掘進參數(shù)及盾構(gòu)姿態(tài)

1、掘進參數(shù)及盾構(gòu)姿態(tài)盾構(gòu)開挖過程中，掘進參數(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。掘進參數(shù)是手段，盾構(gòu)姿態(tài)是目的。掘進參數(shù)決定了盾構(gòu)姿態(tài)的發(fā)展趨勢，盾構(gòu)姿態(tài)又決定掘進參數(shù)的選擇，二者相輔相成，共同促進盾構(gòu)施工的質(zhì)量。一、掘進參數(shù)小松TM632PMX盾構(gòu)機屬于土壓平衡盾構(gòu)機，主要由刀盤及刀盤驅(qū)動、盾殼、螺旋輸送機、皮帶輸送機、管片安裝機、推進油缸、同步注漿系統(tǒng)等組成（盾構(gòu)機主體）。根據(jù)盾構(gòu)機的組成，掘進參數(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）。掘進中一般按照土體埋深考慮靜水壓力以及適當考慮土體壓力，但都應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)考慮計算土壓。實際掘進中

2、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)計算土壓以及實際出土量以及地面沉降綜合考慮。實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；對于需要進行半倉氣壓掘進地層，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行適當增減；對于富含粘粒質(zhì)地層，即考慮半倉氣壓掘進但并非欠土壓，以免刀盤粘結(jié)。2、總推力正常掘進推力由刀盤切削土體的推力，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

3、。在始發(fā)進洞階段，由于盾構(gòu)進入加固區(qū)時，正面土體強度較大，往往造成推進油壓過高，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，可適當加大推力，可以避免過多沉降（邊推邊注漿）。3、掘進刀盤扭矩刀盤扭矩指盾構(gòu)機掘進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：掘進速度；地質(zhì)因素；渣土改良狀況；刀具狀況；刀盤狀況。當掘進速度快時，刀盤對土體切削量增加，扭矩增加；當?shù)貙拥刭|(zhì)發(fā)生變化時

4、，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、推進速度盾構(gòu)機單位轉(zhuǎn)速內(nèi)推進的長度為貫入度，單位時間內(nèi)推進的長度為推進速度。在軟土地層掘進時，盾構(gòu)機推進速度應(yīng)該是越快越好（可以減少土層的損失），較快的推進速度能夠有效控制渣土出土量。當盾構(gòu)機推進速度出現(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。在強風化地層中，當盾構(gòu)機掘進速度突然變慢時，應(yīng)考慮是否土倉內(nèi)渣土積土嚴重，避免發(fā)

5、生泥餅。5、螺旋輸送機轉(zhuǎn)速及扭矩螺旋輸送機轉(zhuǎn)速具有調(diào)節(jié)土壓，控制出土量的作用。螺旋輸送機在富含水砂層中掘進時，如果噴涌嚴重，可以通過反轉(zhuǎn)出土的方式掘進。螺旋輸送機掘進中扭矩持續(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、推進油缸行程差推進油缸行程差指掘進過程中由于各組推進油缸 在掘進中產(chǎn)生的各組油缸的行程差，而不是在管片拼裝后形成的油缸行程差。從推進油缸行程差在掘進中的變化可以判斷盾構(gòu)機的行進方向變化。通過鉸接油缸調(diào)整盾構(gòu)機姿態(tài)，能較好地避免以推進油缸行程差調(diào)整姿態(tài)產(chǎn)生的盾尾間隙變化過大而卡住管片的

6、情形。油缸行程過大可能會引起軸力偏心從而損傷管片，因此要適當控制油缸行程。7、滾動刀盾構(gòu)機滾動角指盾構(gòu)機盾體相對于預(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)機允許的滾動角。禁止在程序中橋接對滾動角的限制，以免出現(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)機滾動角，通常刀盤反時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負的滾動角，順時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生正的滾動角。盾構(gòu)機在推進過程中，刀盤順時針、逆時針相互交替進行，降低滾動角的影響。8、注漿壓力實際背襯壓力與顯示注

7、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。實際注漿壓力與刀盤掘進土壓相關(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)生地層失水，從而使地表沉降的嚴重后果。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。

8、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，對已漏水較嚴重的，可以用雙液漿（水泥漿：水玻璃=1:0.5）進行注入。二、盾構(gòu)姿態(tài)盾構(gòu)機姿態(tài)指盾構(gòu)機軸線相對于隧道設(shè)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)機上的全站儀通過后點棱鏡與前視3個棱鏡所測的相對位置關(guān)系，自動傳輸?shù)接嬎銠C上，通過軟件計算分析，就可得到盾構(gòu)機的相對位置關(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)推進軸線的控制。盾構(gòu)推進軸線的質(zhì)量基本確定了管片軸線

9、位置，也就決定了隧道竣工軸線的質(zhì)量。為此可以認為只有控制好盾構(gòu)的推進軸線位置，才能保證將隧道管片拼裝在理想的位置上，來達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)生的偏向盾構(gòu)在地層下向前推進過程中將受到盾構(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)推進時偏向。（2）盾構(gòu)制作誤差造成盾構(gòu)推進軸線的偏向 以圓形斷面盾構(gòu)其

10、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?？v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值來表