盾構(gòu)法隧道施工監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)控制重點(diǎn)總結(jié)解析

1、盾構(gòu)施工監(jiān)控重點(diǎn)總結(jié)中國(guó)中鐵張仁2015年6月.福州1盾構(gòu)掘進(jìn)水平和垂直姿態(tài)控制 12總推力控制13掘進(jìn)速度的控制14土倉(cāng)壓力的控制15刀盤扭矩的控制26刀盤轉(zhuǎn)速的控制27螺旋排土機(jī)扭矩的控制28螺旋排土機(jī)轉(zhuǎn)速的控制29注漿壓力大小的控制310同步注漿量的控制311出土量計(jì)算312盾構(gòu)掘進(jìn)中偏離設(shè)計(jì)軸線時(shí)糾偏 413通用環(huán)管片拼裝點(diǎn)位選擇要點(diǎn)4盾構(gòu)法隧道施工監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)控制重點(diǎn)總結(jié)1盾構(gòu)掘進(jìn)水平和垂直姿態(tài)控制。 單位:mm.（包括前盾、鉸接（中盾）、 盾尾。一般控制為相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線偏差不超過(guò)士 50mm.注：實(shí)際掘進(jìn) 水平姿態(tài)相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線左偏為“-”右偏為“ + ” ；實(shí)際掘進(jìn)垂直 姿態(tài)相對(duì)于設(shè)

2、計(jì)軸線下沉為“”上升為“ + ”；）2總推力控制。單位：kn（10000kn=1000t,不計(jì)土倉(cāng)壓力大小時(shí)，一般 推力越大，掘進(jìn)速度越快，反之推力越小，掘進(jìn)速度越小。開挖面土 質(zhì)穩(wěn)定性較好時(shí)（如黏土?xí)r）若實(shí)際發(fā)生的土倉(cāng)力過(guò)大，此時(shí)推力增 大；開挖面土質(zhì)穩(wěn)定性較差時(shí)（如砂層時(shí)會(huì)含有孔隙承壓水，或遇淤 泥層時(shí)）若實(shí)際發(fā)生的土倉(cāng)壓力過(guò)小，此時(shí)推力變??；實(shí)際掘進(jìn)推力 大小因開挖面地質(zhì)土層軟硬阻力等諸多因素綜合而定。既：總推力二后配套臺(tái)車的托拉力+盾尾刷與管片的摩阻力+盾構(gòu)殼體與地層的摩 阻力+開挖面的阻力。推力要適中，過(guò)大會(huì)頂壞管片，過(guò)小影響盾構(gòu) 掘進(jìn)速度等施工）3掘進(jìn)速度的控制。單位： mmmin

3、 （不計(jì)土倉(cāng)壓力大小時(shí)，一般推 力越大，掘進(jìn)速度越快，反之推力越小，掘進(jìn)速度越小。不計(jì)其它因 素影響掘進(jìn)速度越快，開挖下的土越多，反之越小。）4.土倉(cāng)壓力的控制。單位：Bar （1Bar=0.1Mpa.般主要控制上部土倉(cāng)壓力值的大小，主要分為控制掘進(jìn)時(shí)的上部土倉(cāng)壓力大小和停機(jī)時(shí) 的上部土倉(cāng)壓力大小，控制時(shí)主要遵循：實(shí)際發(fā)生（主要分為掘進(jìn)時(shí) 與停機(jī)時(shí)的土倉(cāng)壓力大?。┑耐羵}(cāng)壓力值在設(shè)定的理論土倉(cāng)壓力值附 近。注：實(shí)際在掘進(jìn)施工前必須按隧道埋深、開挖土層狀況及其它影 響因素等綜合計(jì)算理論土倉(cāng)壓力大小，并按計(jì)算出的理論土倉(cāng)壓力值 在盾構(gòu)機(jī)開挖前進(jìn)行設(shè)定土壓值。注：實(shí)際掘進(jìn)時(shí)（或停機(jī)時(shí)）的土 倉(cāng)壓力值大

4、小必須適中，滿足并保證開挖面的穩(wěn)定，實(shí)際土倉(cāng)壓力過(guò) 大，會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)速度下降，超過(guò)土倉(cāng)內(nèi)刀盤后部主驅(qū)動(dòng)軸承密封 壓力時(shí)，會(huì)擊穿主軸承密封，導(dǎo)致刀盤無(wú)法繼續(xù)工作，無(wú)法繼續(xù)掘進(jìn) 施工，一般很難再次更換主驅(qū)動(dòng)軸承密封；進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致開挖面上部 土體或上部土體地面、建筑物等隆起，影響安全；對(duì)盾構(gòu)機(jī)本身也會(huì) 造成影響，負(fù)荷增大，影響使用壽命等。）5刀盤扭矩的控制。單位：knm（刀盤扭矩的控制主要為其值的大小， 相對(duì)于額定脫困值其實(shí)際發(fā)生的值盡量不能太大，注：影響刀盤扭矩實(shí)際值大小的因素有；a.開挖面土質(zhì)穩(wěn)定性較好時(shí)（如黏土?xí)r）若實(shí) 際發(fā)生的土倉(cāng)力過(guò)大，此時(shí)推力增大，隨之刀盤扭矩變大；b.開挖面土質(zhì)穩(wěn)定性

5、較差時(shí)（如砂層時(shí)會(huì)含有孔隙承壓水，）若實(shí)際發(fā)生的土 倉(cāng)壓力過(guò)小，此時(shí)推力變小，隨之刀盤扭矩變小c不考慮開挖面土質(zhì) 軟硬影響，刀盤轉(zhuǎn)速快，此時(shí)刀盤扭矩增大，反之刀盤扭矩變小。一 般通過(guò)刀盤向掌子面噴注泡沫或水等或向土倉(cāng)內(nèi)注入泡沫或膨潤(rùn)土 或水等物質(zhì)進(jìn)行改良，以利于排土，減小刀盤扭矩。）6刀盤轉(zhuǎn)速的控制。單位：r/min（主要控制實(shí)際掘進(jìn)時(shí)刀盤轉(zhuǎn)速大小 。 不計(jì)其它因素影響刀盤轉(zhuǎn)速越大，開挖下的土越多，反之越小。）7螺旋排土機(jī)扭矩的控制。單位： kn .m （主要控制其實(shí)際排土扭矩不 超過(guò)額定脫困扭矩值。注：不考慮土質(zhì)及其它因素影響，螺旋排土機(jī) 轉(zhuǎn)速越快，其扭矩越大，反之越小。一般通過(guò)螺旋機(jī)體上的

6、孔注入泡沫或膨潤(rùn)土等物質(zhì)進(jìn)行改良，以利于排土，減小扭矩。）螺旋排土機(jī)后部土倉(cāng)壓力不能超過(guò)螺旋機(jī)后部驅(qū)動(dòng)箱主軸承密封的壓力，超過(guò)會(huì)擊穿后部驅(qū)動(dòng)箱主軸承密封，導(dǎo)致無(wú)法排土，一般很難再次更換密封。 8螺旋排土機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。單位：r/min （ 一般控制排土?xí)r螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速，主要根據(jù)實(shí)時(shí)土倉(cāng)壓力的變化（土壓必須滿足能穩(wěn)定開挖面） 及掘進(jìn)速度的快慢等綜合控制。注：不考慮土質(zhì)及其它因素影響，螺 旋排土機(jī)轉(zhuǎn)速越快，其扭矩越大，反之越小。）9注漿壓力大小的控制。單位：bar（控制的原則：滿足注漿的要求即 可。注漿壓力大小要根據(jù)隧道埋深、地質(zhì)土層狀況及地面沉降要求及 其它影響因素綜合確定。其值過(guò)大有可能造成地面隆

7、起，過(guò)小有可能 使?jié){液注不進(jìn)去，從而影響結(jié)構(gòu)本身與周圍地面及建筑安全等。影響注漿壓力大小的因素主要有 a:盾構(gòu)掘速度的快慢。（快要壓力大， 反之壓力可小）b：地面沉降要求、隧道埋深、地質(zhì)土層狀況的影響。 c:其它因素的影響）10同步注漿量的控制。單位 m3 （主要控制注漿量的多少。理論注漿 量的多少要進(jìn)行計(jì)算：Q= nx R2X H-nx r2x hx e 式中Q:理 論注漿量。n：取3.14。R:刀盤半徑。H:掘進(jìn)長(zhǎng)度。（一般為管 片寬度?？冢喝?.14。r :管片外半徑（以外徑為直徑的半徑）。h:管片寬度。e：開挖地層的系數(shù)。（具體取值詳見(jiàn)盾構(gòu)法隧道施工 驗(yàn)收規(guī)范中的規(guī)定值。注：以上單位均

8、已“米”具體計(jì)算）注漿量不能多，以免造成地面隆起，也不能太少，以免造成地面下沉或 隧道滲水。同時(shí)注漿量的多少也會(huì)對(duì)管片的上浮和下沉造成影響。）11出土量計(jì)算。單位：m3 （一般根據(jù)計(jì)算出的每環(huán)理論出土量進(jìn)行 控制，不得出現(xiàn)超挖，環(huán)出土量的控制屬于盾構(gòu)施工控制的重點(diǎn)內(nèi)容， 其每環(huán)理論出土量計(jì)算式為：K= n x R2X H x e式中K :每環(huán)理論 出土量?？冢喝?.14。R:刀盤半徑（以“米”計(jì)算）。H:掘進(jìn)長(zhǎng) 度（一般為管片寬度，以“米”計(jì)算）。e：開挖地層的松散系數(shù)。（具 體取值詳見(jiàn)盾構(gòu)法隧道施工驗(yàn)收規(guī)范中的規(guī)定值）。實(shí)際每環(huán)出土量 可利用龍門吊（對(duì)于有稱重功能的龍門吊）的稱重功能進(jìn)行實(shí)測(cè)

9、或根 據(jù)電瓶車后部拖拉的渣土箱單個(gè)箱尺寸計(jì)算出渣土箱體積從而得到 每斗渣土體積）12盾構(gòu)掘進(jìn)中偏離設(shè)計(jì)軸線時(shí)糾偏，通過(guò)油缸壓力差來(lái)進(jìn)行糾偏。（水平方向左偏時(shí)：加大左邊油缸推力，減小右邊油缸推力；水平方 向右偏時(shí)：加大右邊油缸推力，減小左邊油缸推力：垂直方向下沉?xí)r：加大下部油缸推力，減小上部油缸推力；垂直方向上升時(shí)：加大 上部油缸推力，減小下部油缸推力）13通用環(huán)管片拼裝點(diǎn)位選擇要點(diǎn)，按以下原則選取點(diǎn)位。（注意：上一環(huán)管片在拼完后，下一環(huán)掘完后，在拼裝前，必須測(cè)量盾尾間隙和 計(jì)算出管片相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線的趨勢(shì)，依據(jù)盾尾間隙和趨勢(shì)綜合考慮選 點(diǎn)）。A項(xiàng)原則；測(cè)量出盾尾間隙，首先考慮盾尾間隙是否滿足要求

10、，不滿 足時(shí)，首先調(diào)整盾尾間隙大小，按盾尾間隙選擇拼裝點(diǎn)位，一般按照 實(shí)測(cè)的盾尾間隙，將封頂塊【既 F塊】拼在盾尾間隙最大處，以此來(lái) 減小此處的間隙，從而增大其對(duì)面的間隙。 【注意：主要理解為主要 是拼在盾尾間隙最小處的對(duì)面T其最小處的對(duì)面，既盾尾間隙最大 處，用來(lái)使盾尾間隙小的一側(cè)變大，以防管片、加強(qiáng)環(huán)、相互卡住。 釀成事故】（用小鋼尺測(cè)，盾尾殼體內(nèi)徑減去管片外徑可算出標(biāo)準(zhǔn)的 盾尾間隙。在盾尾后部設(shè)有一圈加強(qiáng)環(huán)，實(shí)測(cè)出的盾尾間隙大小首先 必須大于加強(qiáng)環(huán)高度。加強(qiáng)環(huán)高度因盾構(gòu)機(jī)而議，一般高度為45mm, 其作用為具有防水及具有盾尾保圓作用。若實(shí)測(cè)出的盾尾間隙大小 小于加強(qiáng)環(huán)高度時(shí)，可能引起管片

11、在脫出盾尾時(shí)被加強(qiáng)環(huán)卡住， 損壞 管片與加強(qiáng)環(huán)與盾尾密封，釀成事故，此時(shí)，選擇拼裝點(diǎn)位時(shí)必須先 按盾尾間隙大小選擇，不考慮B項(xiàng)原則。注：封頂塊【既F塊】拼 在上部，整體管片就向上走，封頂塊【既 F塊】拼在下部，整體管片 就向下走，封頂塊【既F塊】拼在左側(cè)，整體管片就向左走，封頂塊 【既F塊】拼在右側(cè)，整體管片就向右走。B項(xiàng)原則：計(jì)算出本環(huán)需要拼的管片相對(duì)于設(shè)計(jì)線路的趨向值（分別為水平趨向值和垂直趨向值）。既按照本環(huán)掘進(jìn)完畢后，在拼管片前， 要選出本環(huán)管片所拼的點(diǎn)位既封頂塊【既F塊】的位置，首先必須 計(jì)算出本環(huán)管片相對(duì)于設(shè)計(jì)線路的趨向： （具體包括有2個(gè)：第 1個(gè) 為盾構(gòu)機(jī)相對(duì)于設(shè)計(jì)線路軸線的趨

12、向【包括水平和垂直兩個(gè)趨向 .用 掘進(jìn)完后的姿態(tài)計(jì)算】。第2個(gè)為管片相對(duì)于盾構(gòu)機(jī)中心軸線的趨勢(shì) 【包括水平和垂直兩個(gè)趨向.用掘進(jìn)完成后的推進(jìn)油缸行程計(jì)算】。）將計(jì)算出的對(duì)應(yīng)的水平趨向值相加、 將計(jì)算出的對(duì)應(yīng)的垂直趨 向值相加，其最終的值【水平和垂直趨向值】，既為上一環(huán)已拼完管 片相對(duì)于設(shè)計(jì)中心線路軸線的趨向， 本環(huán)管片在選擇拼裝點(diǎn)位 （既選 擇封頂塊【既F塊】的拼裝點(diǎn)位）的時(shí)候要去抵消掉這部分趨勢(shì)，具體選點(diǎn)時(shí)項(xiàng)目部會(huì)給出一個(gè)管片拼裝點(diǎn)位楔形量及趨向?qū)φ毡?，按照此表中給出的對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的趨向值來(lái)選擇能夠抵消掉計(jì)算的這部 分趨向值的點(diǎn)位，【若不能直接抵消掉，可選擇最接近計(jì)算趨向值的 點(diǎn)位】現(xiàn)列出：管片

13、相對(duì)于設(shè)計(jì)中心軸線的趨向值的計(jì)算式如下：管片相對(duì)于設(shè)計(jì)線路的水平趨向=（中水一后水）/ L+ （左一右）/ D式中：中水 后水：分別掘完后的中盾（鉸接處）、后盾水平姿態(tài)。L :為盾構(gòu)后筒體長(zhǎng)度。左、右：分別掘完后的左 右推進(jìn)油缸行程。D:為推進(jìn)油缸所 形成圓的直徑。管片相對(duì)于設(shè)計(jì)線路的垂直趨向=（中垂一后垂）/ L+ （上一小）/ D式中：中垂 后垂：分別掘完后的中盾（鉸接處）、后盾垂直姿態(tài)。L:為盾構(gòu)后筒體長(zhǎng)度。上、下：分別掘完后的上 下推進(jìn)油缸行程。D:為推進(jìn)油缸所形 成圓的直徑。注意：以上各參數(shù)的具體控制隨掘進(jìn)地質(zhì)情況的變化而變化。具體 做法為：在某地質(zhì)土層中掘進(jìn)時(shí)需計(jì)算出該地質(zhì)相應(yīng)的盾

14、構(gòu)掘進(jìn)參 數(shù)，然后由主管盾構(gòu)的工程師向盾構(gòu)司機(jī)發(fā)出在本地層中掘進(jìn)的交底 指令，然后由盾構(gòu)司機(jī)按照交底指令在盾構(gòu)機(jī)上設(shè)定交底的相應(yīng)參 數(shù)，并嚴(yán)格按照交底指令上的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行掘進(jìn)。后續(xù)土層有變化時(shí)， 還需重新計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)，并重新交底。（各參數(shù)有相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式， 依據(jù)公式求出結(jié)果），根據(jù)計(jì)算出的各參數(shù)結(jié)果進(jìn)行控制。下次，當(dāng)土層繼續(xù)發(fā)生變化時(shí)在重新進(jìn)行上述計(jì)算。附加控制參數(shù)1滾動(dòng)角控制:根據(jù)顯示的實(shí)時(shí)滾動(dòng)角參數(shù)控制，即滾動(dòng)角顯示 為負(fù)值時(shí)，刀盤需逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反之則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（即左負(fù)右正）?？刂茲L動(dòng)角目的：盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)角指盾構(gòu)機(jī)盾體相對(duì)于預(yù)先 設(shè)定水平線的擺動(dòng)夾角，通常以 mm/m 或度為單位。2.鉸

15、接油缸行程量控制的目的： 通過(guò)鉸接油缸的左右、上下行程 差，滿足盾構(gòu)機(jī)在平曲線左轉(zhuǎn) /右轉(zhuǎn)，滿足盾構(gòu)機(jī)在豎曲線的上 坡/下坡；具體做法描述：平曲線上需左轉(zhuǎn)彎時(shí)，則左側(cè)鉸接油 缸行程短，右側(cè)鉸接油缸行程長(zhǎng)；平曲線上需右轉(zhuǎn)彎時(shí)，則左側(cè) 長(zhǎng)右側(cè)短。豎曲線上需上坡時(shí)，則上部鉸接油缸行程短，下部鉸接油缸行程長(zhǎng)；豎曲線上需下坡時(shí)，則下部短上部長(zhǎng)。3貫入度：指盾構(gòu)機(jī)單位轉(zhuǎn)諫內(nèi)的推進(jìn)長(zhǎng)度。單位:mm/r （既刀盤旋轉(zhuǎn)一圈的掘進(jìn)長(zhǎng)度）計(jì)算公式：貫入度二掘進(jìn)速度/刀盤轉(zhuǎn)速依據(jù)盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范中對(duì)成型隧道相關(guān)技術(shù)控制指標(biāo) 如下表：序號(hào)內(nèi)容規(guī)范要求1隧道中線高程（mm）士 100mm2隧道中線平面位置（mm）

16、士 100mm3環(huán)向相鄰管片允許咼差（mm）10mm4縱向相鄰管片允許咼差（mm）15mm5拱頂沉降（mm）20mm6凈空收斂（mm）20mm關(guān)于導(dǎo)向系統(tǒng)顯示的 盾構(gòu)姿態(tài)說(shuō)明：利用在盾構(gòu)臺(tái)車上架設(shè)的全 站儀（既：測(cè)站點(diǎn)）在測(cè)量后視點(diǎn)空間三維坐標(biāo)后在轉(zhuǎn)向測(cè)量前視點(diǎn) 并測(cè)出該點(diǎn)的三維空間絕對(duì)坐標(biāo)（既開挖面放樣點(diǎn)；前視點(diǎn)一般有兩 個(gè)點(diǎn)及以上，【既：棱鏡1和棱鏡2】一般架設(shè)在中盾位置。）然后 系統(tǒng)在通過(guò)前視點(diǎn)【既棱鏡1和棱鏡2】與盾構(gòu)前盾刀盤中心及與盾 尾中心的位置關(guān)系，測(cè)算出當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)時(shí)實(shí)在空間上的三維絕對(duì)坐 標(biāo)，并將當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)時(shí)實(shí)在空間上的三維絕對(duì)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)的該位置的 坐標(biāo)相比較，之后得出的差值，

17、既為導(dǎo)向系統(tǒng)上所顯示的水平與垂直 姿態(tài)，盾構(gòu)司機(jī)據(jù)此姿態(tài)不斷的對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行糾偏， 使其盡量沿設(shè)計(jì) 軸線掘進(jìn)。計(jì)算式：當(dāng)前實(shí)際水平姿態(tài)=當(dāng)前實(shí)測(cè)平面坐標(biāo)-設(shè)計(jì)平面坐標(biāo) 當(dāng)前實(shí)際垂直姿態(tài)=當(dāng)前實(shí)測(cè)高程坐標(biāo)-設(shè)計(jì)高程坐標(biāo)注：1以上水平姿態(tài)減出的差值為負(fù)的，說(shuō)明相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線左偏 了，減出的差值為正的，說(shuō)明相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線右偏了；垂直姿態(tài)減出 的差值為負(fù)的，說(shuō)明相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線下沉了，減出的差值為正的，說(shuō) 明相對(duì)于設(shè)計(jì)軸線上浮了；2以上所描述 測(cè)出的、算出的、設(shè)計(jì)的點(diǎn)的坐標(biāo)形式均為(x . yz).(z)為其中(x ,y)為平面位置坐標(biāo)，用來(lái)計(jì)算當(dāng)前實(shí)際水平姿態(tài);高程位置坐標(biāo)，用來(lái)計(jì)算當(dāng)前實(shí)際垂直姿態(tài)；|古今名言敏而好學(xué)，不恥下問(wèn) 一一孔子業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨一一韓愈興于詩(shī)，立于禮，成于樂(lè) 一一孔子己所不欲，勿施于人一一孔子讀書破萬(wàn)卷，下筆如有神一一杜甫讀書有三到，謂心到，眼到，口到 一一朱熹立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本一一歐陽(yáng)修讀萬(wàn)卷書，行萬(wàn)里路一一劉彝黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲一一顏真卿書卷多情似故人，晨昏憂樂(lè)