地铁盾构法施工存在的问题及措施

地铁盾构法施工存在的问题及措施 摘要随着盾构法在地铁工程施工中的广泛运用，其规模和数量的 急剧扩大，在施工中的问题也是屡屡不断，所以需要我们对施工中问题加 以防范，米取措施，来防范事故的发生。 关键词地铁盾构法问题措施中图分类号U231. 2文献标识码A 盾构是地下隧道挖掘的专用设备，它的技术含量非常高，盾构设备内 部装配有推进装置、挡土装置、出土运输装置和一些辅助设备等，它的自 动化程度很高。而且地铁盾构施工的流畅性很强，能够在高效运行的同时, 不受到外界和地上交通流量等的影响。随着科技的逐渐进步，地铁盾构施 工技术也在日益的完善和突破，机械化和自动化水平逐渐提高，能够适应 不同类型的地层。地铁盾构施工属于暗挖隧道的范畴，这种施工技术被广 泛使用是因为盾构施工能够在城市中心或者交通流量较大、使用频率高的 场所进行施工，但是对这些地上环境的影响和干扰非常少。地铁盾构施工, 能够适应城市的多种地质，而且施工精确度较高，能够提高地铁工程的整 体质量，并且相对其他挖掘措施较为经济。 1盾构施工风险分类及特点 在盾构施工过程中，盾构机是唯一的而且是不可替代的施工工具，盾 构机的适应性风险需单独进行研究。 1 自然风险。包括不可抗拒的地质灾害和气象灾害风险，主要是 不良地质风险。在盾构施工过程中，大部分不良地质可以探测或预测，如 果措施得当，其中的部分或全部风险可以规避。 2 人为风险。除战争、政变、恐怖袭击外，主要是指政治风险、 决策风险、设计风险、施工风险、合同风险、财务风险、环境风险、技术 风险等，如果措施得当，其中的部分或全部风险可以规避。 3 盾构机适应性风险。盾构机在复合地层中的适应性具有一定的 局限性。盾构机是根据特定的地质环境制造的，地质环境变化了，原来盾 构机的设计就必然会在某种程度上受到限制，而环境的变化，特别是地质 条件的变化是绝对的，因此，盾构机适应性的局限性也是绝对的，这是盾 构施工的最大风险。 二、施工中具体问题预防及处理措施 1、盾构螺旋输送机的喷涌处理措施 喷涌的原因主要有富水砂层开挖面充水、盾构无法连续性掘进、同 步注浆的浆液未完全充实衬砌空隙，进而产生流水通道等问题，这就造成 喷涌-停机-喷涌的恶性循环。鉴于此类事故，可采取针对性的措施，即为 排除土仓内的水，可在螺旋输送机关闭状态下继续掘进直至水被挤出，但 应注意此过程中仓内压力不宜过高，以造成盾构机前方隆起、冒浆,甚至造 成击穿盾尾密封等故障应对掘进模式做好提前准备，即采用气压平衡模式 掘进,此过程中应防止漏气事件的发生。为确保土体的整体性，可在土体内 加人适当的高浓度泥浆或泡沫剂。 2、刀盘及土仓聚积泥饼的处理和预防 在粘土地层中，盾构机掘进易造成泥饼，致使盾构掘进荷载增加，进 而提升喷涌发生的危险系数，所以为防止此类问题导致的出土和掘进困 难，应采用以下对策为改善土体的和易性，防止粘土结块，应在掘进时 注入适量的泡沫剂。为提高搅拌的范围和强度，应在刀盘背面和土仓隔板 上设置搅动棒，如此还可借此在土仓隔板的预留注水孔内注水，以对刀盘 和土仓进行及时的清洗。提高空转刀盘的旋转速度，以确保泥饼在离心力 作用下尽量脱落。在开挖面稳定的基础上，可进行人工人仓的泥饼清除工 作。 3、盾构机滚动处理措施 1 盾构机的滚动监测方法 将水准仪架设在盾尾，选盾构机左右对称的两根千斤顶进行测量，所 选千斤顶间距离要适中不能过短。测量时要求两干斤顶伸长量相等，然后 在两千斤顶相对的同一位置立尺，测量其高差，再根据两千斤顶间设计距 离。 2 盾构机滚动处理措施 在盾构掘进过程中.主要采取以下措施来防止盾构机的旋转掘进时, 应对症下药，即采用加注泡沫，或者膨润土的方式减小刀盘扭矩，从而达 到有效消除盾构机产生旋转的外力的目的。为保证注浆量，应及时进行注 浆，并灵活使用活性浆液等对策提高盾构周边摩榇力，以达到有效控制盾 构旋转的目的。若盾构旋转出现偏差，则应用改变刀盘旋转方向的方式进 行调整。为达到有效控制盾构机旋转角度的目的，应适当放慢推进速度， 并使用刀盘正、反转予以控制。 4、盾构机叩头 盾构始发后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机 “叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为防止盾 构机叩头可采取以下预防措施盾构基座安装时应使盾构就位后的高程比 隧道设计轴线高程高约30mm,以利于调整盾构初始掘进的姿态；合理选择 盾构的千斤顶编组，控制好盾构机液压千斤顶上下推力之差。 5、泥饼问题 在穿越粘性土层时，盾构机刀盘一般是在高温、高压中进行掘进的， 在这种环境中，粘性土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预防措施防止泥饼的产生加强 盾构掘进时的地质预测和泥土管理，特别是在黏性土中掘进时，应密切注 意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态；增加刀盘前部中心部位泡沫注入 量并选择较大的泡沫注入比例，改善土体的和易性,减小渣土的黏附性， 降低泥饼产生的几率，必要时螺旋输送机内也加入泡沫，以增加殖土的流 动性，利于磕土的排出；在到达黏性土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；在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；一旦产生泥饼，可空转刀盘使泥饼在离心力的作用下 脱落，必要时也可在确保开挖面稳定的前提下进行人工进仓清除。 6、管片上浮问题 盾构机的切削刀盘直径与隧道衬砌管片外径的差值，以及盾构机在掘 进过程中的蛇形运动产生的超挖，使得管片与地层间存在一个环形建筑间 隙，如不及时充填此空间，脱出盾尾的管片便处于无约束的状态，就会给 管片产生位移提供可能的条件，这是造成盾构隧道衬砌管片产生位移的一 个外部条件。如果此间隙不能及时被同步注浆填充，或者是由于注浆工艺 和注浆浆液质量使得浆液的初凝时较长，浆液在很长一段时间内是未达初 凝的流体，管片脱离盾尾之后受到周围地下水、注浆浆液、泥浆等包裹的 作用，使管片受到上浮力，如果管片所受的上浮力大于其自身重力就会产 生上浮，这是上浮的内在原因。当发现管片有上浮现象时，可采取下列措 施控制管片的上浮在浆液性能的选择上应该保证浆液的充填性、初凝时 间与早期强度的有机结合，使盾构隧道管片与围岩共同作用形成稳定的整 体构筑物；根据工程地质、水文、隧道埋深等情况的变化动态地调整浆液 配比，以控制地表的沉降和保证管片的稳定。 7、开挖面失稳 可能造成开挖面失稳的风险因素是开挖中前方遭遇流沙或发生管涌， 盾构机将发生磕头或突沉；开挖中前方地层出现空洞，导致盾构机轴线偏 移、沉陷以及隧道塌方冒顶；盾构机推进过程中，出现超浅覆土，则会导 致冒顶；盾构推进中突然遇到涌水，导致盾构机正面发生大面积塌方等。 可采取以下措施预防开挖面的失稳控制推进速度，维持排土量和开挖量 的平衡；控制好压力舱的应有压力，防止开挖面失稳；使开挖下来的渣土 具有塑性流动性，并使渣土确实充满压力舱内，同时还应使开挖下来的渣 土具有止水性；超浅覆土段，一旦出现冒顶、冒浆随时开启