盾构施工技术标准化

盾构施工技术标准化

盾构设备要求

1:开挖系统（刀盘配备）

1.1:刀盘结构

1刀盘结构应确保足够的强度、刚度和抗疲劳性，满足指定地质条件下的隧

道开挖需求。

2刀盘使用钢材性能等级不低于GB/T1591中Q345B的性能要求。

3刀盘焊接结构设计应符合GB50017的相关要求。

4所有与刀盘支撑相关的焊缝、刀箱焊缝及刀箱与面板连接的焊缝应进行

100%检测。

5在刀盘辐条内有作业要求的结构应进行气密性试验。

1.2刀具安装

1刀具螺栓安装应达到预紧力矩要求，采用辅助方法进行防松。

2采用焊接安装的刀具，焊缝应进行100%检测。

3滚刀宜采用背装式。

1.3刀盘驱动系统

1刀盘驱动系统减速机宜配置停机保护制动器。

2刀盘驱动密封系统应具备泄漏检测功能。

3刀盘驱动系统应设置温度报警系统。

4刀盘驱动系统中连接盾体、主轴承、刀盘的螺柱应达到预紧力矩要求，采

用辅助方法进行防松。

1.4侧滚

1盾构机设计时应进行防滚能力的计算校核。

2盾构机设计时可采取以下措施降低侧滚风险：

a）在盾体外侧设置焊接凸起结构；

b）沿盾体周向布置稳定器或撑靴装置，在需要提升防侧滚能力时可随时启用;

Q调整主机结构及设备布置，降低重心并使重心尽量处于主机的竖直中心面

内。

3分段校接式盾体应设置不少于2处机械限位结构以防止分段位置发生相对旋

转。

4盾构机应配置监测侧滚角度装置，当盾体侧滚角度超过允许的滚动角度时，

控制系统应发出警示信息并要求停机或刀盘反转掘进。

5后配套拖车的车轮直接在管片上行走时，应设置防止拖车侧滚的结构或装置。

2：主驱动系统

2.1盾构机是工程上隧道专用挖掘设备，工程施工中的关键核心设备，而主驱

动又是盾构机的核心关键部位，因此主驱动的质量影响着整个盾构的质量和施工

效果。主驱动装置主要由轴承支撑座、内密封环、外密封环、刀盘旋转环、主轴

承、内齿圈、小齿轮和电机、减速机、密封等零部件组成。主驱动的密封装置、

主轴承、减速机、润滑装置等都有着至关中的作用，通过分析和解决这些系统出

现的问题能更好的服务于盾构的施工和维护。

2.2主驱动工作原理

1）主驱动动力传递

主驱动由电机（电驱形式）或马达（液驱形式）、减速机、行星传动小齿轮、主

轴承、驱动箱体、内外密封装置、刀盘驱动连接法兰等组装而成。减速机把电机

或马达的动力转化为大扭矩，通过与主驱动内齿圈的齿轮啮合，把扭矩传递给主

轴承，驱动法兰则把刀盘和主轴承连接在一起，动力扭矩也就传递到刀盘上并体

现在刀具与掌子面切削作用上。

为降低摩擦对工作面的磨损和疲劳损坏，主驱动箱体内的齿轮油用于润滑主轴

承及与其啮合的小齿轮等，减速机内部齿轮油用于润换三级减速的行星轮架及传

动轴，外置的齿轮油泵则以脉冲计数的方式，通过驱动箱上油脂孔通道进入主驱

动轴承内部，给予内部三排滚动体及滚道面润滑。同时，主驱动动力传递过程中,

有部分损失的能量转换为了热量形式，造成局部部件的温度升高。三级减速机壳

体被设计成空腔装置来流通冷却水，用以给减速机内部齿轮油降温。

2）主驱动密封装置

主轴承内圈转动并带动刀盘旋转，外圈固定于主驱动箱体上，而主驱动箱体则

是固定于护盾内部结构件上相对不动的，于是主驱动被设计成内外两处密封；就

液驱主驱动分析，外密封有三道唇形密封，内密封有二道唇形密封；每道密封之

间由隔板隔开，用于保持密封的位置形态，最外侧有压板封盖并给与密封一定的

压力。密封采用背靠背形式，最内侧密封唇口朝内，封堵齿轮油，其余几道密封

都是唇口向外，用于封堵外侧杂物。密封之间形成密封腔，由内而外，外密封第

一道密封腔为空腔，检测齿轮油是否泄漏，第二道密封腔为黄油脂润滑，最外侧

密封腔打入HBW黑油脂并溢出到密封外侧土仓处，从而隔离开外部土仓环境。

2.3主驱动是盾构机里关键的部位，而主驱动内部的各系统需要有机的配合协作

才能保证功能的正常实现，使用中更要进行定期的检查、维护，实时处理各种问

题，固定交接手续，保证设备质量和工程高效施工。

3：推进系统

3.1推进系统承担着整个盾构机械的顶进任务，要求完成盾构掘进机的转弯、曲线行进、姿

态控制、纠偏以及同步运动，使得盾构掘进机能沿着事先设定好的路线前进，是盾构机的关

键系统之一。

考虑到盾构掘进机具有大功率、变负载和动力远距离传递及控制特点，其推进系统都采用液

压系统来实现动力的传递、分配及控制。

3.2.推进液压系统设计

推进系统是盾构的关键系统，主要负责盾构的推进任务，要求完成盾构的同步运动、完

成定盾构转弯、姿态控制以及曲线进行等工作。推进系统的主要控制目标就是有效的克服在

盾构推进的工作中遭遇阻力的前提下，按照所处的施工地层的土质以及土压的变化，对推进

的速度以及推进的压力进行无级协调调节，最终达到控制地表沉降以及减少地表变形的情况。

盾构的动力传递以及相关的控制系统具有传递功率大、运动复杂以及作业环境恶劣等特征，

而液压传动以及控制系统的固有特点能够满足盾构的需求。

盾构机推进液压系统主要由液压管路、驱动泵、推进液压缸以及液压控制阀等设备组成,

推进液压缸主要是安装在密封舱隔板的后部，沿着盾体周围均匀的分布，是推进系统的主执

行机构。因此，推进系统应当由放置在液压泵站的推进泵配置高压油或者通过各类液压阀的

控制来实现工作。大型盾构推进系统的设计通常应当采用38根液压缸为推进系统的执行部

分，均匀分布在盾体圆周上，部分液压缸内安置一个磁质伸缩式位移传感器，如此便可对液

压缸的位移进行测量。

推进液压系统在主油路上采用的是变量泵来实现压力自适应控制，38根执行元件液压缸

主要是按照实际盾构的控制方式进行，将其分为5组，分别进行控制。各个分组的控制模块

都应当是统一的，主要由相关的监测元件、比例溢流阀、辅助阀以及比例调速阀等构成。例

如盾构推进系统的主要技术规格为：最大推力为79000kN；最大的推进速度为60mm/min：

推进油缸的数量38个；油缸行程为2500mm»

3.3液压缸参数的设计为：

每个液压缸多承受的作用力为比例溢流阀的选择主要应当按照工程的实际情况进行，以

系统最高压力为35MPa为例，选用DBET-50/3G24K4M的无电反馈式电液比例溢流阀。

3.4液压元件过滤器的设计：过滤器的主要功能就是清除液压系统工作介质中出现的固体污

染物，保证工作介质的清洁度，延长元器件的使用寿命。而液压系统故障的主要原因就是由

于介质产生污染导致的，因此过滤器对于液压系统来说是不可或缺的。整个系统中布置了8

个过滤器，4个循环回油精过滤器、1个泵吸油过滤器以及3个系统回油精过滤器等，吸油过

滤主要是为了更好的保护泵，因此应当选用大容量的过滤器。回油精过滤器主要是为了保证

油箱的清洁，因此应当选用容量大且精度较高的过滤器。额定流量是系统流量的1.5-2倍最

佳，回滤器上应当设置压差发信号装置，出现堵塞时能够及时更换，预防背压过高的现象。

3.5冷却器的设计：

盾构机在运行的过程中，一定会产生庞大的热能，假如不能够及时的给液压系统降温，

系统中的比例阀的泄露以及相关的功能都会减少，影响盾构机的整体性能.因此，冷却器的

作用是非常关键的，应当合理的选择冷却器的型号，控制油温，改善系统的可控性。

3.6推进液压系统泵站的集成

1）按照液压动力泵站的结构形式以及冷却方式，推进液压系统在设计时应当使用风冷式

装配结构，将主驱动泵、风冷却器以及电机安装在油箱的下方，如此便可有效的散热，使泵

站的油箱单元结构更加紧密，节省了安装的空间。考虑到推进系统中的液压缸是均匀分布的，

因此设计是应当使用集成阀将分组的集成阀集中的在一起，各个部分的集成阀块应当就近分

布，统一安装在推进系统的后部，尽量靠近液压缸的无杆腔。

3.7液压缸参数的设计为：

1）每个液压缸多承受的作用力为比例溢流阀的选择主要应当按照工程的实际情况进行。

2）盾构机共有16组推进缸，每根推进缸的缸径为235mm,活塞杆直径为180mm,行程

为2100mm。推进缸按上、下、左、右分为4组，其中上部5根，下部7根，左、右两侧各

6根，推进缸的编号，其中1,7,13,19号推进缸带有行程传感器。

3）盾构机有2种工作模式：一种是掘进模式，另一种是管片拼装模式。掘进模式时盾构

机刀盘向前掘进，推进缸同时向前推进。推进系统的4个分组推进缸并列安装，既可以实现

单组推进，也可实现同时推进。4个分组推进缸控制方法完全一致，现以第1分组为例介绍

其控制方法。盾构机操作人员根据施工步骤选择推进模式后，通过比例节流阀4调节主回路

的流量，从而控制整个推进速度。操作电液换向阀5控制推进缸的伸出，比例减压阀6用于

控制分组推进缸压力从1〜35MPa无级调节。选择阀9可以选择单组推进缸推进，或者整体

推进。推进结束后，液控单向阀11锁定推进缸无杆腔油压，可防止推进缸回缩。

3.8推力的计算

盾构机在推进过程中需要考虑以下几种力:

（1）土压对刀盘作用力

（2）上方土体对盾构的摩擦力

（3）盾体摩擦力

（4）刀具生产力

（5）后配套牵引力

4：出渣系统（螺旋输送机）

4.1盾构前端有一个全断面切削刀盘,切削刀盘后面有一个贮留磴土的密封舱，

在密封舱底部装有长筒形螺旋输送机。所谓土压平衡是指密封舱中切削下来的侦

土和泥水充满密封舱，并具有适当压力与开挖面水土压力持衡，以减少对土体的扰

动，控制地表沉降。

4.2盾构螺旋输送机的结构与普通的螺旋输送机大体相同,但工况则与普通螺旋

输送机有较大区别。首先盾构密封舱内压力较大,输送机处于有背压输送状态，普通

螺旋输送机则为大气压;其次,盾构螺旋输送机作为控制密封舱压力的关键部件，其

密封性能有很高的要求，工作时砧土密实充满输送机形成土栓，以满足密闭输送要

求，而普通螺旋输送机物料填充输送管约1/3〜1/2之间,以防止输送机堵塞;最后，

为了能通过控制螺旋输送机的转速实现对盾构密封舱压力的控制,要求螺旋输送

机能精确输送磴土。在盾构通过含水量高的土层时，如果螺旋输送机密封失效，很可

能发生喷涌等严重事件。因此，研究盾构螺旋输送机的排土量的影响因素及密封输

送机理，对提高盾构的可靠性具有非常重要的意义。

4.3在盾构机中,切削下的砧土经改良，具有较强的非牛顿流体特性。在流变试验

中,改性硝土表现出明显的初始抗剪屈服特性，其剪切应力-应变率曲线接近于宾汉

模型。螺旋输送机内部的砧土流动进行仿真分析，得到不同参数设置的情况下磴土

的压强、速度场分布情况,总结出影响螺旋输送机密闭性和输送能力的关键因素。

以及做到更好的防止喷涌发生。

4.2土压平衡原理

1）由刀盘切削下来的土体进入土舱，经加入泡沫改良以后成为流塑态土体。流塑

态土体充满密封土舱和螺旋输送机壳体，形成一定的压力以平衡开挖面上的水土

压力。从而保持开挖体不会出现塌方情况。

4.3为预防涌水、涌砂、土体坍塌等事故发生，盾构机满足以下要求：

螺旋输送机出渣口应设置三道闸门（一道蝴蝶门，一道自动门，一道手动门）,

断电情况下液压阀组应能紧急关闭；

螺旋机土仓内应安装两个土压传感器（上土压，下土压）。

螺旋机土仓内配备应急水管防止螺旋机卡死。

应配置抽水设备;

盾尾和钱接装置宜配置紧急密封；

宜配置超前钻孔和注浆设备。

5：注浆系统

5.1同步注浆目的

由于盾构主机的外径大于管片的直径，当盾构机外壳脱离管片后，管片与天然

体之间将存在一定的建筑空隙，这种空隙的存在.将导致以下不利后果：

1）天然士体坍塌从而引起地面下沉。

2）空隙积水增大管片间漏水的可能性。

3）管片在千斤顶作用下由于缺乏约束而变形错位。

4）在盾构掘进过程中，采用同步注浆，及时填充建筑空隙，尽可能的减少盾

构施工对地面的影响，同时作为管片外防水和结构加强层。

5.2同步注浆原理

同步注浆的基本原理就是将有具有长期稳定性及流动性，并能保证适当初凝

时间的浆液流体，通过压力泵注入管片背后的建筑空隙.浆液在压力和自重作

用下流向空隙各个部分并在一定时间内凝固，从而达到充填空隙，阻止土体塌落。

5.3同步注浆压力

同步注浆要求压入口的压力大于该店的静止水压及土压力之和，做到尽量填补

而不是劈裂。注浆压力过大，管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大的后期地

层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆。而注浆压力过小，浆液填充速度过慢,

填充不充足，也会使地表变形增大。

前期注入压力=地层阻力+0.1~0.2Mpa

后期注入压力=地层阻力+0.1~0.2Mpa+0.05~0.1Mpa。

地层阻力4注入压力（0.1~0.3Mpa）4管片螺栓抗剪力（约O.IMpa）

结合施工经验：同步注浆压力选择为0.2~0.5Mpa。

5.4注浆量

同步注浆是填充土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也

是盾构推进施工中的一道重要工序。同步注浆，选择具有和易性好，泌水率小，

且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑间隙得以及时和

足量的填充。

注浆量：根据施工经验参数和本标段前期施工实际数据参数，在黏土、粉砂为

主的小渗透系数地层，土质系数为在以沙、砾石为主的大渗透系数地层,

土质系数为1.3~1.5o

但以下几种情况时，注浆量可不受上述限制

1在松散地质时：注浆压力很小面注浆流量却很大时，应考虑增大注浆量.直到

注浆压力超过控制压力的下限，此时的空隙因士体坍塌而比往常要大。

2管片下部因地基软弱导致部分管片错台时，可从下部注浆，此时注浆量不受限

制，只受压力限制。

3盾构出洞和进洞口寸.洞口底位有较大的空隙，此时的注浆量应根据实际需要

量确定。

5.5注浆速度

衬砌背部注浆时间一般应在管片脱出盾尾及盾构掘进时同步进行，并在推进一

环的时间内完成.同步注浆速度应与掘进速度相匹配.核盾构掘进一环的时间内

完成当环注浆量来确定其平均注浆速度，达到均匀注浆目的。一般掘进开始同步

注浆，掘进结束前停止同步注裟.如果按推进速度30mm/min分析.则掘进环时

间为50min,单泵注浆速度应控制在速度应控制在82.5—112.5L/min。为防止注

浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及破损，问步注浆时对称均匀

的注人十分重要。

5.6浆液运输与储存

1）浆液运输车容积一次装入施工一环需要配置的浆液。

2）搅拌好的浆液从搅拌站自盾构井输送到底下的砂浆车，运送到工作面，再

用砂浆泵输送到盾构机上储浆罐（7疗）中并立即开始搅拌。

3）由于运输过程中无法搅拌，故运输时间不宜过长。特殊情况需较长时间运输、

储存，则考虑适当加入缓凝剂。

4）若浆液发生沉淀、离析则进行二次搅拌。

5）浆液运输车与储存设备要经常清洗。

6）浆液泵送:

盾尾同步注浆系统包括储浆罐、注浆泵、和控制面板3部分。储浆罐容积可容

纳盾构掘进1环所需要的浆液。浆罐带有搅拌轴和叶片。注浆过程中可以对浆液

不停的搅拌，保证浆液的流动性，减少材料分离现象。

5.7注浆施工注意事项

1）注浆过程中要密切关注管片的变形情况，若发现管片有破损、错台、上浮等

现象应立即停止注浆。

2）当注浆量突然增大时应检查是否发生了泄漏或注人掌子面，若发生这些现

象则立即停止注浆，妥善处理后再继续注入。

3）注浆过程若发生管路堵塞，应立即处理以防止管中浆液凝结。

4）不得随意往砂浆罐中加水，冲洗罐车的水应排干，方可接砂浆。

5）随时检查砂浆储料罐中的砂浆是否正常，以及管路和注浆泵内砂浆是否有离

析、凝固、脱水，如有异常即停机处理。

6）注浆过程中要做好注浆记录，包括注浆时闻、注浆压力变化、注浆基、注浆

过程中出现的问题及解决方法等。

7）注浆结束后应对注浆设备和注浆管路进行彻底的清洗。

8）对于制浆材料要把好原材料质量关，选用供货质量稳定的供货商，水泥、粉

煤灰、膨润土不能有结块现象；砂料粒径符合要求，含泥量不能超过标准不得混

有杂物和大粒径石子。

5.8漏浆现象处理：

1）盾尾漏浆：一般采取堵漏的方法，用棉纱进行封堵：

2）掌子面漏浆：由于上体稳定性等原因，造成盾壳与上体面间空隙过大：注

浆时浆液沿着盾壳外壁漏进掌子面，遇这种情况须利用油脂系统.向盾盾尾注入

盾尾油脂防止浆液流人掌子面。

5.9堵管现象的处理：

盾构始发期间，推进速度较慢浆液在管路中停留时间很长，而且由于浆液还没

有调整到合适的配比，以及机器没有独立的清洗管路，因此在始发期间会出现堵

管现象。

1）调整浆液配比，选择合适的胶擦时间8〜10h。

2）安装管片或出磴过程中预留部分砂浆，间断泵以保持管路畅通。

3）改装管路，增加独立的膨润土清洗管路。

盾构自身配置了同步注浆系统、泡沫注入系统、膨润土注人系统、其中泡沫注

入系统、膨润土注入系统用来改良渣上。为解决堵管问题采用膨润土清洗注浆

管路.在同步注浆系统管路中增加两个进浆管，两管路连接后与膨润土管路连通

需要长时间（2h以上）停机时，关闭浆管阀门，打开膨润土进浆管闸阀，泵入膨

润土，注浆管中充填膨润土，充分利用膨润土的润滑性保持注浆管路的畅通，从

而杜绝堵管现象的发生。

5.10质量保证措施

1）做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清

洗，保证注浆作业顺利连续不中断进行。

2）注重原材料进场验收工作.确保原材料合格。

3）注浆同时，要观测盾尾密封效果，不能使浆液通过盾构机与管片之间渗漏。

4）掘进过程坚决执行.掘进与注浆同步，不注浆不掘进的原则。

5.11安全保证措施

1）注浆作业人员经过专门的训练，掌握有关作业规程。

2）严禁在不停泵的情况下进行任何修理。

3）注浆泵及符内的压力未降到零时，严禁撤管路及松开管路接头。

4）注浆泵由专人负责操作.未经允许，其他任何人不得操作。

5）在撤除管路及注浆操作时，应佩戴防护眼镜保持机械及隧道内整沽。

6）工作结束时应对设备进行清洗保养，并清理。

5.12同步注浆是盾构法施工的重要环节，是填充盾构外壳与天然土体建筑空隙的

重要手段，盾构始发初期出现盾尾漏浆，注浆量不够，注浆压力不够以及堵管现

象在掘进过程中基本解决，归纳起来，同步注浆的顺利进行应注意以下几

点.

1）选用合适的注浆材料。在实验室给出配比后，应严格控制原材料的质量，尤

其是水泥的含砂量过大会导致浆液在管路中沉积，而出现堵管。

2）确定合适的注浆参数。在初步设计的基础上，应根据实际情况不断调整.使

注浆的不利影响降到最低。

3）保持正确的操作。

4）做到及时的监测。注浆是一项隐蔽作业.很难确切判断其效果，但是通过

隧道内及地面的及时监测.可以发现其不利后果，以便及时调整往浆的时机和参

数。

5）及时有效的清洗注浆管路。

6油脂系统

6.1概述

盾构掘进过程中，管片是静止不动的，盾体是连续移动的，因此盾尾和已装管片间

存在相对滑动，为了防止外部污水和泥砂等进人盾构内，必须对盾尾和管片间进行

密封处理。盾尾密封一方面靠装在盾尾内壁的四道钢丝刷密封，另一方面是靠充

满整个油脂腔的油脂建立起压力进行密封；同时注人到油脂腔内的油脂也可以起

到润滑和保护钢丝刷、延长其使用寿命的作用。

盾尾油脂是一种以油脂为主剂，加入纤维、改性剂、填充剂等添加剂而制得的

膏状物，主要起到密封、防水、润滑、防腐蚀作用。在盾尾油脂又分为手抹油脂

和机打油脂两种，手抹油脂在始发时使用，机打油脂在推进过程中使用。

盾尾油脂的作用：

1）润滑作用一一盾尾和管片外壁之间的摩擦，会影响盾构的推进和损坏盾尾装

置一一有效保护盾尾；

2）密封作用一一土层中的泥浆渗入会影响盾构的正常工作和增加施工难度一一

隔绝泥浆，防止泥水和泥浆的渗入，保障盾构的顺利推进；

3）此外，盾尾密封油脂对钢丝刷和钢结构有防锈、防腐蚀和减少磨损的效果。

6.2盾尾刷

如图所示，盾构机盾尾刷分4道，形成3个盾尾舱。实际操作中，经常发生盾

尾渗漏，究其原因，主要涉及到以下几个因素

（1）管片拼装质量

（2）渣土、泥水压力大小

(3)盾尾注浆压力

(4)盾尾油脂质量

盾尾油脂

6.3在施工中必须在认真分析原因后采取切实可行的措施，慎重对待，以确保

工程施工的进度与质量。

1、盾尾刷损坏的原因

(1)盾尾刷密封装置受偏心管片过度挤压后产生塑性变形而失去弹性，密封

性能下降，在压力作用下导致浆液渗漏；

(2)盾构停止掘进时，土舱内有渣土的压力作用，管片组装时很容易导致盾

尾后退，造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动，使刷毛反卷，盾尾刷变

形，密封性能下降而造成渗漏。

2、预防盾尾刷损坏的措施

(1)严格控制盾构推进的纠偏量，尽量使管片四周的盾尾间隙均匀一致，减

轻管片对盾尾刷的挤压程度；

(2)控制盾构姿态，严格控制管片组装时的千斤顶伸缩量，避免盾构产生后

退；

(3)在条件允许的情况下，可更换部分盾尾刷，一般为第4道和第3道，以

保证盾尾刷的密封性。

6.3盾尾油脂

1、盾尾油脂应具备的特性，盾尾油脂作为一种密封油脂，根据其作用，应具备以

下特性

(1)良好的黏附性。

(2)良好的抗水冲性。

(3)良好的水密封性。

(4)在较宽的温度范围内具备良好的泵送性。

(5)良好的承载机械压力和机械稳定性。

2、影响盾尾油脂用量的因素：

(1)盾构机的直径。

(2)盾尾钢丝刷和管片之间的缝隙大小。

(3)管片外表面的状况。

(4)管片选型的缺陷。

(5)盾构机转弯状况。

(6)盾构机姿态与管片姿态之间的偏差。

(7)土层类型、含水量。

6.4手摸油脂

在盾构始发拼装负环之前，需要先将盾尾刷涂抹手抹油脂，在始发以后，机打

油脂一般情况下，无法进入盾尾刷，故此次涂抹必须按要求进行，不得疏忽。

6.4密封油脂系统应满足以下要求：

1）主轴承密封油脂与盾尾密封油脂宜选用生物降解材料；

2）油脂使用中必须严格限制杂质进入，并设置安全防火标识；

3）油脂泵应具备空桶检测和报警功能；

6.5盾尾采用不少于三道盾尾刷，盾尾刷之间需要充满油脂，防止漏浆。

7液压系统

7.1.液压系统原理

盾构机的绝大部分工作机构主要由液压系统驱动来完成，液压系统可以说是盾

构机的心脏，起着非常重要的作用。这些系统按其机构的工作性质可分为：

1.盾构机液压推进及钱接系统

2.刀盘切割旋转液压系统

3.管片拼装机液压系统

4.管片小车及辅助液压系统

5.螺旋输送机液压系统

6.液压油主油箱及冷却过滤系统

7.同步注浆泵液压系统

8.超挖刀液压系统

7.2盾构机液压推进及较接系统

盾构机液压推进

1）盾构机液压推进系统的组成：

盾构机液压推进系统由液压泵站，调速、调压机构，换向控制阀组及推进油缸

组成，分为上、下、左、右四个可调整液压压力的区域，为盾构机前进提供推进

力、推进速度，通过调整四个区域的压力差来实现盾构机的转弯调向及纠偏功能。

较接系统的主要作用是减小盾构机转弯或纠偏时的曲率半径上的直线段，从而减

少盾尾与管片、盾体与围岩间的摩擦阻力。

2）推进系统液压泵站：

推进系统的液压泵站是由一恒压变量泵和一定量泵组成的双联泵，恒压变量泵为

盾构的前进提供恒定的动力。恒压泵的压力可通过油泵上的电液比例溢流阀（流

量在O-qmax范围内变化时，调整后的泵供油压力保持恒定。恒压式变量泵常用于

阀控系统的恒压油源以避免溢流损失。

7.3刀盘旋转液压系统

刀盘旋转系统可分为补油回路、主工作回路、外部控制供油泵、主泵外部控制

回路、马达外部控制回路。刀盘旋转系统是为刀盘切割岩石或土壤时提供转速和

扭矩，要求根据岩石地质的变化转速能够方便的调整。为了得到较大的功率和扭

矩，该系统采用双向变量液压泵并联

7.4管片拼装机液压系统

为了提高管片的拼装效率及避免拼装中的管片损坏，要求系统要有一定的速度、

准确的移动位置精度、足够的活动自由度及可靠的安全度。速度的双联恒压变量

泵提高的流量控制，精度靠电液比例司服阀控制，自由度有：管片的左右旋转、

提升（可左右分别提升及同时提升）、前后水平六个自由度，并有管片的抓紧及

绕抓举头水平微转、前后微倾的微调功能。

7.5螺旋输送机液压系统

螺旋输送机分单螺旋输送和双螺旋输送，无论是单还是双，其系统原理都一样,

双螺旋采用的还是两套独立的控制系统，螺旋输送机主泵回路和液压马达回路与

刀盘回路原理一样，只是补油泵为内置式，除给系统补油外，还给泵控回路提供

控制油压，并设有一补油顺序阀来保证控制油的压力，另有一梭阀给压力传感器

提供高压侧的油压。液压马达回路减速器的刀盘旋转补油泵提供的液压油对其进

行冷却。马达上装有转速传感器和油温传感器。

7.6主油箱回路

主油箱包含油箱、供油接口、回油接口、泄油接口、溢流接口、冷却过滤回路、

油位传感器，油温传感器。

7.7注浆液压系统

注浆泵由液压泵、换向冲击波反馈旁路、速度控制回路（电磁比例节流阀）、

液控自动换向回路、泵送油缸组成，并在调速控制前分四路控制四套独立的注浆

泵。

液压泵为恒压变量泵，工作原理与旋转控制泵相同。泵出的油经滤清器送往四路

调速比例电磁阀，滤清器旁边的回路是冲击波反馈回路，经节流阀减弱的冲击波

返回到泵的控制回路，在泵控回路的调节下吸收部分冲击压力，使系统得以稳

7.8超挖刀系统

超挖刀系统是独立的系统，包含油箱、回油散热器、主油泵、电磁换向阀、平

衡阀、油缸。主泵与旋转控制泵原理相同，为一恒压变量泵，泵出的压力油经电

磁换向阀、平衡阀达到油缸，通过油缸的运动来控制超挖刀的行程。

8自动导向系统

8.1系统的组成

1）具有自动锁定后标棱镜功能的全站仪。

全站仪测量到标靶棱镜的距离，同时为标靶的水平方位角测量提供了光源。

标靶棱镜随盾构机运动而运动，可能偏离出全站仪的镜头中心。为了使全站仪能

够锁定不断运动中的标靶棱镜，实现实时跟踪测量，全站仪必须具备自动目标锁

定功能。

为了给激光标靶平面提供激光源以测定水平方位，全站仪内镜头上方内置一个

与全站仪镜头轴线平行的激光器，由全站仪提供电源并控制操纵。由于激光器发

射的激光用来测量与激光标靶夹角，激光必须与全站仪镜头轴线平行度非常高，

这就要求激光器的安装非常精确，激光的准直性必须非常好，否则无法满足角度

测量的精度要求。

由于自动导向系统需要在隧道中做不间断的长时间测量，电池供电不能满足需

要，需要外接电源供电：全站仪上有五针接口，其中两针用于RS232串口通讯，

两针用于电源供应和接地。

另外，由于盾构要不断向前推进，全站仪与安装于盾构控制室内的计算机之间

的距离较远，最远可达100米以上。RS232串行传输协议不能满足长距离数据传

输的需要，因此在全站仪附近要加装中行信号转换模块，将RS232信号转换为

RS485信号，通过电缆传送到控制室计算机的RS485接口上。为防止隧道内的

恶劣环境造成设备意外的损伤，串行信号转换模块和电源供应模块都封装在密

闭的箱体内，固定于全站仪附近。

2）内置于盾构机中的PLC测量模块，用于采集盾构机较按油缸的长度数据以及

后构推进和停止的信号。钱接油缸长度的测量是通过光电传感器进行的。在盾构

的操纵室内有一整套独立于自动导向系统的盾构监控软件系统，该系统以组态软

件编制而成，通过对PLC模块的控制来监视盾构的各种系统上作状态。钱接油

缸上安装有光电传感器，光电传感器接收监控系统的命令测量较接油缸的长度，

储存于PLC的数据区中。

自动导向系统通过串行接打口向PLC模块发送读数据命令，采集PLC数据区储

存的较接油缸长度，通过对油缸长度和盾构半径的汁算，得到盾构前后部分的轴

线之间的夹角；

3）带有自动导向系统软件的计算机。软件是自动导向系统的核心，它通过计算

机实现对全站仪的操作控制，并从全站仪、激光标靶和PLC等设备采集数据，完

成测量算法。

8.2系统的工作流程

1）系统的各部分通过计算机联系起来，构成一个完整的系统进行测量工作。

2）全站仪通过后视棱镜进行自身定位，并设置全站仪水平角度值一全站仪旋转

镜头到盾构方向搜索激光标靶上的棱镜一瞄准激光标靶上的棱镜，测量斜距和全

站仪镜头角度，同时发射激光到激光标靶感光面上，测量盾构轴线的方位角一计

算得到激光标靶上的棱镜坐标，再和激光标靶测量得到的角度值相结合进行盾构

切口中心坐标的计算—根据从PLC系统中采集出来的盾构较接油缸的长度以及盾

构其它的机械参数计算出盾尾的坐标一根据隧道设计轴线数据和计算模块计算出

隧道设计轴线上等距离分布的点坐标一根据设计的算法由测量得到的盾构机切口

坐标推导出此时的推进里程，再由推进里程在盾构设计数据中求得此时盾构机切

口和盾尾中心的理想坐标将理想坐标和前面测量出的实际坐标进行比较计算，就

可以得出此时的盾构机的切口和盾尾中心的位置误差和后构推进的角度偏差一测

量结果记录。

8.3盾构掘进偏差的测量

1）切口中心坐标的测量：隧道三维坐标系的三轴方向定义为：Z轴垂直向上;

X轴指向正北，就是方位角零度的方向；Y轴指向正东，为水平方位角九十度的

方向；原点由城市规划设计部门设定。（如图8.3.1）

高⑵北00

8.3.1

8.4标靶棱镜的坐标与计算

1）全站仪安装在隧道管片上固定的观测台上，观测台后方远处隧道管片同样也

固定着观测台，安装后视棱镜，两个观测台基座中心的三维坐标是事先严格测量

得到的。全站仪以基座中心坐标位置为基准坐标值，以瞄准后视棱镜得到的水平

角度为方位角基准，测量标靶棱镜的三维坐标（如图8.4.1）o

2）设后视点的坐标为（a,b,c）,观测台的坐标为（a/,b/,c/）,通过后视点

和观测台的平面坐标可以计算出从后视点到观测台的线段水平方位角Ao

A=arctan（（Z>-b）/（a-〃））

3）然后测量到标靶棱镜的距离L,全站仪到标靶的仰角T,可以由式4.1得

到标靶棱镜的坐标（xO,yO,zO）o

x()=a+AsinTeos(力+R-180)

y0=b+LsinTsin(J+7?-180)

zA-c+LcosT

观测台基座中心（a',b',c'）

旋转左角R

标靶棱镣(xO,yO,z0)

后视基座中心（a,b,c）

8.5盾构机轴线方位角的测量与计算

1）通过标靶与计算机的数据通讯接口可以得到标靶光栅转动的角度o。由于标

靶存在着俯仰角B（倾角仪测量的坡度角）以及滚角6（（倾角仪测量的滚角），

得到的角度。还不是标靶轴线与激光在水平方向上的夹角（如图8.5.1）

-水平面

（8.5.1）

2）要获得标靶轴线与激光束夹角水平方向的投影。/,可如图8.5.2设置辅助线，

其中，tan0=DE/AD,tan6=DF/FE、tan6=DB/AB,令AD=L,则通过下列

计算式可以推算出式4.2,求取0/

AB=Leosp

BC-Ltan0cos(p

(4.2)

全站仪可以采集到激光束在隧道三维坐标系中的水平方位角8,则激光标靶轴

线的水平方位角丫=8+。/o

3)将激光标靶反射棱镜设为相对坐标系的原点,相对坐标系三轴方向的定义如

图8.5.3所示。则切口中心在相对坐标系中的坐标为(A,-C,-B),它的齐次坐标

可表示为(A,l)o标靶棱镜在隧道坐标系内的坐标(xO,yO,zO)可以由全站仪

直接测量得到。

(8.5.3)

4)则切口中心在隧道坐标系内的坐标位置可以看成是它在相对坐标系中的坐标位

置经过绕Y轴旋转角度B,绕X轴旋转角度，绕Z轴旋转角度丫，平移变换移

动量(xO,yO,zO)。则切口中心在隧道三维坐标系中的坐标(x,y,z)可以通过标的旋

转变换和平移变换，用式8.5.4计算得到。

Io00co$夕0sin//00

、0cosa)-$ine00I000

x

0sin夕co$p0-sin/?0cos]I0

000I0000I

1000-

0100

(8.5.4)

其中，水平方位角丫的零方向为正北，变化范围是(0°,360°),顺时针方

向为角度增加方向；盾构滚角6顺时针方向为正；当盾头仰起时坡度角B为正。

8.6盾尾中心坐标的计算

盾构机没有安装钱接油缸时，盾尾中心与切口中心都位于盾构机轴线上，则盾

尾中心的坐标计算也可以用式4.3求取，不同之处在于盾尾中心在相对坐标系中

的坐标为(-D,-C,-B)o

8.7盾构机位置偏差量和角度偏差量的计算

隧道设计曲线的形式是一条以曲线长度(隧道里程)为自变量得到曲线上点的坐

标的曲线函数，实际设计时是以曲线上一组等距离的坐标点序列代替连续的函数。

如式8.7.1,i为点系列的序号，Li为该点的里程。

—；

y/=y(u)；

Z/=Z(U)：

(8.7.1)

当相临两点之间的距离取的很小时，坐标点序列就可精确的拟合出整条隧道设

计曲线，点越密越精确。但在实际操作中，每隔1米取一点就已足够达到施工要

求的精度。

(8.7.2)

盾构机轴线AB与设计曲线的水平面投影如图8.7.2。要计算盾首中心A点的

平面偏差，首先要查找到A点位于轴线的什么位置。通过逐次比较设计曲线点序

列中的每一个点，找到与A点

距离最近的点C,然后找到点C的下一点D。则水平偏差AE、垂直偏差Va、

盾首里程La可以由式8.7.3计算。

AE=4cxsina

La=£c+JCxcosa

Va=Z^-\Zc+(Zd-Zc)^AC

(8.7.3)

式8.7.3中Lc为轴线上C点处的里程、Zc和Zd分别为C点和D点的高

程坐标值。

水平角度偏差AH、垂直角度偏差AV的计算如式8.7.40式4.8中Xc、Xd、

Yc、Yd分别为C、D两点的X,Y轴坐标。

MI=/-arctan((h/-yc)/(Ai/-Ac))

AF=^-arctan((Z(/-Zc)/CD)

(8.7.4)

同理，将盾尾中心B的坐标运用上述三个公式计算，可以求出盾尾中心的里程,

垂直和水平位置偏差，坡度角和水平方位角的偏差。

8.8测量结果的表示方法

系统经过一次完整的测量后会得到盾构目前的切口里程、切高、切平、尾高、

尾平以及前进方向偏差等数据。在得到这些数据后会在软件主界面中显示出来供

操作人员随时观察。为了提高观测的直观程度，系统以图形显示推进状态，图中

黑色十字坐标线代表以设计轴线为原点的垂直于前进方向的平面坐标系，小十字

丝中心点坐标表示切口中心的掘进偏差，小十字丝的偏角方向表示盾构前进角度

方向的偏差（如图8.7.5）。坐标系的X轴数值表示切平、Y轴数值表示切高。

掘进误差的图形显示要求掘进偏差值在一定范围内，超出这个范围系统就会报警。

切平：~33mrTi

切息i30ncn

水平角偏左

-lOOrranlOOimn坡度角偏下

-80mm

(8.7.5)

8.9全站仪的控制功能

1）全站仪的定位操作

全站仪固定安装在观测台基座上后，全站仪自身的坐标系还未与隧道测量坐标系

统一，还不能用于测量棱镜的坐标。因此，在系统开始测量工作之前，首先要对

全站仪自身位置进行标定。系统中先设置了全站仪基座中心和后视点中心的坐标,

则系统自动计算出两点间线段的水平角度和斜距。安装全站仪时手动使全站仪瞄

准后视，然后启动“全站仪定位”功能，全站仪自动精确瞄准后视棱镜，测量得

到的斜距与计算得到的斜距偏差在允许范围内，则将全站仪的水平角度读数设置

为计算得到的理论角度值。若计算出斜距误差过大，则需要重新对全站仪基座和

后视棱镜坐标进行人工测量。然后在系统中设置全站仪基座中心和后视点中心的

坐标。全站仪定位完成后，自动旋转回到标靶方向搜索标靶棱镜，开始测量工作

（如图8.9.1）o

（8.9.1）

2）全站仪的复检

在盾构推进过程中，推进油缸作用力于水泥管片上，以获得盾构前进的推力。

水泥管片在推力作用下，由于挤压作用，可能使固定在管片上的全站仪基座发生

微小的位移，全站仪基座的坐标就发生了变化，直接影响到了测量计算的结果。

为了避免这一误差，系统中设定了全站仪对自身位置的复检功能。

系统设定一个整数N作为复检的周期，当系统连续测量标靶达到N次后，全

站仪就自动的旋转镜头搜索后视棱镜，自动精确定位后瞄准测量。测量得到的水

平角度和斜距与设定的两点坐标换算得到的数据相差不超过限值，则全站仪旋转

镜头，继续瞄准标靶自动测量，否则说明全站仪自身的基座所在管片已经位移超

限，必须重新标定全站仪基座坐标。

实际施工中，由于隧道掘进的速度不快，全站仪基座位置的变化是极为缓慢的,

为了避免全站仪频繁的旋转，影响全站仪的使用寿命，复检的周期一般较长（如

图8.9.2)。

(8.9.2)

3）移站

当盾构推进了足够远的距离后，全站仪所发出的激光已经不足以在激光标靶感

光面上获得偏角数据，这时候就需要将全站仪以及后视棱镜前移至新的基座。另

外，在曲线隧道中掘进的时候，随着盾构的偏转，激光与激光标靶的夹角不断增

大，可能超出偏航角测量的最大限值，甚至于标靶被隧道边壁所遮挡，全站仪无

法照准，这个时候也需要移动全站仪来重新对准标靶。移动全站仪之前，需要在

新基座上安装棱镜，通过全站仪测量新基座的坐标值，然后将全站仪安装在新基

座上，后视棱镜也相应前移，与此同时更新全站仪与后视点的坐标参数。这一过

程称之为移站。

为了提高移站的工作效率，系统设置了“自动移站”的功能模块。相比人工移

站需要繁杂的计算过程，自动移站除了搬运全站仪和后视棱镜需要人工操作外，

其余计算功能全部自动完全站仪的正镜法和倒镜法经过多个测回（一个测回代表

一次完整测量），取计算结果的平均值。这样得到的测量结果是十分精确的，基

本可以忽略由移站测量引起的误差。自动移站功能全部实现了人工测量所采用的

步骤，确保了移站计算的精度。由于全站仪要自动搜索新安装的基座棱镜，需要

系统给出棱镜所在的大概角度方位。需要注意的是，一般来说前置的棱镜基座与

标靶棱镜相对于全站仪来说处于大概相同的角度方位上，为了防止全站仪将标靶

棱镜误判为前置棱镜，移站时需要将标靶棱镜遮住。移站完成后，重新将全站仪

对准后视进行定位，就可以开始新的测量了。移站的具体实现步骤如下:

4）系统对全站仪控制的实现

全站仪的远程控制是通过串口进行的。控制全站仪的指令十分复杂，所有在全

站仪面板上可以完成的操作都能通过指令来实现。生产全站仪的公司为用户提供

了GEOCOM驱动程序，便于用户利用计算机对全站仪进行二次开发，利用GEOCOM

系统，可以在计算机上控制全站仪完成全站仪自身具备的所有操作功能。下图是

GEOCOM系统的主要结构：

风晅应用程序

GeoCOM系统软件

必机羯动倾斜告感器角度传感器则距传感器凝用上

9通风、供水、供电系统

1）供风

隧道施工通风方式有：自然通风、机械通风。

机械通风方式可分为管道通风和巷道通风两大类。

施工通风方式应根据隧道的长度、掘进坑道的断面大小、施工方法和设备条件

等诸多因素来确定。在施工中，有自然通风和强制机械通风两类，其中自然通风

是利用洞室内外的温差或风压差来实现通风的一种方式，一般仅限于短直隧道，

且受洞外气候条件的影响极大，因而完全依赖于自然通风是较少的，绝大多数隧

道均应采用强制机械通风。

（一）机械通风方式分类

机械通风方式可分为管道通风和巷道通风两大类。

而管道通风根据隧道内空气流向的不同，又可分为压人式、吸出式和混合式

三种。

这些方式，根据通风风机（以下简称风机）的台数及其设置位置、风管的连

接方法又分为集中供风和串联（或分散）供风；还根据风管内的压力来分为正压

型和负压型。巷道式通

风方式是利用隧道本身（包括成洞、导坑及扩大地段）和辅助坑道（如平行

导坑）组成主流和局部风流两个系统互相配合而达到通风目的的一种通风。

（二）通风方式的选择

通风方式应针对污染源的特性，尽量避免成洞地段的二次污染，且应有利于

快速施工。因而在选择时应注意以下几个问题：

1,自然通风因其影响因素较大，通风效果不稳定且不易控制，个别短直隧道

外，应尽量避免采用。

2,压入式通风能将新鲜空气直接输送至工作面，有利于工作面施工，但污浊

空气将流经整个坑道。若采用大功率、大管径，其适用范围较广。

3.吸出式通风的风流方向与压入式相反，但其排烟速度慢，且易在工作面形

成炮烟停滞区，故一般很少单独使用。

4.混合式通风集压入式和吸出式的优点于一身，但管路、风机等设施增多，

在管径较小时可采用，若有大管径、大功率风机时，其经济性不如压入式。

5.利用平行导坑作巷道通风，是解决长隧道施工通风的方案之一，其通风效

果主要取决于通风管理的好坏。若无平行导坑，如断面较大，可采用风墙式通风。

6.选择通风方式时，一定要选用合适的设备-通风机和风管，同时要解

决好风管的连接，尽量减少漏风。

7.搞好施工中的通风管理，对设备要定期检查，及时维修，加强环境监测，

使通风效果更加经济合理。

2）供水

（-）机具准备与条件：

供水设备：贮水池、高压水箱、泵水房、水泵、高压水管

做好空压机、发电机、变电站和循环水池的坛工基础，确保坚固。

供水的贮水池及管道在严寒地区应有防冻措施，并应于冬季前及早完成。

供电系统

（二）工艺流程图：

估算用水量一选择水源-确定供水方式一安装供水设备一水管的选择与布

置。

1、机械抽水应有专人负责；

2、抽水机电机的绝缘阻值应符合要求，机体应有可靠的接地接零保护。

3、供水管道在安装前应进行检查，有裂纹、损伤等现象时不得使用管内不得留有

残余物。

4、供水管道布置应符合下列规定：

①供水管路应敷设平顺，接头严密，不漏水；

②洞内管道应铺设在电缆、电线路的相对一侧，不得妨碍运输和通行；

③寒冷地区冬期施工时，应采取防冻措施，防止供水管道冻裂。

7、供水系统应设专人负责检查维护，对漏水管路及闸阀应及时修复或更换，对水

源含泥沙较多的高压水池应定期清洗。

3）供电系统

选择供电方式：

供电方式可采用自设发电站供电或利用地方电网供电。一般只有在地方供电

不能满足施工用电需要，或施工现场距离地方电网太远时，才采用自设发电站供

电。根据估算的施工总用电量选择变压器，其容量应等于或稍大于施工总用电量,

在实际使用时，以变压器承受的用电负荷达到额定容量的60%左右为佳。变压器

位置应设在便于运输、运行、检修和地基稳固、安全可靠的地方，具体布置应满

足以下要求：

1）隧道洞外变电站宜设在洞口附近，并应靠近负荷集中地点和设在电源来线

同一侧；

2）变电站（变压器）应选择在高压线附近；

3）变压器应安设在供电范围的负荷重心，使其投入运行时线路损耗最小，并

能满足电压要求。当配电电压在380V时，供电半径不宜大于700m,一般供电半

径以500m为宜。即高压变电站之间的距离一般为1000m左右。

4）洞内变压器应安设在干燥的避车洞或不用的横向通道处，变压器与周围上

下洞壁的距离不得小于30cm,并按规定设置安全防护。3供电线路布置及导

线选择

隧道施工供电电压一般采用三相四线400/230（V）。长大隧道可用6〜10kV,

动力机械的电压标准是380V；成洞地段照明可采用220V,工作地段照明和手持电

动工具按规定选用安全电压供电。供电线路布置和安装的技术要求如下：

1）成洞地段固定的电线路，应使用绝缘良好的胶皮线架设；施工地段的临时电

线路宜采用橡套电缆；

2）照明和动力线路安装在同一侧时，必须分层假设。电线悬挂高度距人行地

面的距离，110V以下时，不应小于2m；400V时，应大于2.5m；6〜10kV时，应

大于3.5mo

3）36V低压变压器应设在安全、干燥处，机壳接地,输线路长度不应大于100m；

4）动力干线上的每一支线，必须装设开关及保险丝具。严禁在动力线路上加

挂照明设施。

5）输电干线或动力、照明线路安装，在同一侧分层架设的原则是：高压线在

上、低压线在下，支线在下；动力线在上，照明线在下。且应在风、水管路相对

的一侧。

施工照明：隧道施工一般采用电灯照明，也可采用低压卤铝灯、高压钠灯、铳

钠灯、钠铭锢灯、镐灯等新光源，要求光线充足均匀。施工作业地段照明，必须

使用安全变压器配电，其容量为：输入电压为220V,输出电压有36V、32V、24V、

12V四个等级，根据作业工作面要求选用照明电压。

9有害气体检测装置

1）监测内容

有毒有害气体是隧道施工中，从煤层、岩层和隧道围岩中逸出的各种有害气体

（其中主要成份是俗称沼气的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氮、重姓及其化合物,

包括乙烷、丙烷、丁烷等气体）的总称。是大量植物沉积埋藏在地下深处，在缺

氧情况下经地层高温高压的作用下在进入煤的变质碳化过程中产生的气体。

有毒有害气体通常以气压袋形式存在，当气压袋被刺破（如钻眼）后，由于稳定

的渗入、严重散发或者突然涌入，在开挖区域将有有毒有害气体出现：伴随一定

地质扰动，有毒有害气体也会以强烈爆发的形式（通常含有大量煤尘）产生。溶

在地下水中的有毒有害气体气体进入隧道后，气体会从水中释放出来，进入隧道

空气中。

根据隧道有害气体的实际情况,有毒有害气体（CH4）、一氧化碳（CO）、二氧化

碳（C02）、硫化氢（HS）作为主要监测对象，而把一些含量低、浓度小的有害气体

作为辅助监控对象。

2）监测频率及位置

每班监测不得少于1次，遇有突发气体时，每班可根据情况进行多次监测，监

测时每一百米检测3个断面，每个断面测五个点:即拱顶、两侧拱腰处和两侧墙脚

处，掌子面处应多测几点。重点监测的风流和场地包括:开挖面回风流，各种机械附

近20m处以及隧道顶部局部凹陷有害气体易于聚集处等;地质破碎带处应及时检

查。

3）监测数据整理与分析

检测仪人员在洞内检测的同时,做好各种有害气体浓度变化的记录，并及时汇总

分析，指导隧道安全施工，如遇特殊情况及时向值班负责人报告，以便采取紧急

应对措施。

4）管理措施

1、检测仪器专人保管、充电,应随时保证测试的准确性。按各种仪器说明书要

求,对需要大修的仪器应送国家认定机构进行修复。

2、每次检测应及时填写在记录本上，并定期逐级上报。

5）有害气体综合治理

目前对隧道内有害气体的综合治理，•主要是采用通风、防护、等方法对有害气

体进行综合治理。

1、通风

通风是降低有害气体浓度、防止有害气体积聚的最有效手段；通风可以不断向

洞内送入新鲜空气，排出有害气体和降低粉尘浓度，从而改善洞内施工环境，确

保洞内施工安全和人员身体健康，提高生产效率。

通风标准：

根据经验及安全规范要求，通风量至少应满足以下要求：

a、洞内空气含氧量不得少于20%,并保证洞内施工人员每人每分钟能获得4m3

的新鲜空气。

b、粉尘允许浓度，每立方米空气中，含有10%•以上游离二氧化硅的粉尘必须

在2mg以下。

c、洞内有害气体最高允许浓度标准见表2。

d、洞内最小风速：Vmin=0.25(m/s)。

6)其它方法：

利用有害气体的化学、物理特性，采取下列措施，也可降低有害气体浓度。

①、对H2s气体，可向煤体或岩体压送石灰水及化学浆液。

②、水幕降尘，把水雾化成微细水滴射到空气中，使之与空气中的粉尘碰撞，

则尘粒附于水滴上，被润湿的尘粒凝聚成大颗粒，•从而加快其降落速度，达到防

尘防有害气体的目的。

10管片拼装系统

10.1管片拼装系统的作用是将管片按设计的要求拼装好，并且用螺栓连接起来，

同时做好防管片拼装系统防水密封工作。

10.2管片拼装模式下推进油缸的工作

在推进模式时，完成一环掘进的情况下，先按下主控制室推进系统的“停止”

按钮，再按下“管片拼装模式”按钮，即可进入管片拼装状态。由于两种工作状

态推进油缸都要工作，但方式不一样，因而有不同的工作效果。

1)“管片拼装模式”时管片安装机控制板

16对油缸，每对都有两个按钮，分别控制管片拼装时油缸油缸的伸缩，中间

的三个按钮分别是“管片安装”、“停止”和“紧急停止”按钮。

2）“管片拼装模式”各油缸的伸缩控制

在“管片拼装模式”时，按下管片拼装机控制板中间的“管片安装”按钮，即可

进入管片拼装状态。

3）油缸的伸缩控制按钮电路，通过两按钮控制一对油缸的伸缩。

4）管片模式快放电磁阀，在“管片拼装模式”时将比例调速阀的液。四组油缸

每组一个。

4）油缸卸荷电磁阀，每对油缸一个共16个，控制电路油缸伸缩电磁阀，每对

油缸伸缩各一个，受PLC控制。

10.3管片输送小车的控制

管片输送小车在盾构联接桥的下方，它是管片吊机