6.11 全自动监测与导向系统

　　随时掌握与分析盾构机在掘进过程的各种参数，是现代盾构机技术的一个主要部分，也是指导盾构机实现正常、顺利掘进不可缺少的条件。如6.10节所述，先进的盾构机推进技术数据采集系统与监控管理系统是目前盾构机的基本配置。为更好地把握盾构机推进的各种状态，笔者注意到日本最新开发出的盾构机全自动监测与导向新技术。这一套配有高精度陀螺仪的全自动监测与导向系统拥有以下功能：

　　(1)自动监削掘进过程中盾构机的各种状态，包括盾构机的倾斜、转动、方位及位置。

　　(2)将(1)项中监测数据全部收集、显示、打印与保存。

　　(3)自动监测结果可随时与事先辅入的数据，如隧道设计轴线进行比较。

　　(4)自动监测结果可以和盾构机的其他推进技术参数同屏显示。

　　若采用这套全自动监测系统，无论是具体的操作人员还是工程管理技术人员都能在各自的位置上随时掌握盾构机掘进的各种状态，可以与事前输入的隧道轴线相比较，也可以随时对有关参数进行调整。经询价，该系统价格不高，因而我集团公司在购买φ6.14m盾构机时，引进了这套系统，使我集团公司的盾构机在操作性能和控制技术得到大大提高。

　　6.12 盾尾间隙自动测量系统

　　按照目前盾构机盾尾密封结构的设计思想，盾构机一般均存在盾尾间隙。间隙的大小则根据盾构法隧道曲线段施工曲率半径的大小、管片安装所需空间以及管片安装不当出现蛇行(此项目与施工队伍的施工技术水平有关)等因素来确定。为尽可能排除或减少盾构机掘进过程中盾尾间隙处出现管片外周与盾壳内侧相互挤压，降低推进阻力，进一步提高管片拼装质量，笔者建议为盾构机增加一项盾尾间隙自动测量系统，其价格不贵但使用效果较好。采用盾尾间隙自动测量系统，在施工中可自动连续测量盾尾间隙的大小，适时判断管片与盾尾之间的相对位置，并与其他盾构机推进技术参数结合，达到综合控制盾构机姿态的目的。盾尾间隙自动测量示意见图1l。

　　6.13 球面压力传感器

　　控制开挖面土压平衡的土压计，是盾构机实现土压平衡控制的关键元件之一，其精度一般较高。但在砂卵石地层中施工时，粒径较大的砂卵石，频繁撞击土压计，对土压计的质量要求很高。为防止土压计失效，笔者建议将其设计为球面压力传感器，施工中万一出现损坏，可以在机内进行压力计的更换。球面压力传感器更换示意见图12。

　　7 北京地区地铁隧道施工用盾构机的几个关键问题

　　7.1 盾构机刀盘扭矩系数

　　盾构机刀盘扭矩系数(α)是盾构机设计时一个重要参数，其值选用是否得当直接关系到盾构机能否正常掘进。众所周知，影响盾构机刀盘扭矩的因素较多，在此不赘述。根据日本《隧道标准规范(盾构篇)及解释》中有关盾构机设备部分的内容，盾构机刀盘装配扭矩M可用以下简化式计算：

　　式中 M - 盾构机装备扭矩/(kN.m)

　　α- 扭矩系数

　　D - 盾构机外径

　　对于加泥式土压平衡盾构机，日本经过大量工程实践已给出 的经验值，取值范围在8～23之间。根据北京市地质条件，以及我集团公司在北京市砂卵石地层采用盾构法施工近8km的实际经验，笔者认为砂土地层，特别是在砂卵石地层中盾构机刀盘旋转切削围岩(砂卵石)时，盾构机刀盘扭矩较大，施工中常出现刀盘扭矩瞬间过大的现象。

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