地铁施工中的盾构机姿态控制研究

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摘要： 我国国民经济在不断增长，科学技术水平在不断提高，而为了紧跟这一社会潮流，使地铁工程更加快速的发展，相关工作人员对地铁施工中的盾构机姿态控制也加大了研究力度。要知道，盾构机姿态控制对地铁施工有很大的影响，而这也是笔者写这一研究的原因，希望本研究所阐述的内容能够对地铁施工中的盾构机姿态控制水平的提升有所帮助。

关键词：地铁施工，盾构机，姿态控制

前言： 近几年，工业的发展速度越来越快，人们对生活质量的要求也越来越高，尤其是对交通工具的要求。在这种背景下，地铁应运而生。在今天，地铁已经成为了一种非常普遍，也非常受广大民众欢迎的交通工具。由于盾构机在地铁工程中占有非常重要的位置，盾构机姿态控制也就受到了人们的广泛关注。本研究就将针对“地铁施工中的盾构机姿态控制研究”这一主题进行阐述，使广大民众对这方面的内容有一个更加深入、全面的了解。

1. 盾构姿态

盾构姿态常常出现在以盾构法为主要施工方法的隧道工程中，盾构姿态其实就是通过机械测量或人工测量得到的盾构机与设计轴线的偏离状态。

我国也有与隧道轴线偏差有关的规定：在隧道轴线平面位置中，地铁隧道允许的偏差为±50毫米，在这种情况下，检查人员一般会选择经纬仪测量中线；在隧道轴线高程中，地铁隧道的允许偏差为±50毫米，在这种情况下，检查人员一般会选择水准仪测量高程。

2. 影响盾构机姿态控制的因素

影响盾构机姿态控制的因素具体有以下几个：

第一个因素，土质因素。盾构机切口环两边的土质不一定是同种土质，可能一边的土质较为松软，另一边的土质较为硬实，在这种情况下，就需要调整土质较为松软的那边的千斤顶，如果没有调整，或者调整的不到位的化，盾构机就会向土质较松的那一边倾斜，自然而然，盾构机就会偏离设计轴线。

第二个因素，始发基座的定位是否准确。盾构机在工作之初，是处在始发基座上的，也就是说，始发基座的初始位置与盾构机工作之初的盾构姿态有着密切的关系。所以，在正式施工前，一定要精确的定下始发基座的初始位置，这样，才能保证盾构机的中心线不会偏离设计轴线，才能控制盾构姿态。除此之外，在施工前，相关工作人员还需要仔细检查一下始发基座，确保始发基座是坚实稳固的。

第三个因素，盾构机操作人员的技术水平。盾构机操作人员的技术水平的高低决定着操作人员能否将盾构机姿态控制好，他们的操作决定了盾构机的走向。在盾构机工作的过程中，操作人员要随时关注盾构机的运行状态，一旦发现盾构机不是按照设计路线运行的，就要对盾构机进行及时调整，具体的调整措施是调节千斤顶各个区内的油压。要知道，盾构机操作人员的操作水平不好，会造成非常严重的后果，例如，管片会变成碎片、盾尾刷的刷形会出现变形问题、隧道会出现泄漏问题，测量结果也会变得不准确，等等。

第四个因素，管片的姿态。管片的拼接场所是盾尾钢壳的内部，而盾构机是在隧道内运行的，所以说，管片的运行路线与轴线不一致的话，那么，隧道中线与设计轴线就会出现偏差。而管片的走势与盾构机的走势也有着密切的关系，管片与轴线的偏差其实就是盾构机与设计轴线的偏差。

3. 盾构机姿态控制原则

盾构机姿态控制原则：（1）在正常的线段中，盾构机运行路线的方向可出现偏差的具体范围：在±20毫米内；（2）在曲线或者是圆曲线的线段中，盾构机运行方向可出现偏差的具体范围：在±30毫米内；（3）确保盾构机的轴线与隧道的设计轴线是相互平行的；（4）如果开挖面的土体的杂质掺杂的较少，土体表面也较为平整，相关工作人员就可以较为容易的控制好盾构机的盾构姿态； （5）盾构机在曲线线段工作的时候，盾构机需要偏移，而偏移量的具体数值是由曲线线段的半径决定的；（6）管片的宽度为1.5米，油缸的行程长度为1750毫米±50毫米，误差范围为0―40毫米，行程的长度和误差一定要控制在要求的范围内，否则，会对管片造成较大的损伤。

4. 盾构机姿态控制技术

4.1 盾构机切口位置控制

普通盾构机切口位置的控制是通过调整千斤顶区域内的推进压力进行的。

在直线段内工作的盾构机，盾构机的切口位置要处在以施工轴线为中心线，左右各偏移10毫米的范围之内；若盾构机的姿态不容易控制，在条件允许的情况下，相关工作人员可以扩宽盾构机的切口位置范围，扩大后的范围为：以施工轴线为中心线，左右各偏移20毫米的范围。

盾构机在曲线线段或者是有坡度的线段内工作的时候，相关工作人员需要提前对盾构机切口位置的偏移量进行计算，除此之外，相关工作人员还需要适当的调整千斤顶区域内的推进压力，从而使盾构机切口位置得到合理的控制。

4.2 盾构机掘进姿态控制技术

盾构机在土质较软的土层工作的时候，一定要将盾构机的水平偏差和垂直偏差控制在合理的范围内，这样做，可以防止盾构机的行进路线有过大的变形，除此之外，盾构机的掘进速度和刀盘转速也需要得到相关工作人员合理的控制，掘进速度的控制范围为35mm/min±5mm/min，刀盘转速大约为1.5rad/min。盾构机在土质较软的土层中进行掘进的时候，还有两点需要相关工作人员注意：第一点，就是相关工作人员可以在土层中适当的加入一些添加剂，这样一来，可以有效的提升盾构机的掘进效率；第二点，就是相关工作人员一定要将管片背面的空隙处用浆料充实起来。

盾构机在砂层工作的时候，会遇到很多问题，具体如下：（1）盾构机会出现倾斜现象；（2）盾构机会出现上浮现象；出现这两种现象主要是因为砂层的含水率较高，而且大部分砂层的土质并不是非常的实，这就使砂层稳固物体的性能较差。防止出现上述两种现象的具体措施：（1）合理的调整盾构机的上部和下部的压力；（2）降低盾构机的刀盘转速；（3）优化砂层。

岩层的质地非常的不均匀，有的部分质地较软，有的部分质地较硬。所以，在岩层掘进的盾构机，相关工作人员是很难对其进行姿态控制的。自然而然， 盾构机在岩层工作的时候会遇到一些问题，具体如下：（1）管片断裂；（2）掘进速度忽快忽慢，不够平稳；（3）管片无法顺利的脱离盾构机的尾部。具体的解决措施：（1）随时观察盾构机的姿态数据；（2）及时调整千斤顶和铰接千斤顶的行程。

结语：近几年，相关政府部门对隧道工程建设投入的越来越多，地铁行业也因此而蓬勃发展起来。而在地铁施工中，盾构机姿态控制显得尤为重要。其实，影响盾构机姿态的因素有很多，所以，相关工作人员在施工的过程中，既要随时观察盾构机姿态，又要选择合理的隧道管理，总而言之，需要做的工作内容有很多。而为了使我国的盾构机姿态控制技术水平提高，相关工作人员仍然需要继续努力，对相关方面的内容进行更加深入的研究。

相关文献：

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