盾构机掘进姿态精确控制技术.docx

bhba o b hb-haa ha图 1盾构机掘进姿态精确控制技术孙延伟刘 杰摘要：文章分析盾构机掘进精确控制，讨论了一些偏差出现的类型和调整的方法。关键词：盾构机掘进偏差；监测；调整随着城市地铁建设的快速发展，随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着盾构施工技术所 显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受， 盾构机掘进过程中进行偏差产生的类型，偏差的监测、 调整是地铁施工过程存在的一个难点问题，如果处理不 好将给工程质量带来隐患，这是我们工程技术人员所不 愿看到的，本文结合施工实践重点介绍盾构掘进纠偏、 监测、调整的问题。零，盾构需向另一侧纠偏时就会在该侧盾尾和管片外孤面间产生摩擦阻力，同时因无盾尾间隙纠偏困难，从而 对盾构轴线的控制产生影响。同步注浆产生的反力对盾构轴线的影响。注浆时 由于各种原因而不能保证对称作业或浆液注入量、注入 速度控制不得当，则注浆产生的反力将使盾构轴线产生 偏差。盾构本身结构的影响。由于盾构各部位结构影 响，其重心位置趋前，扎头现象普遍存在，在松软地层中 尤为显著。1 盾构机掘进姿态偏差盾构机在掘进过程中，由于地层土质变化、千斤顶 推力不均、回填注浆不均、盾尾间隙不均以及已拼管片 轴线不准等因素影响，不可能完全按设计方向推进，走 行轨迹犹如蛇行，产生姿态偏差。姿态的偏差可分为滚 动偏差和方向偏差。1.1 滚动偏差盾构掘进时，刀盘切削土体的扭矩主要是靠盾构壳 体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。当盾构掘进机壳 体与洞壁之间产生的摩擦力不能平衡刀盘切削土体产 生的扭矩时出现盾构机的滚动。过大的滚动会引起隧道 轴线的偏斜，也会影响管片的拼装。1.2 方向偏差盾构在掘进过程中，由于各种因素的影响会产生竖 直方向和水平方向的偏差。盾构所受外力不均衡产生的方向偏差。盾构在地 层中受多个外力作用，这些外力随地层的土质岩石情 况、覆土厚度的变化而变化，若不及时调整掘进参数或 参数设置不合理就会产生轴线偏差。成环管片轴线对盾构轴线的影响盾构推进反力 支点设在成环管片上，当成环管片轴线控制不理想时就 会对盾构轴线产生影响，产生方向偏差。盾尾间隙的影响。尚未脱离盾尾的管片外孤面与 盾壳内孤面的间隙，称为盾尾间隙。当一侧盾尾间隙为2 盾构机掘进姿态监测通过人工监测和自动监测两种监测方法对盾构掘 进机姿态进行监测。2.1 人工监测采用通用的光学测量仪器（如经纬仪、水准仪等）， 对盾构的姿态进行监测。滚动角的监测。 用电子水准仪测量高程差，计算出滚动圆心角。在切口环隔墙后方对称设置两点(测量标志)，使该二点的 联线为一水平线并且其长度为一定值，测量两点的高程 差，即可算出滚动角见图 1。a、b 为测量标志，a、b 为盾构机发生滚动后测量标志所处的新位置，ha、hb 为 a、b 两点的高程， 为盾构 机的滚动圆心角。线段 ab= 定值，oa=ob，=arcsin(hb-ha)/ab。- 228 -图 2广东建材 2008 年第 7 期工艺与设备上式中，如果 hb-ha0，表明盾构机逆时针方向滚动，如果 hb-ha0，表明盾构机顺时针方向滚动。竖直方向的监测。采用电子经纬仪直接测量盾构 的俯仰角变化，上仰或下俯时其角度增量的变化方向相 反。水平方向角的监测。采用电子经纬仪直接测量盾 构的左右摆动，左摆或右摆时其水平方向角的变化方向 相反。仪器的配置 电子水准仪3.4 特殊地层下的姿态控制盾构通过复合地层(即作业面土体的抗压强度等力 学性能指标存在很大差异的地层)时，根据掌子面的地 质情况，对液压推进油缸进行分区操作。液压推进油缸的分区，采用如下方案(见图 2)：型号：leica电子经纬仪 型号：leica2.2 自动监测na3003精度：0.4mmt2002精度：0.5采用一台电液比例调速泵，向所有的推进油缸供油，其最高工作压力为 35mpa。将全部推进油缸分为 a、 b、c、d 四个区域，每个区域的油缸编为一组，每组油缸 设一电磁比例减压阀，用来调节该组推进油缸的工作压 力，借此控制或纠正盾构掘进机的前进方向。在每组推 进油缸中，有一个油缸装有位移传感器，用于标示该区 域的行程，从而显示整个盾构机的推进状态。例如，当盾 构机发生上仰偏斜时，可以适当调节 a 区及 c 区油缸压 力，即将 a 区油缸压力升高，c 区油缸压力降低，同时观 察 a 区及 c 区的行程显示，以达到调节推进方向的目 的。3.5 曲线段施工在曲线地段(包括平面曲线和竖向曲线)施工时，对 推进油缸实行分区操作，使盾构机按预期的方向进行调 向运动，分区操作方法见表 1：表 1 分区操作方法采用 sls-t-apd 激光导向系统进行监测。该系统是在一固定基准点发出激光束的基础上，根据盾构机所处 位置计算其对设计线路的偏差，并将信息反映在大型显 示器上。监测装置安设在主控室内，操作人员通过控制 系统进行调整。用目标装置(激光靶板)和倾角罗盘仪测量盾构机 的位置。激光靶板测量激光束的入射点位置和入射角大 小，倾角罗盘仪测量盾构机在两个方向的转角。盾构掘进时，自动监测与人工监测同时使用，通过 二者的相互配合，提高盾构姿态监测的精度。3 盾构机掘进姿态调整盾构机姿态的调整，包括纠偏和曲线段施工两种情 况。3.1 滚动纠偏采用使盾构刀盘反转的方法来纠正滚动偏差。允许 滚动偏差1.5，当超过 1.5时，盾构机报警，盾构 司机通过切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。3.2 竖直方向纠偏控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力， 它与盾构机姿态变化量间的关系比较离散，靠操作人员 的经验来控制。当盾构机出现下俯时，加大下端千斤顶的推力；当 盾构机出现上仰时，加大上端千斤顶的推力进行纠偏。3.3 水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时，加大左侧千 斤顶的推力纠偏；右偏时，加大右侧千斤顶的推力纠偏。4 纠偏注意事项在切换刀盘转动方向时，保留适当时间间隔，切 换速度不宜过快。出现偏差及时根据掌子面地层情况调整掘进参 数，调整掘进方向，避免引起更大的偏差。蛇行的修正以长距离缓慢修正为原则，如修正过- 229 -油缸分区盾构机预期走行方向直线左转右转上仰下俯a工作工作工作工作b工作工作工作工作c工作工作工作工作d工作工作工作工作工艺与设备广东建材 2008 年第 7 期应急照明有关问题的探讨赖 标（铁道第四勘察设计院广州设计院）摘要：介绍了应急照明设计及施工中遇到的问题，如规范的选用、应急电源的选用、应急照明光源 的选用等，并提出笔者的观点和看法。关键词：应急照明；疏散照明；备用照明；蓄电池；eps应急照明是现代建筑中极为重要的安全措施之一，关系到人身及财产安全，随着经济的发展和整个社会生 活水平的提高，人们的安全意识也日渐提高。近年来许 多公共建筑发生的火灾事故不少是与应急照明有关的， 也引起国家有关部门的高度重视，对相关规范、规定也 作出了更为严格的和具体的要求，如建筑防火设计规 范近年来已经多次修订，这是从设计源头抓起，最大限 度地减少设计缺陷导致的安全隐患。因此，对应急照明 的设计、施工、监理及验收等各个环节都提出了更为严 格的要求，笔者从设计角度，结合做过和接触过的工程， 针对应急照明设计、施工及验收中一些问题提出自己的 看法，与同行探讨。2 蓄电池电源的选用应急照明设计中多选用自带蓄电池的灯具，正常情 况下，蓄电池处于浮充状态，在外电源停电时，蓄电池及 逆变装置自动投入工作，保证一定时间(按国标不低于30 分钟)的连续供电。这种分散式蓄电池电源存在一定 的不足，即每套灯具都有一套蓄电池装置，虽然灯具均 有试验按钮，但是当灯具数量较多时，给检查带来不便， 若检查不到位，则会带来安全隐患。集中式蓄电池可解 决这一问题，只要定期检查集中电源可减少维护量及事 故隐患，但是传统的设计需要占用较大空间。新型的应 急照明电源 eps(emergency power supply)的出现和 普及给设计和安装带来了方便，只要根据负荷选用合适 的容量即可，小容量的 eps 甚至可以安装在墙上，无论 是大型还是小型建筑，均可选用。目前广州和深圳地铁 工程中已普遍使用 eps，设计和施工已趋于成熟，可供 借鉴。在 eps 选型时应尽量选用有较好声誉的合格成 品，对蓄电池等重要器件的选用及备用时间等重要指标 在设计时要明确，避免安装了质量较差的产品带来安全 隐患。1 应急照明设计规范的选用目前，就笔者接触和使用的主要规范、规定有高层 建筑防火设计规范(gb50045-2005)、建筑防火设计规 范(gb50016-2006)、民用建筑电气设计规范(最新版 jgj16-2008)、应急照明设计指南(中国照明学会 94 年发表，下称设计指南)、2003 全国民用建筑工程设 计技术措施电气(下称 技术措施)、消防应急灯 具(gb17945-2000)。设计可根据建筑的类型、规模选用 相应的规范，其中应急照明设计指南虽然不是强制性 国家标准和行业标准，但是它对设计有很强的指导性作 用。3 配电线路的敷设及防护低压配电设计规范(gb50045-95)第 5.2.7 条规 定：“在建筑物的顶棚内，必须采用金属管、金属线槽布!急，蛇行反而会更加严重。在直线推进的情况下，选取盾构当时所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，然 后再以这条线为新的基准进行线形管理。在曲线推进的 情况下，使盾构机当时所在位置点与远方点的连线同设 计曲线相切。盾构机掘进纠偏时，调差值控制在平面调差折角0.4%、高程调差20mm 的范围内，