盾构施工通病预防及处理措施.docx

1、盾构施工通病预防及处理措施上海轨道交通9号线三期10标项目部盾构法隧道施工质量通病及防治措施目 录一、盾构进、出洞 11、盾构基座变形 12、盾构后靠支撑位移及变形 23、凿除钢筋混凝土洞门产生涌土 34、盾构出洞段轴线偏离设计 35、盾构进洞时姿态突变 46、盾构进、出洞时洞口土体大量流失 5二、 盾构掘进 61、土压平衡式盾构正面阻力过大 62、土压平衡盾构螺旋机出土不畅 73、盾构掘进轴线偏差 84、盾构过量地旋转 96、盾尾密封装置泄漏 107、盾构切口前方地层过量变形 118、运输过程中管片受损 12三、盾构机械设备 121、盾构刀盘轴承失效 132、盾构推进压力低 133、盾构推进

2、系统无法动作 144、液压系统漏油 155、皮带运输机打滑 166、千斤顶行程、速度无显示 167、盾构内气动元件不动作 17四 、隧道压浆 171、 浆液质量不符合质量标准 172、沿隧道轴线地层变形量过大 183、单液注浆浆管堵塞 194、双液注浆浆管堵塞 20五 、管片拼装 211、圆环管片环面不平整 212、管片环面与隧道设计轴线不垂直 213、纵缝质量不符合要求 224、圆环整环旋转 235、连接螺栓拧紧程度没达到标准要求 246、管片碎裂 257、管片环高差过大 269、管片椭圆度过大 27六 、管片防水施工 271、管片压浆孔渗漏 272、管片接缝渗漏 28盾构法隧道施工质量通病

3、及防治盾构法隧道施工的质量控制重点是建成的隧道实际轴线与设计轴线的一致性；另外，隧道的综合防水能力，隧道施工过程对地层的扰动、对周围环境的影响等也是反映隧道施工质量的重要指标。为了保证隧道施工质量能符合相关标准，对盾构法施工的每道施工工序的质量均应严格控制，保证各关键技术参数达到能控制工程质量标准的范围。一、盾构进、出洞盾构进出洞是盾构法隧道施工中的一道关键工序。在进、出洞过程中，施工环节多，工作量集中，各工种交叉施工频繁，设备、人员众多，工作零乱，因此，加强质量管理和控制尤为重要。1、盾构基座变形1.1、现象 在盾构进出洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线。 1.2、原因分

4、析 盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力； 盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足； 盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基座受力不均匀； 对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠。 1.3、预防措施 盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，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； 基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力； 合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致； 盾构基座的底面与始发井的底板

5、之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。 1.4、治理方法 先停止推进，对已发生变形破坏的构件分析破坏原因，进行相应的加固。对需要调换的部件，先将盾构支撑加固牢靠，再调换被破坏构件； 盾构基座的变形确实严重，盾构在其上又无法修复和加固时，只能采取措施使盾构脱离基座，创造工作条件后对基座作修复加固。2、盾构后靠支撑位移及变形2.1、现象 在盾构出洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移。 2.2、原因分析 盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中； 盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够； 组成后靠体系的部分构件的

6、强度、刚度不够，各构件间的焊接强度不够； 后靠与负环管片间的结合面不平整。 2.3、预防措施 在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力； 采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁。在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作； 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； 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。

7、2.4、治理方法 对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除，重新充填，并经过养护后达到要求强度再恢复推进； 对变形的构件进行修补及加固。根据推进油压及千斤顶开启数量计算出发生破坏时的实际推力，对后靠体系进行校验； 对于发现裂缝的接头及时进行修补。3、凿除钢筋混凝土洞门产生涌土 3.1、现象 在拆除洞门过程中，洞门前方土体从封门间隙内涌人工作井(接收井)内。 3.2、原因分析 洞门外侧土体加固方案不当或加固效果欠佳，自立性达不到封门拆除所需的施工时间； 地下水丰富，土体软弱自立性极差； 洞门拆除工艺编制不合理或施工中发生意外，造成封门外土体暴露时间过长。 3.3、预防措施 根据现场土质状况，制定合理

8、的土体加固方案，并在拆封门前设置观察孔，检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下拆封门； 布置井点降水管，将地下水位降至能保证安全出洞水位； 根据封门的实际尺寸，制定合理的封门拆除工艺，施工安排周详，确保拆封门时安全、快速。 3.4、治理方法 创造条件使盾构尽快进入洞口内，对洞门圈进行注浆封堵，减少土体流失。4、盾构出洞段轴线偏离设计4.1、现象 盾构出洞推进段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内。 4.2、原因分析 洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高。而盾构刚出洞时，开始几环的后盾管片是开口环，上部后盾支撑还未安装好，

9、千斤顶无法使用，推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，盾构姿态产生向上的趋势； 盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮； 未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线； 盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足。 4.3、预防措施 正确设计出洞口土体加固方案，设计合理的加固方法和加固强度。施工中正确把握加固质量，保证加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障碍物等； 施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压； 及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控制，防止盾构上浮现象；正确操作盾构，按时保养设备，

10、保证机械设备的完好。 4.4、治理方法 施工过程中在管片拼装时加贴楔子，调正管片环面与轴线的垂直度，便于盾构推进纠偏控制； 在管片拼装时尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏，改善推进后座条件： 用注浆的办法对隧道作少量纠偏，便于盾构推进轴线的纠偏。5、盾构进洞时姿态突变5.1、现象 盾构进洞后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差，影响了隧道的有效净尺寸。 5.2、原因分析 盾构进洞时，由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生突变，盾尾使在其内的圆环管片位置产生相应的变化； 最后两环管片在脱出盾尾后，与周围土体间的空隙由于洞口处无法及时地填充，在重力的作用下产生沉降。 5.

11、3、预防措施 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； 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； 在最后几环管片拼装时，注意对管片的拼装螺栓及时复紧，提高抗变形的能力； 进洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。 5.4、治理方法 在洞门密封钢板未焊接以前，用整圆装置将下落的管片向上托起，纠正误差。6、盾构进、出洞时洞口土体大量流失6.1、现象 进出洞时，大量的土体从洞口流入井内，造成洞口外侧地面大量沉降。 6.2、原因分析 洞口土体加固质量不好，强度未达到设计或施工要求而产生塌方，或者加固不均匀，隔水效果差，造成漏水、漏泥现象

12、； 在凿除洞门混凝土或拔除洞门钢板桩后，盾构未及时靠上土体，使正面土体失去支撑造成塌方； 洞门密封装置安装不好，止水橡胶帘带内翻，造成水土流失： 洞门密封装置强度不高，经不起较高的土压力，受挤压破坏而失效； 盾构外壳上有突出的注浆管等物体，使密封受到影响； 进洞时未能及时安装好洞圈钢板； 进洞时土压力末及时下调，致使洞门装置被顶坏，大量井外土体塌入井内。6.3、预防措施 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； 洞口封门拆除前应充分做好各项进、出洞的准备工作； 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。密封圈可涂润滑油增加润滑性；洞

13、门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况； 在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体，在相应位置设计可调节的构造，保证密封的性能； 盾构进洞时要及时调整密封钢板的位置，及时地将洞口封好； 盾构将进入进洞口土体加固区时，要降低正面的平衡压力。 6.4、治理措施 将受压变形的密封圈重新压回洞口内，恢复密封性能，及时固定弧板，改善密封橡胶带的工作状态； 对洞口进行注浆堵漏，减少土体的流失。二、 盾构掘进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，并确保管片圆环拼装质量，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

14、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 盾构刀盘的进土开口率偏小，进土不畅通； 盾构正面地层土质发生变化； 盾构正面遭遇较大块状的障碍物； 推进千斤顶内泄漏，达不到其本身的最高额定油压； 正面平衡压力设定过大； 刀盘磨损严重。 1.3、预防措施 合理设计进土孔的尺寸，保证出土畅通； 隧道轴线设计前，应对盾构穿越沿线作详细的地质勘查，摸清沿线影响盾构推进的障碍物的具体位置、深度，以使轴线设计考虑到这一状况； 详细了解盾构推进断面内的土质状况，以便及时优化调整土压设定值、推进速度等施工参数； 经常检修刀盘和推进千斤顶，确保其运行良好； 合理设定平衡压力，加强施

15、工动态管理，及时调整控制平衡压力值。 1.4、治理方法 采取辅助技术，尽量采取在工作面内进行障碍物清理，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； 增添千斤顶，增加盾构总推力。 2、土压平衡盾构螺旋机出土不畅 2.1、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。 2.2、原因分析 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， 也就不能出土； 螺旋机螺杆安装与壳体不同心，运转过程中壳体磨损，使叶片和壳体间隙增大，出土效率降低； 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

16、擦力大，螺旋机的旋转阻力加大，电动机无法转动； 大块的漂砾进入螺旋机，卡住螺杆； 螺旋机驱动电动机因长时间高负荷工作，过热或油压过高而停止工作。 2.3、预防措施 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； 螺旋机安装时要注意精度，运转过程中加强对轴承的润滑； 降低推进速度，使单位时间内螺旋机的进土量降低，螺旋机电动机的负荷降低； 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。 2.4、治理方法 打开螺旋机的盖板，清理螺旋机的被堵塞部位； 将磨损的螺旋机螺杆更换。3、盾构掘进轴线偏差3.1、现象 盾构掘进过程中

17、，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。 3.2、原因分析 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移； 盾构测量误差，造成轴线的偏差； 盾构纠偏不及时，或纠偏不到位；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； 盾构处于非常软弱的土层中时，如推进停止的间歇太长，当正面平衡压力损失时会导致盾构下沉； 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； 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

18、进轴线的控制； 浆液不固结使隧道在大的推力作用下引起变形。 3.3、预防措施 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；盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站； 发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏，使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进； 盾构处于不均匀土层中时，适当控制推进速度，多用刀盘切削土体，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； 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； 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 道轴线；

19、 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的方量。 3.4、治理方法 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； 对开挖面作局部超挖，使盾构沿被超挖的一侧前进； 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。 4、盾构过量地旋转4.1、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、封顶块拼装等困难。4.2、原因分析 盾构内设备布置重量不平衡，盾构的重心不在竖直中心线上而产生了旋转力矩； 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旋转力矩； 在施工

20、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 4.3、预防措施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，使盾构重心位于中线上或配置配重调整重心位置于中心线上； 经常纠正盾构转角，使盾构自转在允许范围内； 根据盾构的自转角，经常改变旋转设备的工作转向。 4.4、治理方法 可通过改变刀盘或旋转设备的转向或改变管片拼装顺序来调节盾构的自转角度； 盾构自转量较大时，可采用单侧压重的方法纠正盾构转角。5、盾构后退 5.1、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

21、沉变形。 5.2、原因分析 盾构千斤顶自锁性能不好，千斤顶回缩； 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； 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。 5.3、预防措施 加强盾构千斤顶的维修保养工作，防止产生内泄漏； 安全溢流阀的压力调定到规定值； 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。 5.4、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。6、盾尾密封装置泄漏6.1、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

22、进度和施工质量，甚至对工程安全带来灾难。 6.2、原因分析 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； 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； 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； 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； 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。 6.3、预防措施 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

23、密封刷的挤压程度； 及时、保量、均匀地压注盾尾油脂； 控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象； 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。 6.4、治理方法 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； 管片拼装时在管片背面塞人海绵，将泄漏部位堵住； 有多道盾尾钢丝刷的盾构，可将最里面的一道盾尾刷更换，以保证盾尾刷的密封性； 从盾尾内清除密封装置钢刷内杂物。7、盾构切口前方地层过量变形7.1、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。 7.2、原因分析 地质状况发生突变；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； 盾构切削土体

24、时超挖或欠挖。 7.3、预防措施 详细了解地质状况，及时调整施工参数； 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； 按理论出土量和施工实际工况定出合理出土量。 7.4、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。8、运输过程中管片受损8.1、现象 在管片垂直运输与水平运输过程中，将管片边角撞坏。 8.2、原因分析 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； 管片翻身时碰擦边角，引起损坏； 管片堆放时垫木没有放置妥当； 用钢丝绳起吊管片时钢丝绳将管片的棱边勒坏； 运输管片的平板车颠簸跳动，造成

25、管片损坏； 管片叠放在隧道内时未垫枕木，造成边角损坏；在管片吊放时，放下动作过大，使管片损坏。 8.3、预防措施 行车操作要平稳，防止过大的晃动； 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； 地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木； 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； 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； 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。 8.4、治理措施 已碰撞损坏的管片及时进行修补，损坏较重的管片运回地面进行整修，更换新的管片。三、盾构机械设备1、盾构刀盘轴承失效 1

26、.1、现象 盾构刀盘轴承失效，刀盘无法转动，盾构失去切削功能无法推进。 1.2、原因分析 盾构刀盘轴承密封失效，砂土等杂质进入轴承内，使轴承卡死。滚柱无法在滚道内滚动，轴承损坏； 封腔的润滑油脂压力小于开挖面平衡压力，易引起盾构正面的泥土或地下水夹着 杂质进入轴承，使轴承磨损，间隙增大，从而导致保持架受外力破坏而使滚柱散乱，轴承无 法转动而损坏； 轴承的润滑状态不好，使轴承磨损严重，进而损坏。 1.3、预防措施设计密封性能好、强度高的土砂密封，保护轴承不受外界杂质的侵害； 密封腔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； 经常检查轴承的润滑情况，对轴承的润滑油定期取样检查

27、。 1.4、治理方法 修复轴承。 2、盾构推进压力低 2.1、现象 盾构推进压力无法达到推进所需的压力值。 2.2、原因分析 推进主溢流阀损坏，压力无法调到需要的压力值； 推进油泵损坏，无法输出需要的压力； 阀板或阀件有内泄漏，无法建立起需要的压力； 密封圈老化或断裂，造成泄漏，无法建立起需要的压力； 千斤顶内泄漏，无法建立需要的压力； 推进、拼装压力转换开关失灵，无法建立推进所需的高压。 2.3、预防措施 不使系统长期工作在较高压力工况下； 保证液压系统的清洁； 保证油温不致过高，冷却系统要常开； 经常检查液压系统，及时发现问题，进行修复。 2.4、治理方法 修复或更换主溢流阀； 修复或更换

28、油泵； 找出泄漏部件，予以更换修复； 更换老化或损坏的密封圈； 更换千斤顶的密封装置，保证千斤顶的性能； 修复或更换推进、拼装压力转换开关或电磁阀。 3、盾构推进系统无法动作 3.1、现象 盾构推进系统可以建立压力但千斤顶不动作。 3.2、原因分析 换向阀不动作，使千斤顶无法伸缩； 油温过高，连锁保护开关起作用而使千斤顶不能动作；刀盘未转动、螺旋机未转动等连锁保护开关起作用而使千斤顶不能动作； 先导泵损坏，无法建立控制油压，无法对液压系统进行控制； 管路内混入异物，堵塞油路，使液压油无法到达； 滤油器堵塞。 3.3、预防措施保持液压油的清洁，避免杂物混入油箱内，拆装液压元件时保持系统洁净。 按操作方法正确使用； 发现故障及时修理，不随便将盾构的连锁开关短接，不强行启动盾构设备； 按要求正确设定、调定好系统的压力。 3.4、治理方法检查控制电路是否故障，换向电信号是否传到电磁阀，修复电路。如换向阀卡住， 则更换换向阀； 先排除别的故障，再检查推进系统的故障； 修复或更换先导泵； 判断杂物在管路内的位置并设法取出； 更换滤油器。 4、液压系统漏油4.1、现象 液压系统的管路、管接头漏油，影响液压系统的正常运行。 4.2、原因分析 油接头因液压管路震动而松动，产生漏油； “O”型圈密封失效，使油接头漏油； 油接头安装位置困难，造成安装质量差，产生漏油； 油温高，液压