【精品】盾构掘进主要参数计算方式2.doc

盾构机掘进技术培训总结盾构掘进参数的意义与相互关系12盾构施工关键参数的计算17盾构始发掘进参数技术交底(左线)21盾构机掘进技术培训总结一、掘进参数的选择1、掘进参数的选择依据：地质情况判断 盾构机当前姿态 地面监测结果反馈 盾构机状况 ；地质情况的判断依据：地质资料及补勘资料 掘进参数变化 渣土状态。也就是说，盾构机目前要在什么样的地层中施工，是硬岩、软岩、沙层，还是断层等；目前盾构机的中心线是不是与隧道设计中心线相吻合，有偏差，怎样的偏差？地表面是不是有沉降？沉降了多少？建筑物是否有影响？盾构机目前的刀具状况怎样的？各系统是不是完好？等等由于盾构机的可操作性很强，掘进参数的选择不能一概而定，需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。如：在地质条件较破碎的地质情况下应采用低速掘进，但刀具磨损较快时，应考率调整刀盘准速和掘进速度已获得最佳的贯入度；又如：盾构机栽头且偏离中线较大时，应考虑蛇行纠偏，防止过急纠偏造成管片开裂、错台或渗水等问题；所以掘进中一定要根据现场实际情况，灵活正确地选择掘进参数。2、影响掘进的主要参数：掘进模式、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、推进力、推进速度、螺旋输送机扭矩、铰接油缸的行程、泡沫注入率等二、掘进模式的选择1、土压平衡式盾构机的掘进有三种模式：敞开模式 半敞开模式 土压平衡模式采取何种掘进模式关键在于地层的自稳性和地下水含量决定的。a 、敞开模式该模式适用于能够自稳、地下水少的地层。该掘进模式类似于TBM掘进，盾构机切削下来的碴土进入土仓内即刻被螺旋输送机排出，土仓内仅有极少量的碴土，土仓基本处于清空状态，掘进中刀盘所受反扭力较小。由于土仓内压力为大气压，故不能支撑开挖面地层和防止地下水渗入。b 、半敞开模式半敞开式有的又称为局部气压模式，该掘进模式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。其防止地下水渗入的效果主要取决于压缩空气的压力。掘进中土仓内的碴土未充满土仓，尚有一定的空间，通过向土仓内输入压缩空气与碴土共同支撑开挖面和防止地下水渗入。c 、土压平衡模式该掘进模式适用于不能稳定的软土和富水地层。土压平衡模式是将刀盘切削下来的碴土充满土仓，并通过推进操作产生与土压力和水压力相平衡的土仓压力来稳定开挖面地层和防止地下水的渗入。该掘进模式主要通过控制盾构推进速度和螺旋输送机的排土量来产生压力，并通过测量土仓内土压力来随时调整、控制盾构推进速度和螺旋输送机转速。在该掘进模式下，刀盘所受的反扭力较大。2、土压平衡的建立通过对掘进速度、出土速度的控制实现盾构机的土仓压力与掌子面的土压和水压平衡防止地层坍塌。即掌子面的压力控制因素：盾构机的掘进速度 螺旋输送机的转速 螺旋输送机的开度 3、地表沉降的控制因素地表沉降的控制因素：土仓压力、每环出土量、每环注浆量掘进时土仓的压力的控制如前所述根据盾构机的掘进速度 、螺旋输送机的转速 、螺旋输送机的开度来控制；渣土的管理则应由主司机记录每环的出土量，出土量过大时可采用关仓掘进，每循环的出碴量应根据不同的地质情况计算得出或根据经验把握（理论体积×松散系数），一般为80m390m3 。应根据管片外圆与盾壳之间的间隙以及渗透系数计算出每环的注浆量，以便更好地及时回填注浆，控制盾构机通过后的地表沉降。 三、碴土改良1、渣土改良的作用：降低渣土内摩擦角及刀盘扭矩 降低土壤的强度以利于开挖，降低刀具磨损 减少渣土的透水性 2、渣土改良材料：膨润土 水 聚合物 泡沫剂最常用、最经济且适用地质范围最广的渣土改良材料一般选用泡沫剂。 3、泡沫剂的特点：能获得渣土较低的密度与渣土的易混合特性含有较低的化学成分（环保）与渣土不易分离特性（与渣土分离一般需78小时）强止水性在掘进过程中应时刻注意碴土的状态，随时调节泡沫和水的注入量，保持碴土的可朔性和流动性。4、泡沫剂算泡沫注入率Foam Injection Rate(FIR)泡沫注入率(FIR)=泡沫的流量(Qfoam）/渣土的流量(Qsoil)渣土的流量(Qsoil) =掌子面的面积(Aface)×掘进速度(VTBM)泡沫的流量(Qfoam)= 泡沫注入率(FIR)×渣土的流量(Qsoil)膨胀率Foam Expansion Rate膨胀率（FER）=泡沫的流量(Qfoam) /液体的流量(Qliquid)1 liquid FER=12：1泡沫空气的流量(Qair)Qair=(FER-1) ×Qliquid×(P土仓+1)改良后的渣土状态（成牙膏状）泡沫发生效果的检查：可观察泡沫颗粒的大小来判断泡沫的发生效果四、掘进方向的控制1、掘进方向的控制原则：使盾构机趋向DTA中心线方向，蛇行纠偏，防止过急纠偏盾构机姿态的调整应适应管片的状态，管片的选型拼装应适应盾构机的姿态及趋势底部推进油缸的压力稍高于顶部的压力，防止盾构机栽头2、纠偏曲线掘进方向的控制是通过调节推进系统几组油缸的不同压力来进行调节的。当盾构油缸左侧压力大于右侧时，盾构姿态自左向右摆；当上侧压力大于下侧压力时，盾构姿态自上向下摆；依次类推即可调整盾构的姿态，当盾构机的方向偏离隧道中线时，应按偏离的多少缓慢纠偏，防止过急纠偏。R完成的隧道DTA盾构机纠偏曲线TBM方向纠偏管片安装序列 盾构机滚动的调节：当盾构机较硬岩层掘进时或长时间一个方向转动刀盘掘进时，盾构机会发生滚动现象，这时可停止掘进，反向启动刀盘后掘进。一般不盾构机的滚动值（rotate）不能超过设定值10，否则会自动停机。3、纠偏过急对管片的影响盾构机姿态的调整应适合管片的状态即盾尾间隙，管片的选型拼装应适应盾构机的姿态及趋势。在隧道转弯和盾构掘进方向调整时，管片所能承受的推力和管片环不在同一直线上，管片所受的斜向推力可能导致管片破损，此时要注意控制推力的大小。为了保证盾构的铰接密封、盾尾密封工作良好，同时也为了保证隧道管片不受破坏，在调整盾构姿态的过程中，要优先考虑盾尾间隙的大小，在调向的过程中不能有太大的趋势，一般在VMT上显示的任一趋势值（trend）不应大于10，避免调向过猛。纠偏过急会造成管片开裂或管片错台现象。在软硬不均的地层中，盾构会向地层软的方向偏转，姿态难以控制，此时要仔细调整各组油缸的推力，控制好掘进的方向。合适的盾尾间隙是保护管片所必需的，在调节盾构姿态时要先考虑到盾尾间隙的大小，在掘进方向不超限的前提下，以缓慢的纠偏速度来保证盾尾间隙最小不小于50mm。管片碎裂管片错台五、掘进与刀具1、刀具的破岩机理滚刀破岩机理为了研究滚压破岩的基本原理，我们首先研究刀刃在静压作用下侵入岩石的情况和岩石破碎的过程。在静压压力P（图4）作用下刀刃侵入岩石，首先岩石与刀刃接触面前方发生局部粉碎或显著的塑性变形而形成一个袋状的核，也称为密实核；其次侵入深度增加（此过程侵入深度与荷载按一定的比例增长）到一定深度时，由于锥形刀刃在垂直荷载作用下对周围岩体产生侧向挤压，密实核旁侧的岩石会突然出现崩碎，如图4所示；由于这种崩碎的突然出现，会导致荷载突然降低出现跃进现象，越是脆性岩石，这种跃进式侵入特点越明显，塑性岩石则较缓和；因此在脆性岩石中应用滚压破岩方式其效率高，而相对来说在塑性岩石中采用滚压破岩的效率要低。盘刀在滚压岩石面上连续做同心圆运动，其外荷载之一为轴压力（推力）使盘刀刀刃压入岩石，产生类似于静压破岩；其外荷载之二为滚动力（扭矩）使盘刀刀刃沿轨迹线连续滚压岩石，并在盘刀通过处对岩体作用侧向压力，使盘刀运动轨迹线周边的岩石不断产生崩裂，从而达到连续破岩。滚刀破岩原理示意图 滚压破岩状况 切刀破岩机理切削破岩是利用切刀（或刮刀）施力与于被作用的岩土层上，靠刀具的刀刃从岩土体的外层上分离岩土，并使之脱离母体达到破岩的一种机械破岩方式，其基本原理如图8所示。盾构机掘进切削破岩的过程可分为以下二步：首先通过盾构的掘进推力将切刀的刀刃压入岩土体，切入的阻力取决于岩土体的物理力学性质及切刀的形状；其次切刀随着刀盘作同心圆运动，在刀具刀刃处与切削面成角的方向上出现最大剪应力，当剪应力超过岩土体的抗剪强度时，被切削部分产生错动形成裂纹，并且在刀尖与岩土接触部形成切削核，随着切削核的增大，已形成裂纹的岩土体脱离开母体松散或碎削状，而达到破岩的目的。一般来说，对于岩体和固结程度高的硬土，先是出现裂纹，然后一块块地剥落；而对于较为松散的土层，往往是出现整体粉碎的现象；对于塑性地层（粘土）往往是出现连续切削，而无明显的裂纹出现或出现整体粉碎。切刀破岩机理示意图2、刀具的失效形式滚刀的失效形式：正常磨损、刀圈断裂、刀圈剥落、刀圈卷刃、刀圈移位、漏油、挡圈脱落、偏磨（弦磨）、多边弦磨、刀体磨损、端盖磨损、完全损坏。偏磨（弦磨）偏磨与断裂滚刀被碴土粘住刀圈断裂刀圈断裂碎片正常磨损3、掘进参数及地质对刀具的影响硬岩掘进时推力及速度过大会造成刀具崩刃断裂硬岩掘进时，应向刀盘内加水或泡沫以降低刀具温度，防止刀圈温度过高造成刀圈卷刃或刀具因高温出现漏油现象粘土层掘进时泡沫、水等添加不合适即渣土改良效果不好会产生泥饼或刀具被渣土裹住无法转动软弱围岩掘进时，推力过大或刀盘转速过快会造成局部刀具过载、密封失效等软弱围岩掘进时，坍塌的石块可能会将刀体、端盖、挡圈砸怀造成刀具漏油或挡圈脱落等现象，同时也会造成滑动密封受冲击发生漏油现象六、特殊地层的掘进不同的地层，掘进参数的选择千差万别，这里仅根据我们在广州二号线、三号线、深圳地铁及南京地铁施工中所遇到的一些特殊地层下的掘进作一探讨。掘进时要随时注意刀盘扭矩、螺旋机扭矩、推进速度、土仓压力、铰接的变化，渣土状况和盾构机姿态等，根据相应的状况及时调整掘进参数。确保刀盘和刀具不超载，掘进方向不超限。1、硬岩地层硬岩地层就是指盾构机掘进断面的各部分围岩强度变化小，整体强度在70MPa以上。隧道全断面都是8Z2、9Z2。掘进中刀盘的扭矩大，推进速度明显减慢，盾构机有较大滚动和震动现象和连续的响声，渣土中会有很多的石块出现。在此地层中应采用高刀盘转速、低推进速度掘进。掘进时要向刀盘和螺旋机多加泡沫，向土仓加水，对刀盘和螺旋机进行冷却、润滑，就是降低刀具和螺旋带的磨损速度。为了防止刀具的超载，不能为了提高推进速度而盲目加大油缸推力。硬岩地层（掌子面可清楚地看到刀具的轨迹为同心圆）2、软硬不均地层软硬不均地层就是指盾构机掘进断面的地质不均,断面的上部、中部、下部、左边、右边的围岩强度变化大，如上部是6Z2，下部是9Z2。掘进中刀盘的扭矩变化大，盾构机有较大滚动和震动现象和间断的响声，掘进方向很难控制，渣土中会有较大的石块出现。在此地层中应采用低刀盘转速、低推进速度掘进。因为掌子面地质不均，掘进时，刀盘各部位会受力不均，容易使部分刀具受力过大而不能转动，最终导致偏磨。还有就是当推进速度太快时，刀具的切入量也很大，容易使刀盘扭矩突然上升超过设定值而卡死，甚至使刀圈崩裂脱落。3、粘土地层粘土地层就是指土质比较粘，土的渗水性弱，与水不易混合，容易形成块状。一般是5Z2、6Z2地层。掘进中容易在刀盘上形成泥饼。此种地层中掘进应向刀盘多加泡沫和水，多搅拌，改善渣土的流动性和塑性；防止在刀盘上形成泥饼，裹住刀具使刀具不能转动而偏磨。再有就是掘进中要随时注意刀盘扭矩和究竟速度的变化，当掘进速度明显降低，而刀盘扭矩却增加时，很有可能是刀盘上形成了泥饼，应立即采取措施处理，加泡沫加水搅拌除去泥饼，如地质条件允许，可开仓用水冲洗刀盘，快速除去泥饼。4、含砂富水地层此地层自稳性差，含有大量砂粒、砾石，遇水容易坍塌。盾构掘进过程中向土仓内及刀盘面注入泡沫等添加材料，改善碴土性能，提高碴土的流动性和止水性，防止涌水流砂和发生喷涌现象，并利于螺旋输送机排土。每环掘进结束前要保证土仓相当的渣土量，让下一环开始掘进时不会因土仓水太多而发生喷涌。掘进应采用土压平衡模式，掘进中要严格控制出渣量；要加大盾尾油脂的注入量和调整好盾构姿态，防止水带沙土从盾尾或铰接密封处进入隧道。5、硬岩破碎地层此地层岩石强度较大，但整体结构性差；岩层节理裂隙发育、透水能力强，岩层中含有石英、角砾、硅化角砾。掘进时刀盘扭矩变化大，有较大的振动和响声，对刀具的损伤较大，可能出现较大块岩石的崩落和震断刀圈。掘进中要适当降低刀盘转速和掘进速度，防止刀具因超载而损坏，多加泡沫改善碴土性能，减小对刀具的磨损，提高碴土的流动性和止水性，以防失水；加强盾尾密封油脂的注入，确保盾尾密封效果；加强铰接处的密封检查，及时调节密封压板螺栓，保证其密封效果。随时观察出渣口渣土情况。在地质条件允许的情况下，适当增加检查刀具的频率。硬岩破碎地层6、过江河地段 此地层除隧道本身的地质条件外，还存在隧道外围的高土压和高水压影响。 过江河前，要对设备进行全面的检查保养，保证设备的完好，特别是盾尾密封，铰接密封、刀具的完好。 选择土压平衡模式掘进，掘进时要尽量降低对地层的扰动，防止土仓与河水直接连通，加泡沫增加对地层的止水性，加强盾尾密封油脂的注入，确保盾尾密封效果；加强铰接处的密封检查，及时调节密封压板螺栓，保证其密封效果。调整好注浆配比，适当提高浆液的凝固速度。七、掘进中异常现象的处理推力大，扭矩小，推进速度小 可能的原因：铰接油缸压力过大，必要时释放；土仓压力过高；刀具严重磨损。刀盘扭矩大，推进速度小 可能的原因及处理：可能有泥饼产生，应立即停止掘进并加泡沫、水搅拌。土仓压力上升快 可能的原因及处理：掌子面坍塌，应适当加快掘进速度并增加土仓压力防止更大的坍塌。喷涌 可能的原因，地层含水量大或渣土改良效果不好不能形成土塞效应，一般关闭螺旋输送机继续掘进一段以增加土仓内渣土含量并改良土质油温上升快 可能的原因：刀盘扭矩或推力过大，或设备系统故障（如冷却系统） 应立即停机检查或调整掘进参数。刀盘被卡住 可能的原因及处理：刀盘扭矩过大或设定值过低，应立即停机检查并调整设定值，反转刀盘缓慢启动或采用脱困模式启动刀盘。盾尾漏浆 可能的原因及处理：纠偏过急、管片间隙不正常或盾尾失圆等，一般将注脂模式改为手动并调大注入频率，同时降低注浆压力。铰接密封漏浆 可能的原因及处理：密封或盾尾状态不好，应检查密封压板状态或盾尾姿态，必要时调整；漏浆严重时应停机并开启紧急密封后处理。泡沫管堵塞 防止泡沫管路堵塞的措施是一般在掘进过程中尽量保持开启每条管路，当发现某条管路压力升高时，则应增加该路泡沫的流量以进行冲洗。长期不用时及时关闭注入口处的手动阀。 掘进中要调整或参考的参数参数名称一般正常范围参数名称一般正常范围参数名称一般正常范围刀盘转速1.72.0rpm1号土仓压力01.8bar2号铰接位移10140mm刀盘扭矩220bar以下2号土仓压力0.82.5bar5号铰接位移10140mm螺旋机转速4.010rpm3号土仓压力0.82.5bar10号铰接位移10140mm螺旋机扭矩120bar以下4号土仓压力13bar13号铰接位移10140mm螺旋机舱门位移200800mm5号土仓压力13bar1号泡沫液体流量A组油缸推力60140bar螺旋机前舱门土压13bar2号泡沫液体流量B组油缸推力80160bar螺旋机后舱门土压0bar3号泡沫液体流量C组油缸推力100180bar4号泡沫液体流量D组油缸推力80160bar1号泡沫气体流量推进速度080mm/min2号泡沫气体流量铰接力0100bar3号泡沫气体流量4号泡沫气体流量盾构掘进参数的意义与相互关系工作概述（一）工程现阶段进展香港路土体加固，赵家条站盾构始发工作，惠济路与赵家条段收尾段推进与接受准备工作。（二）主要工作内容了解盾构推进各参数之间的关系，探讨工程实际中出现的问题与盾构参数的选定之间的因果关系。分析统计数据并与相关论文做对比，观察盾构出洞过程。下文将所见所得分类逐一叙述。盾构掘进参数的意义与相互关系盾构掘进各参数的概念掘进参数的选择依据地质情况判断，盾构机当前状态，地面监测结果反馈，盾构机姿态。掘进（1）推进油缸的压力：控制盾构机前进和转向。（2）推进油缸的行程：指油缸伸出的伸长量。（3）速度：即掘进速度，以总推力和刀盘扭矩为参考量。（4）总推力：推进油缸的总推力。（5）出土量：43方，可由盾构机开挖直径得出。刀盘 转速与扭矩：正常情况转速参考扭矩。环流（略）4.土舱压力其设定应由工程师决定，有以下两个原则：密封土舱内的土压力应可以维持刀盘前方开挖面的稳定，不致于因土压偏低造成土体塌陷、地下水流失；也不致于因土压偏高造成土体表面隆起、地表建筑设施破坏等。密封土舱内的土压力应尽可能低，以降低掘进扭矩和推力，提高掘进速度，降低土体对刀具的磨损，最大限度地降低掘进成本。（2）调整：若压力大时可以采取以下几个措施来降低压力：加快螺旋输送机的转速，增加出渣速度，降低渣仓内渣土的高度；适当降低推进油缸的推力；降低泡沫和空气的注入量，适当的排出一定量的空气或水。若压力小时可以采取相反措施。统计分析扭矩与总推力的统计关系表图1图2分析：图1两者基本吻合线性关系。可见是符合直接经验的。图2中刀盘转速的波动变化程度最小，与施工过程中的人为控制情况相吻合；掘进速度、贯入度的波动程度最大，应是由于地质情况的差距而对掘进产生了重要影响。同时，除了出洞阶段，两者的波动基本同步，而出洞阶段的不同是由于自身的特殊性。由各项参数频数分布直方图得均近似服从正态分布刀盘转速与掘进速度的关系之前图表指出推进速度随着刀盘转速的增大而增大，且大部分转速趋于恒定，而其推进速度也稳定在某个值附近。再做其两者散点图：图3可得两参数间匹配特性很弱，因此在实际工程中，其设定主要由各个因素考量的施工经验得出，人为控制因素比较大。刀盘扭矩与刀盘转速的关系图4成正比关系。但是在散点图上呈现微弱的方向关系。分析原因是操作人员在大扭矩开挖地层中降低刀盘转速，由此出现两者反向增长的现象。扭矩与掘进速度的关系图5刀盘扭矩与推进速度之间近似呈指数形式增加。而推进速度与总推力近似呈线性关系，意味着此时总推力也是增大的。当千斤顶的推进速度增加，千斤顶的推力和扭矩也同时增加，这是一个动态的问题。附表：掘进中参数的参考范围参数名称一般正常范围参数名称一般正常范围参数名称一般正常范围刀盘转速1.72.0rpm1号土仓压力01.8bar2号铰接位移10140mm刀盘扭矩220bar以下2号土仓压力0.82.5bar5号铰接位移10140mm螺旋机转速4.010rpm3号土仓压力0.82.5bar10号铰接位移10140mm螺旋机扭矩120bar以下4号土仓压力13bar13号铰接位移10140mm螺旋机舱门位移200800mm5号土仓压力13bar1号泡沫液体流量A组油缸推力60140bar螺旋机前舱门土压13bar2号泡沫液体流量B组油缸推力80160bar螺旋机后舱门土压0bar3号泡沫液体流量C组油缸推力100180bar4号泡沫液体流量D组油缸推力80160bar1号泡沫气体流量推进速度080mm/min2号泡沫气体流量铰接力0100bar3号泡沫气体流量4号泡沫气体流量各参数与控制工程质量的关系与沉降控制方面的关系首先，导致沉降的客观原因有仓压不足导致开挖面土体松弛坍塌，输送机转速太快，盾体本身变形，盾构机自身振动，导致土体压密没有注浆注浆不充分或浆量不够，地面超载引起土体压缩隧道衬砌变形等。而主要控制因素有土仓压力、每环出土量、每环注浆量掘进时土仓的压力的控制如前所述根据盾构机的掘进速度 、螺旋输送机的控制来调节；而与盾构掘进参数的关系中，出土量、注浆情况对沉降的发展影响最大。而出土量、注浆情况都与掘进速度有密切关系。掘进速度太小，由于盾构机的扰动会导致出土量偏大，出土量太大就回降低土体的承载力，加大沉降。而推进速度过大，会导致注浆无法跟上，浆体无法初凝，没有足够的强度也会导致沉降。故掘进速度需要保持在一个经验区间内。2.管片质量也与掘进参数有着联系，但是较细微，待深入了解，略。3.掘进参数出现异常的情况及原因（1）推力大，扭矩小，推进速度小可能的原因：铰接油缸压力过大（暂不了解），必要时释放；土仓压力过高；刀具严重磨损。刀盘扭矩大，推进速度小可能的原因及处理：可能有泥饼产生，应立即停止掘进并加泡沫、水搅拌。（3）土仓压力上升快 可能的原因及处理：开挖面坍塌，应适当加快掘进速度并增加土仓压力防止恶化。盾构出洞盾尾支撑布设在最后一环负环和井壁结构之间加设了钢后靠。负环拼装盾构后座选用7环负环管片拼装而成，考虑到电瓶车长度及吊运土箱、管片的需要，其中设开口环5环、闭口环2环。洞门凿除洞口混凝土凿除，首先凿除内侧砼保护层露出内排钢筋并割除内排钢筋，然后凿除内、外排钢筋间的混凝土，之后按专项施工方案在端头加固范围内随机钻10个垂直孔，取出土芯，观察土芯强度、均匀性以及水的含量。根据检查孔的出水量、强度及均匀性判别。特别注意水平孔出水量，如果出水量超过限值，就须重新进行加固。最后凿出外排钢筋割除外排钢筋。清理混凝土碎块。洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量。整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保人生安全，同时安排专人对洞口上的密封装置做跟踪检查，起到保护作用。盾构上靠加固区推进加密测点并加强监测频率；严格控制土压力；严格控制出土量；推进速度偏慢，盾构出洞时推进速度宜控制在5mm/min以内，确保盾构顶进压力以及刀盘扭距不至于太大，且影响盾构机性能。非加固区推进严格控制土压力；严格控制出土量；适当提高推进速度。注意事项1.负环管片脱出盾尾后，周围无约束，在推力作用下易发生变形，为此需采取必要的加固措施。2.千斤顶总推力控制在适当的范围内(不超过钢后靠的设计荷载)。3.盾构机进入洞门圈时，需密切注意洞圈止水装置是否完好，必要时需对其采取补加固措施，确保密封效果。4.拼装负环管片时，要保证管片和盾构机下部的合理间隙。5.确保盾尾油脂的压入量和均匀性，保证盾尾密封效果。6.初始注浆时，注浆压力的设定要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承压能力。7.除了洞口特殊环外，其他负环管片可不贴止水密封条。本周工作总结完整地了解盾构工作的整个流程，初步系统的形成了直观概念。下一步则需要继续深入。大体了解了盾构各参数的意义与控制工程质量的关系，然而由于盾构机的可操作性很强，掘进参数的选择并不能一概而定，每一种不同的地形就是完全不一样的操作方法，需根据不同的实际情况选择相应的掘进参数。某些文献专业性强，涉及理论部分比较晦涩，理解存在困难，需要循序渐进。还有各学科存在交叉问题，综合应用能力的提升需要得到充分重视。天气高温、长期在隧道等情况产生疲劳心理，则需自我调整，不矢初衷。参考文献1.盾构法施工掘进参数优化分析研究2.复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究3.盾构参数与掘进的关系4.土压平衡盾构在粘土、砂土地层中的掘进控制5.土压平衡盾构机关键参数与力学6.土压平衡式盾构机土舱压力控制技术研究7.盾构始发施工方案盾构施工关键参数的计算1）计算依据盾构掘进机选型主要性能参数的计算，根据工程和水文地质情况、盾构机厂商提供的结构和性能参数，参考有关资料进行。2）计算内容盾构机的主要参数计算主要为土压平衡工况下盾构机推力和扭矩的计算。在软土中推进时，盾构机所需推力的计算地质参数选取：岩土容重 =2.0t/m3岩土内摩擦角 =27°土的粘聚力 C=30Kpa=3.0t/m2覆盖层厚度 最大：Hmax=20.3m；最小Hmin=10.0m地面上置荷载 Po=2t/m2水平侧压力系数 =0.62盾构掘进机外径 D=6.39m盾构掘进机总长 L=7.755m盾构掘进机总重 W=300t管片每环的重量 Wg=19.29t水平垂直土压之比 Ko=1 由于隧道沿线的埋深差别不大，最大处为20.3m，最小为10.0m，因此，计算最大埋深处的松动土压和两倍盾构掘进机直径的全土柱高产生的土压，并取其中的较大值作为作用于盾构掘进机上的土压计算：松动高度计算：式中：松动土压PSPS=h0=2×7.08=14.16t/m2两倍盾构掘进机直径的全土柱土压：Pq=h0式中：h0=2D=2×6.39=12.78mPq=h0=2×12.78=25.56t/m2由于Pq PS所以，取Pq计算。Po= Pq+2=25.56+2=27.56 t/m2Po1= Po+W/（D·L）=27.56+300/（6.39×7.755）=33.61t/m2侧压力计算：P1 =Po1=33.61×0.62=20.84 t/m2P2 = （Po+D） =（27.56+2.0×6.39）×0.62=25.01 t/m2盾构掘进机的推力由盾构掘进机的外壳与土体之间的摩擦阻力F1、刀盘承受的主动水平压力引起的推力F2、土的粘接力引起的刀盘推力F3以及盾尾与管片之间的摩擦阻力F4几部分组成。盾构掘进机外壳与土体之间的摩擦阻力F1：F1=1/4×（Po+ Po1 + P1 + P2）·DLu式中：u土与钢之间的摩擦系数，u=0.3L盾构掘进机长度，L=7.755mF1=1/4×（27.56+33.61+20.84+25.01）××6.39×7.755×0.3=1249.6t刀盘水平压力引起的推力F2：F2=/4×（D2·Pd）式中：Pd水平主动土压力Pd=H0tg2（450-/2）H0=h0+R=12.78+3.195=15.975mPd =2.0×15.975×tg2（450-270/2）=11.998 t/m2F2=/4×（6.392×11.998）=384.8 t土的粘接力引起的刀盘推力F3F3=/4×（D2·C）=/4×（6.392×3.0）=96.16t盾尾与管片之间的摩擦阻力F4F4=Wcc式中：Wc作用于盾尾和管片的重量（假定作用于盾尾的重量为两环管片的重量，Wc=19.29×2=38.58t）c管片与盾尾之间的摩擦系数，c=0.3F4=38.58×0.3=11.57t盾构所掘进机需要的总推力F：F= F1+ F2+ F3+ F4=1249.6+384.8+96.16+11.57=1742.13t在曲线段推进，盾构掘进机的推力为正常推进时的120%，因此，盾构掘进机实际应备的推力为：F推=1.2F=1.2×1742.13t=2090.6t取F推为2091t，盾构机提供的动力为F推=2950t所以，盾构机所配备的推力能够满足软土推进施工的需要。软土推进时盾构掘进机扭矩计算盾构掘进机在软土中推进时的扭矩包含切削扭矩、刀盘的旋转阻力矩、刀盘所受推力荷载产生的反力矩、密封装置所产生的摩擦力矩、刀盘的前端面的摩擦力矩、刀盘后面的摩擦力矩、刀盘开口的剪切力矩、土压腔内的搅动力矩。切削扭矩T1计算参数：推进速度v：一般情况下v=1.8m/h，vmax=3m/h刀盘转速n：n=1rpm刀盘每转切深h：h=v/n=3cm，hmax=vmax/n=5cm土的抗压强度：qu=12.2t/m2刀盘直径：Dd=6.40m，半径Rd=3.2mT1=1/2（quhmaxR2）=1/2×（12.2×0.05×3.142）=3.0t.m刀盘自重产生的旋转反力矩T2T2=G·R1·ug式中：G刀盘自重，G=64.5t；R1滚动接触半径，R1=2.05；ug滚动摩擦系数，ug=0.004；T2=64.5×2.05×0.004=0.53 t·m刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩T3T3=PtR1ug式中：Pt推力荷载Pt=aR2Pd +/4·（d22-d12）C式中：a刀盘开口率，a=0.65d2刀盘支撑梁外径，d2=4.8md1刀盘支撑梁内径，d1=3.84mPt=0.65××3.1952×11.998+/4×（4.82-3.842）×3.0=269.6tT3=269.6×2.05×0.004=2.2t.m密封装置摩擦力矩T4T4=2umFm（n1Rm12+n2Rm22）式中：um密封与钢之间的摩擦系数，um=0.2Fm密封的推力，Fm=0.15t/m2n密封数，n1=n2=3Rm1、Rm2密封的安装半径，Rm1=1.84m，Rm2=2.26mT4=2××0.2×0.15×（3×1.842+3×2.262）=4.8t.m刀盘前表面上的摩擦力矩T5T5=2/3（upR3Pd）式中：up土层和刀盘之间的摩擦系数，up=0.15；刀盘开口率，=0.65Pd刀盘中心的土压力，由前面的计算，Pd=11.998t/m2T5=2/3×（0.65××0.15×3.1953×11.998）=79.9 t·m刀盘圆周的摩擦反力矩T6T6=2DBPzUp式中：D盾构掘进机直径，D=6.39mB刀盘宽度，B=0.45Pz刀盘圆周土压力，Pz=（P0+P01+P1+P2）/4=（27.56+33.61+20.84+25.01）/4=26.8 t/m2T6=2××6.39×0.45×26.8×0.15=72.6t·m刀盘背面的摩擦力矩T7刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土腔室内的土压力为0.8Pd。T7=2/3×（R3up×0.8Pd） =2/3×（0.65××3.1953×0.15×0.8×11.998） =63.9 t·m刀盘开口槽的剪切力矩T8T8=2/3·CR3（1-）式中：C土的抗剪应力，C=C+ Pd tg在切割腔中，由于碴土含有水，因此取： C=1.0t/m2，内摩擦角取为=50C=1+11.998×tg50=2.0t/m2T8=2/3××2.3×3.1953×（1-0.65）=47.8 t·m刀盘土腔室内的搅动力矩T9T9=2（r22- r12）LC式中：r1刀盘支撑梁的内径，r1=d1/2=1.92m；r2刀盘支撑梁的外径，r2=d2/2=2.4m；L刀盘支撑梁的长度，假定L=0.8m；T9=2××（2.42-1.922）×0.8×2.0=20.8 t·m刀盘扭矩T为T1-T9之和=3.0+0.53+2.2+4.8+79.9+72.6+63.9+47.8+20.8=295.5 t·m取T=296t·m盾构机提供的扭矩力：额定=437.5 t·m，最大Tmax=525 t·m。所以盾构所配备的扭矩足够。盾构始发掘进参数技术交底(左线)编号：JJ 第1页 共3页工程名称 南京地铁三号线 明发广场站绕城盾构井区间土建工程工程里程 右线：K30+486.555K30+838.406 编制单位 中交隧道局南京地铁项目部工程部接受单位 盾构工班工程项目盾构始发掘进技术交底（右线）交底时间 交底内容： 明发广场站绕城盾构井盾构区间右线盾构始发段掘进技术交底，里程为K30+486.555K30+838.406，合计351.851延米。本段地质情况、地表状况根据地勘报告，拟建场地自上而下地层主要为-1杂填土、-2b2-3素填土、-1b2-3可-软塑状粉质粘土、-2b4淤泥质粉质粘土、-3b3-4软-流塑状粉质粘土、-4e含砾粉质粘土、K1g-2强风化泥质粉砂岩、K1g-3中风化泥质粉砂岩地层。盾构掘进首先穿越端头加固区（水泥土搅拌桩），下穿农花河，至绕城公路接头井吊出，起始里程K30+502.155，终点里程K30+854，全长351.845m。线路平纵曲线线路平面最小曲线半径为386m，区间线路的纵剖面主要受区间两端的埋深影响。隧道埋深约8.715.5 m，最大纵坡为27.04，最大纵坡位于始发段内。掘进参数计算及参考值：理论土压力：见附表以上数值供盾构司机参考设定土仓压力，在掘进时，司机应根据地表沉降信息、不同地层、不同埋深随时调整土仓压力。（2）理论出渣量：每环理论出渣量：Q实方R开挖2·L 3.14×3.24×3.24×1.239.6（m3） Q虚方K·Q实方1.2×39.6 = 47.