一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法_4

文档序号:9906625阅读:来源:国知局
即中盾的几何中心点)所处位置处基准轴线与隧道中心轴线的水平偏 差量,Cj为盾构机中盾(具体是中盾中部,即中盾的几何中心点)所处位置处基准轴线与隧 道中心轴线的垂直偏差量。
[0190] 实际施工时,一般情况下,盾构机水平姿态基准Sj = O,且盾构机垂直姿态基准Cj =0。本实施例中,Sj = Cj = 0。
[0191] 实际施工过程中,为实现精细化控制,确保施工成型隧道的位置准确性,考虑管片 上浮、盾构机姿态调整等因素对所施工隧道轴线的影响,对Sj和Cj的取值大小分别进行相 应调整,实现简便且使用效果好,施工人员能根据具体需要,对盾构机水平姿态基准Sj和盾 构机垂直姿态基准Cj进行相应调整。
[0192] 实际对盾构机姿态基准进行确定时,-50mm < Sj < 50mm,-50mm < Cj < 50mm。例如, 考虑管片上浮对所施工隧道轴线的影响时,需要考虑管片上浮量抵消,此时需对盾构机垂 直姿态基准Cj进行调整,由于盾构施工中管片上浮是常见现象,为抵消管片的上浮量,将盾 构机垂直姿态基准Cj调整到与上浮量相同的负值,如管片上浮量为30mm时,将盾构机垂直 姿态基准Cj调整至-30mm。
[0193] 实际对该基准轴线进行确定时,根据工程实际,通过测量盾构管片脱出盾构机盾 尾时的姿态与盾构管片稳定后的姿态之间的差值,确定脱出盾构机盾尾后盾构管片的位移 值,并根据脱出盾构机盾尾后盾构管片的位移值,对盾构掘进过程中参照的基准轴线进行 确定。
[0194] 目前使用的管片排版软件中一般都是针对输入的隧道设计线型,结合管片结构参 数,进行管片对线路的拟合,考虑的因素包括管片的基本参数,如楔形量、环宽、最小旋转 角、分块等,以及盾构机姿态、千斤顶油缸行程、盾尾间隙等。但在实际现场施工过程中,盾 构管片拼装脱出盾尾后,往往存在较为明显的上浮现象,为了确保成型隧道轴线受控,此时 盾构机掘进轴线参照的不再是设计隧道轴线(即隧道中心轴线),而往往选择预留管片位移 量的线下轴线作为参照。现有管片排版软件均按掘进时盾构机及管片轴线应贴近设计隧道 轴线的原则设计,并未考虑到实际掘进时盾构机及管片轴线与设计隧道轴线存在差异的情 况,因此在实际施工过程中排版结果与现场实际不符,准确率低,导致软件在工程实际中运 用程度不高。而采用本发明能有效克服此问题。
[0195] 本实施例中,为实现方便且计算过程简单、计算速度快、计算结果准确,步骤301中 进行可选择拼装点位优选程度计算时,采用数据处理设备对步骤一中5个所述可选择拼装 点位的优选程度分别进行计算。
[0196] 本实施例中,所述数据处理设备为PC机。实际使用时,所述数据处理设备也可以采 用掌上电脑、数据处理芯片等。
[0197] 对步骤一中5个所述可选择拼装点位的优选程度分别进行计算时,需先采用与所 述数据处理设备连接的数据输入装置输入所述盾构掘进施工参数、所述设定参数和上一环 盾构管片的管片拼装点位。其中,所述盾构掘进施工参数中的盾构机姿态参数、盾构机千斤 顶行程差参数和盾尾间隙参数均为测量得出的实测参数且三者均为实际测量值。
[0198] 对盾构机千斤顶行程差参数进行确定时,根据对当前环盾构管片所处隧道节段进 行盾构掘进施工时盾构机左侧千斤顶的行程QZ、盾构机右侧千斤顶的行程QY、盾构机上部 千斤顶的行程QS和盾构机下部千斤顶的行程QX进行确定,其中QZ、QY、QS和QX均为实际测量 值,由于盾构机千斤顶均为液压千斤顶,因而QZ、QY、QS和QX均为对应千斤顶的油缸行程。所 述的QZ、QY、QS和QX为盾构机的操作面板上或盾构机掘进操作系统上显示的盾构机上部、下 部、左侧和右侧千斤顶的行程数据(也称油缸行程数据),实现简便且数据准确、可靠。
[0199] 对所述盾构机姿态参数进行确定时,盾构机水平姿态SP和盾构机垂直姿态CZ均为 实际测量值且二者均能从所述盾构机的掘进导向系统中直接获取,实现简便且数据准确、 可靠。对SP和CZ进行测量时,可以在所述盾构机中部中部布设测量元件进行测量。
[0200] 对所述盾尾间隙参数进行确定时,上部盾尾间隙DS、下部盾尾间隙DX、左侧盾尾间 隙DZ和右侧盾尾间隙DY均为实际测量值,由现场人员实测获取数值。并且,所述盾尾间隙参 数为当前环盾构管片拼装前的盾尾间隙。其中,上部盾尾间隙DS为对当前环盾构管片所处 隧道节段进行盾构掘进施工后盾构机盾尾上部与上一环盾构管片之间的间隙,下部盾尾间 隙DX为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工后盾构机盾尾下部与上一环盾 构管片之间的间隙,左侧盾尾间隙DZ为对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工 后盾构机盾尾左侧与上一环盾构管片之间的间隙,右侧盾尾间隙DY为对当前环盾构管片所 处隧道节段进行盾构掘进施工后盾构机盾尾右侧与上一环盾构管片之间的间隙。
[0201] 实际施工时,为操作简便且显示直观,还需输入上一环盾构管片的环号,并且上一 环盾构管片的环号和上一环盾构管片的管片拼装点位均由现场人员根据现场实际获取。
[0202] 所述设定参数中的盾构机姿态基准、盾构机姿态偏差阈值s、千斤顶行程差阈值q 和盾尾间隙允许值d均为人为根据具体需要进行设定的参数。另外,还需输入管片结构参数 和预先确定的三个所述选择影响指标的权重系数,所述管片结构参数包括当前环盾构管片 的宽度L、当前环盾构管片的楔形量△和当前环盾构管片的直径D。本实施例中,所施工隧道 中各环盾构管片的管片结构参数均相同。三个所述选择影响指标的权重系数为判定三个所 述选择影响指标在管片点位选择中的重要程度的系数。
[0203]本实施例中,步骤三中完成可选择拼装点位的选择性评价后,根据步骤三中得出 的当前环盾构管片的管片拼装点位,对所述当前环盾构管片进行拼装施工。
[0204] 并且,对所述当前环盾构管片进行拼装施工时,采用常规的盾构管片拼装衬砌施 工方法进行拼装施工。拼装施工完成后,获得一个管片环。每环盾构管片均由一块封顶块 (即K块)、两块分别位于所述封顶块两侧的邻接块和多块连接于两个所述邻接块之间的标 准块拼装而成,步骤三中得出的当前环盾构管片的管片拼装点位为当前环盾构管片中封顶 块的位置(具体是封顶块中部的位置)。
[0205] 另外,对当前环盾构管片所处隧道节段进行盾构掘进施工时,按照常规的盾构掘 进施工方法进行施工。
[0206] 本实施例中,步骤三中完成可选择拼装点位的选择性评价后,还需对当前环盾构 管片拼装施工完成后的盾构机千斤顶行程信息和盾尾间隙信息分别进行计算;
[0207]当前环盾构管片拼装施工完成后的盾构机千斤顶行程信息包括YGS、YGX、YGZ和 YGY;其中,YGS为当前环盾构管片拼装施工完成后盾构机上部千斤顶的行程,YGX为当前环 盾构管片拼装施工完成后盾构机下部千斤顶的行程,YGZ为当前环盾构管片拼装施工完成 后盾构机左侧千斤顶的行程,YGY为当前环盾构管片拼装施工完成后盾构机右侧千斤顶的 行程;
[0208]当前环盾构管片拼装施工完成后的盾尾间隙信息包括DWS、DWX、DWZ和DWY;其中, DWS为当前环盾构管片拼装施工完成后的上部盾尾间隙,DWX为当前环盾构管片拼装施工完 成后的下部盾尾间隙,DWZ为当前环盾构管片拼装施工完成后的左侧盾尾间隙,DWY为当前 环盾构管片拼装施工完成后的右侧盾尾间隙。
[0209] 因而,采用本发明能简便、快速且准确计算出当前环盾构管片拼装施工完成后的 盾构机千斤顶行程信息和盾尾间隙信息,根据计算得出的当前环盾构管片拼装施工完成后 的盾尾间隙信息,能对步骤三中所确定的当前环盾构管片的管片拼装点位进行进一步验 证,实用性非常强。
[0210] 待所述当前环盾构管片进行拼装施工完成后,按照计算得出的当前环盾构管片拼 装施工完成后的盾构机千斤顶行程信息,对盾构机千斤顶进行控制。然后,对下一环盾构管 片所处隧道节段进行盾构掘进施工;如此不算重复,直至完成所施工隧道的盾构施工过程。
[0211] 其中,对当前环盾构管片拼装施工完成后的盾构机千斤顶行程信息进行计算时,
构管片的宽度,A为当前环盾构管片的楔形量;
[0212] 对当前环盾构管片拼装施工完成后的盾尾间隙信息进行计算时,所述的 I XJ
和(7-4)中,L为当前环盾构管片的宽度,△为当前环盾构管片的楔形量,D为当前环盾构管 片的直径(即外径),1为盾构机上下部千斤顶之间的间距或盾构机左右侧千斤顶之间的间 距,其中盾构机上下部千斤顶之间的间距与盾构机左右侧千斤顶之间的间距相同。
[0216] 综上,在完成本环掘进完成后(即完成当前环盾构管片的盾构掘进施工过程后), 根据管片点位选择原则,分别给十六个待选拼装点位赋值,通过赋值来体现考虑三个所述 选择影响指标的影响下各待选拼装点位的可选性(即选择性或优选程度)。对于任一个待选 拼装点位进行赋值时,均需考虑三个所述选择影响指标的影响,并根据各选择影响指标的 影响程度进行赋值,通过赋值还突出或弱化对应选择影响指标的重要性。这样,16个所述待 选拼装点位中,每一个所述待选拼装点位均对应三个所述选择影响指标存在三个赋值,即Z (η )、Q(η)和D (η)。同时,再结合三个所述选择影响指标的权重系数,便能计算出16个所述待 选拼装点位中各待选拼装点位的加权值(即优选程度),各待选拼装点位的加权值为对应三 个所述选择影响指标的三个赋值(即Z(n)、Q(n)和D(n))与三个所述选择影响指标中的权重 系数λ ζ、λζ^Ρλ[)的乘积,即根据公式H(n)=AD · 0(η)+λζ) · 0(η)+λζ · Z(n) (5_1)进行计算。 根据上一环盾构管片的管片拼装点位能推算出当前环盾构管片的5个可选择拼装点位,比 较这5个可选择点位的加权值的大小,以加权值最大的可选择拼装点位作为当前环盾构管 片的拼装点位。
[0217] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征在于:采用盾构机沿隧道 中心轴线由后向前对所施工隧道进行盾构掘进施工,盾构掘进施工完成一环后进行盾构管 片拼装施工; 任一环盾构管片拼装施工之前,先对当前环盾构管片的管片拼装点位进行确定,过程 如下: 步骤一、可选择拼装点位确定:按照盾构管片错缝拼装方法,并根据上一环盾构管片的 管片拼装点位,从16个待选拼装点位中选出当前环盾构管片的5个可选择拼装点位; 16个所述待选拼装点位沿圆周方向均匀布设且其沿顺时针方向由前至后分别为1点、2 点、…、16点; 5个所述可选择拼装点位分别记作a点、b点、c点、d点和e点且其沿顺时针方向由前至后 排列;其中,a、b、c、d和 e 均为正整数,1 <a<16,l<b<16,l<c<16,l<d<16,l<e<16; 步骤二、选择影响指标及其权重系数确定:根据对当前环盾构管片所处隧道节段进行 盾构掘进施工时的盾构掘进施工参数,对影响管片拼装点位选择的三个选择影响指标和三 个所述选择影响指标的权重系数分别进行确定; 三个所述选择影响指标分别为盾构机姿态、盾构机千斤顶行程差和盾尾间隙; 步骤三、可选择拼装点位的选择性评价:根据步骤二中所确定的三个所述选择影响指 标及其权重系数,且按照权重系数法对步骤一中5个所述可选择拼装点位的选择性分别进 行评价,并将评价出的选择性最好的一个所述可选择拼装点位作为当前环盾构管片的管片 拼装点位。2. 按照权利要求1所述的一种地铁盾构施工通用环管片拼装点位确定方法,其特征在 于:所施工隧道中位于最后侧的一环所述盾构管片为初始环盾构管片,所述当前环盾构管 片为位于所
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