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盾構掘進施工九大常見問題及預防措施

 盾構掘進施工九大常見問題及預防措施

1 土壓平衡式盾構正面阻力過大 

1.1現象

盾構推進過程中，由于正面阻力過大造成盾構推進困難和地面隆起變形。

1.2原因分析

（1）盾構刀盤的進土開口率偏小，進土不暢通；

（2）盾構正面地層土質發(fā)生變化；

（3）盾構正面遭遇較大塊的障礙物；

（4）推進千斤頂內泄漏，達不到其本身的**高額定油壓；

（5）正面平衡壓力設定過大； 

（6）刀盤磨損嚴重 

1.3預防措施

（1）合理設計土孔的尺寸，保證出土暢通；

（2）隧道軸線設計前應對盾構穿越沿線作詳細的地質勘察，摸清沿線影響盾構推進障礙物的具體位置、深度、以使軸線設計考慮到這一狀況；

（3）詳細了解盾構推進斷面內的土質狀況，以便及時調整土壓設定值、推進速度等施工參數；

（4）經常檢修刀盤和推進千斤頂，確保其運行良好；

（5）合理設定平衡壓力，加強施工動態(tài)管理，及時調整控制平衡壓力值。

1.4治理辦法

（1）采取輔助技術，盡量采取在工作面內進行推進障礙物清理，在條件許可的情況下，也可采取大開挖施工法清理正面障礙物；

（2）增添千斤頂，增加盾構總推力。

2 土壓平衡盾構正面壓力的過量波動

2.1現象

在盾構推進及管片拼裝的過程中，開挖面的平衡上壓力發(fā)生異常的波動，與理論力值或設定應力值發(fā)生較大的偏差。

2.2原因分析

（1）推進速度與螺旋機的旋轉速度不匹配；

（2）當盾構在砂土土層中施工時，螺旋機摩擦力大或形成土塞而被堵住，出土不暢，使開挖面平衡壓力急劇上升；

（3）盾構后退，使開挖面平衡壓力下降；

（4）土壓平衡控制系統(tǒng)出現故障造成實際上壓力與設定土壓力的偏差。

2.3預防措施

（1）正確設定盾構推進的施工參數，使推進設速度與螺旋機的出土能力相匹配；

（2）當土體強度高，螺旋機排土不暢時，在螺旋機或土倉中適量地家注水或泡沫等潤滑劑，提高出土的效率。當土體很軟，排土很快影響正面壓力的建立時，適當關小螺旋機的閘門，保證平衡土壓力的建立；

（3）管片拼裝作業(yè)，要正確伸縮千斤頂，嚴格控制油壓和伸出千斤頂的數量，確保拼裝時盾構不后退；

（4）正確設定平衡土壓力值以及控制系統(tǒng)的控制參數；

（5）加強設備維修保養(yǎng)，保證設備完好率，確保千斤頂沒有內漏泄現象。

。

2.4治理方法

（1）向切削面注入泡沫、水、澎潤土等物質，改善切削進入土倉內的土體的性能，提高螺旋機的排土能力，穩(wěn)定正面土壓；

（2）維修好設備，減少液壓系統(tǒng)的泄漏；

（3）對 控制系統(tǒng)的參數重新進行設定，滿足使用要求。

3 土壓平衡盾構螺旋機出土不暢

3.1現象

螺旋機螺桿形成“土棍”，螺旋機無法出土，或螺旋機內形成阻塞負荷增大，電動機無法帶動螺旋機轉動，不能出土。

3.2原因分析

（1）盾構開挖面平衡壓力過低，無法在螺旋機內形成足夠壓力，螺旋機不能正常進土，也不能出土；

（2）螺旋機螺桿安裝于殼體不同心，運轉過程中殼體磨損，使葉片與殼體間隙增大，出土效率低；

（3）盾構在砂性土及強度較高的黏性土中推進時，土與螺旋機殼體間的摩擦力大，螺旋機的旋轉阻力加大，電動機無法轉動；

（4）大塊的漂礫進入螺旋機，卡住螺桿；

（5）螺旋機驅動電動機，因為長時間高負荷工作，過熱或油壓過高而停止工作。

3.3預防措施

（1）螺旋機打滑時，把盾構開挖面平衡壓力的設定值提高，盾構的推進速度提高，使螺旋機正常進土；

（2）螺旋機安裝時要注意精度，運作過程中加強對軸承的潤滑；

（3）降低推進速度，使單位時間內螺旋機的進土量降低，螺旋機的電動機的負荷降低；

（4）在螺旋機中加注水、泥漿或泡沫等潤滑劑，使土與螺旋機外殼的摩擦力降低，減少電動機的負荷。

3.4治理方法

（1）打開螺旋機的蓋板，清理螺旋機被堵塞的部位；

（2）將磨損的螺旋機螺桿更換。

水壓力 土壓力=土倉壓力

4 盾構掘進軸線偏差 

4.1現象

   盾構掘進過程中，盾構推進軸線過量偏離隧道設計軸線，影響成環(huán)管片的軸線；

4.2原因分析

  （1）盾構超挖或欠挖，造成盾構在土體內的姿態(tài)不好，導致盾構軸線產生過量的偏離；

  （2）盾構測量誤差導致軸線的偏差；

  （3）盾構糾偏不及時或糾偏不到位；

  （4）盾構處于不均勻土層中，即處于兩種不同土層相交的地帶時，兩種土的壓縮性、抗壓強度、抗剪強度等指標不同；

  （5）盾構處于非常軟弱的土層中如果推進停止的間隙過長當正面平衡壓力損失時，會導致盾構下沉；

  （6）拼裝管片時，拱底塊部位盾殼內清理不干凈，有雜質夾雜在相鄰兩環(huán)管片的接縫內，就使管片的下部超前，軸線產生向上的趨勢，影響盾構推進軸線的控制；

  （7）同步注漿量不夠或漿液質量不好，泌水后引起隧道沉降，而影響推進軸線的控制；

  （8）漿液不固結使隧道在大的推力作用下引起變形。

4.3預防措施

  （1）正確設定平衡壓力，使盾構的出土量與理論值接近，減少超挖與欠挖現象，控制好盾構的姿態(tài)；

  （2）盾構施工過程中經常校正、復測及復核測量基站；

  （3）發(fā)現盾構姿態(tài)出現偏差時應及時糾偏，使盾構正確的沿著隧道設計軸線前進；

  （4）盾構處于不均勻土層中時，適當控制推進速度，多用刀盤刻削土體，減少推進時的不均勻阻力。也可以采用向開挖面注入泡沫或膨潤土的辦法，改善土體使推進更加順暢；

  （5）當盾構在極其軟弱的土層中施工時，應掌握推進速度與進土量的關系，控制正面土體的流失；

  （6）拼裝拱底塊管片前應對盾殼底部的垃圾進行清理，防止雜質夾雜在管片間，影響隧軸線；

  （7）在施工中按質保量做好注漿工作，保證漿液的攪拌質量和注入方量。

4.4治理方法

  （1）調整盾構的千斤頂編組或調整各區(qū)域油壓及時糾正盾構軸線；

  （2）對開挖面做具部的超挖，使盾構沿著被超挖的一側前進；

  （3）盾構的軸線受到管片位置的阻礙不能進行糾偏時，采用楔子環(huán)管片調整環(huán)面與隧道設計軸線的垂直度，改善盾構后座面。

5 盾構過量的自轉 

5.1、現象

盾構推進中盾構發(fā)生過量的旋轉，造成盾構與車架連接不好，設備運行不穩(wěn)定，增加測量、封頂快拼裝等困難。

5.2、原因分析

  （1）盾構內設備布置重量不平衡，盾構的重心不在垂直的中心線上而產生了旋轉力矩；

  （2）盾構所處的土層不均勻，兩側的阻力不一致，造成推進過程中受到附加的旋轉力矩；

  （3）在施工過程中刀盤或旋轉設備連續(xù)同一轉向，導致盾構在推進運動中旋轉；

  （4）在糾偏時左右千斤頂推力不同及盾構安裝時千斤頂軸線與盾構軸線不平行。

5.3、預防措施

  （1）安裝于盾構內的設備作合理布置，并對各設備的重量和位置進行驗算，使盾構重心與中線上或配置配重調整重心位置于中心線上；

  （2）經常糾正盾構轉角，使盾構自轉于允許范圍內；

  （3）根據盾構的自轉角，經常改變旋轉設備的工作轉向。

5.4、治理方法

  （1）可**改變刀盤拿或旋轉設備的轉向或改變管片的拼裝順序來調節(jié)盾構的自轉角度；

  （2）盾構自轉量較大時，可采用單側壓重的方法糾正盾構轉角。

6 盾構后退 

6.1、現象

盾構停止推進，尤其是拼裝管片的時候，產生后退的現象，使開挖面壓力下降，地面產生下沉變形。

6.2、原因分析

  （1）盾構千斤頂自鎖性能不好，千斤頂回縮；、

  （2）千斤頂大腔的安全溢流閥壓力設定過低，使千斤頂無法頂住盾構正面的土壓力；

  （3）盾構拼裝管片時千斤頂縮回的個數過多，并且沒有控制好應有的防后退頂力。

6.3、預防措施

  （1）加強盾構千斤頂的維修保養(yǎng)工作，防止產生內泄漏；

  （2）安全溢流閥的壓力調至規(guī)定值；

  （3）拼裝時不多縮千斤頂，管片拼裝到位及時伸出千斤頂到規(guī)定壓力。

6.4、治理方法

盾構發(fā)生后退，應及時采取預防措施，防止后退的情況進一步加劇，如因盾構后退而無法拼裝，可進行二次推進。

7盾尾密封裝置泄漏 

7.1、現象

地下水、泥及同步注漿漿液從盾尾的密封裝置滲漏進入盾尾的盾殼和隧道內，嚴重影響工程進度和施工質量，甚至對工程安全 帶來災難。

7.2、原因分析

  （1）管片與盾尾不同心，使盾尾和管片間的間隙局部過大，超過密封裝置的密封界限；

  （2）密封裝置受偏心的管片過度擠壓后，產生塑性變形，失去彈性，密封性能下降；

  （3）盾尾密封油脂壓注不充分，盾尾鋼刷內浸入了漿液并固結，盾尾刷的彈性喪失，密封性能下降；

  （4）盾構后退，造成盾尾刷與管片間發(fā)生刷毛方向相反的運動，使刷毛反轉，盾尾刷變形而密封性能下降；

  （5）盾尾密封油脂的質量不好，對盾尾鋼絲刷起不到保護的作用，或因油脂中含有雜質堵塞泵，使油脂壓注量達不到要求。

7.3、預防措施

  （1）嚴格控制盾構推進的糾偏量，盡量使管片四周的盾尾空隙均勻一致，減少管片對盾尾密封刷的擠壓程度；

  （2）及時、保量、均勻的壓注盾尾油脂；

  （3）控制盾構姿態(tài)，避免盾構產生后退現象；

  （4）采用優(yōu)質的油脂要求有足夠的粘度、流動性、潤滑性、密封性能；

7.4、治理方法

  （1）對已經產生泄漏的部位集中壓注盾尾油脂，恢復密封的性能；

  （2）管片拼裝時在管片背面塞入海綿，將泄漏部位堵??；

  （3）有多道盾尾鋼絲刷的盾構可將**里面的一道鋼刷更換，以保證盾尾刷的密封性；

  （4）從盾尾內清除密封裝置鋼刷內雜物。

8盾構切口前方底層過量變形

8.1、現象

在盾構推進過程中，切口前方地面出現超量沉降或隆起

8.2、原因分析

  （1）地質狀況發(fā)生突變；

  （2）施工參數設定不當，如平衡土壓力設定值偏低或偏高，推進速度過快或過慢；

  （3）盾構切削土體時超挖或欠挖。

8.3、預防措施

  （1）詳細了解地質狀況，及時調整施工參數；

  （2）盡快摸索出施工參數的設定規(guī)律，嚴格控制平衡壓力及推進進度設定值，避免其波動范圍過大；

  （3）按理論出土量和施工實際工況定出合理出土量。

8.4、治理方法

根據地面監(jiān)測情況，及時調整盾構施工參數、如推進速度、平衡壓力、出土量等。

9 運輸過程中管片受損

9.1現象

在管片垂直運輸與水平運輸過程中，將管片邊角撞壞。

9.2原因分析

  （1）行車吊運管片時，管片由于晃動而碰撞行車支腿或其他物件，造成邊角損壞；

  （2）管片翻身時碰擦邊角，引起損壞；

  （3）管片堆放時墊木沒有放置妥當；

  （4）用鋼絲繩起吊管片時鋼絲繩將管片的棱邊勒壞；

  （5）運輸管片的平板車顛簸跳動，造成管片損壞；

  （6）在管片吊放時，放下動作過大，使管片損壞。

9.3、預防措施

  （1）行車操作要平穩(wěn)，防止過大的晃動；

  （2）管片使用翻身架翻身，或用專用吊具翻身，保證管片翻身過程中的平穩(wěn)；

  （3）地面堆放管片時，上下兩塊管片之間要墊上墊木；

  （4）設計吊運管片的專用吊具，使鋼絲繩在吊運管片的過程中不碰撞管片的邊角；

  （5）采用運輸管片的專用平板車，加設避震設置；疊放的管片之間墊好墊木；

  （6）工作面儲存管片的地方放置枕木將管片墊高，使存放的管片與隧道不產生碰撞。

9.4、治理措施

已經碰撞損壞的管片應及時進行修補，損壞較重的管片運回地面進行整修，更換新的管片。