盾构掘进全参数地意义与相互关系.doc

第 3—4 周工作报告曾凡宇一、工作概述（一）工程现阶段进展 香港路土体加固，家条站盾构始发工作，惠济路与家条段收尾段推进与接受 准备工作二）主要工作容了解盾构推进各参数之间的关系， 探讨工程实际中出现的问题与盾构参数的 选定之间的因果关系分析统计数据并与相关论文做对比，观察盾构出洞过程下文将所见所得分类逐一叙述二、盾构掘进参数的意义与相互关系（一）盾构掘进各参数的概念1. 掘进参数的选择依据 地质情况判断，盾构机当前状态，地面监测结果反馈，盾构机姿态2. 掘进（1）推进油缸的压力：控制盾构机前进和转向2）推进油缸的行程：指油缸伸出的伸长量3）速度：即掘进速度，以总推力和刀盘扭矩为参考量4）总推力：推进油缸的总推力5）出土量： 43 方，可由盾构机开挖直径得出2. 刀盘（1）转速与扭矩：正常情况转速参考扭矩3. 环流（略）4. 土舱压力其设定应由工程师决定， 有以下两个原则： 密封土舱的土压力应可以维持刀盘前 方开挖面的稳定， 不致于因土压偏低造成土体塌陷、 地下水流失； 也不致于因土压偏咼造成土体表面隆起、地表建筑设施破坏等密封土舱的土压力应尽可能低， 以降低掘进扭矩和推力，提高掘进速度，降低土体对刀具的磨损，最大限度地降 低掘进成本。

2）调整：若压力大时可以采取以下几个措施来降低压力：加快螺旋输送机的 转速，增加出渣速度，降低渣仓渣土的高度；适当降低推进油缸的推力； 降低泡沫和空气的注入量，适当的排出一定量的空气或水若压力小时可以采取 相反措施二）统计分析1. 扭矩与总推力的统计关系表扭矩与总推力的关系世啊皿帕叫•竹阳- j, 宀fm mu inm HIIIIIIIIIHI II ini IHIIIIHII mi mi mill hi500040003000200010000扭矩（T.m）总推力（T）1 24 17 70 93 116 139 162 185 208 231 254 277坏数JH -化后的对比力遼度 葩推速进入 扭总转亟费1.201,000.800.600.400.200.001 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133145157 169181193 205217 2®241253266 277289 环数分析:（1） 图1两者基本吻合线性关系可见是符合直接经验的2） 图2中刀盘转速的波动变化程度最小，与施工过程中的人为控制情况相吻 合；掘进速度、贯入度的波动程度最大，应是由于地质情况的差距而对掘进产生 了重要影响。

同时，除了出洞阶段，两者的波动基本同步，而出洞阶段的不同是 由于自身的特殊性2. 由各项参数频数分布直方图得均近似服从正态分布3. 刀盘转速与掘进速度的关系之前图表指出推进速度随着刀盘转速的增大而增大，且大部分转速趋于恒定，而其推进速度也稳定在某个值附近再做其两者散点图：＞掘进速度-刀 盘转速Q 1 1 1 1 10 1() 2() 30 40 50掘进速度(mw/min)图3可得两参数间匹配特性很弱，因此在实际工程中，其设定主要由各个因素考 量的施工经验得出，人为控制因素比较大4.刀盘扭矩与刀盘转速的关系扭矩需速关系图帘一)Hffl图4成正比关系但是在散点图上呈现微弱的方向关系分析原因是操作人员在大扭矩开挖地层中降低刀盘转速，由此出现两者反向增长的现象5. 扭矩与掘进速度的关系图5推进速度-扭矩关系图十系列1刀盘扭矩与推进速度之间近似呈指数形式增加而推进速度与总推力近似呈 线性关系，意味着此时总推力也是增大的当千斤顶的推进速度增加，千斤顶的 推力和扭矩也同时增加，这是一个动态的问题附表：掘进中参数的参考围参数名称一般正常围参数名称一般正常围参数名称一般正常围刀盘转速1.7 〜2.0rpm1号土仓压力0 〜1.8bar2号铰接位移10 〜140mm刀盘扭矩220bar以下2号土仓压力0.8 〜2.5bar5号铰接位移10 〜140mm螺旋机转速4.0 〜10rpm3号土仓压力0.8 〜2.5bar10号铰接位移10 〜140mm螺旋机扭矩120bar以下4号土仓压力1 〜3bar13号铰接位移10 〜140mm螺旋机舱门位移200〜800mm5号土仓压力1 〜3bar1号泡沫液体流量A组油缸推力60 〜140bar螺旋机前舱门土压1 〜3bar2号泡沫液体流量B组油缸推力80 〜160bar螺旋机后舱门土压0bar3号泡沫液体流量C组油缸推力100〜180bar4号泡沫液体流量D组油缸推力80〜160bar1号泡沫气体流量推进速度0 〜80mm/min2号泡沫气体流量铰接力0 〜100bar3号泡沫气体流量4号泡沫气体流量（三）各参数与控制工程质量的关系1. 与沉降控制方面的关系首先，导致沉降的客观原因有仓压不足导致开挖面土体松弛坍塌，输送机转 速太快，盾体本身变形，盾构机自身振动，导致土体压密没有注浆注浆不充分或 浆量不够，地面超载引起土体压缩隧道衬砌变形等。

而主要控制因素有土仓压力、 每环出土量、每环注浆量掘进时土仓的压力的控制如前所述根据盾构机的掘进速 度、螺旋输送机的控制来调节；而与盾构掘进参数的关系中，出土量、注浆情况对沉降的发展影响最大 而出土 量、注浆情况都与掘进速度有密切关系 掘进速度太小，由于盾构机的扰动会导 致出土量偏大，出土量太大就回降低土体的承载力，加大沉降而推进速度过大，会导致注浆无法跟上，浆体无法初凝，没有足够的强度也会导致沉降 故掘进速 度需要保持在一个经验区间2. 管片质量也与掘进参数有着联系，但是较细微，待深入了解，略3. 掘进参数出现异常的情况及原因（1） 推力大，扭矩小，推进速度小可能的原因：铰接油缸压力过大（暂不了解），必要时释放；土仓压力过高；刀 具严重磨损2） 刀盘扭矩大，推进速度小可能的原因及处理：可能有泥饼产生，应立即停止掘进并加泡沫、水搅拌3） 土仓压力上升快可能的原因及处理：开挖面坍塌，应适当加快掘进速度并增加土仓压力防止恶化三、盾构出洞（一） 盾尾支撑布设在最后一环负环和井壁结构之间加设了钢后靠（二） 负环拼装盾构后座选用7环负环管片拼装而 成，考虑到电瓶车长度及吊运土箱、管 片的需要，其中设开口环5环、闭口环 2环。

三） 洞门凿除r 矢漣世喊|1血一_-：__a Ji 1 '-洞口混凝土凿除，首先凿除侧砼保护层露出排钢筋并割除排钢筋，然后凿除、外排 钢筋间的混凝土，之后按专项施工方案在端头加固围随机钻10个垂直孔，取出土芯，观察土芯强度、均匀性以及水的含量根据检查孔的出水量、强度及均匀性判别特别注意水平孔出水量，如 果出水量超过限值，就须重新进行加固最后凿出外排钢筋割除外排钢筋 清理混凝土碎块洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失 量整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保 人生安全，同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪检查，起到保护作用四）盾构上靠2014-Q7-27（五） 加固区推进力卩密测点并加强监测频率；严格控制土压 力；严格控制出土量；推进速度偏慢，盾构出 洞时推进速度宜控制在5mm/min以，确保盾构 顶进压力以及刀盘扭距不至于太大，且影响盾 构机性能六） 非加固区推进严格控制土压力；严格控制出土量；适当 提高推进速度七） 注意事项1. 负环管片脱出盾尾后，周围无约束，在推力作用下易发生变形，为此需采取必要的加固措施2. 千斤顶总推力控制在适当的围（不超过钢后靠的设计荷载）3. 盾构机进入洞门圈时，需密切注意洞圈止水装置是否完好，必要时需对其采取 补加固措施，确封效果。

4. 拼装负环管片时，要保证管片和盾构机下部的合理间隙5. 确保盾尾油脂的压入量和均匀性，保证盾尾密封效果6. 初始注浆时，注浆压力的设定要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承压 能力7. 除了洞口特殊环外，其他负环管片可不贴止水密圭寸条四、本周工作总结1. 完整地了解盾构工作的整个流程，初步系统的形成了直观概念下一步则需要 继续深入2. 大体了解了盾构各参数的意义与控制工程质量的关系， 然而由于盾构机的可操 作性很强，掘进参数的选择并不能一概而定，每一种不同的地形就是完全不一样 的操作方法，需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数3. 某些文献专业性强，涉及理论部分比较晦涩，理解存在困难，需要循序渐进 还有各学科存在交叉问题，综合应用能力的提升需要得到充分重视4. 天气高温、长期在隧道等情况产生疲劳心理，则需自我调整，不矢初衷参考文献1. 盾构法施工掘进参数优化分析研究2. 复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究3. 盾构参数与掘进的关系4. 土压平衡盾构在粘土、砂土地层中的掘进控制5. 土压平衡盾构机关键参数与力学6. 土压平衡式盾构机土舱压力控制技术研究7. 盾构始发施工方案。