盾构机掘进姿态精确控制技术.docx

bHbA o B Hb-Haa αHa图 1盾构机掘进姿态精确控制技术孙延伟 刘 杰摘 要：文章分析盾构机掘进精确控制， 讨论了一些偏差出现的类型和调整的方法关键词：盾构机掘进偏差； 监测； 调整随着城市地铁建设的快速 发 展 ， 随 着 技 术 进 步 、 认识 提 高 、 综 合 国 力 的 增 强 ， 特 别 是 随 着 盾 构 施 工 技 术 所 显现的优势，盾构法越来越多 地 被 国 内 地 铁 界 所 接 受 ， 盾构机掘进过程中进行偏差产 生 的 类 型 ， 偏 差 的 监 测 、 调整是地铁施工过程存在的一 个 难 点 问 题 ， 如 果 处 理 不 好将给工程质量带来隐患， 这 是 我 们 工 程 技 术 人 员 所 不 愿看到的，本文结合施工实践 重 点 介 绍 盾 构 掘 进 纠 偏 、 监测、 调整的问题零， 盾构需向另一侧纠偏时就 会 在 该 侧 盾 尾 和 管 片 外 孤面 间 产 生 摩 擦 阻 力 ， 同 时 因 无 盾 尾 间 隙 纠 偏 困 难 ， 从 而 对盾构轴线的控制产生影响⑷同步注浆产生的反力对盾构轴线的影响 注浆时 由于各种原因而不能保证对称 作 业 或 浆 液 注 入 量 、 注 入 速度控制不得当， 则注浆产生 的 反 力 将 使 盾 构 轴 线 产 生 偏差。

⑸ 盾 构 本 身 结 构 的 影 响 由 于 盾 构 各 部 位 结 构 影 响， 其重心位置趋前， 扎头现象 普 遍 存 在 ， 在 松 软 地 层 中 尤为显著1 盾 构 机 掘 进 姿 态 偏 差盾 构 机 在 掘 进 过 程 中 ， 由 于 地 层 土 质 变 化 、 千 斤 顶 推 力 不 均 、 回 填 注 浆 不 均 、 盾 尾 间 隙 不 均 以 及 已 拼 管 片 轴线不准等因素影响，不可能 完 全 按 设 计 方 向 推 进 ， 走 行轨迹犹如蛇行， 产生姿态偏 差 姿 态 的 偏 差 可 分 为 滚 动偏差和方向偏差1.1 滚 动 偏 差盾构掘进时， 刀盘切削土 体 的 扭 矩 主 要 是 靠 盾 构 壳 体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡 当盾构掘进机壳 体 与 洞 壁 之 间 产 生 的 摩 擦 力 不 能 平 衡 刀 盘 切 削 土 体 产 生的扭矩时出现盾构机的滚动 过大的滚动会引起隧道 轴线的偏斜， 也会影响管片的拼装1.2 方 向 偏 差盾构在掘进过程中， 由于 各 种 因 素 的 影 响 会 产 生 竖 直方向和水平方向的偏差⑴盾构所受外力不均衡产生的方向偏差。

盾构在地 层 中 受 多 个 外 力 作 用 ， 这 些 外 力 随 地 层 的 土 质 岩 石 情 况 、 覆 土 厚 度 的 变 化 而 变 化 ， 若 不 及 时 调 整 掘 进 参 数 或 参数设置不合理就会产生轴线偏差⑵ 成 环 管 片 轴 线 对 盾 构 轴 线 的 影 响 盾 构 推 进 反 力 支点设在成环管片上， 当成环 管 片 轴 线 控 制 不 理 想 时 就 会对盾构轴线产生影响， 产生方向偏差⑶盾尾间隙的影响 尚未脱离盾尾的管片外孤面与 盾壳内孤面的间隙， 称为盾尾 间 隙 当 一 侧 盾 尾 间 隙 为2 盾 构 机 掘 进 姿 态 监 测通 过 人 工 监 测 和 自 动 监 测 两 种 监 测 方 法 对 盾 构 掘 进机姿态进行监测2.1 人 工 监 测采 用 通 用 的 光 学 测 量 仪 器 （ 如 经 纬 仪 、 水 准 仪 等 ） ， 对盾构的姿态进行监测⑴滚动角的监测 用电子水准仪测量高程差 ， 计 算 出 滚 动 圆 心 角 在切口环隔墙后方对称设置两点 (测 量 标 志 )， 使 该 二 点 的 联线为一水平线并且其长度为 一 定 值 ， 测 量 两 点 的 高 程 差 ， 即可算出滚动角见图 1。

A、 B 为 测 量 标 志 ， a、 b 为 盾 构 机 发 生 滚 动 后 测 量 标志 所 处 的 新 位 置 ， Ha、 Hb 为 a、 b 两 点 的 高 程 ， α 为 盾 构 机的滚动圆心角线段 AB= 定值， OA=OB， α=arcsin[(Hb-Ha)/AB] 228 -图 2广 东 建 材 2008 年 第 7 期 工 艺 与 设 备上 式 中 ， 如 果 Hb-Ha>0， 表 明 盾 构 机 逆 时 针 方 向 滚动 ， 如果 Hb-Ha<0， 表明盾构机顺时针方向滚动⑵竖直方向的监测 采用电子经纬仪直接测量盾构 的俯仰角变化， 上仰或下俯时 其 角 度 增 量 的 变 化 方 向 相 反⑶水平方向角的监测 采用电子经纬仪直接测量盾 构的左右摆动， 左摆或右摆时 其 水 平 方 向 角 的 变 化 方 向 相反⑷仪器的配置 电子水准仪3.4 特 殊 地 层 下 的 姿 态 控 制盾构通过复合地层(即作 业 面 土 体 的 抗 压 强 度 等 力 学 性 能 指 标 存 在 很 大 差 异 的 地 层 )时 ， 根 据 掌 子 面 的 地 质情况， 对液压推进油缸进行分区操作。

液压推进油缸的分区 ， 采用如下方案 (见图 2)：型号： Leica电子经纬仪 型号： Leica2.2 自 动 监 测NA3003 精度： ±0.4mmT2002 精度： 0.5″采 用 一 台 电 液 比 例 调 速 泵 ， 向 所 有 的 推 进 油 缸 供油 ， 其最高工作压力为 35MPa 将 全 部 推 进 油 缸 分 为 A、 B、 C、 D 四 个 区 域 ， 每 个 区 域 的 油 缸 编 为 一 组 ， 每 组 油 缸 设一电磁比例减压阀， 用来调 节 该 组 推 进 油 缸 的 工 作 压 力， 借此控制或纠正盾构掘进 机 的 前 进 方 向 在 每 组 推 进 油 缸 中 ， 有 一 个 油 缸 装 有 位 移 传 感 器 ， 用 于 标 示 该 区 域的行程， 从而显示整个盾构机的推进状态 例如， 当盾 构机发生上仰偏斜时 ， 可以 适 当 调 节 A 区 及 C 区 油 缸 压 力 ， 即 将 A 区 油 缸 压 力 升 高 ， C 区 油 缸 压 力 降 低 ， 同 时 观 察 A 区 及 C 区 的 行 程 显 示 ， 以 达 到 调 节 推 进 方 向 的 目 的。

3.5 曲 线 段 施 工在曲线地段(包括平面曲线 和 竖 向 曲 线 )施 工 时 ， 对 推进油缸实行分区操作， 使盾 构 机 按 预 期 的 方 向 进 行 调 向运动 ， 分区操作方法见表 1：表 1 分 区 操 作 方 法采用 SLS-T-APD 激光导向系统进行监测 该系统是在一固定基准点发出激光束的 基 础 上 ， 根 据 盾 构 机 所 处 位置计算其对设计线路的偏差 ， 并 将 信 息 反 映 在 大 型 显 示器上监测装置安设在主控 室 内 ， 操 作 人 员 通 过 控 制 系统进行调整用 目 标 装 置 (激 光 靶 板 )和 倾 角 罗 盘 仪 测 量 盾 构 机 的位置 激光靶板测量激光束的入射点位置和入射角大 小， 倾角罗盘仪测量盾构机在两个方向的转角盾 构 掘 进 时 ， 自 动 监 测 与 人 工 监 测 同 时 使 用 ， 通 过 二者的相互配合， 提高盾构姿态监测的精度3 盾 构 机 掘 进 姿 态 调 整盾构机姿态的调整， 包括 纠 偏 和 曲 线 段 施 工 两 种 情 况3.1 滚 动 纠 偏采用使盾构刀盘反转的方法来纠正滚动偏差 允许 滚 动 偏 差 ≤1.5 °， 当 超 过 1.5°时 ， 盾 构 机 报 警 ， 盾 构 司机通过切换刀盘旋转方向， 进行反转纠偏。

3.2 竖 直 方 向 纠 偏控制盾构机方向的主要因 素 是 千 斤 顶 的 单 侧 推 力 ， 它与盾构机姿态变化量间的关 系 比 较 离 散 ， 靠 操 作 人 员 的经验来控制当盾构机出现下俯时，加 大 下 端 千 斤 顶 的 推 力 ； 当 盾构机出现上仰时， 加大上端千斤顶的推力进行纠偏3.3 水 平 方 向 纠 偏与 竖 直 方 向 纠 偏 的 原 理 一 样 ， 左 偏 时 ， 加 大 左 侧 千 斤顶的推力纠偏； 右偏时， 加大右侧千斤顶的推力纠偏4 纠 偏 注 意 事 项⑴在切换刀盘转动方向时 ， 保 留 适 当 时 间 间 隔 ， 切 换速度不宜过快⑵ 出 现 偏 差 及 时 根 据 掌 子 面 地 层 情 况 调 整 掘 进 参 数， 调整掘进方向， 避免引起更大的偏差⑶蛇行的修正以长距离缓 慢 修 正 为 原 则 ， 如 修 正 过- 229 -油缸分区 盾构机预期走行方向直线 左转 右转 上仰 下俯A 工作 工作 工作 — 工作B 工作 — 工作 工作 工作C 工作 工作 工作 工作 —D 工作 工作 — 工作 工作工 艺 与 设 备 广 东 建 材 2008 年 第 7 期应急照明有关问题的探讨赖 标 （ 铁道第四勘察设计院广州设计院 ）摘 要 ：介绍了应急照明设计及施工中遇到的问题 ， 如规范的选用 、 应急电源的选用 、 应 急 照 明 光 源 的选用等， 并提出笔者的观点和看法。

关键词：应急照明； 疏散照明； 备用照明； 蓄电池； EPS应急照明是现代建筑中极 为 重 要 的 安 全 措 施 之 一 ，关系到人身及财产安全， 随着 经 济 的 发 展 和 整 个 社 会 生 活水平的提高， 人们的安全意 识 也 日 渐 提 高 近 年 来 许 多公共建筑发生的火灾事故不 少 是 与 应 急 照 明 有 关 的 ， 也 引 起 国 家 有 关 部 门 的 高 度 重 视 ， 对 相 关 规 范 、 规 定 也 作 出 了 更 为 严 格 的 和 具 体 的 要 求 ， 如 《 建 筑 防 火 设 计 规 范 》 近年来已经多次修订， 这是 从 设 计 源 头 抓 起 ， 最 大 限 度地减少设计缺陷导致的安全 隐 患 因 此 ， 对 应 急 照 明 的 设 计 、 施 工 、 监 理 及 验 收 等 各 个 环 节 都 提 出 了 更 为 严 格的要求， 笔者从设计角度， 结 合 做 过 和 接 触 过 的 工 程 ， 针对应急照明设计、 施工及验 收 中 一 些 问 题 提 出 自 己 的 看法， 与同行探讨2 蓄 电 池 电 源 的 选 用应急照明设计中多选用自 带 蓄 电 池 的 灯 具 ， 正 常 情 况下， 蓄电池处于浮充状态， 在 外 电 源 停 电 时 ， 蓄 电 池 及 逆 变 装 置 自 动 投 入 工 作 ， 保 证 一 定 时 间 (按 国 标 不 低 于30 分钟)的连续供电。

这种分散式蓄电池电源存在一定 的 不 足 ， 即 每 套 灯 具 都 有 一 套 蓄 电 池 装 置 ， 虽 然 灯 具 均 有试验按钮， 但是当灯具数量较 多 时 ， 给 检 查 带 来 不 便 ， 若检查不到位， 则会带来安全 隐 患 集 中 式 蓄 电 池 可 解 决这一问题， 只要定期检查集 中 电 源 可 减 少 维 护 量 及 事 故隐患， 但是传统的设计需要 占 用 较 大 空 间 新 型 的 应 急 照 明 电 源 EPS(Emergency Power Supply)的 出 现 和 普及给设计和安装带来了方便 ， 只 要 根 据 负 荷 选 用 合 适 的 容 量 即 可 ， 小 容 量 的 EPS 甚 至 可 以 安 装 在 墙 上 ， 无 论 是大型还是小型建筑， 均可选 用 目 前 广 州 和 深 圳 地 铁 工 程 中 已 普 遍 使 用 EPS， 设 计 和 施 工 已 趋 于 成 熟 ， 可 供 借 鉴 在 EPS 选 型 时 应 尽 量 选 用 有 较 好 声 誉 的 合 格 成 品， 对蓄电池等重要器件的。