1盾構姿態控制技術標準本文件規定了盾構姿態控制技術標準的術語和定義、基本規定、盾構始發姿態控制、盾構正常掘進姿態控制、盾構接收姿態控制、預警管理。本文件適用于盾構法施工中盾構姿態的控制。2規范性引用文件下列文件中的條款通過本文件的引用而成為本文件的條款。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T51438盾構隧道工程設計標準GB50446盾構法隧道施工及驗收規范TB10181鐵路隧道盾構法技術規程GBT50308城市軌道交通工程測量規范3術語與定義下列術語和定義適用于本文件。3.1盾構shield在鋼殼體保護下完成隧道掘進、出渣、管片拼裝等作業，由主機和后配套設備組成的全斷面推進式隧道施工機械設備。根據開挖面的穩定方式，分為土壓平衡式盾構、泥水平衡式盾構、敞開式盾構和氣壓平衡式盾構。[來源：GB/T50446，2.0.1]3.2盾構姿態shieldpositionandstance盾構主機的空間狀態，通常采用橫向偏差、豎向偏差、俯仰角、方位角、滾轉角和切口里程等參數描述。[來源：GB/T50446，2.0.17]3.32盾構始發shieldlaunching盾構開始掘進的施工過程。[來源：GB/T50446，2.0.3]3.4盾構接收shieldarrival盾構到達接收位置的施工過程。[來源：GB/T50446，2.0.4]3.5盾構基座shieldcradle用于保持盾構始發、接收等姿態的支撐裝置。[來源：GB/T50446，2.0.5]3.6反力架reactionframe為盾構始發掘進提供發力的裝置。[來源：GB/T50446，2.0.6]3.7管片姿態segmentpositionandstance管片的空間狀態，通常采用平面偏差、高程偏差等參數描述。3.8平面偏差Planedeviation在隧道某一斷面上，盾構機主機、管片、反力架、盾構基座等設備設施軸線與隧道軸線水平方向的距離。3.9高程偏差elevationdeviation在隧道某一斷面上，盾構機主機、管片、反力架、盾構基座等設備設施軸線與隧道軸線豎直方向的距離。3.10俯仰角angleofpitch盾構機主機軸線與水平面間的夾角。33.11方位角azimuthangle盾構機主機軸線與隧道軸線的水平夾角。3.12滾轉角bankangle盾構機主機繞其軸線轉動產生的角度。3.13負環管片temporarysegment為盾構始發掘進傳遞推力的臨時管片。[來源：GB/T50446，2.0.8]3.14橢圓度ovality圓形隧道管片襯砌拼裝成環后隧道最大與最小直徑的差值與隧道設計內徑的比值，以千分比表示。[來源：GB/T51438，2.0.18]3.15錯臺step相鄰管片接縫處的偏差。[來源：GB/T51438，2.0.19]4基本規定4.1盾構推進每個分區液壓缸應具備行程量測功能。4.2盾構鉸接裝置應滿足隧道軸線曲率半徑的要求，最大推力應大于前后殼體正常姿態變化引起的阻力，每組鉸接液壓缸應具備行程量測功能。4.3盾構數據采集及控制系統應具有高可靠性、快速及時的響應能力，能使各設備可靠工作，能及時準確地采集傳輸盾構姿態數據。4.4盾構自動導向系統應滿足在高溫、潮濕、粉塵等環境條件下保持測量精度、使用壽命及可靠性的要求。4.5盾構自動導向系統和人工測量儀器應定期檢定，并出具檢定報告。4.6盾構隧道穿越溶（土）洞、孤石、軟硬不均等特殊地層時，宜進行預處理。4.7管片姿態與盾構姿態不應超過表4.15規定的隧道允許偏差值。4.8管片姿態與盾構姿態測量，測量精度誤差應控制在±3mm以內，測量計算數據取位精度要求應符合表1的規定。表1管片姿態與盾構姿態測量計算數據取位精度要求測量內容取位精度精度單位橫向偏差1mm豎向偏差1mm俯仰角1′方位角1′滾轉角1′橢圓度0.1‰錯臺0.1mm切口里程0.01m[來源：GB/T50446，表5.5.6]4.9管片楔形量宜按下式計算：Δ=BcqDw/Rq式中：Δ——管片理論楔形量（mm）；Bcq——管片環寬度（mm）；Dw——管片環外徑（mm）；Rq——管片所在隧道軸線設計半徑（mm）。4.10施工前，應進行管片排版設計，確定管片組合方式及使用數量。4.11施工中，應根據盾構掘進姿態、趨勢和管片姿態，調整管片組合方式及使用數量。4.12管片拼裝前，應清理干凈盾尾底部泥渣，保證管片拼裝質量。4.13管片拼裝成環后應測量盾尾間隙，測量間隙點位在盾尾上的分布應成“米”字型均勻分布。4.14管片姿態測量應采用人工測量的方法，并符合下列規定：a）測量標志點應牢固設置在成型隧道管片縱向或橫向截面上，標志點間距離應盡量大，且不應少于3個，標志點可粘貼反射片或安置強制對中棱鏡。b）測量標志點的三維坐標應與隧道結構幾何坐標建立換算關系。c）測量標志點測量宜采用極坐標法，并宜采用雙極坐標法進行檢核。4.15隧道允許偏差應符合表4.15的規定。表4.15隧道允許偏差（mm）‘5檢驗項目允許偏差檢驗方法環數地鐵公路鐵路水工市政油氣隧道軸線平面位置全站儀逐環環隧道軸線高程水準儀逐環襯砌環橢圓度斷面儀全站儀測量每10環/襯砌環內錯臺（mm）尺量逐環4點/環襯砌環間錯臺（mm）尺量逐環[來源：GB/T50446，表16.0.3，表16.0.5]5盾構始發姿態控制5.1當盾構始發100m內時，應提高測量頻率。5.2盾構始發基座應在盾構組裝前完成定位、加固,并應符合下列要求：a)盾構基座強度、剛度及穩定性符合盾構始發要求；b)盾構基座前端定位以實際預留洞口中心為準,導向軌夾角中心線與隧道設計軸線一致；c)盾構基座定位后,對其底部、四周支撐加固,防止盾構始發時移位或失穩。5.3反力架應在洞門鑿除前安裝完成,并應符合下列要求：a）反力架布置符合盾構車架和水平運輸通道空間要求；b）反力架強度、剛度及穩定性符合盾構始發要求；c)反力架頂力面與隧道設計軸線相垂直。5.4盾構曲線始發設計應符合下列要求：a）洞門鋼環直徑根據始發曲線半徑適當增大；b）對盾構始發姿態與隧道軸線偏差進行割線擬合計算,盾構始發姿態平面位置和高程偏差符合設計要求；c）盾構始發基座、反力架位置按規劃割線放置,洞門密封裝置選擇和安裝按規劃割線確5.5盾構組裝調試完成后應測量盾構始發姿態。65.6盾構始發姿態測量應采用人工測量和自動導向測量相結合的方法。5.7盾構始發姿態采用人工測量的方法時應符合下列規定：a）測量標志點應牢固設置在盾構機縱向或橫向截面上，標志點間距離應盡量大，且不應少于3個，標志點可粘貼反射片或安置強制對中棱鏡；b）測量標志點的三維坐標應與盾構結構幾何坐標建立換算關系；c）測量標志點測量宜采用極坐標法，并宜采用雙極坐標法進行檢核。5.8盾構始發姿態采用自動導向系統測量時應符合下列規定：a）自動導向系統應符合下列規定：1）自動導向設備可采用激光靶型自動測量系統或棱鏡型自動測量系統；2）系統應能夠計算并以圖形、數字方式實時顯示當前和歷史盾構姿態信息等；3）系統應具有對自身各部件的運行狀態進行監控和報警功能；4）所有數據應存儲于工業電腦固定的存儲位置，并定期在其他存儲設備上備份。b）盾構始發前，應對輸入自動導向系統的線路設計參數進行檢查，無誤后方可輸入，輸入后應采用導出輸入數據進行復核的方法對輸入數據進行二次復核。c）隧道掘進中測量控制點遷站步驟和方法應符合下列規定：1）遷站過程中盾構應停止掘進；2）遷站前應測量盾構姿態；3）遷站后應對使用的相鄰控制點間幾何關系進行檢核，確認控制點位置正確；4）利用遷站后控制點進行盾構姿態測量；5）遷站前、后測定的盾構姿態測量較差應小于2m(m為點位測量中誤差)。d）隧道掘進過程中應采用人工測量方法對導向系統測量成果進行檢核。5.9盾構脫離加固區之前，不宜進行盾構姿態糾偏工作。5.10負環管片拼裝應防止發生負環管片橢變、盾構始發姿態突變等情況，并做好以下幾點：a）應控制好盾尾平面位置和反力架的距離；b）應控制好負環管片拼裝質量和加固質量。6盾構正常掘進姿態控制6.1管片脫出盾尾后應實時填實盾構開挖范圍與管片之間的間隙。6.2盾構姿態調整時應防止損壞成型隧道管片，防止盾尾漏漿。6.3滾動角應采用改變刀盤旋轉方向糾偏，刀盤方向切換速度不宜過快。6.4盾構姿態糾偏應及時、逐環、小量糾偏，不得過量糾偏。應采用分區掘進液壓缸控制，并應符合以下規定：7a）注意控制不同分區推力分布和大小，避免單側管片受力過大或過小引發管片質量問題；b）應盡量不縮回推進液壓缸來調整推力分布，且不得縮回管片騎縫位置和封頂塊位置推進液壓缸；c）推進液壓缸行程差每環變化量不宜大于管片楔形量；d）期間應加密量測盾構姿態、人工復核盾構姿態、管片姿態等數據；e）優化管片選型，合理控制盾尾的間隙，提高管片拼裝質量，使之與盾構姿態糾偏趨勢相適應；f）曲線段糾偏或盾構姿態偏差較大時，宜輔助使用超挖刀適當超挖控制糾偏。在曲線段掘進宜將盾構姿態控制在隧道設計軸線內弧線一側，降低盾構姿態偏差風險；g）使用主動鉸接的盾構機，宜合理調整鉸接角度輔助盾構姿態糾偏；h）使用被動鉸接的盾構機，盾構姿態糾偏期間應合理控制盾尾軸線和管片軸線相對趨勢，避免鉸接油缸行程過長或過短、鉸接油缸壓力過大，影響盾構姿態糾偏和引發管片質量問題。6.5盾構平面位置最大糾偏量宜按下式控制：?L<S×tana式中：a——盾構主機與管片允許的水平夾角；S——兩腰對稱液壓油缸的中心距離（mm）；?L——兩腰對稱盾構推進液壓缸伸出長度允許差值（mm）。6.6盾構高程最大糾偏量宜按下式控制：i=i盾?i管≤[i]式中：i——盾構機主機與管片的相對坡度；i盾——盾構掘進過程中，盾構機主機縱坡；i管——盾尾內成型隧道管片縱坡；[i]——允許坡度差值。6.7在管片易于上浮地層掘進時，宜考慮上浮量控制盾構姿態高程偏差控制值，以控制管片姿態在合理范圍內。6.8盾構曲線段掘進時，曲線外側盾構推進液缸伸出長度應超前側盾構推進液缸伸出長度，宜按下式計算：?l=D?t×LR式中：?l——曲線內外側盾構推進液缸伸出長度超前量（mmD——管片外徑（mm）；t——管片厚度（mm）；L——管片寬度（m）；L——隧道平面曲線半徑（m）。86.9盾構正常掘進姿態除應符合表4.15中隧道軸線平面和高程的規定值，允許偏差應符合表6.9的規定。表6.10盾構姿態允許偏差檢驗項目各類隧道盾構姿態允許偏差地鐵公路鐵路水工市政油氣平面位置（mm）高程位置（mm）方位角（mm/m）滾轉角（mm/m）7盾構接收姿態控制7.1當盾構距接收井100m內時，應提高測量頻率。7.2盾構接收前100m、50m處應對盾構正常掘進姿態進行人工復核測量，并根據復核結果提前進行盾構接收姿態控制和調整。7.3盾構接收姿態在刀盤進入加固區后不得進行大幅調整。7.4盾構接收基座應在盾構接收前完成定位、加固,并應符合下列要求：a)盾構接收基座強度、剛度及穩定性符合盾構接收要求；b)盾構接收基座定位以盾構接收姿態和實際預留洞口中心綜合考慮為準。7.5盾構曲線接收設計應符合下列要求：a）洞門鋼環直徑根據始發曲線半徑適當增大；b）對盾構接收姿態與隧道軸線偏差進行割線擬合計算,盾構接收姿態平面位置和高程偏差符合設計要求；c）盾構接收基座位置按規劃割線放置,洞門密封裝置選擇和安裝按規劃割線確定。7.6當盾構接收姿態和實際姿態偏差比較大時，應根據盾構實際接收姿態重新調整盾構接收基座位置，防止接收過程中盾構姿態出現大幅波動、引發接收段管片質量和施工安全問題。8預警管理8.1盾構姿態控制和管片姿態控制，在不同階段宜進行預警。8.2盾構姿態和管片姿態控制值預警分級管理應符合以下規定：管理等級管理指