盾构施工过程质量通病原因及预防

盾构施工过程质量通病分析及预防

盾构施工过程包括盾构始发接收和正常掘进,始发接收和正常掘进是隧道施工中的两道关键工序。因此，加强这两道工序质量管理显得尤为重要,下面对两道工序分别进行分析。

盾构正常掘进:

盾构掘进是盾构法隧道施工的主要工序，要保证隧道的实际轴线和设计轴线相吻合，并确保管片圆环拼装质量，使隧道不漏水，地面不产生大的变形。

一、土压平衡式盾构正面阻力过大

(1) 现象

盾构推进过程中，由于正面阻力过大造成盾构推进困难和地面隆起变形。

(2) 原因分析

①盾构刀盘的进土开口率偏小，进土不畅通；

②盾构正面地层土质发生变化；

③盾构正面遭遇较大块状的障碍物；

④推进千斤顶内泄漏，达不到其本身的最高额定油压；

⑤正面平衡压力设定过大。

(3) 预防措施

①合理设计进土孔的尺寸，保证出土畅通；

②隧道轴线设计前，应对盾构穿越沿线作详细的地质勘查，摸清沿线影响盾构推进的障碍物的具体位置、深度，以使轴线设计考虑到这一状况；

③详细了解盾构推进断面内的土质状况，以便及时优化调整土压设定值、推进速度等施工参数；

④经常检修推进千斤顶，确保其运行良好。

⑤合理设定平衡压力，加强施工动态管理，及时调整控制平衡压力值。

(4) 治理方法

①采取辅助技术，尽量采取在工作面内进行障碍物清理，在条件许可的情况下，也可采取大开挖施工法清理正面障碍物；

②增添千斤顶，增加盾构总推力。

二、盾构后退

(1) 现象

盾构停止推进，尤其是拼装管片的时候，产生后退的现象，使开挖面压力下

降，地面产生下沉变形。而且盾构后退过多会严重损害盾尾密封装置寿命。

(2) 原因分析

①盾构千斤顶自锁性能不好，千斤顶回缩；

②千斤顶安全溢流阀压力设定过低，使千斤顶无法顶住盾构正面的土压力；

③盾构拼装管片时千斤顶缩回的个数过多，并且没有控制好最小应有的防后退顶力。

(3) 预防措施

①加强盾构千斤顶的维修保养工作，防止产生内泄漏；

②安全溢流阀的压力调定到规定值；

③拼装时不多缩千斤顶，管片拼装到位及时伸出千斤顶到规定压力。

(4) 治理方法

盾构发生后退，应及时采取预防措施防止后退的情况进一步加剧，如因盾构后退而无法拼装，可进行二次推进。

三、盾尾密封装置泄漏

(1) 现象

地下水、泥及同步注浆浆液从盾尾的密封装置渗漏进入盾尾的盾壳和隧道内，严重影响工程进度和施工质量，甚至对工程安全带来灾难。

(2) 原因分析

①管片与盾尾不同心，使盾尾和管片间的空隙局部过大，超过密封装置的密封功能界限：

②密封装置受偏心的管片过度挤压后，产生塑性变形，失去弹性，密封性能下降；

③盾尾密封油脂压注不充分，盾尾钢刷内侵入了注浆的浆液并固结，盾尾刷的弹性丧失，密封性能下降；

④盾构后退，造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动，使刷毛反卷，盾尾刷变形而密封性能下降，严重影响盾尾密封寿命；

⑤盾尾密封油脂的质量不好，对盾尾钢丝刷起不到保护的作用，或因油脂中含有杂质堵塞泵，使油脂压注量达不到要求。

(3) 预防措施

①严格控制盾构推进的纠偏量，尽量使管片四周的盾尾空隙均匀一致，减少管片对盾尾密封刷的挤压程度；

②及时、保量、均匀地压注盾尾油脂；

③控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象；

④采用优质的盾尾油脂，要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能。

(4) 治理方法

①对已经产生泄漏的部位集中压注盾尾油脂，恢复密封的性能；

②管片拼装时在管片背面塞人海绵，将泄漏部位堵住；

③有多道盾尾钢丝刷的盾构，可将最里面的一道盾尾刷更换，以保证盾尾刷的密封性；

④从盾尾内清除密封装置钢刷内杂物。

四、沿隧道轴线地层变形量过大

(1) 现象

沿隧道轴线地层变形过量，引起地面建筑物及地下管线损坏。

(2) 原因分析

①盾构开始掘进后，如不能同步地进行注浆或注浆效果差，则会产生地面沉降；

②盾尾密封效果不好，注浆压力又偏高，浆液从盾尾渗入隧道，造成有效注浆量不足：

③浆液质量不好，强度达不到要求，不能起到支护作用，造成地层变形量过大；

④注浆过程不均匀，推进过程中有时注浆压力大，注浆量足，有时注浆量少，甚至不注浆，造成对土体结构的扰动和破坏，使地层变形量过大。

(3) 预防措施

①正确确定注浆量和注浆压力，及时、同步地进行注浆；

②注浆应均匀，根据推进速度的快慢适当地调整注浆的速率，尽量做到与推进速率相符；通过地面监测情况调整注浆量和注浆压力。

③提高拌浆的质量，保证压注的浆液的强度；

④推进时同时、均匀、经常地压注盾尾密封油脂，保证盾尾钢丝刷的使用功能。

(4) 治理方法

①根据地面变形情况及时调整注浆量、注浆部位，对于沉降大的部位可采用补压浆的措施；

②损坏的盾尾进行更换，或采用在盾尾内垫海绵的方法对盾尾进行堵漏；

③注浆口离盾尾太近引起盾尾漏浆，可采用从管片上进行壁后注浆的方法，减少浆液的渗漏。

五、同步注浆浆管堵塞

(1) 现象

采用单液浆注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度。

(2) 原因分析

①停止注浆的时间太长，留在浆管中的浆液结硬，引起堵塞；

②浆液中的砂含量太高，沉淀在浆管中，使浆管通径逐渐减小，引起堵塞；

③浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长了就沉淀凝固。

(3) 预防措施

①停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉淀。长期停止推进，应将管路清洗干净；

②拌浆时注意配比准确，搅拌充分；

③定期清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土泥浆压注，使注浆管路的管壁润滑良好；

④经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。

(4) 治理方法

将堵塞的管子拆下，将堵塞物清理干净后重新接好管路。

六、管片压浆孔渗漏

(1) 现象

管片压浆孔处渗漏，压浆孔周围有水渍，压浆孔周围混凝土有钙化斑点。

(2) 原因分析

①压浆孔的闷头未拧紧；

②压浆孔的闷头螺纹与预埋螺母的问隙大。

(3) 预防措施

①要用扳手拧紧压浆孔的闷头；

②在闷头的螺丝上缠生料带，以起到止水的作用。

(4) 治理方法

①将闷头拧出，重新按要求拧紧；