CN113958334A - 一种盾构掘进出土控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及盾构掘进施工的技术领域，尤其是涉及一种盾构掘进出土控制方法，其包括以下步骤：S1、记录残存渣量的数据：在掘进前，记录残存渣量的数据；S2、渣斗编号和称重标识；S3、制作每辆渣斗的称重记录表；S4、盾构掘进施工：每掘进一环，计算每环渣量；S5、残渣方量的换算：把每一个掘进环的每个渣斗倒完土渣后的重量减去清理干净标识的龙门吊称重所得的残渣重量并换算成残渣方量；S6、出土量的核算上报：掘进期间，每环的出渣量换算成标准1.2m出渣方量，减去龙门吊称重换算的残渣方量，整理发送至项目风险管理部门，本申请能够实现精确严格地控制出土量，降低地面出现沉降或隆起的风险，使地铁线路能够正常施工、未来正常顺利地运行。
Description
技术领域
本申请涉及盾构掘进施工的技术领域，尤其是涉及一种盾构掘进出土控制方法。
背景技术
盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
在盾构掘进的施工过程中，盾构掘进控制土压过低或过高、同步注浆不饱满、地铁下方土体空隙率过大、土体松散或存在空洞、出土量过多或欠缺均可能导致地面沉降或隆起，影响地铁线路的正常施工和未来的正常运行。
其中，精确严格控制出土量是沉降控制的关键技术措施之一，然而常规的出土量控制方法由于控制思路落后，导致仍然难以精确严格地控制出土量，导致地面时常出现沉降或隆起，影响地铁线路的正常施工和未来的正常运行。
发明内容
为了实现精确严格地控制出土量，降低地面出现沉降或隆起的风险，使地铁线路能够正常施工、未来正常顺利地运行，本申请提供一种盾构掘进出土控制方法。
一种盾构掘进出土控制方法采用如下技术方案：
一种盾构掘进出土控制方法，包括以下步骤：
S1、记录残存渣量的数据：盾构司机在掘进前，观察空渣斗里的残存渣量，记录数据；
S2、渣斗编号和称重标识：对每一辆电瓶车渣斗进行编号，对每一辆电瓶车渣斗标记称重标识；
S3、制作每辆渣斗的称重记录表：技术人员向门吊司机交底说明，门吊司机记录每斗渣的总重和皮重，并记录在每辆渣斗的称重记录表上；
S4、盾构掘进施工：正常情况下每掘进一环完成后，对每辆渣斗车的上部空余量和水进行测量，计算每斗渣量，并最终计算每环渣量；当出现推进1斗掘进行程不足400mm的情况时，每掘进满1个渣斗进行测量计算，第一时间根据掘进油缸行程计算超挖量并分析确定原因；
S5、残渣方量的换算：根据前期地表沉降，统计地表沉降小地段每掘进1环的重量与测量计算的方量，计算出1方渣土的重量；把每一个掘进环的每个渣斗倒完土渣后的重量减去清理干净标识的龙门吊称重所得的残渣重量并换算成残渣方量；
S6、出土量的核算上报：在掘进期间，每环的出渣量换算成标准1.2m出渣方量，减去龙门吊称重换算的残渣方量，第一时间整理发送至项目风险管理部门。
通过采用上述技术方案，采用常规计量方式与龙门吊称重方式双控模式进行盾构掘进过程中的出土量精确控制管理，能够实现精确严格地控制出土量，降低地面出现沉降或隆起的风险，使地铁线路能够正常施工、未来正常顺利地运行。
可选的，在步骤S4中，盾构掘进前记录千斤顶油缸初始行程，第一斗掘进渣斗土满时,如盾构机行程不足400mm，停止推进，通知地面监控室确定是否超挖及超挖的量后，将土仓压力提高0.2bar-0.3bar进行控制；如掘进速度持续低于20mm/min，第1斗掘进200mm 时观察出土并判断是否过量，如过量此时就要将土仓压力提高0.2bar-0.3bar进行控制,第一斗掘进完成行程不应低于390mm，低于390mm立即停止掘进并上报。
通过采用上述技术方案，第一斗掘进渣斗土满时,如果盾构机行程不足400mm，说明产生了超挖现象，易引起地面沉降，需要停止掘进，通知地面监控室确定是否超挖及超挖的量后，方可在将土仓压力提高0.2bar-0.3bar的条件下再次进行掘进，降低地面沉降的风险；如果掘进速度持续低于20mm/min，易发生超挖导致地面沉降，需要在第1斗掘进200mm时观察出土并判断是否过量；第一斗掘进完成，盾构行程低于390mm时，极易导致地面沉降，应立即停止掘进并上报，指定相应的处理措施。
可选的，在步骤S4中，继续掘进第二斗渣满的盾构行程不应小于400mm，低于400mm时立即停止掘进并上报，制定措施后再继续推进，恢复掘进后土仓压力以给定值的上限进行掘进控制。
通过采用上述技术方案，继续掘进第二斗时，若盾构行程低于400mm，容易导致地面沉降，需要立即停止掘进并上报，制定措施后再继续掘进，为降低地面沉降的风险，恢复掘进后土仓压力以给定值的上限进行掘进控制。
可选的，在步骤S4中，掘进到第三斗渣满时，如果盾构掘进行程总计少于 1185mm，停止掘进，上报分析原因，制定有效措施后再继续掘进。
通过采用上述技术方案，掘进到第三斗渣满时，如果盾构掘进行程总计少于1185mm，容易导致地面沉降，需要停止掘进，上报分析原因，制定有效措施后再继续掘进。
可选的，在步骤S5中，地面技术值班人员对每辆倒完渣土的渣斗残渣量进行拍照并整理保存。
通过采用上述技术方案，当出现超挖情况时，整理保存的渣斗残渣量数据能够作为二次复核的依据。
可选的，在步骤S4中，定期清理渣斗，渣斗内设有用以刮除渣斗内壁残存土渣的刮板，渣斗的侧壁固设有带动刮板往复移动的驱动件。
通过采用上述技术方案，驱动件带动刮板移动将渣斗内壁残存的土渣进行刮除，能够避免渣斗内残渣量过多而影响出渣量统计。
可选的，在步骤S5中，严格控制盾构油缸的行程在1.2m，不足或超出按比例换算到1.2m进行计算。
通过采用上述技术方案，严格控制盾构油缸的行程在1.2m，能够得到固定的统计基准，能够便于准确统计出每一掘进环的出渣量。
可选的，在步骤S6中，根据掘进后地面监测数据，取基本无沉降时的出渣总重量为标准重量，根据后期掘进的地面监测数据，对出渣总重量进行校准。
通过采用上述技术方案，能够及时获知是否出现超挖或欠挖，及时调整土仓压力和掘进速度，降低地面沉降的风险，使掘进顺利安全地进行。
可选的，在步骤S6中，每掘进400mm复核一次出渣量，推进油缸每1200mm的出渣量控制不能超过0.5m3，当出渣量超过0.5m3时立即停止掘进并分析原因。
通过采用上述技术方案，每掘进400mm复核一次出渣量，能够及时避免出现超挖的可能性，避免出现过量超挖；若推进油缸每1200mm的出渣量控制超过0.5m3，说明出现超挖，应立即停止掘进并分析原因，在指定相应的应对措施后，方可继续掘进，能够确保盾构机的出土量的精确控制。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.采用常规计量方式与龙门吊称重方式双控模式进行盾构掘进过程中的出土量精确控制管理，能够实现精确严格地控制出土量，降低地面出现沉降或隆起的风险，使地铁线路能够正常施工、未来正常顺利地运行；
2.驱动件带动刮板移动将渣斗内壁残存的土渣进行刮除，定期清理渣斗，能够避免渣斗内残渣量过多而影响出渣量统计；
3.当出现超挖情况时，整理保存的渣斗残渣量照片和数据能够作为二次复核的依据。
附图说明
图1是本申请实施例盾构掘进出土控制方法中所使用的的渣斗的结构示意图；
图2是本申请实施例渣斗的剖视图。
附图标记说明：1、渣斗；11、支板；2、底盘；21、悬架；22、行走轮；3、驱动件；31、丝杠；4、弹簧。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种盾构掘进出土控制方法，参照图1，盾构掘进出土控制方法包括以下步骤：
S1、盾构司机在掘进前，观察空渣斗1里的残存渣量，记录数据。
S2、对每一辆电瓶车渣斗1进行编号，对每一辆电瓶车渣斗1标记称重标识。
S3、技术人员向门吊司机交底说明，门吊司机记录每斗渣的总重和皮重；总重指的是把渣斗1倾斜倒掉渣斗1表面水及泡沫后的重量；皮重指的是渣斗1倒完土渣后的包含残渣的重量；制作每辆渣斗1的称重记录表，并将总重和皮重记录在每辆渣斗1的称重记录表上。
S4、盾构掘进前记录千斤顶油缸初始行程，第一斗掘进渣斗1土满时,如盾构机行程不足400mm，停止推进，通知地面监控室值班领导确定是否超挖及超挖的量后，将土仓压力提高0.2bar-0.3bar进行控制；如掘进速度持续低于20mm/min，第1斗掘进200mm时观察出土并判断是否过量，如过量此时就要将土仓压力提高0.2bar-0.3bar进行控制,第一斗掘进完成行程不应低于390mm，低于390mm立即停止掘进并上报。第一斗掘进渣斗1土满时,如果盾构机行程不足400mm，说明产生了超挖现象，易引起地面沉降，需要停止掘进，通知地面监控室确定是否超挖及超挖的量后，方可在将土仓压力提高0.2bar-0.3bar的条件下再次进行掘进，降低地面沉降的风险；如果掘进速度持续低于20mm/min，易发生超挖导致地面沉降，需要在第1斗掘进200mm时观察出土并判断是否过量；第一斗掘进完成，盾构行程低于390mm时，极易导致地面沉降，应立即停止掘进并上报，指定相应的处理措施。
继续掘进第二斗渣满的盾构行程不应小于400mm，低于400mm时立即停止掘进并上报，制定措施后再继续推进，恢复掘进后土仓压力以给定值的上限进行掘进控制。继续掘进第二斗时，若盾构行程低于400mm，容易导致地面沉降，需要立即停止掘进并上报，制定措施后再继续掘进，为降低地面沉降的风险，恢复掘进后土仓压力以给定值的上限进行掘进控制。
掘进到第三斗渣满时，如果盾构掘进行程总计少于1185mm，停止掘进，上报分析原因，制定有效措施后再继续掘进。掘进到第三斗渣满时，如果盾构掘进行程总计少于1185mm，容易导致地面沉降，需要停止掘进，上报分析原因，制定有效措施后再继续掘进。
正常情况下每掘进一环完成后，对每辆渣斗1车的上部空余量和水进行测量，计算每斗渣量，并最终计算每环渣量；当出现推进1斗掘进行程不足400mm的情况时，每掘进满1个渣斗1进行测量计算，第一时间根据掘进油缸行程计算超挖量并分析确定原因。需要定期清理渣斗1。
参照图1和图2，渣斗1的底部设有底盘2，渣斗1的一侧与底盘2铰接，渣斗1在靠近与底盘2铰接的一侧铰接有门板，且门板的铰接轴线靠近渣斗1的底部。底盘2背离渣斗1的底面一体成型有四个悬架21，四个悬架21分别位于底盘2的四角，每个悬架21均转动连接有行走轮22，行走轮22与导轨滚动配合。渣斗1内设有环形的刮板，刮板的周向外侧面与渣斗1的四面内壁滑动配合，渣斗1的内壁在靠近其自身的顶部固定连接有支板 11，支板11的顶面固定连接有驱动件3，本实施例中，驱动件3为伺服电机，伺服电机的输出轴贯穿支板11并固定连接有丝杠31，丝杠31贯穿刮板且与刮板螺纹配合。刮板的底部固定连接有两根弹簧4，两根弹簧4分别位于刮板相互远离的两侧，弹簧4远离刮板的一端与渣斗1的底板内底面固定连接，弹簧4始终受到压力。驱动件3通过丝杠31带动刮板移动将渣斗1内壁残存的土渣进行刮除，定期清理渣斗1，能够避免渣斗1内残渣量过多而影响出渣量统计。
S5、严格控制盾构油缸的行程在1.2m，不足或超出按比例换算到1.2m进行计算。能够得到固定的统计基准，能够便于准确统计出每一掘进环的出渣量。根据前期地表沉降，统计地表沉降小地段每掘进1环的重量与测量计算的方量，计算出1方渣土的重量；把每一个掘进环的每个渣斗1倒完土渣后的重量减去清理干净标识的龙门吊称重所得的残渣重量并换算成残渣方量。
S6、每掘进400mm复核一次出渣量，推进油缸每1200mm的出渣量控制不能超过0.5m3，当出渣量超过0.5m3时立即停止掘进并分析原因。每掘进400mm复核一次出渣量，能够及时避免出现超挖的可能性，避免出现过量超挖；若推进油缸每1200mm的出渣量控制超过0.5m3，说明出现超挖，应立即停止掘进并分析原因，在指定相应的应对措施后，方可继续掘进，能够确保盾构机的出土量的精确控制。
在掘进期间，每环的出渣量换算成标准1.2m出渣方量，减去龙门吊称重换算的残渣方量，第一时间整理发送至项目风险管理部门。
根据掘进后地面监测数据，取基本无沉降时的出渣总重量为标准重量，根据后期掘进的地面监测数据，对出渣总重量进行校准。能够及时获知是否出现超挖或欠挖，及时调整土仓压力和掘进速度，降低地面沉降的风险，使掘进顺利安全地进行。
本申请实施例一种盾构掘进出土控制方法的实施原理为：采用常规计量方式与龙门吊称重方式双控模式进行盾构掘进过程中的出土量精确控制管理，能够实现精确严格地控制出土量，降低地面出现沉降或隆起的风险，使地铁线路能够正常施工、未来正常顺利地运行。
定期清理渣斗1时，驱动件3通过丝杠31带动刮板移动将渣斗1内壁残存的土渣进行刮除，能够避免渣斗1内残渣量过多而影响出渣量统计。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、记录残存渣量的数据：盾构司机在掘进前，观察空渣斗(1)里的残存渣量，记录数据；
S2、渣斗编号和称重标识：对每一辆电瓶车渣斗(1)进行编号，对每一辆电瓶车渣斗(1)标记称重标识；
S3、制作每辆渣斗的称重记录表：技术人员向门吊司机交底说明，门吊司机记录每斗渣的总重和皮重，并记录在每辆渣斗(1)的称重记录表上；
S4、盾构掘进施工：正常情况下每掘进一环完成后，对每辆渣斗(1)车的上部空余量和水进行测量，计算每斗渣量，并最终计算每环渣量；当出现推进1斗掘进行程不足400mm的情况时，每掘进满1个渣斗(1)进行测量计算，第一时间根据掘进油缸行程计算超挖量并分析确定原因；
S5、残渣方量的换算：根据前期地表沉降，统计地表沉降小地段每掘进1环的重量与测量计算的方量，计算出1方渣土的重量；把每一个掘进环的每个渣斗(1)倒完土渣后的重量减去清理干净标识的龙门吊称重所得的残渣重量并换算成残渣方量；
S6、出土量的核算上报：在掘进期间，每环的出渣量换算成标准1.2m出渣方量，减去龙门吊称重换算的残渣方量，第一时间整理发送至项目风险管理部门。
2.根据权利要求1所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S4中，盾构掘进前记录千斤顶油缸初始行程，第一斗掘进渣斗(1)土满时,如盾构机行程不足400mm，停止推进，通知地面监控室确定是否超挖及超挖的量后，将土仓压力提高0.2bar-0.3bar进行控制；如掘进速度持续低于20mm/min，第1斗掘进200mm时观察出土并判断是否过量，如过量此时就要将土仓压力提高0.2bar-0.3bar进行控制,第一斗掘进完成行程不应低于390mm，低于390mm立即停止掘进并上报。
3.根据权利要求2所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S4中，继续掘进第二斗渣满的盾构行程不应小于400mm，低于400mm时立即停止掘进并上报，制定措施后再继续推进，恢复掘进后土仓压力以给定值的上限进行掘进控制。
4.根据权利要求3所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S4中，掘进到第三斗渣满时，如果盾构掘进行程总计少于1185mm，停止掘进，上报分析原因，制定有效措施后再继续掘进。
5.根据权利要求1所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S5中，地面技术值班人员对每辆倒完渣土的渣斗(1)残渣量进行拍照并整理保存。
6.根据权利要求1所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S4中，定期清理渣斗(1)，渣斗(1)内设有用以刮除渣斗(1)内壁残存土渣的刮板，渣斗(1)的侧壁固设有带动刮板往复移动的驱动件(3)。
7.根据权利要求1所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S5中，严格控制盾构油缸的行程在1.2m，不足或超出按比例换算到1.2m进行计算。
8.根据权利要求1所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S6中，根据掘进后地面监测数据，取基本无沉降时的出渣总重量为标准重量，根据后期掘进的地面监测数据，对出渣总重量进行校准。
9.根据权利要求1所述的一种盾构掘进出土控制方法，其特征在于：在步骤S6中，每掘进400mm复核一次出渣量，推进油缸每1200mm的出渣量控制不能超过0.5m³，当出渣量超过0.5m³时立即停止掘进并分析原因。
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