市政工程盾构掘进施工方案（2010）

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三、盾构掘进流程及操作控制程序
3.1、盾构掘进作业工序流程
盾构掘进工作是盾构隧道施工的主要环节，掘进工作的各个环节是否顺利进行的关键，在施工中应使各个环节、工种密切配合，环环相扣，施工的进度、质量才可能满足总进度目标、质量目标的要求。盾构隧道施工的过程见图1…………
3.2、掘进控制程序
盾构隧道施工掘进过程的控制制约着各个后续的工作，隧道掘进关键的点在于①刀具充分切削、破碎地层，②被破碎、切削下来的地层能被顺利排出。故对于掘进参数的选择就显得十分重要，尤其是针对地层的不同选择不同的刀具布置方式、掘进推力、转速，渣土改良中泥水和泡沫的注入参数设定等。隧道掘进的主要控制程序如下图2所示…………
3.3、掘进模式的选择及控制
本次选用的盾构机根据地层的不同和掘进环境的差异在掘进中可选择敞开式（OPEN）、半敞开式（SEMI-OPEN）和土压平衡式（EPB）三种不同的掘进模式，掘进参数见表1…………
3.4、盾构掘进方向控制与调整
由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响，盾构推进不可能完全按照设计的隧道轴线前进，将会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力过大，严重时产生管片错台过大、开裂、漏水等现象。因此，盾构施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向，及时有效纠正掘进偏差…………
3.4.1、盾构掘进方向控制
⑴ 采用SLS-T APD导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测
SLS-T APD系统使用棱镜和经纬仪来测量机器的位置来实现导向工作，这些装置用电缆和电脑相连。安装在隧道里的经纬仪测量两个棱镜的位置，确定机器所处的位置，系统就能计算出它与隧道规划路线的偏差，然后信息就会显示在与电脑连接的一个很大的易读的显示器上。该电脑通常安放在离设备操作人员控制台很近的地方，以便操作人员利用这些信息给机器导向。该电脑也可以储存和允许输入系统需要的信息。据此调整控制盾构机掘进方向，使其始终保持在允许的偏差范围内…………
随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位，为保证推进方向的准确可靠性，每周进行两次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态。确保盾构掘进方向的正确…………
⑵ 采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向
根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息，结合隧道地层情况，通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向…………
① 在上坡段掘进时，适当加大盾构机下部油缸的推力和速度；在下坡段掘进时则适当加大上部油缸的推力和速度；在左转弯曲线段掘进时，则适当加大右侧油缸推力和速度；在右转弯曲线掘进时，则适当加大左侧油缸的推力和速度；在直线平坡段掘进时，则应尽量使所有油缸的推力和速度保持一致…………
② 在均匀的地质条件时，保持所有油缸推力与速度一致；在软硬不均的地层中掘进时，则应根据不同地层在断面的具体分布情况，遵循硬地层一侧推进油缸的推力和速度适当加大，软地层一侧油缸的推力和速度适当减小的原则来操作…………
在掘进时，在盾构什么位置，分区压力的调整均要根据盾构机的姿态与设计轴线的偏差情况确定，同时应该注意分区千斤顶的压力差不宜过大，通常要求对应千斤顶压力差一组不大于另一组的1/3，以免在大推力的情况下因压力差过大对隧道管片产生破损…………
3.4.2、盾构掘进姿态调整与纠偏
盾构机在掘进过程中，不可能完全按照设计线路掘进，有时要产生一定的偏差。一般情况下，盾构机如果偏离设计轴线20㎜，就要进行盾构机纠偏…………
盾构机纠偏是依靠调整各组推进油缸的压力来实现的，同时在安装管片时，也应根据盾构机的纠偏方向安装相应的转弯环。当滚动超限时，盾构机会自动报警，此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。对偏差过大的情况，也可以用铰接油缸来纠偏…………
盾构机纠偏应逐步进行，不能一次到位。一般情况下，每环的纠偏量在水平方向上不超过9㎜，在竖直方向上不超过5㎜。同时安装管片也应注意，所选取的管片类型应考虑在安装完毕以后的管片平面尽量与盾构机的轴线垂直。也就是管片安装完毕之后，保持盾构机各组油缸的初始行程基本一致…………
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