盾构竖向姿态的组合预测模型研究

胡长明，侯雅君，李靓，袁一力

(1.西安建筑科技大学 土木工程学院，陕西 西安710055；2.陕西省岩土与地下空间工程重点实验室，陕西 西安710055)

在地铁隧道建设中，盾构法因其机械化程度高、对地面交通影响较小等优点得以广泛应用。盾构姿态控制是盾构法施工的关键控制点之一，一旦盾构机的中心轴线偏离设计轴线，就会造成姿态偏差，进而影响隧道掘进质量。这种偏差会致使盾构机呈“蛇形”运动，对后续的管片衬砌质量的影响较大[1]，同时也会引发土体超挖、地面沉降等问题。目前，姿态控制大多依赖盾构司机的操作经验[2]，主观性较强且多采用事后反馈的方式，只能在产生偏差后采取补救措施，难以及时有效的适应地下复杂施工环境。因此，为提高姿态控制的及时性和有效性，对盾构姿态的预测问题亟待研究。目前，国内外学者针对盾构姿态控制问题展开了大量研究，主要集中于2方面：一是盾构机姿态发生偏移后的纠偏调整。在分析盾构姿态偏移机理后，研究者们通常依据盾构机自身控制器模拟结果[3]、纠偏力矩及纠偏曲线计算结果[4−6]、模糊控制算法协调过程[7]、相关盾构参数分析内容[8]等提出具体的姿态调整措施。然而由于不同地质及施工条件的限制，同时纠偏控制多为对过往偏移规律的归纳及施工经验的总结，事后纠偏难以满足当前盾构姿态控制的及时性需求。二是盾构机掘进前对其姿态进行预测。SUGIMOTO等[9]以满足平衡条件的动力学模型模拟开挖过程的盾构姿态。……