盾构机操作规范 --莫治东

1、,勇于跨越，追求卓越,责任、奉献、创新、包容,盾构机操作规范及其注意事项,汇报人：莫治东,CONTENT,01 盾构机操作流程 02 盾构机姿态控制 03 具体情况下的姿态控制 04 管片选型 05 总结,目录,盾构机操作流程,01,Thanks for your attention!, CUSTOMIZE Conveniently iterate top-line alignments for wireless metrics.,盾构机操作流程,1,1,系统启动顺序,渣土车到位，收到工人推进允许反馈可直接启动皮带机。,选择合理的刀盘转向，减小滚动角 选择刀盘启动按扭，当启动绿色按钮常亮后，慢

2、慢右旋刀盘转速控制旋钮，严禁旋转旋钮过快，以免造成过大机械冲击，损坏机械设备。,慢慢开启螺旋输送机的后仓门； 启动螺旋输送机按钮，并逐渐增大螺旋输送机的转速。,按下推进按钮，并根据导向系统屏幕上指示的盾构姿态调整四组油缸的压力至适当的值，并逐渐增大推进系统的整体推进速度。,启泵原则： 先启小泵再启大泵 泵运转稳定后再启动下一个 用什么泵启动什么泵,盾构机操作流程,1,1,泵启动顺序,盾构机操作流程,1,1,泵启动顺序,盾构机操作流程,1,1,停机顺序,盾构机操作流程,1,1,停机顺序,盾构机操作流程,1,1,掘进过程中保持掌子面开挖速度与螺旋机出土速度匹配致，保证土仓压力在额定的土压力0.02

3、bar,时刻观察皮带机出土情况，出现异常及时停止出土。根据视频中渣土渣样及刀盘扭矩、螺旋机扭矩等参数调整添加剂的注入量。,记录盾构机区压差、推进油缸行程差变化量及铰接油缸行程差变化量，及时做出调整，将盾构机姿态与设计轴线保持一致,掘进过程中控制盾构机回转角，保持回转角在0.5之间，不能超过1度,盾构机测量系统一般2分钟测量一次，根据姿态的实时变化值确定区压差是否合适，以确保能立即调整盾构姿态,关注注浆压力与注浆量，尽量与推进速度相匹配，做到推进即注浆。,1,2,3,4,5,6,控制要点,顶紧上位机报警系统及操作面板，出现异常及时作出停机反应，避免安全事故发生。,7,盾构机姿态控制,02,Tha

4、nks for your attention!,盾构机姿态控制,1,2,1、姿态控制基本原则 盾构机的姿态控制简言之就是，通过调整推进油缸的几个分组区的推进油压的差值，并结合铰接油缸的调整，使盾构机形成向着轴线方向的趋势，使盾构机三个关键节点（切口、铰接、盾尾）尽量保持在轴线附近。以隧道轴线为目标，根据自动测量系统显示的轴线偏差和偏差趋势把偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程中进行盾构姿态调整，确保管片不破损及错台量较小。通常的说就是保头护尾。 测量系统主要的几个参数: 盾首（刀盘切口）偏差：刀盘中心与设计轴线间的垂直、水平距离。 盾尾偏差：盾尾中心与设计轴线间的垂直、水平距离。 趋势：指按照

5、当前盾构偏差掘进，每掘进1m产生的偏差，单位mm/m。 滚动角：指盾构绕其轴线发生的转动角度。 仰俯角：盾构轴线与水平面间的夹角。,盾构机姿态控制,1,2,滚动角,俯仰角,水平偏航,垂直偏航,盾构姿态图形,盾构机姿态控制,1,2,2、盾构方向控制 通过调节分组油缸的推进力与油缸行程从而实现盾构的水平调向和垂直调向。不同的盾构油缸分组不同，分组的数量越多越利于调向。所有的油缸均自由的方式对调向最为有利。,盾构机姿态控制,1,2,以盾尾位置为控制点 例如在盾构通过富水岩层中，管片已上浮和旋转，因此需要提前对盾构头部姿态作出调整，一般情况下会通过人工测量反馈一定的上浮量，将垂直姿态适当的下调一定的比

6、例，如上浮100mm时，需将整体姿态向下50mm。确保盾尾管片的姿态在控制轴线允许偏差范围内。 调节量控制 一般情况下掘进调节量5mm/m以内较为合理，线性最佳，特殊情况下，可根据线路的转弯半径提前进行调节。例如在左转时，进入转弯曲线前，需提前向左边进行适当的偏移。因此主司机必须提前掌握整个线路的走向以及趋势，确保方向能够更加缓和的调整。,方向控制要点,盾构机姿态控制,1,2,趋势调节 趋势一般情况下不能太大，不得超过5mm/m，否则会造成急于纠偏的现象，大趋势变化由大方位变化而来。趋势要与管片锲行量调整大小匹配，在管片能够调整的范围内进行调向。也就是要跟着管片方向进行调向。反之则容易使管片与

7、盾尾卡死，铰接力及行程会增加。 油缸行程差 一般情况下油缸行程差不大于50mm，在特殊情况下油缸行程差值也不要大于60mm。 油缸行走的差值，直接反映了调向的快慢，一般情况下调节的行走行程的差值不大于管片调形量，例如管片锲行量为38mm，那么每环最大的调节行程差控制在38mm以内较为合适，否则过快的调向会造成卡盾现象。,方向控制要点,盾构机姿态控制,1,2,速度与调向的关系 掘进速度的快慢与调向也有直接的关系，在一般情况下，速度慢对调向更为有利，因此在调向困难时，一定要放慢掘进速度以确保方向可控，观察姿态的变化是否与调节的方向相一致。如果行程差在增大而方向没有任何变化或向相反的方向移动，那么需

8、立即停机并将情况及时的反馈至相关人员进行测量核定。,方向控制要点,盾构机姿态控制,1,2,姿态控制要点,滚动控制 1、刀盘旋转方向 刀盘的转速主要由地层的软硬情况来确定，扭矩高滚动角变化会很快，这时每环都要调整转向，每掘进一定的行程将进行刀盘的换向以确保滚动值在正确的范围内，不同的地层滚动值变化快慢也不同，其受到盾壳与地层间的摩擦力的影响，变化快的每一环甚至每一斗土都要换向，滚动值一般控制在+-5mm/m以内，旋转角度在0.5度以内。滚动角太大盾构不能保持正确的姿态，影响管片的拼装质量。,具体情况下的姿态控制,03,Thanks for your attention!,具体情况下的姿态控制,1

9、,3,直线段的姿态控制,在进行直线段的推进时，应尽量控制切口位置最大控制在施工轴线的-20mm+20mm范围之间，左右两侧的推力应尽量保持一致，根据实际的刀盘受力情况作微小调整，使两侧油缸行程保持一致，合理控制铰接及盾尾位置，使之位置偏差亦控制在-10+10mm的偏差范围之内，如出现超出偏差范围的情况，应及时调整推力进行纠偏处理。,具体情况下的姿态控制,1,3,圆曲线段的姿态控制,圆曲线段的姿态控制在进行圆曲线段的推进时，应提前计算好左右油缸行程的超前量。超前量的值可以通过计算求出。在推进过程中，切口的控制中心应向着圆曲线的圆心方向作出一定量的偏移。偏移量的大小视圆曲线的半径大小而定，半径越小

10、偏移量越大，左右两侧的油缸推力应始终保持有一定的差值，并根据实际的刀盘受力情况作微小调整，使两侧油缸行程差值与提前计算得出的超前量的值保持一致，并视具体的施工情况（结合间隙、油缸行程差、轴线走向）进行管片处理，通过石棉衬垫对管片姿态进行微量调整。,A=外圈周长-内圈周长 B=管片宽度 C=每环管片理论楔形量 R=隧道转弯半径,具体情况下的姿态控制,1,3,均一地质情况下的姿态控制,一般情况下，盾构方向偏差控制在30mm之内，缓和曲线及圆曲线段控制在50mm以内，曲线半径越小，控制难度越大。 这将受到设备状况，地质条件及施工操作等多方面因素影响，在地质均一的地层中控制姿态较容易，方向偏角（趋势）

11、一般控制在5mm/m以内。否则会带来管片错台破损等不利后果。,具体情况下的姿态控制,1,3,软硬不均线段的姿态控制,为防止盾构机机头下垂，一般情况下要保持上仰姿态。 可适当的降低掘进速度，合理的分配各区域油缸压力。 要一个方向纠完，再纠另一方向，而实际的情况多是水平、垂直同时出现的，同时纠偏效果不是很好，有的时候，会出现推进压差不够的情况，另外最容易出现的问题就是脱顶，如果一侧脱顶严重的话，将有可能把管片拉开，这对防水及下一环的拼装都会产生不利的影响。,异常情况下的姿态控制,1,4,油缸行程差过大,油缸行程差过大是由于多种因素造成，其中最主要的因素为调向过快和管片选型出现问题，管片选型一定要与

12、调向相结合避免此类问题的发生。 在发生此种情况的时候我们在盾尾没被卡住前首先要通过管片选型来调整油缸差，同时掘进过程中要注意油缸行程差的变化，当调向与行程差存在矛盾时，我们要减缓调向速率，但注意在大方位偏移调向时一定要保持方向仍然在向预定的方向前行。调向的行走行程差值不要大于管片楔形量调节差值。,具体情况下的姿态控制,1,3,纠偏的方法,摆头、大摆尾。 这种情况，盾构机的姿态变化轨迹是以前点后侧为基准点，后点进行扇型展开，这种情况主要多出现在方向回调的阶段，因此要注意回调的力度。同时这种情况会对掘进速度是有一定影响的，对下一环的掘进也将产生不利的影响，如果盾尾处的间隙很小，当掘进时受力不均等因

13、素存在就会对管片产生扭动，不仅仅降低了推进油缸的有效推力，同时还会加大管片间的内力使得管片损坏或错台严重。,具体情况下的姿态控制,1,3,纠偏的方法,摆头、小摆尾。 这种情况就是,前点变化明显,使得一侧的掌子面土体严重超挖,并使掌子面土体的内聚力增加,另一侧出现很大空隙,而这个空隙暂时是无法添充的,当盾构机停止掘进时,由于一侧的内力释放,就会使得前点向另一侧偏移,这就是为什么再次掘进时姿态会出现偏移的原因。这种情况多出现在急纠的第二阶段，当前点向轴线方向移动较快，而后点由于管片等卡住调向缓慢而引起，因此要及时的回调油缸压力。,设计轴线,推进姿态,具体情况下的姿态控制,1,3,纠偏的方法,大摆头

14、、大摆尾。 这种情况就是,前点变化明显,后点也变化明显，这种情况多出现在大方向纠偏的开始阶段，当前点向轴线移动，后点会继续想轴线相反方向移动。 这几种纠偏方式都各有其优缺点,在掘进过程中似具体情况灵活运用,利用其它参数的使用找到三者平衡点，但要保证的是尽量使盾构机减少对土体的扰动同时保证盾尾与管片之间间隙不要过小防止卡盾。,设计轴线,推进姿态,具体情况下的姿态控制,1,3,大方位偏移情况下的纠偏,及时加大油缸推进力采用控制油缸行程行走的差值来控制纠偏量，通过调整油缸压力加大油缸行走行程差值的方式进行调向，是最直接也是最有效的调向方式之一，但是一环的行程差值不要大于管片调节的锲行量。 第一阶段盾

15、首姿态变小，盾尾姿态变大，俗称“大摆头，大摆尾”。此时需继续调节方向，千万不能回调。 第二阶段为盾首姿态减小，盾尾姿态也跟随减小，俗称“大摆头小摆尾”。此时就需要及时的进行缓慢回调。 第三阶段加大回调力度，使得盾构姿态与设计轴线形成渐进曲线。,管片选型,04,Thanks for your attention!,管片选型,1,4,管片选型的原则,管片拼装时，通过转弯环与标准环的组合来适应不同的曲线要求。管片选型时按照以下三个原则： 第一，盾尾间隙均衡原则； 第二，推进油缸伸缩均衡原则； 第三，管片转向与盾构机趁势一致原则。 这三者相辅相成，通过正确的管片选型和选择正确的拼装点位，将隧道的实际线

16、路调整在设计线路的允许公差50mm内。,管片选型,1,4,管片选型要适应盾构机姿态,管片是在盾尾内拼装，所以不可避免地受到盾构机姿态的约制。管片平面应尽量垂直于盾构机轴线，也就是盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样可以使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也兼顾管片与盾尾之间地间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而损坏管片。在实际掘进过程中，盾构机因为地质不均、推力不均等原因，经常要偏离隧道设计线路。所以当盾构机偏离设计线路或进行纠偏时，都要十分注意管片选型，避免发生重大事故。,管片选型,1,4,根据盾尾间隙进行管片选型,如图所示，通常将盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙。如果盾尾间隙过小，盾

17、壳上的力直接作用在管片上，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片发生摩擦、碰撞。轻则增加盾构机向前掘进的阻力，降低掘进速度，重则造成管片错台，盾构一边间隙过小，另一边相应变大，这时盾尾尾刷密封效果降低，在注浆压力作用下，水泥浆很容易渗漏出来，破环盾尾的密封效果。 每次安装管片之前，对管片的上、下、左、右四个位置进行测量，发现盾尾间隙有变小趋势就要准备调整，调整的基本原则是，哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的转弯环。,管片选型,1,4,根据油缸行程差进行管片选型,盾构机是依靠推进油缸顶推在管片上所产生的反力向前掘进的，我们把推进油缸按上、下、左、右四个方向分成四组。而每一个掘进循环这四组油缸的行

18、程的差值反应了盾构机与管片平面之间的空间关系，可以看出下一掘进循环盾尾间隙的变化趋势。由上图可以看出，当管片平面不垂直于盾构机轴线时，各组推进油缸的行程就会有差异，当这个差值过大时，推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力，从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态。同时也可以看出如果继续拼装标准环的话，下部的盾尾间隙将会进一步减小。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，要控制油缸行程差在50mm以内。,管片选型,1,4,综上，选择正确的管片必须综合考虑以下因素：,A）根据线路特点进行管片预排版 B）推进千斤顶的行程差（左右和上下） C）盾尾间隙（上、下、左、右） D）盾构机掘进方向与设计轴线的相对关系 E）错缝拼装,管片选型,1,4,管片选型错误会导致以下问题,1）管片错台、破损及裂缝等缺陷。 2）隧道渗漏水。 3）管片走向与盾构机掘