盾构掘进参数的意义与相互关系

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1、第3—4周工作报告曾凡宇一、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。二、盾构掘进参数的意义与相互关系（一）盾构掘进各参数的概念1.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。2.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

2、，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。2.刀盘（1）转速与扭矩：正常情况转速参考扭矩。3.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

3、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。（一）统计分析1.扭矩与总推力的统计关系表图1图2分析：（1）图1两者基本吻合线性关系。可见是符合直接经验的。（1）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。2.由各项参数频数分布直方图得均近似服从正态分布3.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

4、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。4.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。5.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

5、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1.7～2.0rpm1号土仓压力0～1.8bar2号铰接位移10～140mm刀盘扭矩220bar以下2号土仓压力0.8～2.5bar5号铰接位移10～140mm螺旋机转速4.0～10rpm3号土仓压力0.8～2.5bar10号铰接位移10～140mm螺旋机扭矩120bar以下4号土仓压力1～3bar13号铰接位移10～140mm螺旋机舱门位移200～800mm5号土仓压力1～3bar1号泡沫液体流量A组油缸推力60～140bar螺旋机前舱门土压1～3bar2号泡沫液体流量B组油缸推力80～160ba

6、r螺旋机后舱门土压0bar3号泡沫液体流量C组油缸推力100～180bar4号泡沫液体流量D组油缸推力80～160bar1号泡沫气体流量推进速度0～80mm/min2号泡沫气体流量铰接力0～100bar3号泡沫气体流量4号泡沫气体流量（一）各参数与控制工程质量的关系1.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

7、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。（2）刀盘扭矩大