類矩形盾構法隧道施工與驗收標準（試行版）內容簡介

《類矩形盾構法隧道施工與驗收標準（試行版）》在國家《盾構法隧道施工及驗收規(guī)范》(GB 50446—2017)等相關規(guī)范的框架范同內，既注重相關規(guī)范的協調、銜接，又注重結合寧波市軌道交通類矩形盾構法隧道施工實踐，突出了寧波軟土地區(qū)的地方特色，體現了客觀性、科學性。

本標準共分為17章，內容包括：1總則；2術語；3基本規(guī)定：4施工準備；5盾構施工測量；6管片制作；7盾構掘進施工：8特殊地段施工；9管片拼裝；10壁后注漿；11隧道防水：12施工安全、衛(wèi)生與環(huán)境保護；13盾構的保養(yǎng)與維修；14隧道施工運輸：15監(jiān)控量測；16鋼筋混凝土管片驗收；17成型隧道驗收。

1 總則

2 術語

3 基本規(guī)定

4 施工準備

4．1 一般規(guī)定

4．2 前期調查

4．3 技術準備

4．4 設備、設施準備

4．5 工作井

5 盾構施工測量

5．1 一般規(guī)定

5．2 地面控制測量

5．3 聯系測量

5．4 地下控制測量

5．5 掘進施工測量

5．6 貫通測量

5．7 竣工測量

6 管片制作

6．1 一般規(guī)定

6．2 準備T作

6．3 原材料要求

6．4 鋼筋混凝土管片模具

6．5 鋼筋

6．6 混凝土

6．7 鋼筋混凝土管片

6．8 鋼筋混凝土管片儲存與運輸

6．9 鋼管片

7 盾構掘進施工

7．1 一般規(guī)定

7．2 盾構的組裝、調試

7．3 盾構現場驗收

7．4 盾構始發(fā)

7．5 土壓平衡盾構掘進

7．6 泥水平衡盾構掘進

7．7 復合盾構掘進

7．8 盾構姿態(tài)控制

7．9 刀具更換

7．10 盾構接收

7．11 盾構調頭和過站

7．12 盾構解體

8 特殊地段施工

8．1 一般規(guī)定

8．2 針對特殊地段的施工措施

9 管片拼裝

9．1 一般規(guī)定

9．2 拼裝前的準備

9．3 拼裝作業(yè)

9．4 管片拼裝質量控制

9．5 管片修補

10 壁后注漿

10．1 一般規(guī)定

10．2 注漿參數的選擇

10．3 注漿前的準備

10．4 注漿作業(yè)

11 隧道防水

11．1 一般規(guī)定

11．2 接縫防水

11．3 特殊部位的防水

12 施工安全、衛(wèi)生與環(huán)境保護

13 盾構的保養(yǎng)與維修

14 隧道施工運輸

14．1 一般規(guī)定

14．2 水平運輸

14．3 垂直提升

14．4 管道運輸

15 監(jiān)控量測

15．1 一般規(guī)定

15．2 隧道環(huán)境監(jiān)控量測

15．3 隧道結構監(jiān)控量測

15．4 資料整理和信息反饋

16 鋼筋混凝土管片驗收

16．1 主控項目

16．2 一般項目

17 成型隧道驗收

17．1 主控項日

17．2 一般項目2100433B

圖1是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的結構示意圖。

圖2是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的刀盤裝置的結構示意圖。

圖3是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的刀盤裝置在前端殼體上的安裝點位示意圖。

圖4是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的刀盤裝置的偏心多軸異形刀盤的結構示意圖。

圖5是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的刀盤裝置的偏心多軸異形刀盤驅動的放大示意圖。

圖6是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的流程圖。

圖7是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的控制原理圖。

圖8是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的控制裝置對第一刀盤和第二刀盤的轉速進行修正的流程圖。

圖9是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的偏心多軸異形刀盤的轉速調節(jié)方法的流程圖。

圖10是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的主偏心曲軸和輔偏心曲軸的角度調節(jié)方法的流程圖。

圖11是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的盾構推進速度的調節(jié)方法的流程圖。

圖12是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的調零步驟的流程圖。

圖13是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的結構示意圖。

圖14是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的結構示意圖。

圖15是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的俯視圖。

圖16是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的橫向平移機構及微調機構的仰視圖。

圖17是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機繞盾構軸線方向旋轉的示意圖。

圖18是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機沿導向座的軸線方向移動的示意圖。

圖19是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機沿垂直于導向座的軸線方向移動的示意圖。

圖20是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機管的片拼裝系統的拼裝機的提升機構的極限位置示意圖。

圖21是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機上的管片沿導向座的軸線方向移動微調的示意圖。

圖22是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機上的管片繞盾構軸線方向旋轉微調的示意圖。

圖23是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的工作示意圖。

圖24為《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的鉸接密封結構的整體示意圖。

圖25為對應于圖24中A區(qū)域的放大結構示意圖。

一種類矩形盾構機及其控制方法專利目的

《一種類矩形盾構機及其控制方法》提供了一種類矩形盾構機。

一種類矩形盾構機及其控制方法技術方案

《一種類矩形盾構機及其控制方法》包括前段殼體、后段殼體、設置于所述前段殼體前端的刀盤裝置、設置于所述后段殼體上的管片拼裝系統，以及設置于所述前段殼體與所述后段殼體之間的鉸接密封結構，其中：

所述刀盤裝置包括按設定角度差設置于所述前段殼體的前端的第一刀盤和第二刀盤、位于所述第一刀盤和所述第二刀盤后方的偏心多軸異形刀盤、用于驅動所述第一刀盤作圓周運動的第一刀盤驅動、用于驅動所述第二刀盤作圓周運動的第二刀盤驅動、以及用于驅動所述偏心多軸異形刀盤作偏心回轉運動的偏心多軸異形刀盤驅動，其中，所述第一刀盤與所述第二刀盤均為X形輻條式結構刀盤，所述設定角度差為80度至100度，所述第一刀盤與所述第二刀盤的中心距小于所述第一刀盤與所述第二刀盤的半徑之和。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機，刀盤裝置由在第一個工作面切削的第一刀盤和第二刀盤兩個大刀盤以及在第二個工作面切削的偏心多軸異形刀盤組成，使其能進行超大類矩形斷面的類矩形隧道施工。第一刀盤和第二刀盤在第一個工作面對開挖面主要部分進行挖掘，并同時支護開挖面的土體，利用偏心多軸異形刀盤對第一刀盤和第二刀盤所切削斷面的間隙進行第二個工作面進行切削，使整個開挖面呈類矩形，完成全斷面切削。第一刀盤和第二刀盤的設計應保證了相互之間不發(fā)生碰撞，以使第一刀盤和第二刀盤在類矩形斷面中切削最大面積，在第一刀盤和第二刀盤切削面積外切削不到的部分由偏心多軸異形刀盤進行切削，并且偏心多軸異形刀盤的切削面積大于第一刀盤和第二刀盤不能切削的面積，使整個開挖面呈類矩形，從而達到全斷面切削。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述設定角度差為90度。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述第一刀盤和所述第二刀盤均包括刀盤座和沿圓周對稱設置于所述刀盤座上的兩個扇形刀盤。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述前段殼體的前端面開設有供所述第一刀盤驅動的第一驅動軸穿設的第一連接孔和供所述第二刀盤驅動的第二驅動軸穿設的第二連接孔，所述第一驅動軸通過高強螺栓與所述第一刀盤的刀盤座相連接，所述第二驅動軸通過高強螺栓與所述第二刀盤的刀盤座相連接。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述偏心多軸異形刀盤包括中間連接桿和對稱設置于所述中間連接桿兩端的兩個長條形刀盤。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述偏心多軸異形刀盤驅動包括主軸承座、固接于所述主軸承座上的偏心曲軸和固接于所述偏心曲軸上的軸承支座，所述軸承支座通過高強螺栓與所述偏心多軸異形刀盤相連接。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述偏心多軸異形刀盤驅動的數量為四個，兩個所述長條形刀盤上分別對稱連接有兩個所述偏心多軸異形刀盤驅動。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述管片拼裝系統包括兩個拼裝機，由類矩形盾構機開挖形成的類矩形隧道包括兩個拼裝空間，兩個所述拼裝空間內分別設有一個所述拼裝機，所述拼裝機包括：

軸向平移機構，包括與盾構主機連接且沿盾構軸線方向設置的兩個軸向導軌和設于兩個所述軸向導軌上且可沿所述軸向導軌移動的固定盤體；

回轉機構，包括設于所述固定盤體上且可沿盾構軸線方向繞所述固定盤體旋轉的回轉盤體；

提升機構，包括對稱設置于所述回轉盤體上的兩個導向座和分別設于兩個所述導向座內且可沿所述導向座的軸線方向移動的兩個提升柱；

橫向平移機構，包括沿垂直于導向座的軸線方向固設于兩個所述提升柱上的機架、設于所述機架內的兩個橫向導軌和設于兩個所述橫向導軌上且可沿所述橫向導軌移動的吊裝架；

微調機構，包括可伸縮地設置于所述吊裝架底部的球鉸油缸和多個調偏油缸，所述球鉸油缸上設于用于固定管片的吊具，所述調偏油缸上設有墊塊。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述固定盤體通過連接于所述固定盤體與所述軸向導軌之間的軸向平移油缸沿所述軸向導軌移動。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述回轉機構還包括用于驅動所述回轉盤體的回轉電機，所述回轉盤體的內環(huán)面設有第一齒條，所述回轉電機的機軸上設有與所述第一齒條相配合的第二齒條。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述提升柱通過設置于所述機架上的提升油缸沿所述導向座的軸線方向移動。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述吊裝架通過連接于所述吊裝架與所述機架之間的橫向平移油缸沿所述橫向導軌移動。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述調偏油缸的數量為四個，所述吊裝架底部設有調偏座，所述球鉸油缸設于所述調偏座的中心，四個所述調偏油缸均勻設置于以所述球鉸油缸為圓心的同一圓周上。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，兩個所述拼裝空間之間拼裝有中隔墻，所述中隔墻由任一所述拼裝機拼裝而成。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述前段殼體套設于所述后段殼體外，所述前段殼體的內壁與所述后段殼體的外壁之間形成有安裝間隙；

所述鉸接密封結構包括徑向密封圈、調節(jié)緊壓件以及齒形密封圈，所述徑向密封圈與所述齒形密封圈環(huán)設填充于所述安裝間隙內，所述調節(jié)緊壓件沿徑向穿過所述后段殼體并頂壓所述徑向密封圈進而壓迫所述前段殼體。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述后段殼體的外壁環(huán)設有一凹槽，所述徑向密封圈卡設于所述凹槽內，所述調節(jié)緊壓件沿所述后段殼體的徑向穿過所述凹槽進而頂壓于所述徑向密封圈。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述凹槽內設有多塊調節(jié)板，所述徑向密封圈壓覆于所述調節(jié)板上，所述調節(jié)緊壓件為調節(jié)螺栓并頂壓于所述調節(jié)板。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的進一步改進在于，所述后段殼體的外壁上設有三道所述齒形密封圈以及四道所述壓板，四道所述壓板分別壓設于三道所述齒形密封圈的兩側進而將所述齒形密封圈固定于所述后段殼體的外壁，其中，自所述前段殼體起的第二道壓板高于其他壓板從而與所述前段殼體形成供糾偏用的定位支點。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》還提供了一種類矩形盾構機的控制方法，包括：

提供按設定角度差設置的第一刀盤和第二刀盤、用于測定所述第一刀盤和所述第二刀盤的角度的第一角度檢測儀，以及用于控制所述第一刀盤和所述第二刀盤的轉速的控制裝置；

將所述第一刀盤與所述第二刀盤的中心距設置為小于所述第一刀盤與所述第二刀盤的半徑之和；

啟動所述第一刀盤和所述第二刀盤，通過所述第一角度檢測儀實時測得所述第一刀盤和所述第二刀盤的角度；

所述控制裝置計算所述第一刀盤和所述第二刀盤的實時角度差，將所述實時角度差與所述設定角度差進行比較；

所述控制裝置根據比較結果，對所述第一刀盤和所述第二刀盤的轉速進行修正；

所述控制裝置基于修正結果，對所述第一刀盤和所述第二刀盤分別輸出第一轉速信號和第二轉速信號，使測得的所述實時角度差等于所述設定角度差。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法，通過第一角度檢測儀實時測定第一刀盤和第二刀盤的實時角度差與設定角度差進行比較，再通過控制裝置調節(jié)第一刀盤和第二刀盤的轉速，使第一刀盤和第二刀盤的角度差與設定角度差相同，從而保證第一刀盤和第二刀盤不發(fā)生相互干涉，并確保第一刀盤和第二刀盤轉速的同步。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的進一步改進在于，所述控制裝置計算所述第一刀盤和所述第二刀盤的實時角度差，進一步包括：所述第一角度檢測儀將實時測得的所述第一刀盤的第一角度信號和所述第二刀盤的第二角度信號反饋給所述控制裝置，所述控制裝置基于所述第一角度信號和所述第二角度信號，計算得到所述第一刀盤和所述第二刀盤的實時角度差。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的進一步改進在于，所述控制裝置根據比較結果，對所述第一刀盤和所述第二刀盤的轉速進行修正，進一步包括：

提供所述實時角度差與所述設定角度差的差值誤差允許范圍；

所述控制裝置計算所述實時角度差與所述設定角度差的實際差值，將所述實際差值與所述差值誤差允許范圍進行比較；

所述控制裝置判斷所述實際差值在所述差值誤差允許范圍內且大于零，則修正增加所述第一轉速信號，修正減小所述第二轉速信號；

所述控制裝置判斷所述實際差值在所述差值誤差允許范圍內且小于零，則修正減小所述第一轉速信號，修正增加所述第二轉速信號；

所述控制裝置判斷所述實際差值在所述差值誤差允許范圍外，則對所述第一刀盤和所述第二刀盤輸出停止信號。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的進一步改進在于，所述第一刀盤和所述第二刀盤后方設有偏心多軸異形刀盤，所述控制方法還包括所述偏心多軸異形刀盤的轉速調節(jié)方法，其包括：

所述控制裝置計算所述第一轉速信號和所述第二轉速信號的轉速均值；

所述控制裝置根據所述轉速均值的變化比例，對所述偏心多軸異形刀盤的轉速進行調節(jié)，使所述偏心多軸異形刀盤的轉速的變化比例與所述轉速均值的變化比例相同。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的進一步改進在于，所述偏心多軸異形刀盤包括一個主偏心曲軸和多個輔偏心曲軸，所述控制方法還包括對所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的控制方法，其包括：

提供用于測定所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的角度的第二角度檢測儀；

通過所述第二角度檢測儀實時測得所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的角度；

所述控制裝置根據所述第二角度檢測儀的檢測結果，對多個所述輔偏心曲軸的轉速進行調節(jié)，使多個所述輔偏心曲軸的角度與所述主偏心曲軸的角度相等。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的進一步改進在于，還包括盾構推進速度的調節(jié)方法，其包括：

提供所述類矩形盾構機的設定推進速度和用于測定所述類矩形盾構機的實際推進速度的盾構速度檢測儀；

通過所述盾構速度檢測儀實時測得所述實際推進速度；

所述控制裝置將所述實際推進速度與所述設定推進速度進行比較；

所述控制裝置根據比較結果，對所述第一轉速信號和所述第二轉速信號進行修正，使所述實際推進速度等于所述設定推進速度。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的進一步改進在于，整個盾構推進過程包括多個推進階段，在每個所述推進階段的初始階段均實行一次調零步驟，所述調零步驟包括：

所述控制裝置對所述類矩形盾構機輸出推進停止信號；

所述控制裝置對所述第一刀盤和所述第二刀盤輸出刀盤停止信號；

通過所述第一角度檢測儀測定所述第一刀盤和所述第二刀盤的停止角度，將所述第一刀盤的第一停止角度信號和所述第二刀盤的第二停止角度信號反饋給所述控制裝置；

所述控制裝置計算所述第一停止角度信號和所述第二停止角度信號的停止角度差，將所述停止角度差與所述設定角度差進行比較；

所述控制裝置根據比較結果，對所述第一轉速信號和所述第二轉速信號進行修正，使所述停止角度差等于所述設定角度差。

圖1是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的結構示意圖。配合參看圖1所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機，包括前段殼體1、后段殼體2、設置于所述前段殼體1前端的刀盤裝置3、設置于所述后段殼體2上的管片拼裝系統4、設置于所述前段殼體1與所述后段殼體2之間的鉸接密封結構5、以及螺旋輸送機6。

圖2是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的刀盤裝置的結構示意圖，配合參看圖2所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機的刀盤裝置，設置于盾構機的前段殼體上，所述刀盤裝置包括：

按設定角度差設置于所述前段殼體的前端的第一刀盤10和第二刀盤20、位于所述第一刀盤10和所述第二刀盤20后方的偏心多軸異形刀盤30、用于驅動所述第一刀盤10作圓周運動的第一刀盤驅動、用于驅動所述第二刀盤20作圓周運動的第二刀盤驅動、以及用于驅動所述偏心多軸異形刀盤30作偏心回轉運動的偏心多軸異形刀盤驅動，其中，所述第一刀盤10與所述第二刀盤20均為X形輻條式結構刀盤，所述設定角度差為80度至100度，所述第一刀盤10與所述第二刀盤20的中心距小于所述第一刀盤10與所述第二刀盤20的半徑之和。優(yōu)選地，所述設定角度差為90度。

具體地，所述第一刀盤10與所述第二刀盤20均為X形輻條式結構刀盤，所述第一刀盤10與所述第二刀盤20均包括刀盤座110、210和沿圓周對稱設置于所述刀盤座110、210上的兩個扇形刀盤120、220。所述扇形刀盤120、220內通過弧形板130、230和直板140、240分隔成多個出土孔150、250。其中，所述扇形刀盤120、220和所述直板140、240靠近切削主體的前端面均安裝有切削刀具。

結合圖3與圖4所示，所述前段殼體的前端面開設有供所述第一刀盤驅動的第一驅動軸穿設的第一連接孔410和供所述第二刀盤驅動的第二驅動軸穿設的第二連接孔420，所述第一驅動軸通過高強螺栓與所述第一刀盤10的刀盤座110相連接，所述第二驅動軸通過高強螺栓與所述第二刀盤20的刀盤座210相連接。所述第一刀盤10在所述第一刀盤驅動的作用下做圓周運動進行土體切削，所述第二刀盤20在所述第二刀盤驅動的作用下做圓周運動進行土體切削。

結合圖3與圖4所示，所述偏心多軸異形刀盤30為類工字型結構刀盤，所述偏心多軸異形刀盤30包括中間連接桿310和對稱設置于所述中間連接桿310兩端的兩個長條形刀盤320。所述長條形刀盤320內通過隔板330分隔成多個出土孔340。其中，所述長條形刀盤320和所述隔板330上靠近切削主體的側面均安裝有切削刀具。

進一步地，結合圖3與圖5所示，所述偏心多軸異形刀盤驅動50包括主軸承座510、固接于所述主軸承座510上的偏心曲軸520和固接于所述偏心曲軸520上的軸承支座530，所述軸承支座530通過高強螺栓與所述偏心多軸異形刀盤30相連接。所述偏心多軸異形刀盤30在所述偏心多軸異形刀盤驅動50的作用下做偏心回轉運動進行土體切削。特別地，當偏心多軸異形刀盤驅動50的數量為多個時，其中一個偏心多軸異形刀盤驅動50的偏心曲軸為主偏心曲軸，其余的為輔偏心曲軸。優(yōu)選地，所述偏心多軸異形刀盤驅動50的數量為四個，兩個所述長條形刀盤320上分別對稱連接有兩個所述偏心多軸異形刀盤驅動50。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機的刀盤裝置由在第一個工作面切削的第一刀盤和第二刀盤兩個大刀盤以及在第二個工作面切削的偏心多軸異形刀盤組成，使其能進行超大類矩形斷面的類矩形隧道施工。第一刀盤和第二刀盤在第一個工作面對開挖面主要部分進行挖掘，并同時支護開挖面的土體，利用偏心多軸異形刀盤對第一刀盤和第二刀盤所切削斷面的間隙進行第二個工作面進行切削，使整個開挖面呈類矩形，完成全斷面切削。第一刀盤和第二刀盤的設計應保證了相互之間不發(fā)生碰撞，以使第一刀盤和第二刀盤在類矩形斷面中切削最大面積，在第一刀盤和第二刀盤切削面積外切削不到的部分由偏心多軸異形刀盤進行切削，并且偏心多軸異形刀盤的切削面積大于第一刀盤和第二刀盤不能切削的面積，使整個開挖面呈類矩形，從而達到全斷面切削。

但是，由于類矩形盾構機在第一工作面上第一刀盤和第二刀盤的運轉軌跡有部分重疊，因此必須控制第一刀盤和第二刀盤的角度差。

圖6是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的流程圖，圖7是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的控制原理圖。配合參看圖6與圖7所示，為了控制第一刀盤和第二刀盤的角度差以防止第一刀盤和第二刀盤發(fā)生碰撞，《一種類矩形盾構機及其控制方法》還提出了一種類矩形盾構機的控制方法，包括：

S101結合圖7所示，首先，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法中用到的控制器件包括：用于測定所述第一刀盤10和所述第二刀盤20的角度的第一角度檢測儀610、用于測定所述第一刀盤10和所述第二刀盤20的轉速的刀盤轉速檢測儀、用于控制所述第一刀盤10、所述第二刀盤20和偏心多軸異形刀盤30的轉速的控制裝置620、用于測定所述類矩形盾構機90的實際推進速度的盾構速度檢測儀630，以及用于測定所述偏心多軸異形刀盤30的主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的角度的第二角度檢測儀640。其中，第一角度檢測儀40優(yōu)選地包括兩個單獨設置的角度檢測器，分別安裝在第一刀盤10和第二刀盤20的驅動軸的中心位置；控制裝置620采用交流電動機驅動和多臺變頻器實現對第一刀盤10、第二刀盤20，以及偏心多軸異形刀盤30的主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的轉速的調節(jié)。

S102將所述第一刀盤10與所述第二刀盤20的中心距設置為小于所述第一刀盤10與所述第二刀盤20的半徑之和；

S103啟動所述第一刀盤10和所述第二刀盤20，通過所述第一角度檢測儀610實時測得所述第一刀盤10和所述第二刀盤20的角度，所述第一角度檢測儀610將實時測得的所述第一刀盤10的第一角度信號和所述第二刀盤20的第二角度信號反饋給所述控制裝置620；

S104所述控制裝置620基于所述第一角度信號和所述第二角度信號，計算所述第一刀盤10和所述第二刀盤20的實時角度差，將所述實時角度差與所述設定角度差進行比較；

S105所述控制裝置620根據比較結果與所刀盤轉速檢測儀的檢測結果，對所述第一刀盤10和所述第二刀盤20的轉速進行修正；

S106所述控制裝置620基于修正結果，對所述第一刀盤10和所述第二刀盤20分別輸出第一轉速信號和第二轉速信號，使測得的所述實時角度差等于所述設定角度差。

圖8是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的控制裝置對第一刀盤和第二刀盤的轉速進行修正的流程圖，配合參看圖8所示，其中，所述控制裝置根據比較結果，對所述第一刀盤和所述第二刀盤的轉速進行修正，進一步包括：

S201提供所述實時角度差與所述設定角度差的差值誤差允許范圍；

S202所述控制裝置計算所述實時角度差與所述設定角度差的實際差值，將所述實際差值與所述差值誤差允許范圍進行比較；

S203所述控制裝置判斷所述實際差值在所述差值誤差允許范圍內且大于零，則修正增加所述第一轉速信號，修正減小所述第二轉速信號；

S204所述控制裝置判斷所述實際差值在所述差值誤差允許范圍內且小于零，則修正減小所述第一轉速信號，修正增加所述第二轉速信號；

S205所述控制裝置判斷所述實際差值在所述差值誤差允許范圍外，則對所述第一刀盤和所述第二刀盤輸出停止信號。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法，在刀盤啟動過程中，采用在變頻器中預制加速時間和分段加速的方式，保證啟動期間刀盤運轉的安全。在刀盤運轉期間，通過第一角度檢測儀實時測定第一刀盤和第二刀盤的實時角度差，通過控制裝置計算第一刀盤和第二刀盤的角度差后與設定角度差進行比較，控制裝置再通過防干涉的算法來及時調整多臺變頻器的輸出進而調節(jié)第一刀盤和第二刀盤的轉速，使第一刀盤和第二刀盤的角度差與設定角度差相同，從而保證第一刀盤和第二刀盤不發(fā)生相互干涉，并確保第一刀盤和第二刀盤轉速的同步。

圖9是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的偏心多軸異形刀盤的轉速調節(jié)方法的流程圖，配合參看圖9所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法還進一步包括所述偏心多軸異形刀盤的轉速調節(jié)方法，其包括：

S301所述控制裝置計算所述第一轉速信號和所述第二轉速信號的轉速均值；

S302所述控制裝置根據所述轉速均值的變化比例，對所述偏心多軸異形刀盤的轉速進行調節(jié)，使所述偏心多軸異形刀盤的轉速的變化比例與所述轉速均值的變化比例相同。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法通過對所述偏心多軸異形刀盤的轉速進行調節(jié)，使所述偏心多軸異形刀盤的轉速的變化比例與所述轉速均值的變化比例相同，保證了所述偏心多軸異形刀盤與所述第一刀盤和所述第二刀盤的切削動作保持同步，保證了盾構推進過程中的穩(wěn)定性，達到全斷面切削的效果。

另外，圖10是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的主偏心曲軸和輔偏心曲軸的角度調節(jié)方法的流程圖，配合參看圖10所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法還進一步包括對所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的控制方法，其包括：

提供用于測定所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的角度的第二角度檢測儀；

通過所述第二角度檢測儀實時測得所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的角度；

所述控制裝置根據所述第二角度檢測儀的檢測結果，對多個所述輔偏心曲軸的轉速進行調節(jié)，使多個所述輔偏心曲軸的角度與所述主偏心曲軸的角度相等。

通過對所述主偏心曲軸和多個所述輔偏心曲軸的轉速進行調節(jié)，可以使偏心多軸異形刀盤的四個偏心曲軸之間保持轉速同步，保證了盾構開挖過程中的穩(wěn)定性。

圖11是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的盾構推進速度的調節(jié)方法的流程圖，配合參看圖11所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法還進一步包括盾構推進速度的調節(jié)方法，其包括：

S501提供所述類矩形盾構機的設定推進速度和用于測定所述類矩形盾構機的實際推進速度的盾構速度檢測儀；

S502通過所述盾構速度檢測儀實時測得所述實際推進速度；

S503所述控制裝置將所述實際推進速度與所述設定推進速度進行比較；

S504所述控制裝置根據比較結果，對所述第一轉速信號和所述第二轉速信號進行修正，使所述實際推進速度等于所述設定推進速度。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法通過對盾構推進速度進行調節(jié)，可以保證盾構的推進動作和刀盤的切削動作保持同步，保證了盾構開挖過程中的穩(wěn)定性。

圖12是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法的調零步驟的流程圖，配合參看圖12所示，在整個盾構推進過程包括多個推進階段，在每個所述推進階段的初始階段均實行一次調零步驟，所述調零步驟包括：

S601所述控制裝置對所述類矩形盾構機輸出推進停止信號；

S602所述控制裝置對所述第一刀盤和所述第二刀盤輸出刀盤停止信號；

S603通過所述第一角度檢測儀測定所述第一刀盤和所述第二刀盤的停止角度，將所述第一刀盤的第一停止角度信號和所述第二刀盤的第二停止角度信號反饋給所述控制裝置；

S604所述控制裝置計算所述第一停止角度信號和所述第二停止角度信號的停止角度差，將所述停止角度差與所述設定角度差進行比較；

S605所述控制裝置根據比較結果，對所述第一轉速信號和所述第二轉速信號進行修正，使所述停止角度差等于所述設定角度差。

《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的控制方法通過調零步驟，可以在每個推進階段都保證第一刀盤和第二刀盤之間處在安全的角度差，保證了施工的安全。

以下結合附圖對《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統做詳細說明。

圖13是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的結構示意圖，圖14是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的結構示意圖，圖15是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的俯視圖，圖16是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的橫向平移機構及微調機構的仰視圖。配合參看圖13～圖16所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機管片拼裝系統，由類矩形盾構機開挖形成的類矩形隧道包括兩個拼裝空間1a，所述管片拼裝系統包括兩個拼裝機2a，兩個所述拼裝空間1a內分別設有一個所述拼裝機2a，兩個所述拼裝空間1a之間拼裝有中隔墻3a，所述中隔墻3a由任一所述拼裝機2a拼裝而成，其中，所述拼裝機包括整合而成的軸向平移機構、回轉機構、提升機構、橫向平移機構以及微調機構，其中：

軸向平移機構，包括與盾構主機連接且沿盾構軸線方向設置的兩個軸向導軌110a和設于兩個所述軸向導軌110a上且可沿所述軸向導軌110a移動的固定盤體120a；具體地，所述軸向導軌110a上設有第一導向槽，所述固定盤體120a上設有與所述軸向導軌110a的第一導向槽相配合的第一滾輪組，所述固定盤體120a通過連接于所述固定盤體120a與所述軸向導軌110a之間的軸向平移油缸130a的驅動沿所述軸向導軌110a移動。

回轉機構，包括設于所述固定盤體120a上且可沿盾構軸線方向繞所述固定盤體120a旋轉的回轉盤體210a。具體地，結合圖15所示，所述回轉機構還包括用于驅動所述回轉盤體210a的回轉電機220a，所述回轉盤體210a的內環(huán)面設有第一齒條，所述回轉電機220a的機軸上設有與所述回轉盤體210a的第一齒條相配合的第二齒條，回轉盤體210a在回轉電機220a的驅動可沿盾構軸線方向繞所述固定盤體120a旋轉。

提升機構，包括對稱設置于所述回轉盤體210a上的兩個導向座310a和分別設于兩個所述導向座310a內且可沿所述導向座310a的軸線方向移動的兩個提升柱320a；結合圖15所示，優(yōu)選地，所述回轉盤體210a上同一側的導向座310a的數量可以為兩個。

橫向平移機構，包括沿垂直于導向座310a的軸線方向固設于兩個所述提升柱320a上的機架410a、設于所述機架410a內的兩個橫向導軌420a和設于兩個所述橫向導軌420a上且可沿所述橫向導軌420a移動的吊裝架430a。具體地，所述提升柱320a通過設置于所述機架410a上的提升油缸的驅動沿所述導向座310a的軸線方向移動。所述橫向導軌420a上設有第二導向槽，所述吊裝架430a上設有與所述橫向導軌420a的第二導向槽相配合的第二滾輪組。所述吊裝架430a通過連接于所述吊裝架430a與所述機架410a之間的橫向平移油缸440a的驅動下沿所述橫向導軌420a移動。

微調機構50a，包括可伸縮地設置于所述吊裝架430a底部的球鉸油缸510a和多個調偏油缸520a，所述球鉸油缸510a上設于用于固定管片的吊具530a，所述吊具530a上開設有用于穿設銷軸的連接孔，所述調偏油缸520a上設有墊塊，管片拼裝時，調偏油缸520a上的墊塊緊貼管片表面。進一步地，所述吊裝架430a的底部設有調偏座540a，球鉸油缸510a和多個調偏油缸520a均設于所述調偏座540a上。優(yōu)選地，所述球鉸油缸510a設于所述調偏座540a的中心，所述調偏油缸520a的數量為四個，且四個所述調偏油缸520a均勻設置于以所述球鉸油缸510a為圓心的同一圓周上。

以下結合附圖，對《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機管片拼裝系統的工作原理進行具體描述。

結合圖15所示，當需要將拼裝機沿盾構軸線方向移動的時候，通過軸向平移機構的軸向平移油缸130a驅動固定盤體120a沿所述軸向導軌110a移動，實現拼裝機沿盾構軸線方向移動。

圖17是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機繞盾構軸線方向旋轉的示意圖。結合圖17所示，當需要將拼裝機繞盾構軸線方向旋轉的時候，通過回轉機構的回轉電機的驅動回轉盤體210a沿盾構軸線方向繞所述固定盤體旋轉，實現拼裝機繞盾構軸線方向旋轉。

圖18是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機沿導向座的軸線方向移動的示意圖。結合圖18所示，當需要將拼裝機沿導向座的軸線方向移動的時候，通過提升機構的提升油缸驅動提升柱320a沿所述導向座310a的軸線方向移動，實現拼裝機沿導向座的軸線方向移動。

圖19是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機沿垂直于導向座的軸線方向移動的示意圖。結合圖19所示，當需要將拼裝機沿垂直于導向座的軸線方向移動時，通過橫向平移機構的橫向平移油缸驅動機架410a沿所述橫向導軌移動，實現拼裝機沿垂直于導向座的軸線方向移動。

圖20是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機的提升機構的極限位置示意圖。結合圖20所示，隧道管片拼裝時，在隧道開挖面的四角位置，拼裝機2a的提升機構的提升柱320a無法再向前提升，導致管片拼裝無法到位。此時，就需要通過所述微調機構對管片的空間姿態(tài)進行微調，以實現管片以球鉸油缸為中心沿導向座的軸線方向移動微調、繞導向座的軸線方向旋轉微調、繞垂直于導向座的軸線方向旋轉微調、以及繞盾構軸線方向旋轉微調，以滿足工況要求。

以下以管片沿導向座的軸線方向移動微調，以及管片繞盾構軸線方向旋轉微調兩個實施例為例，對管片的空間姿態(tài)的微調方式進行說明。

圖21是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機上的管片沿導向座的軸線方向移動微調的示意圖。結合圖21所示，當需要將拼裝機上的管片沿導向座的軸線方向移動微調時，通過微調機構的調偏油缸的伸縮調節(jié)進一步向前提升，實現管片90a沿導向座的軸線方向移動微調。

圖22是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的拼裝機上的管片繞盾構軸線方向旋轉微調的示意圖。結合圖22所示，當需要將拼裝機上的管片繞盾構軸線方向旋轉微調時，通過微調機構的調偏油缸的伸縮調節(jié)來調整管片90a的位置，實現管片90a繞盾構軸線方向旋轉微調。同樣的，通過微調機構的調偏油缸的伸縮調節(jié)同樣可以實現管片以球鉸油缸為中心沿導向座的軸線方向移動微調、繞導向座的軸線方向旋轉微調、以及繞垂直于導向座的軸線方向旋轉微調，以滿足工況要求。

綜上，《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機管片拼裝系統的拼裝機，通過軸向平移機構實現拼裝機沿盾構軸線方向移動，通過回轉機構實現拼裝機繞盾構軸線方向旋轉，通過提升機構實現拼裝機沿導向座的軸線方向移動，通過橫向平移機構實現拼裝機沿垂直于導向座的軸線方向移動，通過微調機構實現管片以球鉸油缸為中心沿導向座的軸線方向移動微調、繞導向座的軸線方向旋轉微調、繞垂直于導向座的軸線方向旋轉微調、以及繞盾構軸線方向旋轉微調，通過微調機構的作用可以對管片的空間姿態(tài)進行微調，以滿足工況要求，實現可沿八個自由度進行調節(jié)的盾構管片拼裝機。

圖23是《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的管片拼裝系統的工作示意圖。結合圖23所示，《一種類矩形盾構機及其控制方法》的類矩形盾構機管片拼裝系統，每臺拼裝機2a完成各自拼裝空間1a內的管片拼裝任務，通過兩臺拼裝機2a的配合，共同拼裝完成類矩形隧道的整環(huán)類矩形管片，最后再由任一所述拼裝機2a拼裝完成中隔墻3a，進而完成整個類矩形隧道的管片拼裝。特別地，兩臺拼裝機工作時可以利用各自的軸向平移機構實行錯位拼裝，以充分利用兩臺拼裝機之間的空間，解決兩臺拼裝機同時作業(yè)容易干涉、控制復雜的難題。

以下結合附圖對《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的鉸接密封結構做詳細介紹。

參照圖24，為《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的鉸接密封結構的整體示意圖。如圖24所示，盾構殼體包括前段殼體1以及后段殼體2，前段殼體1通過一鉸接連桿3b與后段殼體2連接并套設于后段殼體2外，前段殼體1的內壁與后段殼體2的外壁之間形成有安裝間隙4b；鉸接密封結構包括徑向密封圈5b、調節(jié)緊壓件6b以及齒形密封圈7b，徑向密封圈5b與齒形密封圈7b環(huán)設填充于安裝間隙4b內，調節(jié)緊壓件6b沿徑向穿過后段殼體2并頂壓徑向密封圈5b進而壓迫前段殼體1。

具體地，前段殼體1與后段殼體2的內部具有一貫通的空腔9b，上述鉸接連桿3b包括設置于空腔9b內的鉸接油缸30b以及活塞桿32b，該鉸接油缸30b平行于空腔9b的中軸線設置，活塞桿32b分別活動連接于鉸接油缸30b的兩端，并且，活塞桿32b的端頭做成鉸耳且分別與前段殼體1以及后段殼體2上的支座連接。

參照圖25，為對應于圖24中A區(qū)域的放大結構示意圖。如圖25所示，進一步地，后段殼體2的外壁環(huán)設有一凹槽20b，徑向密封圈5b卡設于凹槽20b內，調節(jié)緊壓件6b沿后段殼體2的徑向穿過凹槽20b進而頂壓于徑向密封圈5b。此凹槽20b內還設有多塊調節(jié)板22b，徑向密封圈5b壓覆于該調節(jié)板22b上，調節(jié)緊壓件6b為調節(jié)螺栓并頂壓于上述的調節(jié)板22b。

較為優(yōu)選地，鉸接密封結構還包括多塊壓板8b，齒形密封圈7b通過該壓板8b環(huán)設于后段殼體2的外壁。更具體地，后段殼體2的外壁上設有三道齒形密封圈7b以及四道壓板8b，四道壓板8b分別壓設于三道齒形密封圈7b的兩側進而將齒形密封圈7b固定于后段殼體2的外壁。其中，自前段殼體起的第二道壓板82b高于其他壓板8b從而與前段殼體1形成供糾偏用的定位支點。

以此，在安裝間隙4b內形成前后兩道密封。

在具有上述結構特征后，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的鉸接密封結構可按以下過程實施：

在安裝間隙4b內共設置三道齒形密封圈7b。將自前段殼體起1的徑向道壓板80b以及第二道壓板82b分別固定在后段殼體2的外壁上以與前段殼體1形成供糾偏用的定位支點，并將徑向密封圈5b沿徑向安裝于后段殼體2外壁最前端的凹槽20b。

選用調節(jié)螺栓作為調節(jié)緊壓件6b，將該調節(jié)緊壓件6b穿過后段殼體2的凹槽20b位置后進而通過調節(jié)板22b作用于徑向密封圈5b上，從而調節(jié)徑向密封圈5b的壓密量，當徑向密封圈5b比較松弛時，可旋緊調節(jié)緊壓件6b。

特別是當泥漿倒灌至縫隙中時，先由齒形密封圈7b產生密封作用，假若仍有稀少泥漿流入安裝間隙，則可旋緊調節(jié)緊壓件6b以進一步密實徑向密封圈5b，以此，保證泥漿不能倒灌流入盾構殼體內。

另外，需說明的是，《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的鉸接密封結構不僅應用于矩形盾構機殼體，還可應用于類矩形盾構機殼體。

在完成上述實施過程后，應能體現出《一種類矩形盾構機及其控制方法》類矩形盾構機的鉸接密封結構的以下特點：

通過調節(jié)緊壓件調整徑向密封圈的壓密量，并形成前后兩道密封圈以對類矩形盾構機安裝的不均勻性間隙進行充分密封。具體地，由于矩形或類矩形大斷面盾構套設鉸接后前后殼體之間的間隙尺寸具有偏差，若采用類似普通圓形盾構齒形密封圈的方式則難以保證殼體之間間隙尺寸的精度，因此，組合式設置齒形密封圈以及徑向密封圈，以解決安裝間隙不均勻性的問題。