土压平衡盾构机土舱压力PID控制技术.pdfVIP

学兔兔 第2期 (总第159期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．2 2010年 4月 MECHANICAL ENGINEERlNG ＆ AUTOMAT10N Apr． 文章编号：1672—6413(2010)02-0171-02 土压平衡盾构机土舱压力PID控制技术 张瑞临，高伟贤，邓立营 (沈阳重型机械集团有限责任公司，辽宁 沈阳 110025) 摘要：介绍了土压平衡盾构机的构造和工作原理，以及土舱压力对地表沉降的影响。结合工程实际，指出了如 何进行土舱压力PID控制及参数的调整。 关键词：土压平衡；盾构机；PID；土舱压力 中图分类号：TU621 文献标识码：A 0 引言 2 土压平衡盾构机开挖稳定机理 在土压平衡盾构施工法中，为了确保开挖面的稳 开挖面稳定控制技术是盾构施工的关键技术之 定，需要时刻维持土舱压力。如果土舱压力不足，会 一 。 当切削下来的土体充满了整个刀盘与前盾承压隔 导致前方地基沉降，如果压力过大，会引起地基隆起。 板之间的土舱，就形成了可以稳定开挖面的土压力，通 因此设置并保持土舱压力合理，对控制地表沉降和施 过控制盾构机的推进速度和螺旋输送机的出土量来保 工安全有着非常重要的意义。 持土压力为定值，达到稳定开挖面的目的。压力高低 1 土压平衡盾构机的基本构造 最终以盾构施工洞线上方的地面既不隆起，又不塌陷 土压平衡盾构机主要由刀盘、盾体、主驱动、推 为宜。 进油缸、螺旋输送机、管片拼装机及盾尾密封装置等 3 土舱压力的设定与控制 构成。刀盘在主驱动系统作用下挖掘前方土体，刀盘、 当土压平衡盾构机在掘进时，刀盘切削下的土体 盾体及盾尾密封装置组成了一个地下封闭容器。通过 进入土舱，土体在压力舱形成一定的土压力，该压力 螺旋输送杏 开挖下来的土体排出，盾构机向前推进 值由安装在前盾承压隔板的土压传感器测得并传送给 PI C控制器。该控制器将测得的土压力与设定的土压 大于一环管片长度的行程后，收缩推进油缸，再由管 力值比较后输出电信号调控液压控制系统中的比例流 片拼装机预制管片，最后由注浆系统进行同步浆液填 量阀，以此改变螺旋输送机转速，从而维持压力舱内 充。土压平衡盾构机基本构造如图1所示。 土压力与设定压力吻合，保持开挖面的稳定。 土压平衡盾构机的土压由PID自动调节控制，即 采用闭环补偿控制系统，见图2。刀盘切下的土体进入 土仓，形成土压，前盾承压隔板安装的土压传感器监 测到土压力值传送到PI C，PI C计算出测量值与设定 值之间的差值e，通过PID控制，自动调整螺旋机转 速，使 值趋向于零。当 值大于零时，PI C发出指令，