S465S466盾构机在施工三标的适应性分析报告.docx
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S465S466盾构机在施工三标的适应性分析报告
附件四：
盾构机改造、维修协议书41
465/466号盾构机在【施工三标】的适应性分析报告
1、盾构机概况
我公司于2008年在深圳地铁5号线投中5302标，针对该标段地质水文情况，购置两台同年由海瑞克（广州）隧道设备有限公司生产的土压平衡式盾构机，编号S465、S466。
开挖直径为6280mm，装机功率达1650kw，全长82m，重达500t，最小曲线半径250m，刀盘额定扭矩4500kn/m，总推进力34210kn，最高掘进速度80mm/min，最大爬坡能力35‰。
在5302标区间施工过程中，两台盾构机性能稳定，适应性强，未出现较大的机械故障，并在预期时间内顺利完成了隧道掘进任务。
其中S465号盾构机累计掘进1961m，S466号累计掘进2231m。
依据此标段施工经验可知，这两台盾构机具有应对上软下硬、孤石等不良地层的能力，下穿、侧穿地表构（建）筑物和地下管线时能保持沉降在规范要求之内。
现计划将S465/466号盾构机于2014年4月投入到广州地铁十三号线三标项目部使用。
本项目对盾构机的各部件进行系统检测，并总结以往掘进过程的维修保养记录，对这两台盾构机作了客观、真实的性能分析，认为它们对本区间地质水文情况有良好的适应性，满足沉降要求，可投入至本标段使用。
2、盾构机在深圳地铁5号线5302标段内的使用效果分析
深圳地铁5号线5302标包括两个盾构区间，左线全长1961m，由S465号盾构机完成；右线全长2231m，由S466号盾构机完成。
其中【同乐站～洪浪站】区间于2008年12月1日始发，2009年10月6日完工；【翻身站～灵芝公园站】区间于2009年11月2日始发，2010年4月25日完工。
S465号盾构机于2008年12月1日从同乐站左线端头井始发，到达洪浪站后转场至灵芝站二次始发，于2010年4月25日在翻身站解体吊出。
S466号盾构机于2008年12月20日从同乐站右线始发，到达大浪站吊出转场至翻身站后二次始发，于2010年4月5日在灵芝站解体吊出。
2.1深圳项目盾构区间地质水文概况
深圳地铁5号线5302标段【同乐～大浪～灵芝】、【翻身～灵芝】盾构区间为两条平行的分离式的单线圆形隧道。
隧道洞身处于地下水水位以下，隧道结构覆土埋深约为9.3～23.7m，线路平面最小曲线半径为400，最大纵坡为28‰。
区间地质情况复杂、条件极差，存在较多孤石及上浮基岩，岩体强度极大，部分高达120Mpa以上。
主要穿越砾质粘性土、全风化花岗岩石、强风化花岗岩、部分穿越中、微风化岩层。
穿越地层同一断面软硬不均现象突出，地层存在不均匀现象，且变化频次多。
隧道区间场地内普遍存在饱和砂层和圆砾层，富水性大，结构松散，属较不稳定土体，透水性强，施工中易发生坍塌、涌水、涌砂等现象。
线路沿线场地地下水赋存条件主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水；孔隙水主要赋存在第四系砂层、粘性土及残积层中，砂层地下水略具承压性；基岩裂隙水主要赋存在花岗岩强～中等风化层中，略具承压性。
地下水位埋深0.6～3.2m，水位高程0.93～10.3m，水位变幅0.5～2.0m。
2.2深圳项目盾构区间地表建（构）筑物及地下管线情况
深圳地铁5号线5302标段沿线建筑物密集，主要集中穿越的建筑物以3～5层的民宅建筑居多，其中大部分为框架结构。
翻身至灵芝区间，沿创业一路下穿碧海花园、宝安立交桥、107国道、宝民路，海明宾馆、宝安汽车站、建安一路，主要建筑物碧海花园、宝晖大厦、创业立交、宝安汽车站、澎柏白金酒店公寓，其中下穿宝安立交桥桩基采用托换法进行桩基托换。
盾构区间场地均存在密集的电力、电信、雨水、上水、污水、燃气、路灯等地下管线管道，地下管线管道的走向与道路平行，局部斜交，施工风险较大。
兴东至洪浪区间线路沿创业路敷设，主要侧穿广深立交桥桩基，净距0.6m。
2.3殊地段盾构掘进效果描述
2.3.1上软下硬地层中盾构掘进效果
深圳地铁5号线5302标隧道沿线下部多处于中、微风化混合花岗岩，上部为淤泥质粉细砂及强风化混合花岗岩，属于典型的上软下硬地层。
盾构机在此类地层中掘进时需要对掘进模式、刀具更换、姿态控制、地面沉降控制、各个推进组油缸压力选择等一系列因素进行综合型考虑，防止由于前面刀盘受力不均而发生姿态不易控制的现象。
掘进中对刀盘刀具的性能极具考验。
在整个隧道掘进过程中两台盾构机均表现出良好的适应性，按照预计工期顺利完成了施工任务。
2.3.2穿越建（构）筑物及管线时掘进效果
深圳地铁5号线5302标段掘进时，盾构机需下穿较多地面构筑物及地下管线。
这些建筑物及管线对盾构掘进过程中的推力、扭矩大小、出土量的多少、同步注浆二次注浆、推进速度以及姿态控制、地表沉降均有严格要求，施工难度较大。
在该标段，这两台盾构机顺利穿越了地表建（构）筑物及地下管线，成功通过了孤石、上软下硬、淤泥软土等不良地层，得到各级主管单位的认可。
3、广州地铁13号线3标工程概况
广州地铁13号线3标包含【文园站～庙头站】区间，左线长2152.975m，右线长2151.891m。
包括盾构隧道、4个联络通道，其中3#联络通道为14#盾构井及中间风机房。
盾构区间结构形式为圆形断面，预制装配式单层衬砌；内径5.4m，管片厚度0.3m，外径6m，标准管片宽1.5m，每环6块管片。
3.1广州地铁13号线3标地质及水文特点
3.1.1地形、地貌
【文园站～庙头站】区间标高主要在6.9～7.6m之间，表现为珠江三角洲海陆冲积平原-剥蚀丘岗微台交互地貌。
地层岩性根据区域地质资料及野外地质钻探揭示，场区内均普遍为第四系松散层覆盖，下伏基岩主要由变质岩组成。
区间存在瘦狗岭断裂层，总体走向近东西向，大约在SE90～110°之间。
取岩石样单轴抗压强度2.25~11.25Mpa，属极软岩至软岩，力学性质差，强度较低。
具体岩土分层及其岩性特征如下所述：
区间范围岩土大致分层情况
施工范围工程地质大致分布示意图
沿线地形较为平坦，上覆土为第四系人工填土以及砂层，局部含淤泥层，下卧岩层，主要地层：
〈2-3〉蚝壳片中砂层，〈2-4〉海陆交互粉质粘土、粉土层，〈5Z-1〉混合花岗岩可塑残积土，〈5Z-2〉混合花岗岩硬塑残积土，〈6Z〉混合花岗岩全风化层，〈7Z〉混合花岗岩强风化层，〈8Z〉混合花岗岩中风化层。
岩土分层及其特征
根据沿线所揭露地层的地质时代、成因类型、岩性特征、风化程度等工程特性，将沿线岩土层分为七大层，各层内有必要的再细分亚层。
各岩土分层及其特征如下：
1）<1>人工填土层（Q[4]（ml））：
呈褐黄色、紫红色等，组成物主要为人工堆填的粉质粘土、中粗砂、碎石等，局部含有机质土，顶部0.2~0.3m为砼路面。
2）海陆交互相沉积层（Q[4]（mc））：
该层共分为5个亚层，分别为淤泥层、淤泥质土层、淤泥质粉细砂层、中粗砂层及粉质粘土层，各亚层的特征及分布如下：
a.<2-1A>淤泥层：
呈深灰色，流塑，主要成分为粘粒、有机质，局部含砂粒，有腥臭味。
标贯实测击数为1~4击，平均击数2.7击。
b.<2-1B>淤泥质土层：
呈深灰色，流塑，主要成分为粘粒、粉粒及有机质，局部含砂粒，略有腥臭味。
标贯实测击数为2~7击，平均击数4.4击。
c.<2-2>淤泥质粉细砂层：
呈灰色、浅黄色，饱和，松散，级配一般，颗粒较均匀，主要成分以石英颗粒为主，含少量粘粒及有机质。
标贯实测击数为4~12击，平均击数8.4击，渗透系数为2.6m/d。
d.<2-3>中粗砂层：
呈灰色，饱和，稍密为主，局部松散、中密。
级配良好，主要成分以石英中粗砂为主，局部夹薄层淤泥，含少量有机质成分，土质不均。
标贯实测击数为8~19击，平均击数11.2击，渗透系数为3m/d。
e.<2-4>粉质粘土层：
呈褐黄色，可塑~硬塑，粘性较好，韧性及干强度中等，局部含细砂，手捏具砂感。
标贯实测击数为6~21击，平均击数11.1击，渗透系数为0.007m/d，。
3）<5Z>残积土层（Q（el））：
根据母岩性质、残积土的状态和密实程度，划分为两个亚层，其特征分述如下：
a、<5Z-1>混合花岗岩可塑状残积砂质粘性土，呈薄层状或透镜体状分布。
土性：
褐红色，可塑，粘性一般，由粉粒、粘粒及砂粒组成，韧性及干强度中等，由下伏基岩残积而成。
标贯实测击数为8~20击，平均击数13击；修正后标贯击数为7~15.2击，平均击数11击，渗透系数为0.21m/d，。
b、<5Z-2>混合花岗岩硬塑状残积砂质粘性土，呈薄层状或透镜体状分布。
土性：
褐黄色、灰黄色，硬塑，粘性一般，由粉粒、粘粒及砂粒组成，韧性及干强度中等，由下伏基岩残积而成。
标贯实测击数为16~37击，平均击数23.5击；修正后标贯击数为14.3~30.2击，平均击数19.2击，渗透系数为0.24m/d，。
4）<6Z>混合花岗岩全风化带（Pz1）：
呈褐黄色，岩石风化剧烈，原岩组织结构已基本风化破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土柱状，遇水易软化崩解。
局部夹强风化碎块。
标贯实测击数为32~66击，平均击数43击；修正后标贯击数为29.1~49.1击，平均击数33.2击。
5）<7Z>混合花岗岩强风化带（Pz1）：
呈褐黄色，岩石风化强烈，原岩组织结构大部分破坏，节理裂隙发育，岩芯呈半岩半土状及碎块状，遇水软化崩解。
标贯实测击数为55~104击，平均击数72.3击；修正后标贯击数为48.9~76.5击，平均击数57击。
6）<8Z>混合花岗岩中风化带（Pz1）：
灰色，花岗变余结构，眼球状、块状构造，主要矿物成分为石英、长石，次为云母，长石大部分风化成小黄斑点。
裂隙发育，岩芯呈短柱状，碎块状，少量扁柱状，锤击声较清脆。
岩质较软，岩石天然抗压强度范围值fc=10.08~39.83MPa，平均值fc=21.26MPa，标准值fc=19.75MPa，属软质岩。
软化系数0.73，属软化岩石。
岩体基本质量等级为Ⅳ级。
其中盾构穿越地层地质饼图如下：
3.1.2水文特点
广州市热量丰富，日照时间长，雨量充沛。
气候和降雨量随冬、夏季风的转换而变化，每年5－9月为雨季，大气降水、地表水渗透补给地下水。
本项目区间位于三角洲地区，地形平坦，沿线地下水类型以及赋存方式有以下几种：
第四系孔隙水、构造裂隙水。
勘察期间地下水稳定水位埋深为1.40~5.40m，平均埋深为2.4m，标高为4.63~20.73m，平均标高为6.4m。
水位年变化幅度为1.00~2.50m。
场地地下水位同时会随临近珠江潮汐水位涨落而起伏变化。
3.2工程重难点
3.2.1存在下穿（侧穿）较多建（构）筑物及地下管线
广州地铁13号线3标盾构隧道需下穿（侧穿）临近的建（构）物多，施工保护要求严，特别是特高压的大鹏燃气管线及广州燃气管线属特高风险源，针对这些特高风险源、高风险源施工部位需制定专项方案并采取有效的加固措施。
盾构区间隧道出文园站后下穿双沙村密集浅基础房屋区、BRT双岗车站、广裕仓码有限公司、侧穿黄埔大桥30#墩~31#墩（最小距离4.68m）、亚钢厂房、庙头涌，大鹏煤气管线及广州煤气管线特高压燃气管道（特高压），庙头综合市场及商业街。
3.2.2存在不良地段
存在软硬不均、断裂带等不良地段。
对此具体描述如下：
区间穿过沿线地形较为平坦，上覆土为第四系人工填土以及砂层，局部含淤泥层，下卧岩层，主要地层：
〈2-3〉蚝壳片中砂层，〈2-4〉海陆交互粉质粘土、粉土层，〈6Z〉混合花岗岩全风化层，〈7Z〉混合花岗岩强风化层，〈8Z〉混合花岗岩中风化层。
软硬不均地层，主要体现为上软下硬，这给盾构掘进带来很大难度，容易出现刀具磨损严重、更换困难致使掘进受阻，刀盘磨耗致使刀盘强度和刚度降低而无法掘进，严重时刀盘受力不均致使主轴承受损或主轴承密封被破坏。
另外，盾构隧道需穿越F1（瘦狗岭）断裂破碎带，总体走向由东向西，大约在SE90～110°之间。
该断裂往东进入工作区后被北西向的文冲断裂右旋错移，在远离设计线路南侧双岗村出现与文冲断裂斜截，然后向东延伸至文船东路后被次一级北东向断裂所错断，左旋往北约100米后继续往东，在YCK44+100、ZCK44+175与文园至庙头区间线路小角度斜交后远离线路近平行黄埔东路往东（G107）至新塘以东，该地段含水量丰富，易发生喷涌现象。
4、盾构机在广州13号线3标的适应性分析
4.1盾构机功能描述
4.1.1该型盾构机特点
这两台盾构机可以根据地层的不同特性分别采用不同的掘进模式进行开挖作业。
针对本标段地质情况，采用土压平衡式模式掘进。
盾构推进时通过对土压力传感器检测数据来控制盾构千斤顶的推进速度、泡沫流量及压力、螺旋机转速、仓门开口度，使盾构推进速度与出土速度相匹配，以保持适当土压，尽量达到土压平衡。
在土压平衡模式掘进时，具有良好流塑性、较小内摩擦角的渣土显得尤为重
要，它是土压平衡的重要条件。
比如流塑性差的渣土，容易堵塞螺机不利于排渣
、与刀盘与螺机间的摩擦力大需要较大扭矩，因为出渣的不连续型，导致土仓压力难以维持稳定，进一步影响到地表沉降，使沉降显现不连续性。
可对于一般地层，渣土很难事先就具有良好特性。
此时，就需要渣土改良系统来改良渣土特性，使其最大限度的适应土压平衡模式的掘进。
碴土改良系统是土压平衡盾构另一个十分重要的部分，其改良的效果直接影响着开挖面的土压平衡。
本盾构配备了完备的碴土改良系统，包括泡沫和膨润土添加系统，可通过刀盘面板上8个孔道、土仓隔板上4个孔道，及螺旋输送机筒壁上的孔道分别或同时向开挖面、土仓、螺旋输送机内部多方位地注入泡沫或膨润土，并且在刀盘背面和土仓隔板上各安装了4根搅拌臂，用于改善碴土的流塑性，从而防止产生泥饼。
通过向土仓内、螺旋输送机内和刀盘前面注入泡沫、膨润土可以达到改善碴土流动性，提高止水性，降低刀盘扭矩，减小刀盘刀具及螺旋输送机磨损的效果。
另外，由于泡沫混合空气带有气压，可以在一定程度上稳定开挖面，是盾构机容易实现土压平衡模式。
4.1.2合理的刀盘设计
刀盘设计合理，包括结构形式、良好的渣土改良剂喷口、高强的耐磨性、可较轻松的更换不同刀具等。
这两台盾构机的刀盘在设计时，考虑到在粘性土层中通过的特性，把刀盘的防泥饼作为关键设计考量。
本刀盘设计的开口率达31%，并且其开口前面小后面大，利于碴土顺利流入土仓，刀盘面板上布置有八个泡沫注入孔，辅于注入添加剂，可以有效防止刀盘结泥饼。
刀盘上的刀具布置合理，装配的刀具有：
超挖刀1把、边缘刮刀4+4把、双刃滚刀4把、单刃滚刀31把、齿刀64把。
滚刀高度高出面板达175mm，高出齿刀及刮刀35mm，有利于刀盘前面碴土的流动；它材质坚硬而有韧性，具有强大的破岩能力，适用于100Mpa以下的岩土破碎。
其工作机理是：
当刀盘在纵向油缸的巨大推力作用下，使滚刀压入岩层，同时刀盘也在转动，带动滚刀绕刀盘中心公转，在滚刀公转的同时，由于掌子面对滚刀的摩擦力作用，使滚刀还绕自身刀轴自转，这样就使得滚刀在岩面上连续滚压，对岩体产生连续的挤压和剪切。
周而复始，最终使岩体破碎。
超挖刀是专门为曲线推进、转弯或纠偏而设计。
它被安装在刀盘边缘上，通过一个液压油缸来控制超挖刀的伸出量，从而控制超挖范围。
在超挖刀的帮助下，刀盘口径的尺寸可以改变，利于盾构机通过曲线、转弯，以及紧急情况下的纠偏。
另外，刀具可以根据地层软硬不同进行互换。
在硬岩地段采用单刃滚刀，在软岩地段可以更换为相应的齿刀。
所有的滚刀都可以在刀盘的后面进行更换。
刀盘本体采用耐磨性、焊接性、冲击韧性极好的中碳钢Q235焊接而成，为适应耐磨需要，在刀盘外缘设有三圈可更换的耐磨条，面板外缘和正面以网状型式堆焊了高硬度耐磨焊丝，极大地提高了刀盘本体的耐磨性，同时，所有齿刀和刮刀镶装了用高强度合金钢制成的刀头，可以满足在本区间掘进中对刀盘耐磨性高的要求。
4.1.3良好可靠的防水、防喷涌设计
喷涌一般发生在富含地下水的砂卵石地层中，在有岩石分化界面和裂隙的岩层中，也可能发生喷涌。
一般在容易发生喷涌的地层中施工时，要向刀盘前面注入膨润土，以在刀盘前形成一层厚厚的泥膜，阻止地下水的涌入。
有时，当螺旋输送器中有高压的稀渣土时，可以向螺旋输送器中注入化学改良剂或膨润土，以改良渣土。
本盾构机采用了轴式螺旋输送器，其在设计时充分考虑了在含水砂层下面穿过时的防喷涌功能。
当碴土经过螺机时，在螺机筒壁与中间轴之间被适度压缩，水分沿筒壁下流，剩下失水的渣土继续随螺机叶片上升，在此过程中含水较大的渣土变得较为粘结，如同一个塞子散在螺机筒壁里面，称为土塞效应。
由于该效应的存在，盾构机螺机对地下水压力不太高的地层具有一定的防喷涌作用。
此外，螺旋输送机设计有前后双闸门，前后闸门均能根据需要随时关闭。
当出现紧急断电情况时，后闸门可以在蓄能器的作用下自动关闭，有效防止地下水无节制的涌入。
在第一道闸门前预留保压泵接口，在发生喷涌时迅速关闭闸门，打开接口法兰接保压泵排渣。
在具体施工中我们将用以下办法来防止喷涌：
（1）在水量较大的地段掘进时采用螺旋输送机双闸门控制，加注泥浆或高效聚合物，防喷涌、防涌水，必要时采用保压泵碴装置。
同时，利用盾构机配套的二次注浆设备及时注浆，在管片外周形成连续的封闭环，防止管片周围的地下水串通，避免喷涌。
（2）采用土压平衡模式掘进参数；严格控制盾构掘进方向和铰接油缸的行程差，以确保铰接密封效果。
加强盾构机铰接密封检查，保证不漏水漏砂。
（3）经常检查盾尾密封刷密封效果，经常填加油脂，确保密封刷状态良好。
（4）若出现喷涌现象，立即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡，通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。
然后才将螺旋输送机的后门慢慢打开，开门度为30%，边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。
（5）做好盾构机及后配套设备的保障后勤工作，保持连续快速推进，不能因盾构机后配套设备故障而影响掘进。
（6）严密监控螺旋机出土口的出土情况和土仓的压力变化情况，一旦发生喷涌现象，首先关闭螺旋机出土口处的闸门，然后在螺旋输送机出土口接驳保压泵碴系统，保证掘进，避免地下水、流砂或所添加泥浆的大量喷出，保持土仓内的土压稳定。
（7）向土仓中加入膨润土或发泡剂，改善土仓内土质的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一个整体，连续从螺旋输送机排出，避免喷涌。
（8）在中、微风化岩地层中，如果管片背注浆不充分，需通过管片进行双液二次注浆，以便尽快封堵隧道背后汇水通道。
4.1.4精密的管片拼装功能
管片拼装机沿隧道轴线运动行程2000mm，其油缸举升行程为1000mm，旋转角度+/-200，完全可以保证封顶块在任何位置时1500mm管片错缝拼装的需要。
其结构为环形结构，由盾构支承环加强圈上的二根横梁支承，拼装机可在横梁上移动，拼装机回转由两台液压马达和小齿轮驱动，拼装机平移、伸缩由液压油缸操纵控制。
管片拼装机有6个自由度，确保管片的旋转、升降、移动、俯仰、侧倾和摇摆的各基本动作而进行最终的定位，定位精度达1mm；管片拼装机通过夹紧机构将管片夹起，完成管片的粗定位和微调整定位，再通过螺栓方式完成管片间的连接和环间的连接。
4.1.5具有带压换刀的功能
盾构机在掘进的过程中，刀具由于磨损需要进行更换。
通常采取三种方式：
常压条件下直接开仓进行换刀；对土层进行加固后再实施常压下的开仓换刀；利用压入一定压力的空气，稳定掌子面，在非常压条件下进行刀具的更换，称带压换刀。
其中带压换刀适用范围较广，对盾构设备、开挖面、地面建筑物及周边环境等影响较小。
我们在上软下硬、软硬不均地层中掘进时，地面条件苛刻，不利于组织施工的情况下，压气状态下进行更换刀具或检查刀具的工作是最好的选择。
它是利用充进土仓的气压来平衡来自开挖面的水土压力，阻止开挖面的坍塌，在非常压条件下提供施工人员安全进入盾构土仓的条件，进而进行刀具的检查或更换。
这两台盾构机具完备的保压装置，在施工过程中可以实施带压换刀作业。
4.1.6具有良好的同步注浆系统
注浆装置主要包括两个注浆泵、浆液箱及管线。
在竖井，浆液被放入浆液车中，电瓶车牵引浆液车至盾构机浆液箱旁，浆液车将浆液泵入浆液箱中。
两个注浆泵各有两个出口，这样总共有四个出口，四个出口直接连至盾尾上圆周方向分布的四个注浆管上，盾构机掘进时，山注浆泵泵出的浆液被同步注入隧道管片与土层之间的环隙中，浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。
为了适应开挖速度的快慢，注浆装置可根据压力来控制注浆量的大小，可预先选择最小至最大的注浆压力，这样可以达到两个目的，一是盾尾密封不会被损坏，管片不会受过大的压力，二是对周围土层的扰动最小。
我们通过在4个注浆管路的末端安装了浆液压力传感器的方法来实时检测注浆各部位浆液的压力变化情况，并将此压力信号转换成电信号以数字形式显示在注浆机的控制面板上。
以便注浆操作人员根据注浆压力的变化情况，通过自动或手动控制注浆量，使管片与隧道的环向间隙能够及时被浆液填充。
当同步注浆效果不佳或者地层需要特别加固时，可以通过二次注浆来实现此目的。
4.1.7精确的导向测量系统
隧道掘进激光导向系统（VMT公司的SLS-TAPD）就如盾构机的眼睛，在它的帮助下我们按照真确的理论曲线在隧道中前进。
该系统主要部件有激光经纬仪、带有棱镜的激光靶、黑盒子、控制盒和隧道掘进激光导向系统用电脑。
激光经纬仪临时固定在安装好的管片上，随着盾构机的不断向前掘进，激光经纬仪也要不断地向前移动，这被称为移站。
激光靶则被固定在中盾的双室气闸上。
激光经纬仪发射出激光束照射在激光靶上，激光靶可以判定激光的入射角及折射角，另外激光靶内还有测倾仪，用来测量盾构机的滚动和倾斜角度，再根据激光经纬仪与激光靶之间的距离及各相关点的坐标等数据，隧道掘进激光导向系统就可以计算出当前盾构机轴线的准确位置。
控制盒用来组织隧道掘进激光导向系统电脑与激光经纬仪和激光靶之间的联络，并向黑盒子和激光靶供电。
黑盒子用来向激光经纬仪供电并传输数据。
隧道掘进激光导向系统电脑则是将该系统获得的所有数据进行综合、计算和评估。
所得结果可以被以图形或数字的形式显示在显示屏上。
德国VMT公司的隧道掘进激光导向系统主要作用有以下几点：
①可以在电脑显示屏上随时以图形的形式显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置，这样在盾构机掘进时，操作者就可以依此来调整盾构机掘进的姿态，使盾构机的轴线接近隧道的设计轴线，这样盾构机轴线和隧道设计轴线之间的偏差就可以始终保持在一个很小的数值范围内。
②推进一环结束后，隧道掘进激光导向系统从盾构机PLC自动控制系统获得推进油缸和铰接油缸的油缸杆伸长量的数值，并依此计算出上一环管片的管环平面，再综合考虑被手工输入隧道掘进激光导向系统电脑的盾尾间隙等因素，计算并选择这—环适合拼装的管片类型。
③可以提供完整的各环掘进姿态及其他相关资料的档案资料。
④可以通过标准的隧道设计几何元素计算出隧道的理论轴线。
⑤可以通过调制解调器和电话线和地面的一台电脑相连，这样在地面就可以实时监控盾构机的掘进姿态。
4.1.8维修改造后的功能特点
为保证S465/466号盾构机在广州地铁13号线3标能如期正常使用，本次维保工作持久且全面，涵盖所有系统组件。
分两阶段进行了维保工作：
第一阶段针对在非调试状态下就能够准确判断的机械结构项目进行修复；第二阶段在通电调试状态下，对电器、线路，流体管路，液压系统阀组、传感器等进行检测，根据结果进行修复。
本次对盾构机的改造工作主要在于泡沫系统的改造，把S465\466号盾构机原配的多管单泵系统改造为单管单泵系统后泡沫原液利用率将有较大提高，渣土改良效果将明显改善，业界内泡沫系统选择使用单管单泵已经成为潮流。
广州地层复杂，连续性差且硬岩颇多，泡沫系统改为单管单泵系统将会极大的提高渣土改良性能，对刀盘及刀具的散热和润滑作用也会有明显改善，从而提高螺旋输送机的出土效率，减小刀盘及刀具的磨损，进而加快了施工进度，降低了施工成本。
泡沫泵—泡沫管路—泡沫发生器—泡沫管—泡沫喷口，每一路泡沫从头到尾均是单独的，从而在根本上杜绝了某一路堵塞
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