复合地层土压平衡盾构施工常见问题

接触盾构机半年多了，对盾构机常见的问题有了一定的认识和体会，总结下以供参考学习！1 盾构机身滚动问题盾构机身滚动是由于刀盘切削开挖面土体产生的扭矩大于盾构机壳体与隧道洞壁之间的摩擦力矩而产生的。

在两地层分界面掘进时，由于岩性差别太大且岩层稳定性较好，此时扭矩很大，而盾构机壳体与洞壁之间只有部分产生摩擦力，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构机身的滚动，过大的滚动会影响管片的拼装，也会引起隧道轴线的偏斜。

一般情况下，当滚动偏差超过0.5°时，应及时采用以下方法进行纠正。

1）针对性地加注泡沫减小刀盘扭矩。

2）及时注浆，确保注浆量，采用活性浆液等措施增大盾构周边摩擦力。

3）改变刀盘旋转方向，放慢推进速度。

2 泥饼问题盾构机穿越粘性土层时，由于刀盘面需维持较高的压力，而且温度一般也很高。

这样粘性土在高温、高压作用下易压实固结产生泥饼，特别是在刀盘的中心部位。

当产生泥饼时，掘进速度急剧下降，刀盘扭矩也会上升，大大降低开挖效率，甚至无法掘进。

施工中主要采取下列措施。

1）在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成刮刀，增大刀盘的开口率。

2）适量增加泡沫的注入量，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。

3）刀盘背面和土仓压力隔板上设搅拌棒，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔向土仓中注射泡沫，改善渣土和易性，增大渣土流动性。

4）必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加碴土的流动性，利于碴土的排出。

5）采用2/3仓土加气压模式掘进。

6）一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在离心力的作用下脱落。

确保开挖面稳定的情况下也可采用人工进仓清除。

3 螺旋输送机喷涌问题当基岩裂隙水发育时，隔水层厚度不一致且常缺失。

在这种地层中，如果盾构机没有连续掘进或掘进间歇，以及同步注浆不密实形成流水通道，水压较大，土质不良，进入土仓的渣土不具有一定的塑性（粘土矿物质含量少，密水性差），那么承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。

盾构掘进施工九大常见问题及预防措施[岩土工程类优质文档首发]盾构掘进施工九大常见问题及预防措施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。

城市建筑工程近年来随着国内盾构机生产及施工水平的不断提高，盾构法施工在国内隧道工程施工中得到了越来越广泛的应用。

虽然国内盾构法施工技术已基本成熟但是施工中大大小小的事故还是频繁发生，其主要原因之一便是行业发展太快，相关技术管理人员储备不足，部分技术管理人员对盾构法施工经验不足，对盾构法施工原理掌握不够，遇到突发事件处理不当；针对这种情况本文就土压平衡盾构机施工中常见突发事件的形成原因及处理方法加以探讨和总结，希望能为部分同仁提供一定的帮助。

一、土压平衡盾构机几种常见突发情况及原因分析1.刀盘不转。

a、刀具损坏、脱落，造成扭矩突然增大，当大于其安全扭矩时，刀盘停止旋转，再次启动困难。

b、盾构掘进结束后，立即停止刀盘旋转，停机扭矩过大。

c、掌子面的突然坍塌或失稳造成刀盘被卡住。

d、渣土改良不好。

e掘进复合地层刀盘贯入度过大，导致刀具被地层卡住。

f止浆板损坏注浆浆液逆流到掌子面，或地层加固浆液进入掌子面，盾构停机时间较长时浆液凝固把刀盘裹住。

g 遇到孤石、异物或建（构）筑物被卡。

h急停按钮被按下或设备故障。

2.盾体卡死。

a、刀具、刀盘磨损严重，开挖直径不足。

b、地层中异物挤压卡住盾体。

c、转弯时盾体与地层干涉。

d、盾尾间隙未控制好，盾尾与管片干涉。

e、盾构长时间停机，盾体被注浆浆液或地层加固浆液包裹。

3.主轴承密封损坏。

a、设计不合理、制造过程存在缺陷。

b、盘、土仓结泥饼后土仓温度持续居高不下。

c、地层中存在坚硬的异物，异物进入土仓造成轴承部位损坏。

d、盾构机操作人员没有掌握渣土改良效果，没有实时观测土仓和渣土温度。

e、设备运转过程中没有及时足量的注入油脂或油脂质量不达标，杂物进入密封。

f、冷却水循环未起效果，密封温度长期过高。

4.盾尾密封失效。

a、盾尾密封设计不合理、自身质量或安装质量存在缺陷，始发前手涂油脂质量不达标。

b、盾尾油脂质量不达标、注入量不足、注入方法不合理。

c、区间距离过长密封磨损、疲劳损坏。

盾构施工中常见问题分析及防治措施随着城市的不断拓展和市场的不断扩大，盾构工程日益受到重视，成为城市建设中的重要组成部分。

然而，在盾构施工过程中，也时常会出现一些问题，如何有效地分析和解决这些问题，是保证盾构工程进展顺利和安全的关键之一。

本文将对盾构施工中常见问题进行分析，并提出相应的防治措施。

1. 盾构机故障盾构机是盾构施工中不可或缺的设备之一。

然而，在实际施工中，盾构机故障是比较常见的情况。

盾构机故障可能导致施工进度延误、安全事故等问题的发生。

1.1 故障原因•设备故障：盾构机本身设计出现缺陷或部件损坏等。

•操作不当：盾构机的操作人员在操作过程中出现失误或者质量不合格等问题。

•环境因素：如地质情况不稳定、施工区域的气候环境等因素均有可能导致盾构机故障。

1.2 防治措施•设备保养：对盾构机进行定期维护和保养，预防盾构机本身的故障。

•员工培训：对盾构机操作人员进行专业培训，提高员工的专业技能和操作水平，减少操作不当造成的故障。

•环境管理：对施工环境进行科学合理的管理，结合具体环境类型进行不同的措施，提高施工效率的同时减少盾构机故障的发生。

2. 施工质量问题盾构施工质量是工程质量的重要组成部分。

若施工质量存在问题，则会直接影响到工程安全和工程质量。

2.1 问题原因•施工人员技能不足：盾构施工需要相应的专业技能和经验，如果施工人员对于施工过程中的技术要求不熟练，则很容易出现质量问题。

•环境因素影响：施工过程中，环境因素会对施工质量产生一定的影响。

•材料质量问题：质量不达标的材料会对施工质量产生影响。

2.2 防治措施•员工培训：加强员工技术培训，保障员工对施工过程的掌握和熟练操作，提高施工质量。

•严格现场管理：加强现场施工管理，对施工现场进行密切的监管和管理，确保施工质量。

•细化施工标准：建立规范的施工标准，明确施工过程中的每一个环节，严格按照标准进行操作，提高施工质量。

3. 安全事故问题盾构施工涉及到大量的工程设备，涉及到工人的安全问题，因此安全事故问题时刻不能忽视。

前言盾构施工工法在国内近年流行的机械化施工作业，由于盾构工法较传统的矿山法施工作业安全、自动化程度高、工人劳动强度低，越来越受施工单位欢迎。

盾构工法经过在国内多年的施工实践，盾构工法逐步被人们所认识和了解，虽然盾构工法有不少的优点，但其缺点也不少，如盾构施工中发生错台、管片破损等质量问题，没法返工，留下工程永久性的质量缺陷，质量问题重点为预控。

因此，施工过程中的风险管理越来越受人们所重视，不断探索施工风险预控制技术，非但可以提供施工质量水平和企业的技术管理水平，同时有利于避免质量、安全事故，降低施工成本。

风险管理关键在于发现问题，分析问题，采取应对措施和预防措施，总结经验，不断提高工程风险的管理。

现本文以表格的形式对盾构施工过程中的一些质量问题分类概述，并找出问题产生的原因，进而提出处理措施。

见下表：拆除封门时浮现涌水、流砂洞口土体流失盾构推进轴线偏离设计轴线封门外侧加固土体强度低地下水发生变化封门外土体暴露时间太长洞口土体加固效果不好洞口密封装置失效掘进面土体失稳盾构基座变形盾构后靠支撑发生位移或者变形出洞推进时盾构轴线上浮1.创造条件使盾构尽快进入洞口，并对洞门圈进行加固封堵，如双液注浆、直接冻结等2.加强监测，观测封门附近、工作井和周围环境的变化。

3.加强工作井的支护结构体系1.洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性；2.洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈；密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况；3.在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体，在相应位置设置可调节的构造，保证密封的性能；1.盾构基座中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向保持一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处；2.对基座框架结构的强度和刚度进行验算，以满足出洞时盾构穿越加固土体所产生的推力要求；3.控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致；4.盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求；5.在推进过程中合理控制盾构的总推力，使千斤顶合理编组，避免浮现不均匀受力后盾系统浮现失稳掘进面土体失稳反力架失效负环管片破坏钢支撑失稳正面土压力选择不当地质条件发生变化施工人员违规操作掘进速度出土速度施工机械浮现故障1.对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。

土压平衡盾构施工中常见的问题及措施一、土压平衡盾构施工常见问题1.1盾构机身产生的滚动问题对于盾构机身所产生的滚动问题来说，主要是因刀盘切削开挖面土体引发的扭矩比盾构机壳体和隧道洞壁间的摩擦力矩大而诱发。

基于两地层分界面掘进工作过程中，因岩性差异很大，同时岩层稳定性比较好，如果扭矩偏高，但盾构机壳体和洞壁只有部分产生摩擦力，在摩擦力矩难以对刀盘切削土体形成的扭矩进行有效平衡时，便会导致盾构机身产生滚动问题。

值得注意的是，当滚动呈现大幅度状况时，会对管片拼装产生影响，并且也会导致隧道轴线发生偏斜的状况。

1.2泥饼问题当盾构机穿越粘性土层的情况下，因刀盘面需要维持比较高的压力，同时温度通常偏高，基于此条件下，受到高温、高压的影响，容易导致粘土压实固结，进而形成泥饼，尤其是基于刀盘中心位置，形成泥饼的几率颇高。

在形成泥饼的情况下，掘进速度会快速降低，同时刀盘扭矩也会升高，这样会使开挖的效率大幅度下降，严重情况下引发无法继续掘进的情况，严重影响施工进度。

1.3螺旋输送机产生的喷涌问题基于基岩裂隙水发育的条件下，隔水层厚度差异，同时经常出现缺失的情况，便易发生喷涌问题。

并且，倘若面对此类地层，在盾构机未能持续掘进，或掘进间歇的情况下，又或者同步注浆不够密实，导致流水通道形成，水压偏高，土质较差，置入土仓当中的渣土缺乏塑性，便会导致承压水和无塑性渣土之间发生螺旋输送器喷涌问题。

1.4地表沉降问题在土仓内压力不足的情况下，同时和外界水土压力处于不平衡条件下，容易导致盾构刀盘面前方土层发生坍塌事故，进而使地表沉降问题诱发。

并且当管片脱出盾尾之后，管片和地层之间存在一环形成建筑空间，若软岩地层当中未能及时做好同步注浆填充工作，则拱顶围岩易发生变形，进而导致地表出现沉降速率过大或过量沉降情况。

二、土压平衡盾构施工常见问题相关解决措施分析2.1盾构机身滚动问题的解决措施针对上述提到的盾构机身所产生的滚动问题，需采取的纠正措施为：一方面，加注适量的泡沫，使刀盘扭矩减小；另一方面，采取及时注浆处理措施，保证注浆量充分，并使用活性浆液使盾构周边摩擦力得到有效增大。

盾构施工过程质量通病分析及预防1 施工过程质量通病分析1.1 土压平衡式盾构盾构推进困难和地面隆起变形原因分析: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状的障碍物;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。

1.2 盾构机后退盾构停止推进,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。

而且盾构后退过多会严重损害盾尾密封装置寿命。

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,并且没有控制好最小应有的防后退顶力。

1.3 盾尾密封装置泄漏原因分析:1、管片与盾尾不同心,使盾尾和管片间的空隙局部过大,超过密封装置的密封功能界限: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,盾尾钢刷内侵入了注浆的浆液并固结,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,使刷毛反卷,盾尾刷变形而密封性能下降,严重影响盾尾密封寿命;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。

1.4 沿隧道轴线地层变形量过大原因分析:1、盾构开始掘进后,如不能同步地进行注浆或注浆效果差,则会产生地面沉降;2、盾尾密封效果不好,注浆压力又偏高,浆液从盾尾渗入隧道,造成有效注浆量不足:3、浆液质量不好,强度达不到要求,不能起到支护作用,造成地层变形量过大;4、注浆过程不均匀,推进过程中有时注浆压力大,注浆量足,有时注浆量少,甚至不注浆,造成对土体结构的扰动和破坏,使地层变形量过大。

1.5 同步注浆浆管堵塞原因分析:1、停止注浆的时间太长,留在浆管中的浆液结硬,引起堵塞;2、浆液中的砂含量太高,沉淀在浆管中,使浆管通径逐渐减小,引起堵塞;3、浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存,时间长了就沉淀凝固。

盾构法施工过程中的常见问题及防治措施
盾构法施工过程中的常见问题及防治措施
【摘要】随着我们国经济的快速发展，近几年地下交通运输发展形势越来越好，其施工安全问题得到广泛的关注。

因此盾构法隧道施工安全得到了一定的关注，本文主要阐述了有关盾构法施工过程中的常见问题及防治措施的一系列问题。

【关键词】盾构法，施工过程，问题，防治措施
一.前言
盾构推进过程中掘削参数的变化会对地层产生扰动影响，诸多物理影响是相当程度上的干扰，如果不能及时进行改善调整，周围的居民以及各种建筑物都会受到危害。

在地下工程中，盾构法起到了相当大的作用，在科技发展下，也要不断更新技术，提高盾构法施工技术水平，让交通更加便利，安全可靠。

二.盾构法的优点
盾构法施工的主要优点有：①除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响：②盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少，土方量较少；③在土质差水位高的地方建设埋深较大的隧道，有较高的经济技术优势。

三.盾构法施工过程中出现的问题
1.地表沉降
造成地表沉降的主要原因是施工过程中产生的地层损失引起的，地层损失包括建筑空隙及超挖或其它土层流失,具体为：
(一)盾构工作面前方上体的挤入。

（二）盾构上方土体挤入因盾构外壳直径和拼装管片直径不同产生的建筑空隙。

（三）盾构纠偏引起土体超挖。

（四）盾构推进有曲率时造成土体损失。

（五）盾构推进时切口环上的突缘引起超挖。

（六）盾构推进引起土体孔隙水压力变化,或因降水引起地下水位下降,引起土体固结沉降。