土压平衡盾构施工中常见的问题及措施

拼装管片
管片搬入 管片保管 贴防水材 坑内搬入 管片搬送
Ⅰ－１－２ 盾构法的特征
原理
保持围岩的稳定 保持开挖面的稳定
特征 施工作业安全 地基变形容易控制
预制管片 重复作业
地下作业
施工容易，品质容易保证 省力化容易，工期管理容易
路面交通阻碍少 噪音,振动少
周围环境不被破坏
一、盾构机机身滚动问题
• 盾构机机身滚动是由于刀盘切削开挖面土 体产生的扭矩力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 与隧道洞壁之间只有部分产生摩擦力，当 摩擦力无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩 时将引起盾构机机身的滚动，过大的滚动 将影响管片的拼装，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，应采取以下方法进行纠正：
土压平衡盾构施工中常见的 问题及措施
• 土压平衡盾构法施工在国内地铁工程中 得到广泛的应用，目前北京地铁工程大都 采用土压平衡盾构法施工。虽然土压平衡 盾构施工技术已日臻成熟，但仍有很多问 题尚需要解决。
盾构工法的原理
盾构
盾构隧道
施工框图（掘进）
排土 掘削土搬出 掘削土処理
場外搬出
掘削 壁后注浆
• 4、进行管片壁厚二次注浆时，压浆部位为 5～8环，并严格控制注浆压力。发现盾尾 漏浆比较严重时，应改用初凝时间较短的 浆液。
五、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，刀盘前方土体易坍塌，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，在软土层中如果不及 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、 在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚 到换成刮刀，增大刀盘的开口率。
• 2 、适量增加泡沫的注入量，减小刀盘的粘 附性，降低泥饼产生的几率。
• 3 、刀盘背面和土仓压力隔板设上设搅拌 翼，以加强搅拌强度和范围，并通过土仓 隔板上的注入孔注射泡沫，改善渣土的和 易性，增大渣土流动性。
• 4 、必要时向螺旋机内加入泡沫，以增加渣 土流动性，利于渣土的排出。
• 1 、 隧道下坡并处于岩层含水地层时，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。管片处于富水区时间越 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 初衬空隙并阻水，避免土仓与管片背后形 成水力通道。
• 2 、 严格控制推进速度和出土量。保证都 盾构机连续均衡快速通过。
• 1 、针对性的添加泡沫减小刀盘扭矩。
• 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。
二、结泥饼问题
• 盾构机穿越粘性土层时，由于刀盘需要维 持较高的压力，而且温度也很高。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。 施工中主要采取以下措施：
• 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 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注浆的 150%～200%，必要时进行二次注浆。盾尾 注浆口的注浆压力应大于隧道埋深处的水土 压力。
• 5 、 一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在 离心力的作用下脱落。确定开挖面稳定的 情况下也可采用人工进仓清理。
三、螺旋输送机机喷涌问题
• 当盾构机穿越富地层时，如果盾构机没有 连续掘进或掘进间隙，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机喷涌。针对 这种情况可采用下列措施：
• 3 、盾构机停止掘进时，土仓压力设定为 外界水压力，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，使其具有良好的密水性，避免 喷涌。
四、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间隙不 均匀；三是背后注浆压力过高。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 面检查一次盾尾密封腔油脂情况，严格控 制盾尾油脂的压力。
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• 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。