盾构施工中常见的问题及处理措施.docx

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盾构施工中常见的问题及处理措施

盾构施工中常见的问题及处理措施

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，虽然盾构工法有很多的优点，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，不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：

质量问题

产生的原因

处理措施

出洞段

拆除封门时出现涌水、流砂

封门外侧加固土体强度低

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

地下水发生变化

封门外土体暴露时间太长

洞口土体流失

洞口土体加固效果不好

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；

洞口密封装置失效

掘进面土体失稳

盾构推进轴线偏离设计轴线

盾构基座变形

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，避免出现不均匀受力

盾构后靠支撑发生位移或变形

出洞推进时盾构轴线上浮

后盾系统出现失稳

反力架失效

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。

各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度；

2.尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。

负环管片破坏

钢支撑失稳

推进段

掘进面土体失稳

正面土压力选择不当

1.正确地计算选择合理的舱压，舱压应采用静止水土压力的1.2倍左右；掘进由膨润土悬胶液稳定，水压力可以精细调节。

膨润土悬胶液由空气控制，随时补偿正面压力的变化。

2.流砂地质条件时，要及时补充新鲜泥浆。

事前检验泥浆物理性质，包括流变试验，渗透试验，成泥膜的检验。

测定固体颗粒的密度，泥浆密度，屈服应力，塑性粘滞度，颗粒大小分布。

泥浆可渗入砂性土层一定的深度，在很短时间内形成一层泥膜。

这种泥膜有助于提高土层的自立能力，从而使泥水舱土压力泥浆对整个开挖面发挥有效的支护作用。

对透水性小的粘性土可用原状土造浆，并使泥浆压力同开挖面土层始终动态平衡。

3.控制推进速度和泥渣排土量及新鲜泥浆补给量超浅覆土段，一旦出现冒顶、冒浆随时开启气压平衡系统。

地质条件发生变化

施工人员违规操作

掘进速度

出土速度

施工机械出现故障

遇见障碍物

1.对开挖面前方20m超声波障碍物探测，及时查出大石块、沉船、哑炮弹；附设从密封舱隔板中向工作面延伸的钻机，对障碍物破除；

2.设置石块破碎机，将块石破碎到粒径10mm以下，以便泥浆泵排出；

3.选择有经验的勘察单位，采用先进的勘探技术，或多种勘探技术综合应用；

4.加密地质勘探孔的数量，准确定位障碍物的位置。

地面隆起变形

纠偏量过大

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速度设定值，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。

出土不畅

掘进速度设置不当

盾构出现涌土、流砂、漏水

地质条件突变

1.采用全封闭、高度机械化、自动化的现代化盾构机；

2.正确地计算选择合理的舱压；

3.控制推进速度，正常推进时速度宜控制在2～4cm/min之间。

过建筑物时推进速度宜适当放慢，宜控制在1cm/min以内。

和泥渣排土量（每环盾构掘进出土理论方量约为38.6m3）及新鲜泥浆补给量；

4.设置气压平衡系统。

参数选择不当

发生机械故障

盾尾密封装置泄漏

密封装置失去弹性

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、均匀地压注盾尾油脂；

3.控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象；

4.采用优质的盾尾油脂，要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能。

密封油脂压注量太少

盾尾刷刷毛发生翻卷

密封油脂质量不合格

盾构沉陷

地层空洞

1.加密地质勘探孔的数量，准确定不良地层的位置，分析对盾构掘进施工的影响；

2.对开挖面前方20m进行地质探测，及时查出不良地层或障碍物；

3.定期检查盾构机，使盾构机保持良好的工作性能，减小掘进施工时盾构机出现故障的发生概率；

4.合理地组织施工，并对施工人员进行专业培训和安全教育，确保各施工环节的正常运转，减小产生质量或安全问题。

软弱地层，如暗浜

掘进面失稳，如出现流砂、管涌

盾构停顿

盾构掘进轴线偏离设计轴线

施工测量出现差错，或施工测量误差太大

1.在推进施工过程中，对每一环都必须提交切口、盾尾高程及平面偏差实测结果，并由此计算出度构姿态及成环隧道中心与设计轴线的偏

2.将测量结果绘制成隧道施工轴线与设计轴线偏差图，一旦发现有偏离轴线的趋势，必须及时告知施工工程师采取及时、连续、缓慢的纠偏方法。

3.每推进100环，请专业测量队伍用高精度经纬仪和水准仪进行三角网贯通测量校核。

出现超挖、欠挖

盾构纠偏不及时，或纠偏不到位

地质条件发生变化

盾构推进力不均衡

管片工程

管片破损

运输过程发生碰撞或掉落

1.行车操作要平稳，防止过大的晃动；

2.管片使用翻身架或专用吊具翻身，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，使钢丝绳在起吊管片的过程中不碰到管片的边角；

5.采用运输管片的专用平板车，加设避振设施；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；

7.管片运输过程中，使用弹性的保护衬垫将管片与管片之间隔离开，以免发生碰撞而损坏管片；在起吊过程中要小心轻放，防止磕坏管片的边角；

8.管片拼装时要小心谨慎，动作平稳，减少管片的撞击；

9.提高管片拼装的质量，及时纠正环面不平整度、环面与隧道设计轴线不垂直度、纵缝偏差等质量问题；

10.拼装时将封顶块管片的开口部位留得稍大一些，使封顶块能顺利地插人；

11.发生管片与盾壳相碰，应在下一环盾构推进时立即进行纠偏。

12.每环管片拼装时都对环面平整情况进行检查，发现环面不平，及时地加贴衬垫予以纠正，使后拼上的管片受力均匀；

13.及时调整管片环面与轴线的垂直度，使管片在盾尾能居中拼装

堆放发生碰撞

吊运发生碰撞

拼装时与盾尾发生磕碰

管片凹凸错位

封顶块与邻接块接缝不平

邻接块开口量不够

施工操作不当

盾构推进，管片受力不均衡

管片就位不准

拼装机故障

1.加强施工管理

2.定期检查管片拼装系统

施工操作不当

螺栓连接失效

螺栓变形，损伤

1.提高管片拼装质量，及时纠正环面不平或环面与隧道轴线不垂直度等，使每个螺栓都能正确地穿过螺孔；

2.严格控制螺栓的加工质量，定期抽查，发现问题及时更换。

不符合质量要求的螺栓应退换；

3.加强施工管理，做好自检、互检、抽检工作，确保螺栓穿进及拧紧的质量；

4.对螺栓和螺帽进行材质复检，检验合格后才能使用。

施工操作不当

管片接缝渗漏

管片纵缝出现内外张角、前后喇叭（缝隙不均匀，止水条失效）

1.提高管片的拼装质量，及时纠环面，拼装时保证管片的整圆度和止水条的正常工况，提高纵缝的拼装质量：

2.拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间；

3.环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少，管片始终能够在盾尾内居中拼装；

4.管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住；

5.盾构推进时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。

6.对破损的管片及时进行修补，运输过程中造成的损坏应在贴止水条以前修补好；对于因为管片与盾壳相碰而在推进或拼装过程中被挤坏的管片，也应原地进行修补，以对止水条起保护作用；

7.控制衬垫的厚度，在贴过较厚衬垫处的止水条上应按规定加贴一层遇水膨胀橡胶条；

8.应严格按照粘贴止水条的规程进行操作，清理止水槽，胶水不流淌以后才能粘贴止水条；

管片碎裂

密封材料失效

隧道注浆

注浆管堵塞

长时间没有注浆

一、单液注浆

1.停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉淀。

长期停止推进，应将管路清洗干净；

2.拌浆时注意配比准确，搅拌充分；

3.定期清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土泥浆压注，使注浆管路的管壁润滑良好；

4.经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。

二、双液注浆

1.每次注浆结束都应清洗浆管，清洗浆管时要将橡胶清洗球取出，不能将清洗球遗漏在管路内引起更厉害的堵塞；

2.注意调整注浆泵的压力，对于已发生泄漏、压力不足的泵及时更换．保证两种浆液压力和流量的平衡；

3.对于管路中存在分叉的部分，清洗球清洗不到．应经常性用人工对此部位进行清洗。

注浆管没有及时清洗

浆液含砂量太高

浆液沉淀凝固

双液注浆泵压力不匹配

机械设备

盾构刀盘轴承失效

刀盘轴承密封失效

1.设计密封性能好、强度高的土砂密封，保护轴承不受外界杂质的侵害；

2.密封壁内的润滑油脂压力设定要略高于开挖面平衡压力，并经常检查油脂压力；

3.经常检查轴承的润滑情况．对轴承的润滑油定期取样检查。

封腔的润滑油脂压力小于开挖面平衡压力

轴承润滑失效

轴承断裂

刀盘与刀具出现异常磨损

遇到障碍物

设置气压进出闸门，局部气压下进入密封舱排障，对刀盘维修。

盾构内气动元件不工作

系统存在严重漏气点

1.安装系统时连接好各管路接头，防止泄漏；使用过程中经常检查，发现漏点及时处理；

2.经常将气包下的放水阀打开放水，减少压缩空气中的含水量，防止气动元件产生锈蚀；

3.根据设计要求正确设定系统压力，保证各气动元件处于正常的工作状态。

气动控制阀杆发生锈蚀

气动元件发生疲劳断裂（气压太高，回位弹簧过载）

数据采集系统失灵

压力传感器损坏

1.经常检查数据采集系统；

2.对操作人员进行培训；

3.对数据系统进行保养；

4.设置数据系统的保护装置。

管片拼装系统失效

拼装机卡具失效

1.盾构接收基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙；

2.将进洞段的最后一段管片，在上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度；

3.在最后几环管