组合施工中盾构姿态控制内容   盾构机在推进时主要是千斤顶的推力，进行分区，有利于控制隧道轴线   珠海香洲路灯车出租, 珠海香洲路灯车, 珠海路灯车出租   设定切口水压，控制各区域压力，减小单次纠偏量，避免隧道轴线发生弯曲变形。按照盾构机与隧道轴线的位置，在推进中，有下列几种关系：（1）水平位置：X方向为水平偏差值，右偏规定为正。（2）竖直位置：Y方向为高程偏差值，上仰规定为正。（3）旋转位置：机身的自转角度，右转规定为正。

        直线段施工组合施工中，最佳情形是盾构轴线、隧道轴线与管片中线三者位于同一直线。但在实际施工过程中，这三条线之间经常会出现偏差。（1）盾构轴线、隧道轴线、管片中线三条线在同一直线上拼装管片时，楔形块理论上能交替放在圆心对称部位。实际施工中，由于需要确保准确度，在隧道底部最好不出现楔形管片，可以交替放在270°部位。（2）盾构轴线与隧道轴线重合隧道横断面与管片端面间有倾斜角。最复杂的是两平面在水平面上的投影有夹角（规定：顺时针为正，逆时针为负）。采取在下一环拼装时，保持与盾构轴线一致。（3）三条轴线不重合并且轴线水平移动施工过程中，经常遇到三线不一致的工况。盾构姿态应全面考虑，防止管片损坏。隧道设计轴线与盾构姿态相结合，同时还需注意推进方向，实现逐步调整。

      曲线段施工盾构轴线、管片轴线总是沿着曲线的割线方向，是曲线段施工中应依照的原理。也适用于组合施工法中。隧道轴线从直线段到圆曲线段过渡时，盾构机从圆直点推进L，盾构轴线先发生偏移，然后管片轴线逐渐出现偏转角度。管片拼装时，盾构推进循环1.5m时（管片宽度为1.5m）。

     影响盾构姿态的因素, 在施工中，姿态控制一直以来都是主要的监控指标。姿态控制的基本原理是：以隧道中心线为参照，偏差满足设计要求，调整盾构姿态，不损坏管片。组合施工中，先爆破形成隧道轮廓，进行初期支护，再组合施工拼装管片。盾构姿态的影响因素与单纯的盾构施工存在差别。盾构机在组合施工中的姿态控制，仍然是隧道施工质量的重要内容。影响组合施工盾构姿态的因素很多，难度也相应的增大。

     施工导台的影响, 在组合施工中，盾构机沿导台推进。盾构通过时，需要导台作为下部支撑。盾构机姿态及管片质量依靠施工时的导台精度。为确保盾构机姿态准确，首先要进行导台精度的测量。导台主要有两个功能：一是引导作用，引导盾构机按设计轴线前进；二是保证管片质量，降低隧道管片的下沉位置并约束位移。为保证盾构机在导台上沿轴线方向顺利推进，为盾构姿态提供良好的导向作用，施工导台必须满足如下要求：（1）导台采用钢筋混凝土现浇，强度等级不小于C25。（2）导向平台定位后必须进行施工模板测量和复核，混凝土的浇筑应确保导台的标高施工精度在（+10mm，-5mm）以内，并进行标高复测。（3）钢筋砼导台的中心线应与隧道中心线一致，导台厚度为200mm，隧道底部90°范围内为导台断面弧长。（4）导台施工完成后，需及时对导台进行线路联系测量，若超过设计规范要求误差，需重新施作。导台断面位于隧道底部90°范围内，10mm间隙为导台表面与盾构机刀盘外轮廓间距。施工导台中，采用HPB235钢筋、C30混凝土。组合施工隧道初期支护时，应保证隧道设计净空满足要求，保证导台台面的高程达到设计要求，并保证砼导台的厚度达到足够的强度。浇筑导台时，每15-20m，作为一个浇筑段，浇筑时的混凝土要振捣12密实，按照设计施工，保证导台高程准确。为确保导台与混凝土紧密结合，绑扎钢筋前，清理干净隧道初支混凝土的表面。导台施工时，保证导台轴线与隧道设计轴线重合，隧道中线关于导台对称。导台的各项参数监测时，超过误差范围的，需及时采取相应的措施。控制导台的高度和轴线在规定范围内。

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     推进系统是盾构组成的重要部分，实现盾构有效推进的重要措施是进行分区控制。推进系统担负着盾构的全部推进任务，发挥盾构推进的作用，还要实现姿态控制的复杂任务。推进系统属于超静定体系，是由多个环向的平行或接近平行盾构轴线的油缸组合而成。为保证推进的快速、安全和有效，在土层相差大、水土压力变化时，推进系统都能满足，并提供合理的推进速度，与盾构密封舱压力参数相匹配[34]。推进油缸的个数多，手动操作不能直接满足推进作业。主要方法分区调节，用以减少推进装备操作程序。全部推进缸分为四组：上、下、左、右，完成由人工手动操控实现盾构姿态调整的目的。盾构在推进时，推进液压缸的作用由管片承载，在对管片受力分析时，主要考虑受力点位置、分布位置、结构组装施工便捷等方面，推进液压缸的有以下几种形式：①单液压缸均匀布置；②v单双缸间隔布置；③双液压缸布置。盾构机发生转弯、上下坡时，盾构姿态都相应的会变化。盾构姿态的变化速度分量有向前的速度，以及绕轴旋转的速度。因此，单个分区油缸伸长或缩短的速度就不能完整描述盾构前体姿态的变化。

     速度分析模型的建立, 考虑了等效机构模型。对盾构姿态调整和控制的难点做了两方面的分析：一方面需要考虑各分区液压叙的协调控制；另一方面在不加控制的情况下，盾使会经常偏离设计轴线。盾构姿态的控制从两方面考虑：位移和力。位移调控是以运动特性为；力控制以跟踪隧道设计轴线为指标。推进时，推进系统不仅需符合推力的要求，对推进速度也有要求。单一的控制推进力或推进速度都不能满足推进系统的要求。盾构推进时，在设计液压系统时，流量压力的复合控制，以比例减压阀和变量泵来完成。压力流量复合控制可以单独完成推进速度与压力连续控制，并且实现降低能量损失和压力损失节能的目的，从而改善系统。盾构机推进及管片拼装时需注意：（1）盾构机沿导台向前推进时，由于在矿山法开挖段会出现不同程度的超欠挖情况，首先需要检查超欠挖的程度。除此之外，还需查看两侧豆砾石填充、盾构机壳体与导台的结合，对盾构机推进及时进行监测。盾构机推进时，为保证盾构机沿导轨的中心线路前进，需注意刀盘与初衬、管片与盾尾之间的空隙。（2）严格控制盾构机的推进速度。由于盾构机在导台上空推时，盾构前方没有土压力，盾构机可能会出现盾体扭转，导致管片出现侧移及上浮。为规避类似情况，确保喷射豆砾石、同步注浆和二次注浆填充密实，推进速度控制在20mm／min以内。每推进1环，必须进行盾构轴线的测量。每推进半环测量一次，保证盾构机进入导台时，姿态良好。推进时，推力的范围控制在50~150t内，当达到推进速度要求时，最合适推力就是此时的推力。（3）轴线高程坡度改变推进。控制千斤顶的行程差的关键在于，坡度改进时的推进系统，预留的距离要满足矿山法隧道与盾构壳体的间距。每环管片在推进时，都必须进行测量工作。千斤顶行程差按照测量结果做相应调整。在推进中，千斤顶各区域液态油压差和每环的行程差都需要严格控制。

    推力的影响, 在空推过程中，千斤顶推力是推进的主动力。它作用于管片，同时也是施工中衬砌受到的沿着轴线方向最大的一种外力。推力的大小，对管片受力的影响也是一个重要因素。在盾构机推进过程中，如果推力偏小，主机后部会出现下沉，造成管片错台。推进管片的挤压力不够，会导致管片掉落或止水条压缩不到位，引起管片渗水。当管片选型合适，注浆压力控制在0.1~0.3MPa范围内，则不会产生超过规定范围的错台。若推力过大，则对管片的挤压力也会很大，又会造成管片错台甚至开裂，影响管片完整性，进而降低隧道质量。使用泥水平衡式盾构机，千斤顶的分区可分为A、B、C、D四个区域。盾构机切口的控制，以调节千斤顶4个区域的压力差值来完成。当A、C区推进压力相差不大时，盾构机切口位置将保持水平直线；若A区推进压力小于C区时，切口将出现右偏趋势；反之，出现左偏趋势。千斤顶分区示意图如图2-3所示，图2-4为现场施工时推进千斤顶的图片。现场施工中千斤顶推进管片在高程控制时，盾构机切口与底部和顶部的土压力存在差异。在直线段推进时，设置B区域压力稍大于D区域，B、D区域压力差的设置，按实际地层和试推进确定。如果B区域推进压力调高，或D区域推进推力调低，则出现上偏的趋势，反之，出现下偏的趋势。减小千斤顶区压增加千斤顶区压盾构掘进方向拟调整成的方向为保证空推段管片拼装质量，盾构机必须能提供足够的反作用力，以将管片环挤压密实。一般可以通过公式进行理论计算[，根据实际情况，可简化为如下形式：321：F——盾构机空推提供的反力；1F——盾壳与围岩间的摩擦力；2F——导台与盾构机后挂台车之间的摩擦力；3F——盾构机本身的纵向分力；式中出现的各参数代表意义如下：1——盾壳与围岩的摩擦系数，根据实际情况，一般取值0.4~0.45；2——后挂台车与导台的摩擦系数，根据实际情况，取值在0.2左右；3——纵向分力系数，主要影响因素为推坡度。推进段的最大坡度为28‰，该段盾构机通过矿山法的纵向坡度为25‰，3的取值为0.02499；1G——盾构机的实际重量为370t；2G——配套台车的质量为213t；推力依靠千斤顶分区压力，作用在管片上。合理的盾构推力为管片提供良好的姿态，保障推进顺利进行。盾构姿态对管片受力的影响，通过推力大小及推进方向的改变来实现。

     组合施工中，施工导台精度、推进系统、推力，都是影响盾构姿态的因素，推力为主要影响因素。施工导台精度控制主要是在施工中完成的，对影响精度的因素进行测量，实现各项参数的控制。在推进系统控制中，包含了推力和速度的控制。推进系统对理论、技术方面的要求相对较高，需要专业的研究人员才能很好把握。因此，在盾构姿态的研究中，从推力着手分析，对管片受力进行模拟分析，相对其它因素而言，更易于把握。

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