[发明专利]大直径小转弯隧道TBM掘进方向姿态调控方法

说明书

本发明公开了一种大直径小转弯隧道TBM掘进方向姿态调控方法，属于盾构施工技术领域，步骤为：TBM距离转弯半径切入点的距离大于TBM主机长度的位置时，确定其在曲线隧道中的位置和姿态；距离等于TBM主机长度的位置时，调整TBM开始向转弯段内弯方向掘进；距离转弯段切入点为TBM主机长度一半位置时，调整TBM保持转弯姿态；刚进入转弯段时，调整TBM施工方式及掘进方向，使其掘进轴线逐步向曲线隧道设计轴线拟合；TBM转弯掘进过程中，调整其掘进参数并对其位姿定位。本发明通过调控TBM掘进方向姿态以及计算推进油缸的行程差，提高TBM整体的通过效率,实现TBM安全高效掘进，为TBM施工掘进方向姿态控制提供指导和依据，适用于大直径、小转弯半径隧道的TBM掘进施工。

技术领域

本发明属于盾构施工技术领域，尤其涉及一种大直径小转弯隧道TBM掘进方向姿态调控方法。

背景技术

TBM作为目前地下工程建设中最为先进的大型设备，将掘进、出渣及支护等多种工序集为一体，可以实现隧道建设一次成型，具有高效、安全、经济效益高等优点。TBM在我国铁路、水利、水电、地铁、矿山等隧道领域施工中的应用也越来越广泛。在利用TBM施工方法对隧道进行建设时，TBM的掘进方向需要按照隧道设计轴线进行调控，将TBM的掘进路线控制在隧道设计轴线偏差范围以内。这对于保证隧道施工质量起着至关重要的作用。

TBM在进行直线段或者大转弯半径段掘进时，其掘进姿态比较容易控制，可以准确的按照隧道设计轴线进行施工。但是，随着隧道建设的要求越来越多，隧道的工程用途越来越广，隧道建设也开始出现了小转弯半径（转弯半径10倍洞径）的施工情况。而常规的主梁敞开式TBM能适应的最小转弯半径一般不小于40倍洞径，很难满足有小转弯半径的隧道建设要求。

对于掘进中如何控制TBM的掘进方向姿态，使其在小转弯半径隧道施工中满足隧道设计要求，实现快速、精准、安全的施工，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大直径小转弯隧道TBM掘进方向姿态调控方法，旨在解决上述现有技术中如何控制新型敞开式TBM在小转弯半径隧道施工中掘进方向姿态的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种大直径小转弯隧道TBM掘进方向姿态调控方法，TBM为新型敞开式TBM，包括以下步骤：

S1、TBM距离转弯半径切入点的距离大于TBM主机长度的位置时，确定TBM在曲线隧道中的位置和姿态；

S2、TBM距离转弯半径切入点的距离等于TBM主机长度的位置时，对TBM前盾和刀盘的位置进行调控，使其开始向转弯段内弯方向掘进；

S3、在TBM距离转弯段切入点为TBM主机长度一半位置时，通过调整TBM支撑盾与设备桥之间的拖拉油缸对设备桥的姿态进行调整，使其提前保持转弯姿态；

S4、在TBM前盾和刀盘刚进入转弯段时，调整TBM的掘进方向，使TBM掘进轴线开始逐步向曲线隧道设计轴线拟合；

S5、在TBM转弯掘进过程中，调整TBM掘进参数并对TBM的位姿精准定位。

优选的，步骤S1中，通过TBM上的导向视觉识别系统以及现场测量TBM的姿态来确定TBM的位姿，所述导向视觉识别系统包括全站仪、后视棱镜、支撑盾盾尾的激光靶、支撑盾盾前的相机和前盾盾后的MARK灯。

优选的，步骤S2中，通过调整TBM的上、下、左、右四个位区中推进油缸的压力值，对TBM前盾和刀盘的位置进行调控，并通过控制支撑盾上的左右支撑靴的伸长量，控制支撑盾的位置姿态，使其开始向转弯段内弯方向掘进。