土压平衡盾构施工中常见的问题及措施

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。此外，改变刀盘旋转的方向，并减缓推进的速度。

2.2泥饼问题的解决措施

针对上述提到的泥饼问题，需实施的解决措施包括：一方面，针对此类地层，将刀盘上的部分滚动改换为刮刀，并对刀盘的开口率进行增大；同时，对泡沫注入量适量增加，使渣土的黏附性减小，进而降低泥饼产生的几率。另一方面，基于刀盘背面及土仓压力隔板上设置搅拌棒，使搅拌强度及范围增强，然后经土仓隔板上搅拌棒的泡沫孔位置，对土仓当中注射适量的泡沫，使渣土的和易性得到有效改善，并使渣土的流动性增大；并且，基于有必要的情况下，还需基于螺旋输送机当中添加适量的泡沫，促进渣土的流动性，促进渣土的顺利排出。此外，使用2/3仓土加气压模式进行掘进操作；若有泥饼问题存在，可以对刀盘进行空转，让泥饼基于离心力的作用下脱落；基于开挖面稳定的条件下，还可以通过人工进仓的方式进行清除处理。

2.3螺旋输送机喷涌问题的解决措施

针对出现的螺旋输送机喷涌问题，需采取的解决措施为：一方面，当隧道下坡，并且处在硬岩含水层当中，需将管片和围岩间隙汇集的地下水和开挖面的水力联系切断；由于管片在硬岩含水层中长度越长的情况下，管片背后存储的水利及压力便会越大，因此需确保同步注浆效果满足完全封闭衬砌空隙，然后进行阻水处理，使土仓和管片背面形成水力通道的情况的发生得到有效避免。另一方面，对进尺及出土量进行严格把控，同时确保盾构机持续平衡快速通过。此外，当盾构机暂停掘进作业时，将土仓内压力设置为外界水土压力，持续维持压力平衡状态；基于螺旋机再次排土之前，使用刀盘将土仓当中的水及土搅拌充分，增强其密水性，使喷涌问题的发生得到有效避免。

2.4地表沉降问题的解决措施

针对地表沉降问题，需确保仓内压力的平衡，并对预定压力进行随时调整；基于掘进暂停的情况下，需确保土仓压力和外界水土压力维持平衡；在螺旋机再次排土之前，刀盘有必要将土仓内部的水、土充分搅拌均匀，让土仓土体具备优良的密水性，使喷涌导致土压平衡受到破坏情况的发生得到有效避免。并且，基于盾构机掘进期间，需合理控制注浆量与注浆

压力，将实际注浆量维持在理论空隙量的150-200%范围当中，有必要的条件下进行二次注浆。此外，保证盾尾注浆孔口的注浆压力比隧道埋深位置的水土压力稍高一些，以此预防地表沉降问题的发生。