超前地质探测系统在盾构隧道施工中的应用.pdf

盾构技术 年第3期 1超前地质预报BEAM-G4系统简介 BEAM- G4系统是一种应用聚焦电流发极化方法原理 的地质超前预报系统，适用于地下工程建筑工业领域和已 建隧道测量，可安装在现代机械化盾构机上，在隧道工 程恶劣环境条件下可满足地球物理探测需求。盾构机通过 BEAM- G4系统，能够保持持续掘进，可不断对隧道掌子 面前方3倍隧道直径距离的地质情况进行探测，自动进行 数据采集和地质评估，实时显示预报结果，利于现场快速 做出判断。BEAM- G4系统可在土压平衡式（EPB）盾构 机、泥浆型（Slurry）盾构机、抓取式（Gripper）盾构机 或双护盾式盾构机上安装使用。 BEAM- G4系统的主要部件由放置在盾构机操作室里 的测量单元和作为测量电极的盾构机刀盘组成。测量单元 连接盾构机的制导系统和可编程控制器（PLC），接收盾 构机的位置和掘进状态信号，自动采集数据和实时显示。 2 BEAM-G4系统在盾构隧道中的应用 2.1可视化界面 （1）自动模式和手动模式界面。BEAM- G4系统的 可视化界面在前台显示，一般采用自动模式，当自动测桩 无法实现时，采用手动模式控制界面，通过按ALT和TAB 的组合键进行选择。自动模式可视化界面、手动模式控制 界面见图1和图2。 （2）电缆检查界面。红色灯亮，BEAM- G4系统的 控制单元开始运行并获取数据，灯灭停止运行，关闭电源 开关，重新打开重启系统。BEAM- G4系统大约每分钟对 所有电缆检查一次，通过界面信号指示灯A0、A1、B1、 B2检查电缆连接（见图3）。信号指示灯全部为绿色，可 进行测量及存储有效数据。如果有一个指示灯没亮，说明 电缆连接存在问题，应进行检查。 超 前 地 质 探 测 系 统 在 盾 构 隧 道 施 工 中 的 应 用 ■ 黄庆庭 张敏 图1 自动模式可视化界面 图2 手动模式控制界面 48 2012 盾构技术 年第3期 （3）测桩参数和挖掘信号显示界面。在BEAM- G4 系统自动模式下，界面显示测桩参数（从掘进起始点开 始的距离）和挖掘信号（TBM开始掘进）（见图4）。如 果界面上自动测距信号指示灯熄灭，可使用手动模式。 选择ALT和TAB组合键进入BEAM- G4系统控制界面。在 “Cha inage ”单元改变测距。如果界面上挖掘信号灯熄 灭，掘进停止。在BEAM- G4系统不支持自动挖掘时，可 以启动手动模式掘进。应注意只有系统在挖掘模式下 （即掘进信号开启时），以及所有电缆连接完好时，才能 存储有效数据。 （4）监控界面。BEAM- G4系统可通过以太网进入 因特网的监控电脑，选择“Exit”按键结束可视化界面， 选择其旁边的按键可对目前视频界面进行快照，视频快照 被保存在路径C\BEAM_G4\scree nshots。 （5）数据显示界面。当BEAM- G4系统获得有效 数据时，界面上的数据图左上角显示数据值，可显示 14 400 min的采样数据，最新采集的数据在数据图右轴上 显示，旧数据向左轴移动。如果两轴间出现空白，没有 数据存储，应检查电缆连接和有无挖掘信号。数据图右上 方显示与掘进距离相对应的数据值，当测距值变化大于 TBM盾构机直径的1 时才会更新，若长时间未更新，需 要对测距桩值进行更新。手动模式下输入测距值时，应根 据TBM操作人员提供的信息更新当前的桩值。 2.2 BEAM-G4系统控制 在特殊情况下，自动模式转换为手动模式需要在控制 界面下完成。 （1）掘进采用手动模式步骤。选择ALT和TAB组合 键，进入BEAM- G4系统控制界面，在“ManualMode”前 的方格中打勾，点击开启或停止键，控制TBM盾构机。 （2）采用手动测距模式步骤（见图５）。选择ALT和 TAB组合键，进入BEAM- G4系统控制界面，在“Manual Mo de ”前的方格中打勾，在其下面的方格中输入新桩 值，其上面的方格显示的是上一次桩值。按“Ed it”按 键，保存新桩值，上面方格内的数值更新。如果TBM操 作人员提供更新桩值，重复上述步骤。 图3 检查电缆连接 图4 界面显示测桩参数和挖掘信号 图5 手动测距模式步骤 3 结束语 BEMA- G4系统在天津地下直径线工程盾构隧道成功 应用，实现了盾构机的快速掘进，在隧道开挖过程中不受 地层干扰，提高了掘进效率，减少了风险，确保了施工安 全，节省了施工费用。 4参考文献 [1]张凤祥，傅德明，杨国祥，等.盾构隧道施工手册[M]. 北京人民交通出版社，2005 [2]项兆池，楼如岳，傅德明.最新泥水盾构施工技术[R]. 上海上海隧道工程股份公司，2001 [3]同济大学.富水砂卵石地层泥水平衡盾构泥水优化方案 研究[R]，2006 [4]中国中铁隧道集团有限公司.成都地铁1号线盾构4标实 施性施工组织设计[R]，2006 黄庆庭中铁十六局集团天津地下直径线工程项目部，助 理工程师，天津，300010 张敏广州吉原交通工程技术有限公司，高级工程师， 广东 广州，510400 责任编辑 葛化一 49 2012