盾構法隧道施工監(jiān)理現(xiàn)場控制重點總結解析

1、盾構施工監(jiān)控重點總結中國中鐵張仁2015年6月.福州1盾構掘進水平和垂直姿態(tài)控制 12總推力控制13掘進速度的控制14土倉壓力的控制15刀盤扭矩的控制26刀盤轉速的控制27螺旋排土機扭矩的控制28螺旋排土機轉速的控制29注漿壓力大小的控制310同步注漿量的控制311出土量計算312盾構掘進中偏離設計軸線時糾偏 413通用環(huán)管片拼裝點位選擇要點4盾構法隧道施工監(jiān)理現(xiàn)場控制重點總結1盾構掘進水平和垂直姿態(tài)控制。 單位:mm.（包括前盾、鉸接（中盾）、 盾尾。一般控制為相對于設計軸線偏差不超過士 50mm.注：實際掘進 水平姿態(tài)相對于設計軸線左偏為“-”右偏為“ + ” ；實際掘進垂直 姿態(tài)相對于設

2、計軸線下沉為“”上升為“ + ”；）2總推力控制。單位：kn（10000kn=1000t,不計土倉壓力大小時，一般 推力越大，掘進速度越快，反之推力越小，掘進速度越小。開挖面土 質穩(wěn)定性較好時（如黏土時）若實際發(fā)生的土倉力過大，此時推力增 大；開挖面土質穩(wěn)定性較差時（如砂層時會含有孔隙承壓水，或遇淤 泥層時）若實際發(fā)生的土倉壓力過小，此時推力變??；實際掘進推力 大小因開挖面地質土層軟硬阻力等諸多因素綜合而定。既：總推力二后配套臺車的托拉力+盾尾刷與管片的摩阻力+盾構殼體與地層的摩 阻力+開挖面的阻力。推力要適中，過大會頂壞管片，過小影響盾構 掘進速度等施工）3掘進速度的控制。單位： mmmin

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

4、小必須適中，滿足并保證開挖面的穩(wěn)定，實際土倉壓力過 大，會導致盾構掘進速度下降，超過土倉內刀盤后部主驅動軸承密封 壓力時，會擊穿主軸承密封，導致刀盤無法繼續(xù)工作，無法繼續(xù)掘進 施工，一般很難再次更換主驅動軸承密封；進一步會導致開挖面上部 土體或上部土體地面、建筑物等隆起，影響安全；對盾構機本身也會 造成影響，負荷增大，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， 相對于額定脫困值其實際發(fā)生的值盡量不能太大，注：影響刀盤扭矩實際值大小的因素有；a.開挖面土質穩(wěn)定性較好時（如黏土時）若實 際發(fā)生的土倉力過大，此時推力增大，隨之刀盤扭矩變大；b.開挖面土質穩(wěn)定性

5、較差時（如砂層時會含有孔隙承壓水，）若實際發(fā)生的土 倉壓力過小，此時推力變小，隨之刀盤扭矩變小c不考慮開挖面土質 軟硬影響，刀盤轉速快，此時刀盤扭矩增大，反之刀盤扭矩變小。一 般通過刀盤向掌子面噴注泡沫或水等或向土倉內注入泡沫或膨潤土 或水等物質進行改良，以利于排土，減小刀盤扭矩。）6刀盤轉速的控制。單位：r/min（主要控制實際掘進時刀盤轉速大小 。 不計其它因素影響刀盤轉速越大，開挖下的土越多，反之越小。）7螺旋排土機扭矩的控制。單位： kn .m （主要控制其實際排土扭矩不 超過額定脫困扭矩值。注：不考慮土質及其它因素影響，螺旋排土機 轉速越快，其扭矩越大，反之越小。一般通過螺旋機體上的

6、孔注入泡沫或膨潤土等物質進行改良，以利于排土，減小扭矩。）螺旋排土機后部土倉壓力不能超過螺旋機后部驅動箱主軸承密封的壓力，超過會擊穿后部驅動箱主軸承密封，導致無法排土，一般很難再次更換密封。 8螺旋排土機轉速的控制。單位：r/min （ 一般控制排土時螺旋機的轉速，主要根據(jù)實時土倉壓力的變化（土壓必須滿足能穩(wěn)定開挖面） 及掘進速度的快慢等綜合控制。注：不考慮土質及其它因素影響，螺 旋排土機轉速越快，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。其值過大有可能造成地面隆

7、起，過小有可能 使?jié){液注不進去，從而影響結構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:盾構掘速度的快慢。（快要壓力大， 反之壓力可?。゜：地面沉降要求、隧道埋深、地質土層狀況的影響。 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 量的多少要進行計算：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:掘進長度。（一般為管 片寬度。口：取3.14。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)。（具體取值詳見盾構法隧道施工 驗收規(guī)范中的規(guī)定值。注：以上單位均

8、已“米”具體計算）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。同時注漿量的多少也會對管片的上浮和下沉造成影響。）11出土量計算。單位：m3 （一般根據(jù)計算出的每環(huán)理論出土量進行 控制，不得出現(xiàn)超挖，環(huán)出土量的控制屬于盾構施工控制的重點內容， 其每環(huán)理論出土量計算式為：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”計算）。H:掘進長 度（一般為管片寬度，以“米”計算）。e：開挖地層的松散系數(shù)。（具 體取值詳見盾構法隧道施工驗收規(guī)范中的規(guī)定值）。實際每環(huán)出土量 可利用龍門吊（對于有稱重功能的龍門吊）的稱重功能進行實測

9、或根 據(jù)電瓶車后部拖拉的渣土箱單個箱尺寸計算出渣土箱體積從而得到 每斗渣土體積）12盾構掘進中偏離設計軸線時糾偏，通過油缸壓力差來進行糾偏。（水平方向左偏時：加大左邊油缸推力，減小右邊油缸推力；水平方 向右偏時：加大右邊油缸推力，減小左邊油缸推力：垂直方向下沉時：加大下部油缸推力，減小上部油缸推力；垂直方向上升時：加大 上部油缸推力，減小下部油缸推力）13通用環(huán)管片拼裝點位選擇要點，按以下原則選取點位。（注意：上一環(huán)管片在拼完后，下一環(huán)掘完后，在拼裝前，必須測量盾尾間隙和 計算出管片相對于設計軸線的趨勢，依據(jù)盾尾間隙和趨勢綜合考慮選 點）。A項原則；測量出盾尾間隙，首先考慮盾尾間隙是否滿足要求

10、，不滿 足時，首先調整盾尾間隙大小，按盾尾間隙選擇拼裝點位，一般按照 實測的盾尾間隙，將封頂塊【既 F塊】拼在盾尾間隙最大處，以此來 減小此處的間隙，從而增大其對面的間隙。 【注意：主要理解為主要 是拼在盾尾間隙最小處的對面T其最小處的對面，既盾尾間隙最大 處，用來使盾尾間隙小的一側變大，以防管片、加強環(huán)、相互卡住。 釀成事故】（用小鋼尺測，盾尾殼體內徑減去管片外徑可算出標準的 盾尾間隙。在盾尾后部設有一圈加強環(huán)，實測出的盾尾間隙大小首先 必須大于加強環(huán)高度。加強環(huán)高度因盾構機而議，一般高度為45mm, 其作用為具有防水及具有盾尾保圓作用。若實測出的盾尾間隙大小 小于加強環(huán)高度時，可能引起管片

11、在脫出盾尾時被加強環(huán)卡住， 損壞 管片與加強環(huán)與盾尾密封，釀成事故，此時，選擇拼裝點位時必須先 按盾尾間隙大小選擇，不考慮B項原則。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，整體管片就向左走，封頂塊 【既F塊】拼在右側，整體管片就向右走。B項原則：計算出本環(huán)需要拼的管片相對于設計線路的趨向值（分別為水平趨向值和垂直趨向值）。既按照本環(huán)掘進完畢后，在拼管片前， 要選出本環(huán)管片所拼的點位既封頂塊【既F塊】的位置，首先必須 計算出本環(huán)管片相對于設計線路的趨向： （具體包括有2個：第 1個 為盾構機相對于設計線路軸線的趨

12、向【包括水平和垂直兩個趨向 .用 掘進完后的姿態(tài)計算】。第2個為管片相對于盾構機中心軸線的趨勢 【包括水平和垂直兩個趨向.用掘進完成后的推進油缸行程計算】。）將計算出的對應的水平趨向值相加、 將計算出的對應的垂直趨 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 片相對于設計中心線路軸線的趨向， 本環(huán)管片在選擇拼裝點位 （既選 擇封頂塊【既F塊】的拼裝點位）的時候要去抵消掉這部分趨勢，具體選點時項目部會給出一個管片拼裝點位楔形量及趨向對照表，按照此表中給出的對應點位的趨向值來選擇能夠抵消掉計算的這部 分趨向值的點位，【若不能直接抵消掉，可選擇最接近計算趨向值的 點位】現(xiàn)列出：管片

13、相對于設計中心軸線的趨向值的計算式如下：管片相對于設計線路的水平趨向=（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 :為盾構后筒體長度。左、右：分別掘完后的左 右推進油缸行程。D:為推進油缸所 形成圓的直徑。管片相對于設計線路的垂直趨向=（中垂一后垂）/ L+ （上一?。? 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:為盾構后筒體長度。上、下：分別掘完后的上 下推進油缸行程。D:為推進油缸所形 成圓的直徑。注意：以上各參數(shù)的具體控制隨掘進地質情況的變化而變化。具體 做法為：在某地質土層中掘進時需計算出該地質相應的盾

14、構掘進參 數(shù)，然后由主管盾構的工程師向盾構司機發(fā)出在本地層中掘進的交底 指令，然后由盾構司機按照交底指令在盾構機上設定交底的相應參 數(shù)，并嚴格按照交底指令上的掘進參數(shù)進行掘進。后續(xù)土層有變化時， 還需重新計算各項參數(shù)，并重新交底。（各參數(shù)有相對應的計算公式， 依據(jù)公式求出結果），根據(jù)計算出的各參數(shù)結果進行控制。下次，當土層繼續(xù)發(fā)生變化時在重新進行上述計算。附加控制參數(shù)1滾動角控制:根據(jù)顯示的實時滾動角參數(shù)控制，即滾動角顯示 為負值時，刀盤需逆時針旋轉，反之則順時針旋轉。（即左負右正）?？刂茲L動角目的：盾構機滾動角指盾構機盾體相對于預先 設定水平線的擺動夾角，通常以 mm/m 或度為單位。2.鉸

15、接油缸行程量控制的目的： 通過鉸接油缸的左右、上下行程 差，滿足盾構機在平曲線左轉 /右轉，滿足盾構機在豎曲線的上 坡/下坡；具體做法描述：平曲線上需左轉彎時，則左側鉸接油 缸行程短，右側鉸接油缸行程長；平曲線上需右轉彎時，則左側 長右側短。豎曲線上需上坡時，則上部鉸接油缸行程短，下部鉸接油缸行程長；豎曲線上需下坡時，則下部短上部長。3貫入度：指盾構機單位轉諫內的推進長度。單位:mm/r （既刀盤旋轉一圈的掘進長度）計算公式：貫入度二掘進速度/刀盤轉速依據(jù)盾構法隧道施工與驗收規(guī)范中對成型隧道相關技術控制指標 如下表：序號內容規(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關于導向系統(tǒng)顯示的 盾構姿態(tài)說明：利用在盾構臺車上架設的全 站儀（既：測站點）在測量后視點空間三維坐標后在轉向測量前視點 并測出該點的三維空間絕對坐標（既開挖面放樣點；前視點一般有兩 個點及以上，【既：棱鏡1和棱鏡2】一般架設在中盾位置。）然后 系統(tǒng)在通過前視點【既棱鏡1和棱鏡2】與盾構前盾刀盤中心及與盾 尾中心的位置關系，測算出當前盾構機時實在空間上的三維絕對坐 標，并將當前盾構機時實在空間上的三維絕對坐標與設計的該位置的 坐標相比較，之后得出的差值，

17、既為導向系統(tǒng)上所顯示的水平與垂直 姿態(tài)，盾構司機據(jù)此姿態(tài)不斷的對盾構機進行糾偏， 使其盡量沿設計 軸線掘進。計算式：當前實際水平姿態(tài)=當前實測平面坐標-設計平面坐標 當前實際垂直姿態(tài)=當前實測高程坐標-設計高程坐標注：1以上水平姿態(tài)減出的差值為負的，說明相對于設計軸線左偏 了，減出的差值為正的，說明相對于設計軸線右偏了；垂直姿態(tài)減出 的差值為負的，說明相對于設計軸線下沉了，減出的差值為正的，說 明相對于設計軸線上浮了；2以上所描述 測出的、算出的、設計的點的坐標形式均為(x . yz).(z)為其中(x ,y)為平面位置坐標，用來計算當前實際水平姿態(tài);高程位置坐標，用來計算當前實際垂直姿態(tài)；|古今名言敏而好學，不恥下問 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，立于禮，成于樂 一一孔子己所不欲，勿施于人一一孔子讀書破萬卷，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為先，立學以讀書為本一一歐陽修讀萬卷書，行萬里路一一劉彝黑發(fā)不知勤學早，白首方悔讀書遲一一顏真卿書卷多情似故人，晨昏憂樂