盾構(gòu)掘進(jìn)隱患檢查、過程問題控制

盾構(gòu)掘進(jìn)隱患檢查、過程問題控制本標(biāo)段對盾構(gòu)法施工中經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量通病、隱患進(jìn)行檢查分析，制訂出預(yù)防和治理措施，隧道施工質(zhì)量進(jìn)一步的提高。盾構(gòu)初始、到達(dá)掘進(jìn)盾構(gòu)進(jìn)出洞是盾構(gòu)法隧道施工中的一道關(guān)鍵工序。在進(jìn)、出洞過程中。施工環(huán)節(jié)多，工作量集中，各工種交叉施工頻繁，設(shè)備、人員眾多，因此加強(qiáng)質(zhì)量管理和控制尤為重要。盾構(gòu)始發(fā)基座變形⑴現(xiàn)象在盾構(gòu)進(jìn)出洞過程中，盾構(gòu)基座發(fā)生變形，使盾構(gòu)掘進(jìn)軸線偏離設(shè)計(jì)軸線。⑵原因分析①盾構(gòu)基座的中心夾角軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線不平行，則盾構(gòu)在基座上糾偏產(chǎn)生了過大的側(cè)向力；②盾構(gòu)基座的整體剛度、穩(wěn)定性不夠，或局部構(gòu)件的強(qiáng)度不足；③盾構(gòu)姿態(tài)控制不好，盾構(gòu)推進(jìn)軸線與基座軸線產(chǎn)生較大夾角，致使盾構(gòu)基座受力不均勻；④對盾構(gòu)基座的固定方式考慮不周，固定不牢靠。⑶預(yù)防措施①盾構(gòu)基座形成的中心夾角軸線應(yīng)與隧道設(shè)計(jì)軸線方向一致，當(dāng)洞口段處于隧道設(shè)計(jì)軸線的曲線時(shí)，應(yīng)考慮盾構(gòu)基座沿曲線的切線方向放置，切點(diǎn)必須設(shè)于洞口內(nèi)側(cè)面處；②基座框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度能抵抗盾構(gòu)出洞段施工土體加固區(qū)所產(chǎn)生的推力；③合理控制盾構(gòu)姿態(tài)，盡量使盾構(gòu)軸線與盾構(gòu)基座中心夾角軸線保持一致；④盾構(gòu)基座的底面與始發(fā)井的底板之間要墊平墊實(shí)，保證接觸面積滿足要求。⑷治理方法①對已發(fā)生變形損壞的構(gòu)件，進(jìn)行相應(yīng)的加固或調(diào)換；②盾構(gòu)基座的變形嚴(yán)重，將盾構(gòu)脫離基座，對基座作修復(fù)加固。盾構(gòu)反力架位移及變形過大⑴現(xiàn)象在盾構(gòu)出洞過程中，盾構(gòu)反力架在受盾構(gòu)推進(jìn)頂力的作用后發(fā)生支撐體系的局部變形或位移過大。⑵原因分析①盾構(gòu)推力過大，或受出洞千斤頂編組影響，造成后靠受力不均勻、不對稱，產(chǎn)生應(yīng)力集中；②盾構(gòu)后靠混凝土充填不密實(shí)或填充的混凝土強(qiáng)度不夠；③組成后靠體系的部分構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度不夠，各鋼構(gòu)件間的焊接強(qiáng)度不夠；④后靠與管片間的結(jié)合面不平整。⑶預(yù)防措施①在推進(jìn)過程中合理控制盾構(gòu)的總推力，且盡量使千斤頂編組合理。使之均勻受力；②采用素混凝土或水泥砂漿填充各構(gòu)件連接處的縫隙時(shí)，除填充密實(shí)外，還必須確保填充材料強(qiáng)度和養(yǎng)護(hù)；③對系統(tǒng)的各構(gòu)件必須進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校驗(yàn)，對受壓構(gòu)件一定要作穩(wěn)定性驗(yàn)算，確保連接強(qiáng)度和焊接質(zhì)量；④盡快安裝上部的后盾支撐構(gòu)件，完善整個(gè)后盾支撐體系，以便開啟盾構(gòu)上部的千斤頂，使后盾支撐系統(tǒng)受力均勻。⑷治理方法①對產(chǎn)生裂縫或強(qiáng)度不夠的縫隙填充料鑿除，重新充填，并經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后達(dá)到要求強(qiáng)度再恢復(fù)推進(jìn)；②對變形的構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)及加固。根據(jù)推進(jìn)油壓及千斤頂開啟只數(shù)計(jì)算出發(fā)生破壞時(shí)的實(shí)際推力，對后靠體系進(jìn)行校驗(yàn)；③對于發(fā)現(xiàn)裂縫的接頭及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。盾構(gòu)出洞段軸線偏離⑴現(xiàn)象盾構(gòu)出洞段的推進(jìn)軸線上浮，偏離隧道設(shè)計(jì)軸線較大。⑵原因分析①洞口土體加固強(qiáng)度太高，使盾構(gòu)推進(jìn)的推力提高；②盾構(gòu)正面平衡壓力設(shè)定過高，導(dǎo)致盾構(gòu)正面土體拱起變形，引起盾構(gòu)軸線上浮；③未及時(shí)安裝上部的后盾支撐。使上半部分的千斤頂無法使用，當(dāng)推力集中在下部，使盾構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)向上的力矩，導(dǎo)致盾構(gòu)沿著向上的趨勢偏離軸線；④盾構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)故障，造成上部千斤頂?shù)捻斄Σ蛔?。⑶預(yù)防措施①正確設(shè)計(jì)出洞口土體加固方案，采用合理的加固方法達(dá)到所需的加固強(qiáng)度，保證加固土體的強(qiáng)度均勻；②施工過程中正確地設(shè)定盾構(gòu)正面平衡土壓；③及時(shí)安裝上部后盾支撐，改變推力的分布狀況，防止盾構(gòu)上?。虎苷_操作盾構(gòu)，按時(shí)保養(yǎng)設(shè)備，保證機(jī)械設(shè)備的功能完好。⑷治理方法①施工過程中在管片拼裝時(shí)加貼上部的楔子，調(diào)正管片環(huán)面與軸線的垂直度，便于盾構(gòu)推進(jìn)糾偏控制。②在管片拼裝時(shí)盡量利用盾殼與管片間隙作隧道軸線糾偏，改善推進(jìn)軸線；③用注漿的辦法對隧道作少量糾偏，便于盾構(gòu)推進(jìn)軸線的糾偏。盾構(gòu)出洞時(shí)洞口土體大量流失⑴現(xiàn)象進(jìn)、出洞時(shí)，大量的土體從洞口流入井內(nèi)，造成洞口外側(cè)地面大量沉降。⑵原因分析1)洞口土體加固質(zhì)量不好，強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)或施工要求而產(chǎn)生塌方，或者加固不均勻，隔水效果差，造成漏水、漏泥現(xiàn)象；2)在鑿除洞門混凝土后，盾構(gòu)未及時(shí)靠上土體，使正面土體失去支護(hù)造成塌方；3)洞門密封裝置安裝不好，止水橡膠簾帶內(nèi)翻，造成水土流失；4)洞門密封裝置強(qiáng)度不夠，經(jīng)不起較高的土壓力，受擠壓破壞而失效；5)盾構(gòu)外殼上有突出的注漿管等物體，使密封受到影響；6)到達(dá)時(shí)未能及時(shí)安裝好洞圈鋼板；7)到達(dá)時(shí)土壓力未及時(shí)下調(diào)，致使洞門裝置被頂壞，井外大量土體塌入井內(nèi)。⑶預(yù)防措施1)洞口土體加固應(yīng)保證加固后土體強(qiáng)度和均勻性；2)洞口封門拆除前應(yīng)充分做好各項(xiàng)進(jìn)、出洞的準(zhǔn)備工作；3)洞門密封圈安裝要準(zhǔn)確，在盾構(gòu)推進(jìn)的過程中要注意觀察，防止盾構(gòu)刀盤的周邊刀割傷橡膠密封圈，密封圈可涂黃油增加潤滑性；洞門的扇形鋼板要及時(shí)調(diào)整，改善密封圈的受力狀況；4)盾構(gòu)到達(dá)時(shí)要及時(shí)調(diào)整密封鋼板的位置，及對地將洞口封好；5)盾構(gòu)在到達(dá)口時(shí)，要降低正面的平衡壓力。⑷治理措施1)將受壓變形的密封圈重新壓回洞口內(nèi)，恢復(fù)密封性能，及時(shí)固定弧形板，改善密封橡膠帶的工作狀態(tài)；2)對洞口進(jìn)行注漿堵漏，減少土體的流失；3)注漿堵漏，仍無法達(dá)到出洞所需的土壓時(shí)，在洞口可重新設(shè)計(jì)加工第二套密封裝置，以達(dá)到洞門密封效果。盾構(gòu)正常掘進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)是盾構(gòu)法隧道施工的主要工序，要保證隧道的實(shí)際軸級(jí)和設(shè)計(jì)軸線相吻合，并確保管片拼裝質(zhì)量，使隧道不漏水，地面不產(chǎn)生大的變形。盾構(gòu)正面阻力過大⑴現(xiàn)象盾構(gòu)推進(jìn)過程中，由于正面阻力過大造成盾構(gòu)推進(jìn)困難和地面隆起變形。⑵原因分析盾構(gòu)刀盤的進(jìn)土開口率偏小，進(jìn)土不暢通；盾構(gòu)正面地層土質(zhì)發(fā)生變化；盾構(gòu)正面遭遇較大塊狀的障礙物；推進(jìn)千斤頂內(nèi)泄漏、達(dá)不到最高額定油壓；正面平衡壓力設(shè)定過大；⑥刀盤前面或土倉內(nèi)結(jié)泥餅。⑶預(yù)防措施合理設(shè)計(jì)進(jìn)土孔的尺寸，保證出土?xí)惩?；隧道軸線設(shè)計(jì)前，應(yīng)對盾構(gòu)穿越沿線作詳細(xì)的地質(zhì)勘查，摸清沿線影響盾構(gòu)推進(jìn)的障礙物的具體位置；詳細(xì)了解盾構(gòu)推進(jìn)斷面內(nèi)的土質(zhì)狀況，以便及時(shí)優(yōu)化，調(diào)整土壓設(shè)定值、推進(jìn)速度等施工參數(shù)；經(jīng)常維修推進(jìn)千斤頂，確保其運(yùn)行良好；⑤合理設(shè)定平衡壓力，加強(qiáng)施工動(dòng)態(tài)管理；⑥在刀盤前面或土倉中加注泡沫或膨潤土。⑷治理方法在分清原因后分別采取如下措施：①采取輔助技術(shù)，在工作面內(nèi)清理障礙物，在條件許可的情況下，也可采取大開挖施工法清理正面障礙物；②加注泡沫或膨潤土。盾構(gòu)正面平衡壓力的過量波動(dòng)⑴現(xiàn)象在盾構(gòu)推進(jìn)及管片拼裝的過程中。開挖面的平衡上壓力發(fā)生異常的波動(dòng)，與理論壓力值或設(shè)定壓力值的偏差較大。⑵原因分析①推進(jìn)速度與螺旋機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度不匹配；②當(dāng)盾構(gòu)在砂土層中施工時(shí)，螺旋機(jī)摩擦力大或形成士塞，出土不暢，使開挖面平衡壓力急劇上升；③盾構(gòu)后退，使開挖面平衡壓力下降；④土壓平衡控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成實(shí)際土壓力與設(shè)定土壓力的偏差。⑶預(yù)防措施①正確設(shè)定盾構(gòu)推進(jìn)的施工參數(shù)，使推進(jìn)速度與螺旋機(jī)的出土能力相匹配；②當(dāng)土體強(qiáng)度高，螺旋機(jī)排土不暢時(shí)，在螺旋機(jī)或土倉中適量地加注水或泡沫等潤滑劑，提高出土的效率。當(dāng)土體很軟，排土很快影響正面壓力的建立時(shí)，適當(dāng)關(guān)小螺旋機(jī)的閘門，保證平衡上壓力的建立；③管片拼裝作業(yè)，要正確伸、縮千斤頂，嚴(yán)格控制油壓和伸出千斤頂?shù)臄?shù)量，確保拼裝時(shí)盾構(gòu)不后退；④正確設(shè)定平衡土壓力值以及控制系統(tǒng)的參數(shù)；⑤加強(qiáng)設(shè)備維修保養(yǎng)，保證設(shè)備完好率，確保千斤頂沒有內(nèi)泄漏現(xiàn)象。⑷治理方法①向切削面注入泡沫、水或膨潤土泥漿，改善切削土體的塑流性能，提高螺旋機(jī)的排土能力，穩(wěn)定正面土壓；②維修好設(shè)備，減少液壓系統(tǒng)的泄漏；③對控制系統(tǒng)的參數(shù)重新進(jìn)行設(shè)定，滿足使用要求。盾構(gòu)掘進(jìn)軸線偏差⑴現(xiàn)象盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)推進(jìn)軸線過量偏離隧道設(shè)計(jì)軸線，影響管片成環(huán)的軸線。⑵原因分析①盾構(gòu)超挖或欠挖，造成盾構(gòu)的姿態(tài)不好，導(dǎo)致盾構(gòu)軸線產(chǎn)生過量的偏移；②測量誤差，造成軸線的偏差；③糾偏不及時(shí)，或糾偏不到位；④盾構(gòu)處于不均勻土層中，即處于兩種不同土層相交的地帶時(shí)，兩種土的壓縮性、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等指標(biāo)不同；⑤盾構(gòu)處于非常軟弱的土層中時(shí)，若推進(jìn)停止的間歇太長，則正面平衡壓力損失，導(dǎo)致盾構(gòu)下沉；⑥拼裝管片時(shí)落底塊部位(盾殼內(nèi))清理不干凈，相鄰兩環(huán)管片的夾縫內(nèi)有雜質(zhì)，使管片的下部超前，軸線產(chǎn)生向上的趨勢，影響盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制；⑦同步注漿量不夠或漿液質(zhì)量不好，泌水后引起隧道沉降，而影響推進(jìn)軸線的控制；⑧漿液不固結(jié)，在大的推力作用下隧道引起變形。⑶預(yù)防措施①正確設(shè)定平衡壓力，使盾構(gòu)的出土量與理論值接近，減少超挖與欠挖現(xiàn)象，控制好盾構(gòu)的姿態(tài)；②盾構(gòu)施工進(jìn)程中經(jīng)常校正、復(fù)測及復(fù)核測量基站；③發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)姿態(tài)出現(xiàn)偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)糾偏，使盾構(gòu)正確地沿著隧道設(shè)計(jì)軸線前進(jìn)；④盾構(gòu)處于不均勻土層中時(shí)，適當(dāng)控制推進(jìn)速度，多用刀盤切削土體，減少推進(jìn)時(shí)的不均勻阻力，也可以采用向開挖面注入泡沫或膨潤土的辦法改善土體，使推進(jìn)順利；⑤當(dāng)盾構(gòu)在極其軟弱的土層中施工時(shí)，應(yīng)掌握推進(jìn)速度與進(jìn)土量的關(guān)系，控制正面土體的流失；⑥拼裝底塊管片前應(yīng)對盾殼底部的垃圾進(jìn)行清理，防止雜質(zhì)夾雜在管片間；⑦保證漿液的攪拌質(zhì)量和注入量。⑷治理方法①調(diào)整盾構(gòu)的千斤頂編組或調(diào)整各區(qū)域油壓，及時(shí)糾正盾構(gòu)軸線；②對開挖面作局部超挖，使盾構(gòu)沿被超挖的一側(cè)前進(jìn)；③盾構(gòu)的軸線受到管片位置的阻礙不能進(jìn)行糾偏時(shí)，采用楔子環(huán)管片調(diào)整環(huán)面與隧道軸線的垂直度，改善盾構(gòu)后座面。盾構(gòu)過量自轉(zhuǎn)⑴現(xiàn)象推進(jìn)中盾構(gòu)發(fā)生過量的旋轉(zhuǎn)，造成盾構(gòu)與車架連接不好，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，增加測量、封頂塊拼裝的困難。⑵原因分析①盾構(gòu)內(nèi)設(shè)備布置重量不平衡，盾構(gòu)的重心不在中心線上，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)力矩；②盾構(gòu)所處的土層不均勻，兩側(cè)的阻力不一致，推進(jìn)過程中受到附加的旋轉(zhuǎn)力矩；③在施工過程中刀盤或旋轉(zhuǎn)設(shè)備連續(xù)采用同一轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致盾構(gòu)在推進(jìn)運(yùn)動(dòng)中旋轉(zhuǎn)；④盾構(gòu)安裝時(shí)千斤頂軸線與盾構(gòu)軸線不平行，在糾偏時(shí)左右千斤頂推力不同；⑤管片拼裝順序連續(xù)不變。⑶預(yù)防措施①安裝于盾構(gòu)內(nèi)的設(shè)備作合理布置，并對各設(shè)備的重量和位置進(jìn)行驗(yàn)算，使盾構(gòu)重心位于中心線上或配置配重調(diào)整重心位置于中心線上；②經(jīng)常糾正盾構(gòu)轉(zhuǎn)角，使盾構(gòu)自轉(zhuǎn)在允許范圍內(nèi)；③根據(jù)盾構(gòu)的自轉(zhuǎn)角，經(jīng)常改變旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)向及變換管片的拼裝順序。⑷治理方法①可通過改變刀盤或旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)向或改變管片拼裝順序來調(diào)節(jié)盾構(gòu)的自轉(zhuǎn)角度；②盾構(gòu)自轉(zhuǎn)量較大時(shí)，可采用加壓重的方法糾正盾構(gòu)轉(zhuǎn)角。盾構(gòu)機(jī)后退⑴現(xiàn)象盾構(gòu)停止推進(jìn)(尤其是拼裝管片)的時(shí)候，產(chǎn)生后退現(xiàn)象。使開挖面壓力下降，地面產(chǎn)生下沉變形。⑵原因分析①盾構(gòu)千斤頂自鎖性能不好，千斤頂回縮；②千斤頂大腔的安全溢流閥壓力設(shè)定過低，使千斤頂推力無法抵抗盾構(gòu)正面的土壓力；③盾構(gòu)拼裝管片時(shí)千斤頂縮回的個(gè)數(shù)過多，并沒有控制應(yīng)有的最小防后退頂力。⑶預(yù)防措施①加強(qiáng)盾構(gòu)千斤頂?shù)木S修保養(yǎng)工作，防止產(chǎn)生內(nèi)泄漏；②安全溢流閥的壓力調(diào)定到規(guī)定值；③拼裝時(shí)不多縮千斤頂，管片拼裝到位及時(shí)伸出千斤頂?shù)揭?guī)定壓力。⑷治理方法因盾構(gòu)后退而無法拼裝時(shí)，可進(jìn)行二次推進(jìn)。盾尾密封裝置泄漏⑴現(xiàn)象地下水、同步注漿漿液從盾尾的密封裝置滲漏進(jìn)入盾尾的盾殼和隧道內(nèi)，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和施工質(zhì)量，甚至對工程安全帶來影響。⑵原因分析①襯砌環(huán)與盾尾環(huán)不同心，使盾尾和管片間的空隙局部過大，超過密封裝置的密封功能界限；②密封裝置受偏心的襯砌環(huán)過度擠壓后，產(chǎn)生塑性變形，失去彈性，密封性能下降；③盾尾密封油脂壓注不充分，盾尾鋼刷內(nèi)侵入漿液并結(jié)硬，盾尾刷的彈性喪失，密封性能下降；④盾構(gòu)后退，盾尾刷與管片間引起刷毛方向相反的運(yùn)動(dòng)，使劇毛反卷，盾尾刷變形而密封性能下降；⑤盾尾密封油脂的質(zhì)量不好，對盾尾鋼絲刷起不到保護(hù)的作用，或因油脂中含有雜質(zhì)堵塞壓注泵，使油脂壓注量達(dá)不到要求。⑶預(yù)防措施①嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)的糾偏量，盡量使管片四周的建筑空隙均勻一致，減小管片對盾尾密封刷的擠壓；②及時(shí)、保量、均勻地壓注盾尾油脂；③控制盾構(gòu)姿態(tài)，避免盾構(gòu)產(chǎn)生后退現(xiàn)象；④采用有足夠的粘度、流動(dòng)性、潤滑性、密封性能優(yōu)質(zhì)的盾尾油脂。⑷治理方法①對已經(jīng)產(chǎn)生泄漏的部位集中壓注盾尾油脂，恢復(fù)密封性能；②管片拼裝時(shí)在管片背面塞入海綿，將泄漏部位堵??；③有多道盾尾鋼絲刷的盾構(gòu)，可將最里面的一道盾尾刷更換，以保證盾尾刷的密封性；④從盾尾內(nèi)清除密封裝置鋼刷內(nèi)雜物。盾構(gòu)切口前方地面過量變形⑴現(xiàn)象在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，切口前方地面出現(xiàn)超量沉降或隆起。⑵原因分析①地質(zhì)狀況發(fā)生突變；②施工參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，如平衡土壓力設(shè)定值偏低或偏高、推進(jìn)速度過快或過慢；③盾構(gòu)切削土體時(shí)超挖或欠挖。⑶預(yù)防措施①詳細(xì)了解地質(zhì)狀況，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)；②嚴(yán)格控制平衡壓力及推進(jìn)速度，避免波動(dòng)范圍過大；③按理論出土量、施工實(shí)際工況定出合理出土量；⑷治理方法根據(jù)地面監(jiān)測情況。及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)，如推進(jìn)速度、平衡壓力、出土量等。運(yùn)輸過程中管片受損⑴現(xiàn)象在管片垂直運(yùn)輸與水平運(yùn)輸過程中，將管片邊角撞壞。⑵原因分析①行車吊運(yùn)管片時(shí)，管片由于晃動(dòng)而碰撞行車支腿或其他物件，造成邊角損壞；②管片翻身時(shí)碰擦邊角，引起損壞；③管片堆放時(shí)，墊木沒有放置妥當(dāng)；④用鋼絲繩起吊管片時(shí)，鋼絲繩將管片的棱邊勒壞；⑤運(yùn)輸管片的平板車顛簸跳動(dòng)，造成管片損壞；⑥管片疊放在隧道內(nèi)時(shí)未墊墊木，造成邊角損壞；⑦在管片吊放時(shí)，放下動(dòng)作過大，使管片損壞。⑶預(yù)防措施①行車操作要平穩(wěn)，防止過大的晃動(dòng)；②管片使用翻身架翻身，或用專用吊具翻身，保證管片翻身過程中的平穩(wěn)；③地面堆放管片時(shí)上下兩塊管片之間要墊上墊木；④設(shè)計(jì)吊運(yùn)管片的專用吊具，使鋼絲繩在起吊管片的過程中不碰到管片的邊角；⑤采用運(yùn)輸管片的