因受（shòu）環（huán）境保護和地麵設施的製（zhì）約，對（duì）隧道施工法及其施工工（gōng）藝的（de）要求（qiú）越來越高，尤其是城（chéng）市及穿越江河海底等土質（zhì）地層中的隧道施工，盾構（gòu）施工（gōng）法已成為******，對其施工造成的地表沉降的控製是衡量現代盾構施工（gōng）技術水平的關鍵因素之一。
現代盾構施工控製地表沉降最基本的方法是土壓平衡技（jì）術，要求根據工作（zuò）麵實際壓力的變化及（jí）時調整（zhěng）排土量，保證工作麵有合（hé）適的支撐壓力。目前常用的方法是通過預先設定土倉內壓力值，在（zài）施工中根據地表沉降情況再進行調整來（lái）穩定地層，是一種“滯後式”的土壓糾正。由於開挖麵上土層的原始應力（lì）比較（jiào）複雜，這種預先（xiān）設定（dìng）與滯後調整的結（jié）果會使地麵產生（shēng）較大隆起或塌陷，地層（céng）穩定和地表沉降控製的效果在很大程度上取決於施工人員的（de）經驗，施工質量難以保證。因（yīn）此，如何根據工作麵土壓或地表（biǎo）變（biàn）形實時調整螺旋輸送機的（de）轉速是關係到土壓平衡盾構可靠掘進的關鍵技術問（wèn）題（tí），也是一（yī）個技（jì）術難點問題。
1.螺旋輸送機液壓係統設計
采用液壓驅動及控製的螺旋輸送機可根據密封倉內土壓力反饋信號及（jí）變量（liàng）泵比例（lì）控製（zhì）螺旋（xuán）輸送機轉速（sù），從而有（yǒu）效地控製密（mì）封倉內土壓並使其與開挖麵水土壓力相平衡。同時，螺旋輸送機（jī）出泥口閘門的可靠啟閉是隧道（dào）施工的安全保證。
螺旋輸送（sòng）機（jī）電（diàn）機正常（cháng）啟動完畢（bì）後，係統處於推進狀態，且刀盤主驅動係統處於轉動狀態、出泥口（kǒu）閘門處於開啟狀態下，才能對螺旋輸送機進行正轉（zhuǎn）控製；螺（luó）旋（xuán）輸送機的反轉控製則必須在聯鎖解除狀態下方可進行。另外（wài），螺旋輸送機電機正常啟動完畢後，方可對出泥口閘門進行啟閉控製。係統（tǒng）壓力油通過三位四通電磁換向閥，液控單（dān）向（xiàng）閥進入（rù）液壓缸的無杆腔，推動液壓缸（gāng）的活（huó）塞杆向（xiàng）前運動。活（huó）塞杆向前推進時，出泥口閘門打開，其開口量逐漸增（zēng）大。位移傳感器用來實時檢測液壓缸的推進位移，當檢測到的推（tuī）進位移等（děng）於預先設定的位移時，三位四通電磁換向閥斷電處於中位，液壓缸的活塞杆固定在設定位置。係統中的行程開（kāi）關用（yòng）來提（tí）供出泥口閘門液壓缸的極限位置信號，可起到安全保護作用。
係統中馬達的轉速由（yóu）安裝在其輸出軸上的（de）轉速傳感器實時（shí）檢測，轉速傳感器檢測得到控製參數輸（shū）出量，經過整形、比較（jiào）和增（zēng）益調整放大（dà），通過比例放大（dà）控製器控製主驅動泵的比例控製閥，使（shǐ）主驅動泵排量相應地成比例變化，從而達到所需螺旋輸送機的轉（zhuǎn）速。係統正常工（gōng）作時，二位二通電磁換向（xiàng）閥得電處於關閉（bì）狀態，壓力油通過單（dān）向閥和截止球閥進入蓄能器（qì），此時蓄能器進行充壓蓄能。
在斷電或（huò）突（tū）發性的故障停機狀態，為了防（fáng）止發生噴湧（yǒng）事故，應能保（bǎo）證螺旋輸送機出泥口閘門的可靠關閉，以確保土倉內的土壓保持平衡。係統突然斷（duàn）電時，二位二通電磁換向閥斷電，油路導通，此時蓄能器充當泵的功能（néng）。長時間停機時（shí），應及時關閉管路上的截止球閥（fá）以防由於（yú）泄漏引起閉合（hé）壓力過低，造（zào）成密封不良的現象。溢流閥和卸荷球閥起安全保護作用（yòng），可防止蓄能器（qì）超壓。
2.螺旋（xuán）輸送機排（pái）土控製策略
土壓平衡盾構用（yòng）於城市地下（xià）施工時，為了控製地表沉降，減小地表變（biàn）形，一個重要因素是要保持密封倉內（nèi）的進土量和排土量相匹配。通（tōng）常采取兩種控製模式，一種是控製進（jìn）土量的推進控製模式，即通過土壓檢測，改變（biàn）推（tuī）進速度控製進土量，此時螺旋輸送機轉速事先設定；另一（yī）種是控製排土量的排土控製模式，即（jí）通過土壓檢測，改變（biàn）螺旋輸送機的轉速控製排土量，此時盾構推進速度（dù）事先設定。
土壓（yā）平衡式盾構機的排土控製模式根據所處的地質地層情況及實（shí）踐經驗事（shì）先設定好目標土壓和推進速度，同時通過密封倉內（nèi）的土壓傳感器的實測值來實時調整螺旋輸送機的轉速，從而達到理想的排土（tǔ）量。當土壓力（lì）超過（guò）目標土壓設定的（de）上限時，螺旋輸送機的轉速增大，加大排土量；當（dāng）土壓力低於目標土壓（yā）設（shè）定的下限時，螺旋輸送機的轉速降低減少排土量；當（dāng）土壓力位於目標土壓設定的（de）範圍內時，螺旋輸送機以定轉速旋轉排土。
實際盾構施工時，土壓平衡自動控製一般采用PID控（kòng）製（zhì），但PID控製對（duì）參數的整定要求（qiú）非常高，參數的好壞將直接影（yǐng）響到調節品質，參數整定是PID控製（zhì）中比較困難的部分（fèn）。另一方麵，由於目標值的變化、不可預測的外擾（rǎo）、控（kòng）製對象的（de）慢時變性都會導致係統特性的變化，使原來整定（dìng）的PID參（cān）數（shù）無法保證（zhèng）對係統進行很好的控製。
3.總結
采用土倉壓力電反饋及比例反饋液壓控（kòng）製技術（shù），能控製盾構掘進時對土體的擾（rǎo）動，減小地表沉降，使盾構（gòu）螺旋輸送機液壓係統（tǒng）能適應各種複雜地質地層，提高了（le）係統可靠性。
對盾構密封倉內土（tǔ）壓力進行實時檢測，采用自整定PID控製（zhì）策略實（shí）現了螺旋（xuán）輸送機轉速的實時控製，可使密封倉內土壓力控製在設定範圍，基本實現自動排土控製，為土壓平衡盾（dùn）構實際施工（gōng）中自動排土控製提供了一種控製參考依據。(圖/文（wén）www.changrong-jx.com)