《盾构构造与操作维护》课件-任务一 3.1盾构机姿态控制

任务一3.1盾构机姿态控制【工作场景与任务】：某软弱地层，一台土压平衡盾构机由直线段进入缓和曲线段掘进。其中，水平姿态为盾体前4mm，后-32mm，水平趋向8mm/m；垂直姿态为盾体前25mm，后5mm，垂直趋向4mm/m；盾体偏航角83mm/m、仰俯角11mm/m、滚动角-2mm/m。请问：这种情况下盾构机应该进行哪些方面的调整与纠偏？盾构机姿态控制界面01盾构机姿态控制的基本原理03盾构机姿态参数与理想姿态02盾构姿态的调整04姿态控制标准05不同工况下姿态控制要点0601盾构机姿态控制界面盾构机姿态控制界面不同品牌的导向系统控制界面各不相同，以VMT为例，其界面如图3-1所示。界面的正中央是一个十字坐标系，横坐标代表水平方向，纵坐标代表垂直方向，纵横坐标的交点为隧道设计中心，单位皆为mm。从图中可以看到，盾构当前位置偏向隧道设计轴线的左侧，正仰头向右上掘进。02盾构机姿态参数与理想姿态图3-2盾构机在隧道内的俯视图盾首水平偏差：指盾构机的刀盘(切口)中心至平面设计轴线的垂足距离；盾尾水平偏差：指盾构机的盾尾中心至平面设计轴线的垂足距离；偏航角：指盾构轴线偏离隧道设计轴线的夹角，单位mm/m。水平趋向：指按照当前盾构偏差情况掘进，每掘进1m产生的平面偏差，单位为mm/m。盾构机姿态参数与理想姿态一、水平偏差、趋势请判断下图所示盾构机水平姿态数据为“正”还是“负”。俯视图1、盾首水平偏差：正负；2、盾尾水平偏差：正负；3、偏航角：正负；4、平面趋势：正负；图3-3偏航角（俯视）示意图盾构机姿态参数与理想姿态盾首垂直偏差：指盾构机的刀盘(切口)中心至设计竖曲线的垂足距离；盾尾垂直偏差：指盾构机的盾尾中心至设计竖曲线的垂足距离；俯仰角：盾构机轴线与水平面间的夹角，上仰为正，下仰为负，单位为mm/m；垂直趋势：指按照当前盾构偏差情况掘进，每掘进1m产生的垂直偏差，单位为mm/m。图3-4盾构机在隧道内的侧视图盾构机姿态参数与理想姿态二、垂直偏差、趋势1、盾首垂直偏差：正

负；

2、盾尾垂直偏差：正负；

3、俯仰角：正负；4、垂直趋势：正负；侧视图图3-5仰俯角（侧视）示意图盾构机姿态参数与理想姿态请判断下图所示盾构机垂直姿态数据为“正”还是“负”。图3-6滚动角（正视）示意图后视图滚动角：指盾构机垂直轴线相对于铅垂线发生转动的角度，逆时针旋转为负，顺时针旋转为正，单位为mm/m。盾构机滚动角：正负；盾构机姿态参数与理想姿态三、滚动角03盾构机姿态控制的基本原理盾构机姿态控制的基本原理图3-9推进油缸分区布置图图3-10被动铰接油缸分区布置图04盾构姿态的调整盾构姿态的调整图3-11推进油缸方向控制区图图3-12刀盘控制区图05姿态控制标准隧道偏差允许范围如表3-1所示。盾构机姿态的最大偏差范围为水平、高程最大允许偏差在±50mm范围内（行业规范）。地铁隧道工程允许偏差范围、施工企业管理偏差范围及操作手控制偏差范围三者之间的关系见图3-13。姿态控制标准项目最大允许偏差（mm）地铁隧道公路隧道铁路隧道水务隧道市政隧道（排水、电力）油气隧道隧道中线平面位置±50+75±70±100±100±100隧道中线垂直位置±50±75±70±100±100（隧道底线）±100隧道偏差允许范围图3-13盾构方向控制示意图表3-106不同工况下姿态控制要点一般情况下，当盾构机在直线段掘进时，左右推进液压油缸行程差值不会很大，因此直线段盾构机掘进姿态控制比较简单，只考虑推进液压油缸行程差与盾构机姿态的关系，无须考虑轴线变化。盾构机由前盾、中盾、尾盾和后配套辅助系统组成，主机（前盾、中盾）组成直桶形刚性结构，在圆曲线段掘进时，不能很好地拟合隧道设计曲线，因此，圆曲线段的姿态控制难度要远大于直线段的姿态控制。隧道设计曲线半径越小，每环的纠偏量就越大，盾构机姿态控制难度就越大。不同工况下姿态控制要点图3-14超挖图No.01盾构机姿态控制的基本原理姿态控制界面、姿