盾构掘进九大常见问题及预防措施.docx
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盾构掘进九大常见问题及预防措施
盾构掘进九大常见问题及预防措施
盾构掘进九大常见问题及预防措施
盾构掘进是盾构法隧道施工的主要工序,要保证隧道的实际轴线和设计
轴线相吻合,并确保圆环拼装质量,使隧道不漏水,地面不产生大的
变形。
1土压平衡式盾构正面阻力过大
1.1现象
盾构推进过程中,由于正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变
形。
1.2原因分析
(1)盾构刀盘的进土开口率偏小,进土不畅通;
(2)盾构正面地层土质发生变化;
(3)盾构正面遭遇较大块的障碍物;
(4)推进千斤顶内泄漏,达不到其本身的最高额定油压;
(5)正面平衡压力设定过大;
(6)刀盘磨损严重
1.3预防措施
(1)合理设计土孔的尺寸,保证出土畅通;
(2)隧道轴线设计前应对盾构穿越沿线作详细的地质勘察,摸清沿
线影响盾构推进障碍物的具体位置、深度、以使轴线设计考虑到这一状
况;
(3)详细了解盾构推进断面内的土质状况,以便及时调整土压设定
值、推进速度等施工参数;
(4)经常检修刀盘和推进千斤顶,确保其运行良好;
(5)合理设定平衡压力,加强施工动态管理,及时调整控制平衡压
力值。
1.4治理办法
(1)采取辅助技术,尽量采取在工作面内进行推进障碍物清理,在
条件许可的情况下,也可采取大开挖施工法清理正面障碍物;
(2)增添千斤顶,增加盾构总推力。
2土压平衡盾构正面压力的过量波动
2.1现象
在盾构推进及管片拼装的过程中,开挖面的平衡上压力发生异常的波
动,与理论力值或设定应力值发生较大的偏差。
2.2原因分析
(1)推进速度与螺旋机的旋转速度不匹配;
(2)当盾构在砂土土层中施工时,螺旋机摩擦力大或形成土塞而被
堵住,出土不畅,使开挖面平衡压力急剧上升;
(3)盾构后退,使开挖面平衡压力下降;
(4)土压平衡控制系统出现故障造成实际上压力与设定土压力的偏
差。
2.3预防措施
(1)正确设定盾构推进的施工参数,使推进设速度与螺旋机的出土
能力相匹配;
(2)当土体强度高,螺旋机排土不畅时,在螺旋机或土仓中适量地
家注水或泡沫等润滑剂,提高出土的效率。
当土体很软,排土很快影响
正面压力的建立时,适当关小螺旋机的闸门,保证平衡土压力的建立;
(3)管片拼装作业,要正确伸缩千斤顶,严格控制油压和伸出千斤
顶的数量,确保拼装时盾构不后退;
(4)正确设定平衡土压力值以及控制系统的控制参数;
(5)加强设备维修保养,保证设备完好率,确保千斤顶没有内漏泄
现象。
2.4治理方法
(1)向切削面注入泡沫、水、澎润土等物质,改善切削进入土仓内
的土体的性能,提高螺旋机的排土能力,稳定正面土压;
(2)维修好设备,减少液压系统的泄漏;
(3)对控制系统的参数重新进行设定,满足使用要求。
3土压平衡盾构螺旋机出土不畅
3.1现象
螺旋机螺杆形成“土棍”,螺旋机无法出土,或螺旋机内形成阻塞负
荷增大,电动机无法带动螺旋机转动,不能出土。
3.2原因分析
(1)盾构开挖面平衡压力过低,无法在螺旋机内形成足够压力,螺
旋机不能正常进土,也不能出土;
(2)螺旋机螺杆安装于壳体不同心,运转过程中壳体磨损,使叶片
与壳体间隙增大,出土效率低;
(3)盾构在砂性土及强度较高的黏性土中推进时,土与螺旋机壳体
间的摩擦力大,螺旋机的旋转阻力加大,电动机无法转动;
(4)大块的漂砾进入螺旋机,卡住螺杆;
(5)螺旋机驱动电动机,因为长时间高负荷工作,过热或油压过
高而停止工作。
3.3预防措施
(1)螺旋机打滑时,把盾构开挖面平衡压力的设定值提高,盾构的
推进速度提高,使螺旋机正常进土;
(2)螺旋机安装时要注意精度,运作过程中加强对轴承的润滑;
(3)降低推进速度,使单位时间内螺旋机的进土量降低,螺旋机的
电动机的负荷降低;
(4)在螺旋机中加注水、泥浆或泡沫等润滑剂,使土与螺旋机外壳
的摩擦力降低,减少电动机的负荷。
3.4治理方法
(1)打开螺旋机的盖板,清理螺旋机被堵塞的部位;
(2)将磨损的螺旋机螺杆更换。
水压力+土压力=土仓压力
4盾构掘进轴线偏差
4.1现象
盾构掘进过程中,盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线,影响成环管
片的轴线;
4.2原因分析
(1)盾构超挖或欠挖,造成盾构在土体内的姿态不好,导致盾构轴
线产生过量的偏离;
(2)盾构测量误差导致轴线的偏差;
(3)盾构纠偏不及时或纠偏不到位;
(4)盾构处于不均匀土层中,即处于两种不同土层相交的地带时,
两种土的压缩性、抗压强度、抗剪强度等指标不同;
(5)盾构处于非常软弱的土层中如果推进停止的间隙过长当正面平
衡压力损失时,会导致盾构下沉;
(6)拼装管片时,拱底块部位盾壳内清理不干净,有杂质夹杂在相
邻两环管片的接缝内,就使管片的下部超前,轴线产生向上的趋势,影
响盾构推进轴线的控制;
(7)同步注浆量不够或浆液质量不好,泌水后引起隧道沉降,而影
响推进轴线的控制;
(8)浆液不固结使隧道在大的推力作用下引起变形。
4.3预防措施
(1)正确设定平衡压力,使盾构的出土量与理论值接近,减少超
挖与欠挖现象,控制好盾构的姿态;
(2)盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站;
(3)发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏,使盾构正确的沿着隧道
设计轴线前进;
(4)盾构处于不均匀土层中时,适当控制推进速度,多用刀盘刻削
土体,减少推进时的不均匀阻力。
也可以采用向开挖面注入泡沫或膨润
土的办法,改善土体使推进更加顺畅;
(5)当盾构在极其软弱的土层中施工时,应掌握推进速度与进土量
的关系,控制正面土体的流失;
(6)拼装拱底块管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理,防止杂质夹
杂在管片间,影响隧轴线;
(7)在施工中按质保量做好注浆工作,保证浆液的搅拌质量和注入
方量。
4.4治理方法
(1)调整盾构的千斤顶编组或调整各区域油压及时纠正盾构轴线;
(2)对开挖面做具部的超挖,使盾构沿着被超挖的一侧前进;
(3)盾构的轴线受到管片位置的阻碍不能进行纠偏时,采用楔子环
管片调整环面与隧道设计轴线的垂直度,改善盾构后座面。
5盾构过量的自转
5.1、现象
盾构推进中盾构发生过量的旋转,造成盾构与车架连接不好,设备运
行不稳定,增加测量、封顶快拼装等困难。
5.2、原因分析
(1)盾构内设备布置重量不平衡,盾构的重心不在垂直的中心线上
而产生了旋转力矩;
(2)盾构所处的土层不均匀,两侧的阻力不一致,造成推进过程中
受到附加的旋转力矩;
(3)在施工过程中刀盘或旋转设备连续同一转向,导致盾构在推进
运动中旋转;
(4)在纠偏时左右千斤顶推力不同及盾构安装时千斤顶轴线与盾构
轴线不平行。
5.3、预防措施
(1)安装于盾构内的设备作合理布置,并对各设备的重量和位置进
行验算,使盾构重心与中线上或配置配重调整重心位置于中心线上;
(2)经常纠正盾构转角,使盾构自转于允许范围内;
(3)根据盾构的自转角,经常改变旋转设备的工作转向。
5.4、治理方法
(1)可通过改变刀盘拿或旋转设备的转向或改变管片的拼装顺序来
调节盾构的自转角度;
(2)盾构自转量较大时,可采用单侧压重的方法纠正盾构转角。
6盾构后退
6.1、现象
盾构停止推进,尤其是拼装管片的时候,产生后退的现象,使开挖面
压力下降,地面产生下沉变形。
6.2、原因分析
(1)盾构千斤顶自锁性能不好,千斤顶回缩;、
(2)千斤顶大腔的安全溢流阀压力设定过低,使千斤顶无法顶住盾
构正面的土压力;
(3)盾构拼装管片时千斤顶缩回的个数过多,并且没有控制好应有
的防后退顶力。
6.3、预防措施
(1)加强盾构千斤顶的维修保养工作,防止产生内泄漏;
(2)安全溢流阀的压力调至规定值;
(3)拼装时不多缩千斤顶,管片拼装到位及时伸出千斤顶到规定压
力。
6.4、治理方法
盾构发生后退,应及时采取预防措施,防止后退的情况进一步加剧,
如因盾构后退而无法拼装,可进行二次推进。
7盾尾密封装置泄漏
7.1、现象
地下水、泥及同步注浆浆液从盾尾的密封装置渗漏进入盾尾的盾壳和
隧道内,严重影响工程进度和施工质量,甚至对工程安全带来灾难。
7.2、原因分析
(1)管片与盾尾不同心,使盾尾和管片间的间隙局部过大,超过密
封装置的密封界限;
(2)密封装置受偏心的管片过度挤压后,产生塑性变形,失去弹性,
密封性能下降;
(3)盾尾密封油脂压注不充分,盾尾钢刷内浸入了浆液并固结,盾
尾刷的弹性丧失,密封性能下降;
(4)盾构后退,造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动,使
刷毛反转,盾尾刷变形而密封性能下降;
(5)盾尾密封油脂的质量不好,对盾尾钢丝刷起不到保护的作用,
或因油脂中含有杂质堵塞泵,使油脂压注量达不到要求。
7.3、预防措施
(1)严格控制盾构推进的纠偏量,尽量使管片四周的盾尾空隙均匀
一致,减少管片对盾尾密封刷的挤压程度;
(2)及时、保量、均匀的压注盾尾油脂;
(3)控制盾构姿态,避免盾构产生后退现象;
(4)采用优质的油脂要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性
能;
7.4、治理方法
(1)对已经产生泄漏的部位集中压注盾尾油脂,恢复密封的性能;
(2)管片拼装时在管片背面塞入海绵,将泄漏部位堵住;
(3)有多道盾尾钢丝刷的盾构可将最里面的一道钢刷更换,以保证
盾尾刷的密封性;
(4)从盾尾内清除密封装置钢刷内杂物。
8盾构切口前方底层过量变形
8.1、现象
在盾构推进过程中,切口前方地面出现超量沉降或隆起
8.2、原因分析
(1)地质状况发生突变;
(2)施工参数设定不当,如平衡土压力设定值偏低或偏高,推进速
度过快或过慢;
(3)盾构切削土体时超挖或欠挖。
8.3、预防措施
(1)详细了解地质状况,及时调整施工参数;
(2)尽快摸索出施工参数的设定规律,严格控制平衡压力及推进进
度设定值,避免其波动范围过大;
(3)按理论出土量和施工实际工况定出合理出土量。
8.4、治理方法
根据地面监测情况,及时调整盾构施工参数、如推进速度、平衡压力、
出土量等。
9运输过程中管片受损
9.1现象
在管片垂直运输与水平运输过程中,将管片边角撞坏。
9.2原因分析
(1)行车吊运管片时,管片由于晃动而碰撞行车支腿或其他物件,
造成边角损坏;
(2)管片翻身时碰擦边角,引起损坏;
(3)管片堆放时垫木没有放置妥当;
(4)用钢丝绳起吊管片时钢丝绳将管片的棱边勒坏;
(5)运输管片的平板车颠簸跳动,造成管片损坏;
(6)在管片吊放时,放下动作过大,使管片损坏。
9.3、预防措施
(1)行车操作要平稳,防止过大的晃动;
(2)管片使用翻身架翻身,或用专用吊具翻身,保证管片翻身过程
中的平稳;
(3)地面堆放管片时,上下两块管片之间要垫上垫木;
(4)设计吊运管片的专用吊具,使钢丝绳在吊运管片的过程中不碰
撞管片的边角;
(5)采用运输管片的专用平板车,加设避震设置;叠放的管片之间
垫好垫木;
(6)工作面储存管片的地方放置枕木将管片垫高,使存放的管片与
隧道不产生碰撞。
9.4、治理措施
已经碰撞损坏的管片应及时进行修补,损坏较重的管片运回地面进行
整修,更换新的管片。
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