土压平衡盾构施工中常见问题及措施

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。

针对这种情况可采用下列措施。

1）隧道下坡并处于硬岩含水地层中时，必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系。

管片处于硬岩含水层中长度越长，管片背后存储的水力和压力就越大，这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水，避免土仓与管片背后形成水力通道。

2）严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过。

3）盾构机停止掘进时，土仓内压力设定为外界水土压力，继续保持压力平衡。

在螺旋机再次排土前，刀盘应把土仓内的水、土充分搅拌，使其有良好的密水性，避免喷涌。

4 管片上浮问题
盾构机在掘进的过程中，隧道管片发生错位，多数情况是因为管片上浮。

管片上浮主要是受工程地质、水文地质、衬背注浆质量、盾构机姿态控制等因素的影响。

当管片脱出盾尾后，由于盾构掘进过程中的蛇形运动、超挖以及理论间隙，管片与地层间存在一环形建筑空间。

环形建筑空间一般采用衬背注浆工艺填充，但如果注浆量不足或者是注浆压力不足，导致衬背浆液不能密实地充填环形建筑空隙，尤其是隧道顶部分，从而为管片上浮提供了可能。

如果盾构机在含水地层掘进时，即盾构机掘进形成的环形建筑空间在充满水，或者在充填环形建筑空隙浆液初凝时间很长的情况下，隧道管片则全部浸泡在盾构掘进形成的“圆形坑道”之中，当管片所受到的浮力大于管片本身的自重时，管片本身就有上浮的趋势。

可采取下列措施加以控制。

1）在浆液性能的选择上应该保证浆液的充填性、初凝时间与早期强度、限定范围防止流失（浆液的稠度）的有机结合，才能保证隧道管片与围岩共同作用形成一体化的构造物。

2）衬背注浆的浆液配比应进行动态管理，依据不同地质、水文、隧道埋深等情况的变化而调整，以控制地表的沉降和保证管片的稳定。

5 盾尾漏浆问题
造成盾尾漏浆主要有以下几个原因：一是盾尾刷磨损；二是盾尾与管片之间隙不均匀；三是衬背注浆压力过高。

可采取下列措施防止盾尾漏浆。

1）在挖掘前对盾尾密封系统进行全面检查与维护，全面更换已磨损的密封刷。

2）在管片拼装前必须把盾壳内的杂物清理干净，防止对盾尾刷造成损坏；每30环全面检查1次盾尾密封腔油脂状况，严格控制盾尾油脂的压力。

3）经常检查盾尾周边与管片的间隙，控制好盾构机的姿态和管片选型，保持间隙均匀。

4）进行管片壁后注浆时，压浆部位为5～8环，并应严格控制注浆的压力。

发现盾构漏浆比较严重时，应使用初凝时间较短的浆液。

6 地表沉降问题
当土仓内压力不足以与外界水土压力平衡时，盾构刀盘面前方土层易坍塌，从而引起地表沉降。

管片脱出盾尾后，管片与地层间存在一环形建筑空间，在软岩地层中如果不及时进行同步注浆填充，拱顶围岩极有可能产生变形引起地表过量沉降。

可采取下列措施防止地表沉降。

1）维持土仓内压力平衡，随时调整预定压力。

在掘进停止时也应保持土仓内压力与外界水土压力平衡，螺旋机再次排土前，刀盘应把土仓内的水、土充分搅拌，使土仓内土体有良好的密水性，避免喷涌破坏土压平衡。

2）在盾构机掘进过程中保证注浆量和注浆压力，实际注浆量应达到理论空隙量的150％～200％，必要时要进行二次注浆。

盾尾注浆孔口的注浆压力应大于隧道埋深处的水土压力。

7 注浆管堵塞问题
注浆管堵塞其主要原因是水泥浆液从拌料到注浆过程的时间太长，以致浆液达凝固时间而易沉淀附着在注浆管内壁，最终造成管路堵塞。

解决注浆管堵塞问题的关键就是要缩短从拌料到注浆的时间。

1）浆液运输管路的铺设要避免管路弯曲造成浆液流速缓慢而沉淀。

地面储料罐至井下浆液车中途下料要采用大口径输送管放浆，缩短放浆时间，同时将浆管口尽可能靠近浆液车底部，打开闸门即可依靠浆液自重放浆。

2）紧凑安排工序，缩短浆液在隧道内的运输时间。

在洞口和砂浆车位置设置电源插座，专供砂浆车搅拌电机用，保证砂浆车搅拌器正常连续工作，避免因施工停顿时间过长而引起浆液离析。

3）砂浆车向盾构机储浆罐泵浆时，降低出浆管高度，同时开启搅拌机搅拌浆液。

4）在不影响其他管路及运作空间的前提下，适当改善同步注浆管路，减少弯头、增大管径，避免浆液在管路中沉积、堵塞。

5）保证盾构机及后配套设备的正常连续运行，坚决避免盾构机在推进过程中人为的停机造成同步注浆工序中断而浆液凝固堵塞。