)參數(shù)有著聯(lián)系，但是較細(xì)微，待深入了解，略。3.掘進(jìn)參數(shù)出現(xiàn)異常的情況及原因（1）推力大，扭矩小，推進(jìn)速度小可能的原因：鉸接油缸壓力過大（暫不了解），必要時(shí)釋放；土倉(cāng)壓力過高；刀具嚴(yán)重磨損。（2） 刀盤扭矩大，推進(jìn)速度小可能的原因及處理：可能有泥餅產(chǎn)生，應(yīng)立即停止掘進(jìn)并加泡沫、水?dāng)嚢?。?）土倉(cāng)壓力上升快 可能的原因及處理：開挖面坍塌，應(yīng)適當(dāng)加快掘進(jìn)速度并增加土倉(cāng)壓力防止惡化。3、 盾構(gòu)出洞（1） 盾尾

8、支撐布設(shè)在最后一環(huán)負(fù)環(huán)和井壁結(jié)構(gòu)之間加設(shè)了鋼后靠。（2） 負(fù)環(huán)拼裝盾構(gòu)后座選用7環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝而成，考慮到電瓶車長(zhǎng)度及吊運(yùn)土箱、管片的需要，其中設(shè)開口環(huán)5環(huán)、閉口環(huán)2環(huán)。（3） 洞門鑿除洞口混凝土鑿除，首先鑿除內(nèi)側(cè)砼保護(hù)層露出內(nèi)排鋼筋并割除內(nèi)排鋼筋，然后鑿除內(nèi)、外排鋼筋間的混凝土，之后按專項(xiàng)施工方案在端頭加固范圍內(nèi)隨機(jī)鉆10個(gè)垂直孔，取出土芯，觀察土芯強(qiáng)度、均勻性以及水的含量。根據(jù)檢查孔的出水量、強(qiáng)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(jìn)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(shí)間，以減少正面土體的流失量。整個(gè)作業(yè)過程中

9、，由專職安全員進(jìn)行全過程監(jiān)督，杜絕安全事故隱患，確保人生安全，同時(shí)安排專人對(duì)洞口上的密封裝置做跟蹤檢查，起到保護(hù)作用。（4） 盾構(gòu)上靠（5） 加固區(qū)推進(jìn)加密測(cè)點(diǎn)并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率；嚴(yán)格控制土壓力；嚴(yán)格控制出土量；推進(jìn)速度偏慢，盾構(gòu)出洞時(shí)推進(jìn)速度宜控制在5mm/min以內(nèi)，確保盾構(gòu)頂進(jìn)壓力以及刀盤扭距不至于太大，且影響盾構(gòu)機(jī)性能。（6） 非加固區(qū)推進(jìn)嚴(yán)格控制土壓力；嚴(yán)格控制出土量；適當(dāng)提高推進(jìn)速度。（7） 注意事項(xiàng)1.負(fù)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(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(不超過鋼后靠的設(shè)計(jì)荷載)。3.盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞門圈時(shí)，需密切注意洞圈止

10、水裝置是否完好，必要時(shí)需對(duì)其采取補(bǔ)加固措施，確保密封效果。4.拼裝負(fù)環(huán)管片時(shí)，要保證管片和盾構(gòu)機(jī)下部的合理間隙。5.確保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(shí)，注漿壓力的設(shè)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(fù)環(huán)管片可不貼止水密封條。4、 本周工作總結(jié)1. 完整地了解盾構(gòu)工作的整個(gè)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(gòu)各參數(shù)的意義與控制工程質(zhì)量的關(guān)系，然而由于盾構(gòu)機(jī)的可操作性很強(qiáng)，掘進(jìn)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(shí)際情況選擇相應(yīng)的掘進(jìn)參數(shù)。3. 某些文獻(xiàn)專業(yè)性強(qiáng)，涉及理論部分比較晦澀，理解存在困難，需要循序漸進(jìn)。還有各學(xué)科存在交叉問題，綜合應(yīng)用能力的提升需要得到充分重