维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术 ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ 纛ｅＨＮＯＬＯＧＹ 土压平衡式盾构施工要点及 质量通病的分析防治 高秀霞 （中铁十八局集团有限公司，天津３００２２２） ［中图分类号］Ｕ４５５．３ ９ ［文献标识码］ｃ ［文章编号］１００１—５５４Ｘ（２００６）０３—０１００—０３ Ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｌａｎｃｅ ｓｈｉｅｌｄ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｒｏｕｂｌｅ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ＧＡ０ Ｘｉｕ－ｘｉａ 在隧道施工中土压平衡式盾构可适应各种软弱 （５）出土量。每环出土量等于盾构的截面积乘 地层，并能有效地保持开挖面的稳定及减少地面的 以管片的宽度，盾构推进出土量宜控制在９８％～ 沉降，施工的安全性和可操作性高。土压平衡式盾 １００ 之间。 构机利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将 （６）同步注浆及二次注浆。盾构推进过程中同 正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内， 步注浆的浆液通常采用２４ｈ缓凝浆液，并确保每环 并使舱内具有适当的压力与开挖面水土压力平衡， 建筑空隙得以及时和足量的填充，压浆的压力控制 以减少盾构推进对土体的扰动，从而控制地表的沉 在０．３ＭＰａ左右，压浆量一般为建筑空隙的１４０ ～ 降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向 ２５０ 。当盾构推进到特殊地段时，如地面上有需 排土口连续的将土渣排出。由于其能较好地控制地 保护的建筑物或管线时，可根据实际情况进行壁后 表沉降，利于环境保护，适应在市区和建筑密集处 补压浆。 的施工，在全国地铁建设中得到了广泛应用，目前 １．２地表变形控制 已有较为成熟的施工技术和经验，可供参考借鉴。 （１）土压力管理。一般通过安装在密封土舱内 １施工要点 的土压力计检测，通常土压力 的范围是：（水 压力＋主动土压力）＜ ＜（水压力＋被动土压 １．１初始推进阶段 力）。 结合地表变形量测情况、工程质量和盾构设备 （２）排土管理。在泥土具有良好塑流性的场合 的要求，对施工参数反复量测、分析、调整，进一 下，螺旋输送机的排土量与其转数成正比，以土压 步优化。主要参数有以下几种： 力为控制目标，通过实测值与设定值的比较，调节 （１）平衡压力。根据盾构的埋深、所在位置的 排土量。 土层状况以及监测数据不断地进行调整。 （３）泥水管理。对加水或加泥式土压平衡盾 （２）推进速度。正常推进速度应控制在２～ 构，需在施工前初步确定盾构推进中加入泥、水、 ４ｃｍ／ｍｉｎ之间，通过建筑物时推进速度不宜大于 添加剂的浓度和数量，并在施工中适当调整，以满 ｌ ｃｍ／ｍｉｎ。 足盾构正常工作需要。 （３）总推力。必须大于各种推进阻力的总和， （４）注浆管理。注浆的目的是防止土体松弛和 般为１０００￣１３００ｋＮ。 （４）刀盘转矩。与盾构的直径相关性极大， ［收稿日期］２００５—１０—２５ ＝１４￣２３（ｋＮ／ｒｎ２）Ｄｅ （Ｄｅ为盾构直径／ｍ）。 ［通讯地址］高秀霞，中铁十八局大院１５号楼 １００ 建筑札械２００６．０３（上半月刊） 维普资讯 http://www.cqvip.com 下沉，减少地表沉降，保持隧道衬砌的早期稳定， 提高衬砌接缝防水性能。使用的材料有：水泥砂 浆，水泥＋粉煤灰＋陶土粉。一般通过设置在盾构 上的注浆孑Ｌ同步注浆，也可从设在管片上的注浆孔 及时调整控制平衡压力。 治理方法； （１）增添千斤顶，增大盾构总推力。 （２）采取在工作面内清理障碍物，在条件许可 进行注浆，以不偏压为原则，从下往上对称压注。 情况下采取大开挖施工法清理正面障碍物。 １．３其他操作要领 ２．２螺旋机出土不畅 （１）对隧道施工所需的主要材料及制品进行必 原因分析： 要的检查和试验，确认其质量、形状、尺寸、强度 （１）盾构开挖面平衡压力低，无法在螺旋机内 等与说明书或质保书相符合之后才可使用。 形成足够压力，螺旋机不能正常进土，也就不能出 （２）盾构推进中千斤顶及其推力的选择，既不 土。 应使工作面受到损害，也不应使衬砌等后方结构受 （２）螺旋机螺杆安装与壳体不同心，运转过程 到损害，并使盾构在设计轴线上准确推进。 中壳体磨损，使叶片和壳体间隙增大，出土效率降 （３）推进测量是为了在推进时使隧道轴线偏差 低。 控制在容许范围内，应及时掌握其偏差并予以纠 （３）在强度较高的黏性土中推进时，土与螺旋 正。原则上每环盾构姿态、衬砌位置需各测一次， 机壳体间摩擦力大，致使螺旋机旋转阻力增大，或 并将结果在下一环推进前反馈给施工管理人员和盾 有大块漂砾进入螺旋机，卡住螺杆，无法运转。 构操作员。 （４）螺旋机驱动电动机长时间高负荷工作，过 （４）管片运输、储存要加强管理，防止管片受 热或油压过高而停止工作。 到损伤，现场堆放应适应盾构施工进度的要求，且 预防措施： 有一定的余量。 （１）螺旋机打滑时，提高盾构开挖面平衡压力 （５）合理安排和调度隧道的运输，确保盾构推 的设定值，推进速度提高，使螺旋机正常进土。 进进度。 （２）提高螺旋机安装精度，运转过程中加强轴 ２掘进施工质量通病及防治 承的润滑。 （３）减小单位时间内螺旋机的进土量，加水、 ２．１盾构推进困难，正面施工阻力过大 泥浆或泡沫等润滑剂减少摩擦，及时清除大块漂 原因分析： 砾。 （１）盾构刀盘的进土开口率偏小，进土不畅 （４）降低推进速度，减轻负荷。 通。 治理方法： （２）盾构正面地层土质发生变化，或遇到较大 清理螺旋机的被堵部位，更换磨损的部件。 块状障碍物。 ２．３掘进轴线偏差 （３）推进千斤顶内泄漏，不能达到最大额定压 原因分析： 力。 （１）测量出现误差，造成轴线的偏差。 （４）正面平衡压力设定过大。 （２）超挖或欠挖，造成盾构在土体的姿态不 预防措施： 好，导致轴线偏差。 （１）合理设计进土孔的尺寸，保证出土畅通。 （３）盾构处于不均匀土层，或在软弱土中停歇 （２）详细了解推进面的土质状况，及时调整优 时间过长。 化土压设定值、推进速度等施工参数；盾构推进前 （４）管片拼装时，拱底块部位盾壳内清理不净 应对隧道轴线上障碍物的具体位置和深度作详细摸 造成管片的下部超前，轴线产生向上的趋势，影响 底。 盾构轴线的控制。 （３）经常检查千斤顶，确保其运行良好。 （５）同步注浆量不够或浆液质量不好，泌水后 （４）合理设定平衡压力，加强施工动态管理， 引起隧道沉降。 建蔬札拭２００６．０３（Ｉ－半月刊） １０１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术 ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＱ ＯＧ 预防措施： 了密封装置的密封功能界限。 （１）施工过程中经常校正、复测及复核测量基 （３）盾尾密封油脂压注不充分，钢丝刷内侵入 站。 了注浆的浆液并凝固，盾尾刷失去了弹性，密封性 （２）正确设定平衡压力，使盾构的出土量与理 能下降。 论值接近，减少超挖与欠挖。 预防措施： （３）多用刀盘切削土体，减小推进时的不均匀 （１）密封油脂要求有足够的黏度、流动性、润 阻力，控制正面土体的流失。 滑性、密封性能。 （４）管片拼装前对盾构壳体作好清理工作，防 （２）严格控制盾构推进的纠偏量，使管片四周 止杂质夹杂在管片间。 与盾尾的间隙均匀一致。 （５）按质保量作好注浆工作。 （３）及时、保量、均匀地压注盾尾油脂。 治理方法： 治理方法： （１）调整盾构的千斤顶编组或调整各区域油 对产生泄漏的部位集中压注盾尾油脂，管片拼 压，及时纠正盾构轴线。 装时在管片背面塞入海绵堵住泄漏部位。 （２）当管片位置阻碍盾构轴线纠偏时，可采用 ２．６运输过程中管片受损 楔子环管片调整环面与隧道设计轴线的垂直度，改 原因分析： 善盾构后座面。 （１）管片堆放或叠放隧道时放置垫木位置不 ２．４盾构过量自转 当，造成边角损坏。 原因分析： （２）行车吊运管片时，管片晃动不稳而碰撞到 （１）盾构内设备布置重量不平衡，盾构重心不 行车支腿或其他物件上，造成边角损坏。 在竖直中心线上而产生旋转力矩。 （３）用钢丝绳起吊时管片的棱边被勒坏。 （２）盾构所处土层不均匀，两侧阻力不一致， （４）运管片的平板车颠簸跳动或吊装时动作过 造成推进过程中产生附加的旋转力矩。 大而引起的管片损坏。 （３）安装时千斤顶的轴线与盾构轴线不平行。 预防措施： 预防措施： （１）地面或隧道内堆放管片时，上下两管片间 （１）安装设备时对各设备的重量和位置进行验 垫好垫木。 算，使盾构重心位于中线或配置配重调整重心位 （２）行车操作要平稳，防止过大晃动。 置。 （３）设计吊运管片的专用吊具，使钢丝绳在吊 （２）经常纠正盾构转角，使其自转在允许范围 运时不碰到管片的边角。 内。 （４）采用专用管片运输平板车加设避振设施。 治理方法： 治理方法： （１）通过改变刀盘或旋转设备的转向或改变管 已经碰坏的管片及时进行修补，不能用的运回 片的拼装顺序，调节盾构的自转角度。 地面进行修整，更换新的管片。 （２）盾构自转量较大时，可采用单侧压重的方 法纠正盾构转角。 ［参考文献］ ２．５盾尾密封装置泄漏 ［１］周文波主编．盾构法隧道施工技术及应用［Ｍ］．中 原因分析： 国建筑工业出版社．２００４． （１）密封油脂的质量不好，对盾构钢丝刷起不 ［２］张风祥，傅德明，杨国祥，项兆池编著．盾构隧道施 到保护作用。 工手册［ ．人民交通出版社．２００５． 宙Ｉ、 （２）管片与盾尾不同心，二者间隙过大，超过 ［责任编辑：胡方华］ 建笼札械２００６．０３（上半月刊）
