隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)的加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，人口不斷增多，交通越來(lái)越來(lái)?yè)頂D。一些地方的城市建設(shè)者為了治理交通擁堵，分散交通壓力。不斷尋求解決方式，修建地鐵成為了一些城市建設(shè)者的主要的選擇方式。但是在修建地鐵的過(guò)程中，工程量非常大，施工難度相對(duì)較高。在地鐵施工過(guò)程中，采用盾構(gòu)技術(shù)，與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比，有著許多優(yōu)勢(shì)，逐漸成為地鐵修建過(guò)程中的主要施工方法。本文將主要分析盾構(gòu)姿態(tài)的測(cè)量的原理和方法，探究盾構(gòu)姿態(tài)的測(cè)量的精度分析。
盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)簡(jiǎn)介
盾構(gòu)施工過(guò)程就像生活中的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，先進(jìn)行重心平移，然后在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中偏航，最后進(jìn)行自身重心的滾動(dòng)。因此，在盾構(gòu)施工過(guò)程中，需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)是盾構(gòu)機(jī)位置和姿態(tài)的參數(shù)。主要是三維坐標(biāo)和滾動(dòng)角、偏航角和俯仰角。
盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制對(duì)整個(gè)工程施工意義重大，它決定著施工的質(zhì)量和隧道推進(jìn)方向的精度。一旦控制不好，容易導(dǎo)致隧道偏差過(guò)大和盾尾間隙過(guò)小而相碰。
盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)的核心部分，盾構(gòu)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)主要是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)完成，對(duì)盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行起著很大的作用。盾構(gòu)機(jī)的液壓系統(tǒng)主要包括兩大系統(tǒng)，一是推進(jìn)系統(tǒng)，二是主動(dòng)鉸接系統(tǒng)。
2.1.推進(jìn)系統(tǒng)
盾構(gòu)機(jī)的主要工作系統(tǒng)是推進(jìn)系統(tǒng)，它主要是通過(guò)油缸作用于成型觀片，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)前進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力單元是一臺(tái)80L/min旋轉(zhuǎn)柱塞泵，執(zhí)行元件是24個(gè)油缸，調(diào)節(jié)和控制部分包括方向的控制、油缸電磁閥的選擇、安全閥、節(jié)流閥等。盾構(gòu)機(jī)工作時(shí)的最大工作壓力是35MPa，液壓泵最大推進(jìn)流量是80L/min，推進(jìn)油缸是240/180-1950（mm）。
2.1.1.推力計(jì)算
盾構(gòu)機(jī)共有推進(jìn)油缸24個(gè)，總推力是這24個(gè)油缸的推力之和，那么在液壓系統(tǒng)的最大推力F最大-24×P×Sn中，P表示油缸的最大壓強(qiáng)，S表示活塞面積，因此，F(xiàn)最大-24×35×106Pa×3.14×0.122㎡≈37981t
2.1.2.推進(jìn)速度計(jì)算
盾構(gòu)機(jī)的最大推進(jìn)速度就是油缸的最大伸長(zhǎng)速度，S-1/T，T-V/S1,在這個(gè)公式中，S表示最大推進(jìn)速度，T表示伸長(zhǎng)1mm所需要的時(shí)間，V表示伸長(zhǎng)1mm需要的油液體積，S1為推進(jìn)流量，S為74mm/min。因此，當(dāng)前的盾構(gòu)機(jī)最大推力是1200kN,掘進(jìn)速度是40—65mm/min,推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全符合要求。
2.2.鉸接系統(tǒng)
盾構(gòu)機(jī)的調(diào)向主要使用鉸接系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)向，使得盾構(gòu)機(jī)形成一定角度，便于控制。鉸接系統(tǒng)的動(dòng)力單元是一臺(tái)25L/min的高壓泵，執(zhí)行元件是16個(gè)270/160-190（mm）的油缸。
鉸接系統(tǒng)的最大壓力是35MPa，液壓泵的最大流量是25L/min，鉸接油缸是270/160-190(mm),鉸接力F最大-P×S≈2003kN,其中，P是最大壓強(qiáng)，S是活塞面積，盾構(gòu)機(jī)自身重量是300t，鋼和土體之間的摩擦系數(shù)是0.5，前盾和土體的摩擦力是Fˊ-G×ц-150t≈1500kN，G表示前盾自重，ц表示靜摩擦系數(shù)。