土压平衡盾构施工技术难点及处理措施
【摘要】土压平衡盾构以其高效、安全、环保等优点，已被广泛应用于地铁施工中，虽然技术成熟，但施工中一些常见的问题，施工方依然应当采取预防及处理措施，从而确保地铁工程的施工质量。本文根据实际工作经验，对施工中几个常见的难题探讨了其预防及处理措施。
【关键词】土压平衡盾构；盾构法隧道；事故预防；处理
一、盾构刀盘结泥饼问题
盾构机穿越粘土地层时，如掘进参数不当，则刀盘和土仓会产生很高的温度，这样粘土在高温、高压作用下易压实固结成泥饼，特别是刀盘的中心部位。当泥饼产生，最终会导致盾构无法掘进。
施工中采取的主要技术措施为：1）施工前分析隧道范围内的地层情况，在到达此地层前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀，增大刀盘的开口率。3）合理增加刀盘前方泡沫的注入量，增大碴土的流动性，减小碴土的黏附性，降低泥饼产生的几率。5）必要时螺旋输送机内也要加入泡沫，以增加渣土的流动性，利于渣土的排出。6）如果刀盘产生泥饼，可空转刀盘，使泥饼在离心力的作用下脱落，施工过程中确保开挖面稳定。7）如上述方法均未能奏效，则可采用人工进仓处理的方式清除泥饼，人工进仓处理前如掌子面地层软弱，则需进行预加固。
二、桩基侵入盾构隧道
城市地铁线路规划设计应避开重要建（构）筑物、避开建筑物的桩基，但城市中心区内房屋建筑较为密集，要求线路选线时避开所有的建筑物是不现实的，因此难免会有一些建筑物桩基侵入隧道，由于许多桩基为钢筋混凝土结构，盾构机无法通过，需要对桩基进行拆除。针对侵入盾构隧道的桩基，采取的措施为：1）具有承载力的桩基，采取桩基托换方法。2）大竖井暗挖拆除桩基方法。3）小竖井开挖分区拆除桩基方法。4）人工挖孔+暗挖横通道拆除桩基方法。
深圳市地铁龙岗线西延段3153标盾构区间下穿燕南人行天桥，开工前该桥地表以上部分已经拆除，但桩基并没有拆除。调查资料显示共有8根直径为1.2m的人工挖孔桩侵入右线隧道，盾构机无法安全、顺利通过。为了使侵入隧道的桩基不对盾构施工造成影响，采用比原桩基直径大的人工挖孔桩自地表而下来破除侵入隧道范围内的桩基。燕南人行天桥与盾构区间隧道位置关系如图所示。侵入隧道桩基与隧道纵面位置关系如图1和图2所示。
盾构机几种罕见故障的处理之杨若古兰创作
发生缘由：
盾构机在粘性土层中施工时，因为粘性土具有内摩擦角小、粘性大和流动困难等特点，使得粘性土体粘附在刀盘上.被刀盘从开挖面上切削上去的黏土，通过刀盘渣槽进入泥土仓后，在泥土仓上压力的感化下容易被压实固结，首先将刀盘支持臂中间充满填实，并很快地堵死了刀盘中间的渣槽，使刀盘中间正面的土体不克不及通过中间刀渣槽进入泥土仓，而是在刀盘挤压力的感化下从刀盘四周的渣槽进入泥土仓.逐步地，全部泥土仓内全部被压实固结的土体充满并堵塞.当刀盘继续扭转切削土体时，固结土体的刀盘和开挖面土体之间发生很大的摩擦力，彼此摩擦发生大量的热量，刀盘温度不竭升高，使刀盘和泥土仓内的土体不竭地被烧结固化，终极在刀盘和全部泥土仓内构成坚硬的“泥饼”.
“泥饼”构成后，刀盘扭矩和盾构机推进阻力均敏捷增大，螺旋输送机没法出土，盾构机不克不及往前推进.泥土仓内过高的温度会缩短刀盘主轴承的使用寿命，加速主轴承的损坏，甚至会出现主轴承“烧结、抱死”的严重后果.
处理方法：
当盾构机在黏土地层中进行施工时，或当泥土仓内构成“泥饼”时，应采纳以下预防和排除措施： （1）空转刀盘，并通过泥土仓隔板的空心搅动棒向泥土仓灌水，使“泥饼”在离心力的感化下零落.
（2）在使开挖面坚持波动的前提下，可人工进入泥土仓清除“泥饼”.
（3）掘进时添加泡沫剂的注入量，改善土体的和易性，预防黏土结块.
（4）在盾构机设计时，应在泥土仓隔板上添加空心搅动棒，以加大搅拌渣土强度和范围，并通过空心搅动棒灌水，用于清洗刀盘和泥土仓.
2.螺旋输送机轮回“喷涌”泥水
发生缘由：
盾构机在高水砂层进行施工时，因为开挖面土体充水裂隙，含水量丰富，而且已成型的盾构隧道同步注浆量没有完整充实衬背空隙，乃至留下贱水通道，开挖面土体裂隙的水不竭地流入泥土仓，泥土仓内不断地积水.当螺旋输送机工作时，首先吸入泥土仓内的水，然后从其出土闸门敏捷喷出，构成“喷涌”.泥土仓内的水被临时吸干后，螺旋输送机才干出渣排土，很快地泥土仓内又积水较多，螺旋输送机又必须先吸水后出土.形成盾构机没法正常工作，螺旋输送机不断地喷涌—停机—喷涌……，如此恶性轮回，盾构机推进缓慢. 处理方法：
盾构机刀盘驱动系统液压故障案例分析
一、海瑞克盾构刀盘驱动液压系统的故障分析及处理
1.液压系统
深圳某地铁项目使用的德国海瑞克盾构机，其刀盘驱动系统为泵、液压马达闭式回路，由3台并联的斜盘式轴向柱塞变量泵和8台并联的轴向柱塞液压马达组成。系统附带补油液压泵、控制泵等元件。整个系统为电比例调速，恒功率保护方式。泵采用带有补油冲洗阀的双向变量泵。
2.故障及原因分析
（1）故障现象 盾构在掘进时，三个刀盘泵突然出现故障无法重新起动。主控室显示补油液压泵压力不足，达不到设计要求的最低补油压力，此时补油液压泵压力显示为1.8MPa，而设定值为2.7MPa左右。
（2）原因分析
1）检查油箱液位，液位常，可以排除吸油不足的因素。
2）检查补油液压泵溢流阀。怀疑溢流阀被卡，造成卸荷。清洗溢流阀后再装回原来位置仍不能建立正常压力，由此判断溢流阀无故障。
3）补油液压泵为螺杆泵，自身抗污染能力很强，由于补油液压泵自身原件损坏造成压力不足的可能性很小，而且在关闭补油液压泵出口球阀的情况下，调节补油液压泵溢流阀，压力显示与新泵相同，可以排除补油液压泵自身的问题。至此可以判断补油液压泵压力不足是由于部分流量从某个地方非正常流走造成的。
4）补油液压泵除对闭式回路进行补油和对3台主泵进行壳体冷却外，还为螺旋输送机的减速器进行壳体冷却，在补油主管路上还装有蓄能器。检查蓄能器回油管，没有油液流出；关闭通往螺旋输送机减速器管路上的球阀，补油压力还是达不到设计要求。由此可以判断三个刀盘泵内部泄漏是造成补油压力不足的主要原因。
5）在观察三个刀盘泵泄漏油管时发现，3号刀盘泵泄漏油管有大量油液流动的迹象，同时发现斜盘没有归零，卡在5°左右的位置。随即打开3号刀盘泵泄漏油口，发现有铜屑杂质，接着在冷却循环过滤器也发现了大量铜屑。随即将3号刀盘泵送生产厂家拆检，发现泵的内部已严重损坏。如滑靴磨损严重，其中的两个已碎裂成多块，固定回程盘的8颗螺栓也全部剪切断裂，且回程盘已断裂成三部分。在3号泵AB口取的油样检测报告显示油液中含有金属粉末，表明整个刀盘驱动系统已受到污染。随即拆下1号和2号刀盘泵及一个驱动液压马达送生产厂家检测。拆检结果显示：1号和2号刀盘泵滑靴都有不同程度的磨损，需要更换，液压马达柱塞环轻微磨损，缸体也有磨损痕迹，打磨后可正常使用。刀盘泵磨损的杂质进入盾构机主油箱，整个液压系统遭到严重污染。
第 1 页 共 5 页 土压平衡式盾构机管片拼装系统及其故障排除
Erector system of earth pressure balance shield machine and its troubleshooting
1.前言
管片拼装系统是土压平衡式盾构机上的一个重要部分，管片拼装机又是管片拼装系统的主要组成部分，盾构机在掘进一环的距离后，操作手操作拼装机拼装预制好的由六块管片组成的一环单层衬砌管片，使隧道一次成型。管片拼装机由拼装机行走梁、行走架、旋转架和拼装头组成。拼装管片时，管片拼装机可以实现六个自由度，从而可以保证使被拼装的管片准确就位。
现以一次管片拼装系统故障的解决为例，来简要介绍一下盾构机的管片拼装系统。
2.故障现象
拼装管片时出现如下故障：管片拼装机抓住管片后无法旋转，致使管片无法拼装。
3.管片拼装系统工作原理
图1是盾构机管片拼装液压系统原理简图。
油箱2号台车到总泄露油管1号台车旋转架行走架链条图1 盾构机拼装液压系统原理简图
1.拼装机液压油泵(1) 2.拼装机液压油泵(2) 3.拼装机顺时针方向旋转控制电磁阀 4.拼装机逆时针方向旋转控制电磁阀 5.拼装机旋转控制阀组 6.拼装机行走油缸控制阀组 7.拼装机伸缩油缸控制阀组 8.管片抓紧油缸压力调节阀 9.管片抓紧油缸控制阀组 10.拼装头倾斜和旋转油缸控制阀组 11.测压接头 12.管片抓紧液压油压感应开关 13.拼装头旋转油缸 14.拼装头倾斜油缸 15.管片抓紧油缸 16.拼装机伸缩油缸 17.拼装机行走油缸 18.拼装机旋转液压马达
如图所示45KW电机驱动两个串连的斜盘式变量轴向柱塞液压油泵1和2，通过相应的控制阀组后向回路各执行元件提供压力油，并构成开式回路，回油流回油箱。该回路的执行元第 2 页 共 5 页 件包括两个拼装机的斜盘式轴向柱塞旋转马达18、两个拼装机前后行走油缸17，两个拼装机伸缩油缸16，一个管片抓紧油缸15，一个拼装头倾斜油缸14和一个拼装头转动油缸13。
