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摘要：目前，随着社会的发展，我国的地铁领域建设发展也有了发展。纵观目前我国工业发展的速度来看，发展趋势呈不断上升递增的。在人们生活质量高要求的大背景下，交通工具的进化也蒙受着时代的考量。从以前简单的自行车作为代步工具，再到后来电子化信息时代下的运输普及，地铁也就因此应运而生了。相比较于公交车，地铁更为迅速快捷，并且占有独立的通道，不受堵车等因素的影响。相比较于私家车，地铁的票价更为适宜，便于多数人接受。由此，地铁已然成为广大交通工具中绝对普遍和受欢迎的一种。而地铁工程的构建中，盾构机占有不可或缺的位置。在盾构机的施工技术的发展进程来看，早在20世纪中旬就已经产生了质的飞跃。本文就针对地铁施工中的盾构机姿态的控制方法这一主题进行深入的研究。
关键词：盾构法施工过程；土压平衡式盾构机；姿态控制技术
引言
随着我国地下铁路、电力隧道、综合管廊等地下结构的快速发展，盾构施工因其高效、安全、对周边环境影响小等优势，在地下隧道施工领域应用越来越广泛。施工前的盾构适应性分析，盾构掘进参数的控制，掘进姿态控制，管片选型，掘进对沿线建（构）筑物的保护等相关的控制要点的研究得到了高度重视。其中盾构姿态和管片选型，因直接关系到隧道结构的成型质量和其不可逆转的特点，成为盾构施工的一个重点和难点。
1影响盾构机姿态控制的因素
姿态构建，作为地铁隧道工程中经常出现的盾构施工方法，主要以盾构机的主要设计轴线或是人工测量后的数据作为姿态的判别。从概念上解释的分布来看，盾构机在姿态控制的过程中经常会出现方向偏差。方向偏差具有两个种类，分别分水平方向偏差和垂直方向偏差。这其中所涉及的参数偏差多半是由掘进方向上盾构千斤顶不同方位的推进所影响。由此一来，便会形成摩擦力的阻碍。在盾构表面和地层之间形成的不均衡压力都会造成不同程度的偏差。究其方向偏差引起的原因来看，主要分为两个方面，一方面是地层分界面的起伏程度过大，另一方面是掌子面的软硬程度。而产生偏差的主要影响因素有以下几点：首先是土质本身的因素：因为地层土质的软硬程度不同，可能会出现左边土质比较松软而右边土质却比较硬实的这一类情况，所以在盾构机切削土质时，就要求千斤顶向较为硬实的土质调整。其次的因素：是定位精准的始发基座。在开始工作前，盾构机是安置于始发基座上的，换句话说就是：在工作之前的盾构机其盾构姿态和起始坐标的始发基座是密切相关的联系的。因此，在真正开始工作之前，必须要保证始发基座能够被精准的确定下其起始位置，只有如此，才能使盾构姿态被控制住，进而让盾构机实际工程中的中心线与设计轴线没有偏差。而第三个方面的因素则是：操作盾构机工作者高超的技术水平。操作员能不能控制好盾构机的盾构姿态取决于操纵盾构机进行工作的技术是否达到稳、准、狠，毕竟盾构机的工作方向就握在操作员的手中。操作员在操纵盾构机时还需要注意其运行状态是否正确，如果发现盾构机的运行路线与设计的路线不一样时，就需要及时调整运盾构机的运行，每一个区位里千斤顶的油压就是需要调整的具体措施。最后一个因素：则为盾构机姿态控制中的管片姿态。就隧道位置来看，盾构机的运行通常处于隧道的内部，因此管片的安装位置就要确立在盾尾的钢壳内部处。倘若管片在运行过程中与实际的路线存在偏离，再或者远离设计轴线等情况出现的话，就要及时制定出改进和补救的措施。不然将会影响到隧道实际中线的确立。由此可见，管片的安装与盾构机的操作是密不可分的。也可以理解为管片的轴线设计是等同于盾构机轴线设计的。
2盾构姿态控制技术要点
2.1不同土质中盾构姿态的安全技术控制
1）在电磁减压阀的辅助下，可以灵活调节上下油缸压力，同时在油缸处安装有高精度位移传感器，可准确获悉油缸的行程，在盾构掘进中调节偏移位置，将盾构姿态控制在合理范围内。2）铰链千斤顶具有灵活转动的基本特性，因此，在软土环境中施工时将铰链千斤顶推出，避免盾构向该侧发生明显偏移。3）利用超挖刀切割硬质土体，此时盾构机切口环在该处将存在一个较小的空隙；同时在另一侧千斤顶的推动下，将会倾向于土体较硬的一侧，可提升盾构机掘进平衡性，消除土体软硬不均的影响，避免跑偏现象。
2.2盾构过程中出土量的控制技术
严格将推进速度控制在合理范围内，在穿越建（构）筑物前必须做好测量工作，明确穿越里程，同时提前20环合理优化掘进参数，在盾构过程中推进速度需稳定在2cm/min。考虑到整体质量要求，推进时速度需相对稳定，确保周边环境不受到影响。严格控制出土量，盾构机掘进过程中，每环出土量可通过：V=π×D2/4×L计算而得，D为管片的外径直径，L为盾构机管片的长度，V为每环出土的理论体积。本工程中理论上每环出土体积为：V=π×62×1.5/4=42.39m3/环。严格控制出土量也是盾构施工的关键要点，是保证控制地层损失率的最直接的手段。在试验段的掘进过程中，对出土量的体积和重量的验证是检验出土量理论计算的有效手段，出土量的实际数据必须通过实际情况进行验证测定，施工过程中通过收集的数据对出土量的控制数据进行优化调整。在盾构姿态调节过程中，需合理控制纠偏次数，否则也会对土体带来明显的扰动影响，甚至出现隧道土体沉降或是隧道变形超标的问题。
2.3盾构机掘进姿态控制
为确保盾构机隧道掘进的施工质量，在盾构机始发掘进前将姿态向轴线靠拢，正式施工时严格控制盾构纠偏量，隧道线路方向不可纠偏过急、过大，造成环与环之间产生过大错台，要求每环最多纠偏不超过3mm，注重对自动控制点的复测，将盾构姿态纠偏量稳定在合理范围内。在遇到上硬下软的地层推进，由于刀盘上部的土体比较硬，下部土体比较软，开挖时上部受阻力较大且不易挖掘，下部阻力小且易挖掘，容易导致刀盘开挖整体向下移动，长期积累，造成盾构机无法抬头，即“载头”现象。在盾构机进入上硬下软地层前，提前做出反应，保持向上抬头姿态进入上硬下软的地层，当盾构机有前端被压低的趋势时，继续加大抬头的趋势，在极端的情况下，可以打开仿形刀在上方局部进行超挖，避免盾构机低头。合理调节盾尾间隙，如果盾构机的盾尾间隙不好，及时调整盾尾间隙，待管片上方间隙调整出来后再控制盾构机抬头。在极端情况下，可以凿掉上方管片背面的保护层混凝土调整盾尾间隙，从而更好地调整盾构机的姿态。
3结语
针对于隧道工程建设投入力度的不断扩充和发展，近几年地铁工程也随之蓬勃建设起来。而盾构姿态的控制在地铁施工工程中就占有极其重要的位置。由此可见，在地铁施工的具体过程中，相关工作人员应该从多方面酌情入手。要确保在优质管理隧道过程的同时随时观察盾构机姿态的发展变化。总的来说，需要彻实落入的工作内容和方向还有很多。伴随盾构机姿态控制的具体发展策略，地铁工程建设的相关人员仍旧要对此进行更为深入的学习和研究，在实际操作的方向上持续努力。
参考文献：
[1]周知，杜晗，胡建宾，等.对大直径泥水平衡盾构机姿态测量控制研究[J].施工技术，2017，46（Sup2）：1100-1104.
[2]赵吉先，孙小荣.地下工程测量[M].北京：测绘出版社，2013：85-89.
[3]秦东晨，周鹏.基于苏埃通道工程盾构施工过程中下沉量分析[J].隧道建设（中英文），2018，38（Sup2）：7-15.
[4]郭玉海.大直径土压平衡盾构引起的地表变形及掘进控制技术研究[D].北京：北京交通大学，2014.