后长时间保持液态，易发生管片上浮，且地表沉降 不易控制，早期强度高对地表沉降控制有益
• 4）在地下水环境中不易稀释
• 5）固结后体积收缩率小，泌水率小
• 6）原料来源丰富易得，价格经济，便于施 工，且浆液无公害
• 同步注浆的目的：1）填充盾尾环形缝隙， 控制地表沉降；2）提高隧道抗渗性能；3） 确保管片衬砌的稳定性
• 引申： • 浆液应具备的性能： • 1）具有良好的稳定性和流动性
稳定性要求浆液短时间内不变性不离析，流动 性为了运输和泵送
• 2）具有良好的填充性 浆液过稀会发生浆液向下部沉积，浆液过稠会
发生泵送困难，并且有填充空隙
• 3）具有合适的初凝时间和尽可能高的早期强度 初凝时间短容易堵管，初凝时间长浆液在注入
• 土压力降低
阻力减小，速度提高
进土量增加，土压力回升 速度稳定
• 维持土压平衡就是维持开挖土量与排土量 的平衡
• 引申 • 掘进模式： • 1）敞开式：围岩自稳性好，TBM • 2）半敞开式：围岩自稳性不好，或涌水
欠压掘进 • 3）土压平衡式
2、刀盘转速
• 直接可控参数，直接调整刀盘调速旋钮即 可实现转速控制
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8、盾构姿态
• 间接控制参数，包括方为坐标和盾体倾角。 方位坐标主要靠四区千斤顶的不平衡油压 实现姿态调整，并辅以管片选型；盾体倾 角靠刀盘转动方向调整
• 注意事项：盾构方向偏差是经常发生的， 纠偏原则——勤纠偏、少纠偏、提前调整。
• 纠偏量，转弯或抬头、压头前的姿态调整
• 引申：盾构姿态、盾尾间隙、油缸行程差、 隧道线形和管片选型的关系
盾构机操作注意事项及掘进指令的 实现
• 盾构机操作手是盾构施工中的最重要的直 接岗位，一个操作手经验技术水平对所做 的隧道施工质量有着很重要的影响。北京 市政经验总结认为盾构施工若要成功，设 备性能占40%，操作手占45%，项目管理占 15%。
• 操作注意事项附加到掘进指令的实现中， 并对有些题目另作引申介绍。
2）强度和弹性，捧在手中能保 持一定的形状，这样泡沫被注入掌子面时 能有一定的寿命
3）滑性，润滑油效应，减小土 体与刀具和刀盘的摩擦
• 膨润土：1）发酵 2）钙基、钠基
• 注意事项：刀盘扭矩过大对马达减速器、 大齿圈有极大损害。
• 马达减速器及大齿圈的失效形式主要为疲 劳磨损，如刀盘长期在大扭矩状况下工作， 马达减速器及大齿圈寿命将成几何倍数缩 短。
• 引申：
• 盾构选型时确定刀盘扭矩的经验公式：
T = KαD3 Kα：相对于刀盘直径的扭矩系数，一般取 土压平衡盾构Kα = 14 ~ 23 D：盾构机直径 • 本机额定扭矩4600KN.M，脱困扭矩 5700KN.M
• 驱动马达输出扭矩=刀具切削土体阻力矩+ 刀盘旋转阻力矩+机械传动损失力矩。
剂提高土压力
• 注意事项
• 土压力数值是指掌子面土压大小，但土压 传感器安装在土仓，土压反应滞后。滞后 因素：刀盘开口率，土压力衰减，面板式 刀盘比辐条式刀盘滞后严重。
• 掘进过程中添加泡沫产生虚压。
• 关注平均土压和上部土压，富砂地层成拱 较难，上部土压过小可能造成超挖。
• 盾构掘进土压动态平衡
• 扰动土体因素：1）推力；2）掘进速度过 快或时快时慢或过慢；3）刀盘转速
• 引申：
• 推力主要由盾构与地层之间的摩擦阻力、 刀盘正面土压力、尾盾密封与管片之间的 摩擦阻力、后方台车的牵引阻力等
• 盾构选型时经验计算公式：
F = απD2/4 α为推力系数，取110；D为盾构直径。
5、推进速度
速卡，信号经调速卡修整放大后作用到比
例电磁阀上，信号强度不同比例电磁阀阀 芯开度不同，使泵的排量相应变化
• 注意事项： • 不可在刀盘转速降为0之前做刀盘换向操作。
如果这样操作，会对齿轮及液压系统部件 产生冲击。
控制程序对这一项违禁操作写入了防范程 序。
• 刀盘转速与磨损 • 刀盘转速越高，磨损速度越快。 • 越靠近刀盘外围，磨损速度越快。
• 注意事项：因地层原因造成速度不可能很 高，所以在下达掘进指令时应先纵观考虑， 不要苛求推进速度。
• 比如刀盘旋转一圈才能切削并收集进土仓 1cm厚度的渣土，而刀盘转速为1r/min，推 进速度就是1cm/min，刻意要求推进速度必 然会加剧刀具磨损或折损设备寿命。
• 引入cm/r的观念。
6、出土量
• 直接控制参数，调整螺旋机转速旋钮 • 出土量超过设定值应高度重视，出土超方严重时危
害极大。为防止出土超方造成地表沉降大，需控制 出土量。控制方式为过程控制，把出土过程分解， 观察每出满一斗土箱的推进距离，如出土超方，分 析原因，因加入渣土改良添加剂造成出土超方属正 常情况，通常这种情况下超方量不会太大；如超方 量不大且不属于加入渣土改良添加剂超方，可选择 螺旋机减少出土率，保高土压掘进，最终实现整环 出土不超方；如保高土压掘进依然出土少量超方可 记下该环号，在该环前后几环增大同步注浆量，必 要时二次补浆；如超方严重，做停机处理。
7、注浆量及注浆压力
• 直接可控参数 • 理论注浆量的计算: V=KVL
式中V为注浆量；K为注浆填充系数，取值范围1.31.8，与地层关系密切；VL为理论壁后环形空隙。 • 注浆压力考虑地层压力，通常保持在2-4Bar • 在做大幅姿态调整或频繁纠偏时适当增大注浆量 • 施工中应采用注浆压力和注浆量双指标控制，并根 据地表沉降监测反馈信息优化注浆 • 侧重注浆压力控制还是侧重注浆方量控制？
• 二次注浆：一次注浆效果不理想时采用二 次补注，常采用双液浆。一般在管片渗透 漏水处、地表沉降速率超限处、出洞进洞 时洞门处及隧道发生偏移时考虑二次注浆。
• 管片上浮 • 为什么发生管片上浮 • 分析原因： • 1）地质原因：淤泥质黏土比砂层的管片上
浮量大
• 2）浆液初凝时间过长 • 3）浆液早期强度过低 • 4）浆液分布不均
磨损主要指刀具和刀盘面板的磨损
3、刀盘扭矩
• 被动控制参数，与地层、刀盘转速、推力、 渣土改良效果等因素有关
• 已有经验表明砂层掘进会比粘土层扭矩增 大
• 降低扭矩：1）加入泡沫、膨润土等添加剂 2）调小刀盘转速和推力值，与
刀盘转速成3次方的关系。
• 泡沫质量： 1）泡沫外观均匀致密，这种泡 沫附着性好
其中刀盘旋转阻力矩=刀盘前端面与土体 摩擦力矩+刀盘后端面板与土体摩擦力矩+ 刀盘圆柱面与土体摩擦力矩+刀盘开口剪切 土体力矩+搅拌棒搅拌渣土力矩
• 盾体与周围土体摩擦力矩平衡刀具切削土 体阻力矩+刀盘旋转阻力矩
4、推力
• 直接控制参数，直接调整推力调值旋钮即 可控制
• 推力值大小视掘进情况而定，通常推力增 加掘进速度增加，但同时造成土压力升高， 刀盘扭矩升高，对土体扰动加大
• 刀盘为液压马达驱动，变量泵驱动变量马 达，刀盘转速的调整靠变量泵排量的改变。
• 操作方式：启动补油泵，刀盘液压系统中 油压达到20Bar后启动刀盘油泵，调整刀盘 转速旋钮至刀盘转到合适的转速，本机刀 盘转速为0-3r/m，掘进时通常为1r/m。
• 信号控制过程：调节旋钮就是一个电位计， 电位计输出为电阻值的变化，经变送器转 换为电流的变化，电流信号为PLC可检测信 号，信号进入PLC模拟量输入模块，通过PLC 主站，发送到PLC模拟量输出模块，再到调
• 间接控制参数，太多因素决定着推进速度， 地层，推力，土压力，螺旋机出土速率， 刀盘扭矩，渣土改良情况等等。
• 通常情况下，速度控制主要有推力大小和 螺旋机排土量控制。EPB盾构机掘进时要求 掌子面土体压力和周围土体压力平衡，推 力减小后掘进速度减慢，为保持土压平衡 需要出土速率减慢；推力增加后掘进速度 加快，为保持土压平衡需要出土速率加快。
影响盾构掘进的几个重要指令
• 土压力 • 刀盘转速 • 刀盘扭矩 • 推力 • 掘进速度 • 出土量 • 注浆压力及注浆量 • 盾构姿态
1、土压力
• 土压力是一个间接控制参数，通过： • 1）增大或减小推进千斤顶推力 • 2）增大或减小螺旋排土量 • 3）千斤顶和螺旋机配合操作 • 4）另有通过加注泡沫、膨润土浆液等添加