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盾构掘进过程中管片监测方法及分析 　　前言 　　盾构掘进过程中，管片姿态最终决定了隧道空间位置与设计轴线的关系。导向系统显示的管片姿态与管片脱出盾尾后的姿态，受周围地质环境不同、注浆质量与效果及盾构前进方向不同的推力影响，在掘进过程中会有一定的上浮下沉或左右偏离现象，为了较好的控制管片姿态，我们针对管片进行了监测测量工作，并对这项工作进行分析研究，找出规律并提供相关参数，以指导现场施工。 　　 　　关键词：盾构，VMT 导向系统，姿态调整，监测。 　　中图分类号：U455文献标识码： A 　　引言 　　为了分析管片拖出盾尾前后的变化，我们首先研究VMT导向系统报告，在管片脱出盾尾后立即采用刮尺管片的位置，在后配套车过去后，进行管片姿态测量，通过三者之间不同时间测量结果的对比分析，找出其中的变化规律，将分析报告提供给现场工程师及盾构司机，更好地指导盾构施工。 　　VMT导向系统报告分析 　　（一） VMT 导向系统简介：VMT导向系统是由德国的海瑞克公司出品，专门用于盾构导向的一套系统，硬件主要包括ALTU激光靶、中央控制箱、全站仪、工业电脑、信号转换器和附件等，导向系统的软件控制所有测量数据的采集及分析，并对相关的传感器及组件进行管理，主要有导向、地图、历史记录、系统配置、设计轴线及报告模块，报告模块内包括导向记录、管片记录、方位检查记录及定向记录等，其最主要目的为盾构掘进提供方向，为最终的隧道成形提供基础数据。 　　（二） 导向（Navigation）记录。导向记录根据不同的盾构铰接（主动、被动）方式不同报告也不相同。以主动铰接为例，导向报告有激光靶、铰接、刀盘三个位置的姿态，包括水平偏差（偏差指与设计轴线相比）、高程偏差、里程、隧道长度及各点的坐标和高程，前盾中心与盾体中心的水平趋势、高程趋势、坡度与滚动角。 　　（三） 管片（Ring）记录报告。管片记录报告内容有设计线路编号、管片编号、K块拼装部位、管片前端中心里程、隧道长度、水平偏差、高程偏差及中心点的坐标与高程，还包括管片拼装前的油缸伸长量与盾尾间隙。 　　（四） 管片拼装前???据实际量得的盾尾间隙，由拼装软件或现场工程师确定K块位置，获得最接近设计轴线与掘进趋势的最佳拼装位置。管片拼装记录报告内含有当前管片与设计轴线之间的偏差。 　　管环刮尺测量 　　刮尺是用一根长约五米、截面为长方形的铝合金（可根据实际情况对长度进行调整），在短边的上面接近两端的部位各安装一个管水准器（形成一个长的水平尺），在水平尺正中间安装一个小棱镜或贴一反射片（即为刮尺）。将刮尺放在靠近管环的前端位置，调整使两个管水准器气泡居中后，测量小棱镜或反射片，从而推算出每环管片的中心位置与高程。 　　在实际操作过程中，刮尺通常用于测量脱出盾尾的管片，每次测量数量应为近三天的安装管环数，即每环管片要有连续三天的测量数据。 　　通过每环管片的刮尺测量成果，可以分析三天内的管片变化情况。在盾构掘进过程中，由于盾构的姿态（左右拐弯、上下坡）、同步注浆的效果、管片所处位置的地质情况，可以导致脱出的管片上浮或下沉，左偏或右偏。刮尺布置如下图： 　　 　　 　　图一，刮尺布置图 　　管片姿态测量（Wriggle Survey） 　　管片竣工测量是在后配套车过去后，约每五十环进行测量一次。仍采用先前的控制点坐标与高程，一般采用后方交会方法确定测站。每个测站测量管环的数量控制在12环以内，为了与VMT管片报告相对应，测量每环管片最前端，点位要布设均匀，点数一般取10-12个，不得少于8个。 　　管片姿态测量报告，内容包括当前环的里程、测点拟合出的半径、与设计轴线同里程对比的左右偏差值、高程偏差值、每点与最佳拟合半径圆上最近点的距离等。具体见图二： 　　管片报告对比与分析 　　对比分析一。首先通过上述的VMT 管片记录报告与刮尺测量成果进行对比分析。管片记录报告中管片中心的偏移量，是安装过程中的VMT系统根据盾尾间距生成的，它是由VMT导向系统预先设置的隧道设计中线与实时测量数据计算而得出的，是计算值与设计值之间的差值。刮尺测量是在管片脱出盾尾后由测量人员现场实测的结果，理论上此两项数据应一致。在实际操作过程中，由于测量误差和导向系统的系统误差，导向系统的系统误差是指在确认盾构导向参数过程中形成的，这两项数据之间往往有差值。 通过绘图对比找出其中的规律，如两者数据之间始终有一固定的差值，即数据线成平行状态，说明有系统误差存在。可以将此差值以工作指令的形式通知给盾构司机，让其在掘进时反向控制此差值，以达到实际掘进与设计线相吻合的目的。如果两者数据之间无规律可循，且数据成交叉分布，差值不大，在允许的范围之内。说明管片在拼装过程中受到地质环境不同或注浆结果不同导致管片状态有