《盾構法施工》課程名稱：盾構法施工微課單元：土壓平衡式盾構控制技術課程目標：了解土壓平衡式盾構機掘進流程；理解盾構機掘進過程控制；理解盾構機掘進參數控制二、掘進過程控制三、掘進參數調整一、土壓平衡盾構機掘進流程土壓平衡盾構機掘進流程一、土壓平衡盾構機掘進程序二、掘進過程控制土壓平衡盾構機施工時，一般將土倉內壓力定義為土壓。泥水平衡盾構機施工時，一般將泥水倉內壓力定義為泥水壓力。計算工作土壓或泥水壓力由土體水壓以及土體壓力組成，根據地層土壓力、水壓力的計算原理，計算方法為：(1)根據隧道所處的位置以及隧道的埋深情況，對隧道進行分類，判斷隧道屬于深埋隧道或者淺埋隧道。(2)根據判斷的隧道類型初步計算出地層的豎向壓力。1.土壓或泥水壓力的選擇(3)根據隧道所處的地層以及隧道周邊地表環境狀況的復雜程度，計算水平側向力。(4)根據隧道所處的地層以及施工狀態，確定地層水壓力。(5)根據不同的施工環境、施工條件及施工經驗，考慮0.01~0.02MPa的壓力值為調整值來修正施工土壓力。(6)根據確定的水平側向力、地層的水壓力以及施工土壓力調整值得出初步的盾施工土倉壓力設定值為：1.土壓或泥水壓力的選擇(7)根據經驗值和半經驗公式進一步對初步設定的土壓進行驗證比較，無誤時應用到施工中。(8)根據地表的沉降監測結果，對土壓力進行及時調整,得出比較合理的土壓力值。1.土壓或泥水壓力的選擇液位上升與下降，直觀反映出切口環處壓力波動，也反映出泥水倉內泥渣的堆積況。注意觀察液位升降趨勢，發現液位升降趨勢較大時，要及時通過調節進漿流量、漿流量、掘進速度等參數，使液位升降趨勢趨于穩定。為避免泥水倉壓力波動太大，需要保證泥漿液位相對穩定，液位穩定需通過調節進漿和排漿流量差值來實現。進、排漿流量的調節，通過調整進漿泵和排漿泵轉速來實現，由于攜帶渣土原因，進漿流量和排漿流量存在一定的差值，操作時，其流量調節基準是調節排漿泵的轉速。在確保排漿流量能夠達到盾構機掘進攜渣能力的前提下，使液位變化，調節進漿流量，使液位保持在相對穩定位置。氣墊倉保壓值通常以開、菏中心壓力值來設定，液位控制在50%左右。2.倉內液位控制在富含黏粒質地層或砂巖地層，如果土倉內出現渣土粘結于刀盤，則會出現渣土溫度高于正常出土溫度。如果粘結進一步發育，會出現土倉壁溫度升高。隨時關注渣土或土倉壁溫度，可以防止通常所說的刀盤結泥餅，尤其可以預防在軟弱地層無法開倉除泥餅而產生的施工停止事件。渣土溫度應持續監控，螺旋輸送機所出的塊狀渣土應作為監控渣土溫度的重要依據。3.渣土溫度控制不同品牌、不同地質條件下泡沫參數設置有較大差異。發泡率指一定質量泡沫劑原液所產生的泡沫體積與混合液之比。泡沫注入率為泡沫注入總量與開挖渣土體積之比，一般根據掘進速度與泡沫劑注入速度設定。因為實驗室內渣土攪拌與刀盤內渣土攪拌的情形有差別，一般根據渣土改良效果以及開挖面泡沫隔水效果來確定。對于泡沫注入量與實際出土量的差別，因為泡沫中含有大量空氣，實際注入泡沫會在土倉內部分破裂而進人土體縫隙，部分隨著出土散于空氣中，部分含于土體的分散空間中，所以即使掘進中注人大量泡沫，出土量不會有太大變化。4.泡沫參數控制三、掘進參數調整①如果開挖地層自穩定性較好采用敞開模式掘進，不用調整壓力，以較大掘進速度為原則。②如果開挖地層有一定的自穩性而采用半敞開模式掘進，注意調節螺旋輸送機的轉速，使土倉內保持一定的渣土量，一般保持約1/2~2/3的渣土。可以通過觀察面板上土壓傳感器值判斷。③如果開挖地層穩定性不好或有較大地下水時，需采用土壓平衡模式掘進。根據不同地層保持不同土倉壓力，具體壓力值應根據理論計算并結合現場實際情況而定，但最大土倉壓力值不能大于主軸承密封所能承受的壓力值。1.土倉壓力調整三、掘進參數調整④當壓力大時，可采取以下措施降低壓力：A.加快螺旋輸送機的轉速，增加出渣速度，降低土倉內渣土的高度。B.適當降低推進油缸的推力。C.降低泡沫和空氣的注人量。D.排出一定量的空氣或水。⑤當壓力小時，可采取以下措施增大壓力：A.降低螺旋輸送機的轉速，降低出渣速度，增加土倉內渣土的高度。B.適當增大推進油缸的推力。C.增大泡沫和空氣的注人量。1.土倉壓力調整三、掘進參數調整⑥增大或降低土倉內壓力通過多種方法綜合調整，調整時要綜合考慮對盾構機施工的影響。主要影響如下：A.長時間降低螺旋輸送機的轉速，可能會使掘進速度下降。B.過量注人泡沫來保壓不經濟，且有可能發生噴涌;過少則可能造成刀盤扭矩增加。C.推進系統推力過大，可能破壞管片，使管片產生裂紋或變形；過小則無法掘進。1.土倉壓力調整三、掘進參數調整①采用自動導向系統和人工測量輔助進行盾構機姿態監測A.自動導向系統配置導向、自動定位、掘進程序軟件和顯示器等，能適時顯示盾構機當前位置與隧道設計軸線的偏差以及趨勢。據此控制盾構機掘進方向，使其始終保持在允許的偏差范圍內。B.隨著盾構機推進，導向系統的測量儀器及后視基準點需要前移，必須通過人工測量來進行精確定位。為保證推進方向的準確可靠，每周進行兩次人工測量，以校核自動導向系統的測量數據并復核盾構機的位置、姿態，確保盾構機掘進方向正確。2.推進方向調整三、掘進參數調整②采用分區調整盾構機推進油缸推力控制盾構機掘進方向A.根據線路條件所做的分段軸線擬合控制計劃、導向系統反映的盾構機姿態信息，結合隧道地層情況，通過分區操作盾構機的推進油缸來控制掘進方向，使盾構機的掘進方向趨向隧道的設計中心線。B.當盾構機油缸左側壓力大于右側時，盾構機姿態自左向右擺。當上側壓力大于下側壓力時，盾構機姿態自上向下擺。C.當盾構機處于水平線路掘進時，應使盾構機保持稍向上的掘進姿態，以糾正盾構機因自重而產生的低頭現象。2.推進方向調整三、掘進參數調整D.在上坡段掘進時，適當加大盾構機下部油缸的推力。在下坡段掘進時則適當加大上部油缸的推力。在左轉彎曲線段掘進時，則適當加大右側油缸推力。在右轉