（中鐵十六局集團(tuán)機(jī)械維修中心）

1.泥土粘著并堵塞刀盤(pán) 

產(chǎn)生原因：

盾構(gòu)機(jī)在粘性土層中施工時(shí)，由于粘性土具有內(nèi)摩擦角小、粘性大和流動(dòng)困難等特點(diǎn)，使得粘性土體粘附在刀盤(pán)上。被刀盤(pán)從開(kāi)挖面上切削下來(lái)的粘土，通過(guò)刀盤(pán)渣槽進(jìn)入泥土倉(cāng)后，在泥土倉(cāng)上壓力的作用下容易被壓實(shí)固結(jié)，首先將刀盤(pán)支撐臂中心充滿(mǎn)填實(shí)，并很快地堵死了刀盤(pán)中心的渣槽，使刀盤(pán)中心正面的土體不能通過(guò)中心刀渣槽進(jìn)入泥土倉(cāng)，而是在刀盤(pán)擠壓力的作用下從刀盤(pán)四周的渣槽進(jìn)入泥土倉(cāng)。逐漸地，整個(gè)泥土倉(cāng)內(nèi)全部被壓實(shí)固結(jié)的土體充滿(mǎn)并堵塞。當(dāng)?shù)侗P(pán)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切削土體時(shí)，固結(jié)土體的刀盤(pán)和開(kāi)挖面土體之間產(chǎn)生很大的摩擦力，相互摩擦產(chǎn)生大量的熱量，刀盤(pán)溫度不斷升高，使刀盤(pán)和泥土倉(cāng)內(nèi)的土體不斷地被燒結(jié)固化，最終在刀盤(pán)和整個(gè)泥土倉(cāng)內(nèi)形成堅(jiān)硬的“泥餅”。

“泥餅”形成后，刀盤(pán)扭矩和盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)阻力均迅速增大，螺旋輸送機(jī)無(wú)法出土，盾構(gòu)機(jī)不能往前推進(jìn)。泥土倉(cāng)內(nèi)過(guò)高的溫度會(huì)縮短刀盤(pán)主軸承的使用壽命，加速主軸承的損壞，甚至?xí)霈F(xiàn)主軸承“燒結(jié)、抱死”的嚴(yán)重后果。

處理方法：

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在粘土地層中進(jìn)行施工時(shí)，或當(dāng)泥土倉(cāng)內(nèi)形成“泥餅”時(shí)，應(yīng)采取以下預(yù)防和排除措施：

（1）空轉(zhuǎn)刀盤(pán)，并通過(guò)泥土倉(cāng)隔板的空心攪動(dòng)棒向泥土倉(cāng)注水，使“泥餅”在離心力的作用下脫落。

（2）在使開(kāi)挖面保持穩(wěn)定的前提下，可人工進(jìn)入泥土倉(cāng)清除“泥餅”。

（3）掘進(jìn)時(shí)增加泡沫劑的注入量，改善土體的和易性，預(yù)防粘土結(jié)塊。

（4）在盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在泥土倉(cāng)隔板上增加空心攪動(dòng)棒，以加大攪拌渣土強(qiáng)度和范圍，并通過(guò)空心攪動(dòng)棒注水，用于清洗刀盤(pán)和泥土倉(cāng)。

2.螺旋輸送機(jī)循環(huán)“噴涌”泥水

產(chǎn)生原因：

盾構(gòu)機(jī)在高水砂層進(jìn)行施工時(shí)，由于開(kāi)挖面土體充水裂隙，含水量豐富，而且已成型的盾構(gòu)隧道同步注漿量沒(méi)有完全充實(shí)襯背空隙，以致留下流水通道，開(kāi)挖面土體裂隙的水不斷地流入泥土倉(cāng)，泥土倉(cāng)內(nèi)不停地積水。當(dāng)螺旋輸送機(jī)工作時(shí)，首先吸入泥土倉(cāng)內(nèi)的水，然后從其出土閘門(mén)迅速?lài)姵?，形?ldquo;噴涌”。泥土倉(cāng)內(nèi)的水被暫時(shí)吸干后，螺旋輸送機(jī)才能出渣排土，很快地泥土倉(cāng)內(nèi)又積水較多，螺旋輸送機(jī)又必須先吸水后出土。造成盾構(gòu)機(jī)無(wú)法正常工作，螺旋輸送機(jī)不停地噴涌—停機(jī)—噴涌……如此惡性循環(huán)，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)緩慢。

處理方法：

（1）當(dāng)遇到此情況時(shí)，關(guān)閉螺旋輸送機(jī)，停止出土，保持盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)往前推進(jìn)，增加泥土倉(cāng)內(nèi)的土壓力，讓刀盤(pán)切削下來(lái)的土體將泥土倉(cāng)內(nèi)的水不斷地?cái)D出，減少泥土倉(cāng)內(nèi)的含水量。同時(shí)要防止土倉(cāng)壓力過(guò)高，造成盾構(gòu)機(jī)前方隆起、冒漿，以及擊穿盾尾密封等現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）向泥土倉(cāng)內(nèi)加入高濃度泥漿或泡沫，改善泥土倉(cāng)內(nèi)土體的和易性，使土體中的顆粒、泥漿成為一整體，使土體具有良好的可塑性、止水性及流動(dòng)性，便于螺旋輸送機(jī)順利出土。

（3）在進(jìn)入富水砂層前，盾構(gòu)機(jī)提前采用氣壓平衡模式進(jìn)行推進(jìn)，但要防止發(fā)生漏氣事件。

3.頭部周期性下降

產(chǎn)生原因：

盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過(guò)程中，由于泥土倉(cāng)實(shí)際土壓力值低于理論值，使盾構(gòu)機(jī)頭部周期性地下降。造成盾構(gòu)機(jī)“磕頭”。

處理方法：

實(shí)際操作中，應(yīng)使泥土倉(cāng)土壓力值略高于理論值，并在推進(jìn)時(shí)按工況條件和地質(zhì)情況在盾構(gòu)機(jī)正面加入發(fā)泡劑、膨潤(rùn)土和水等改良土體的添加劑，改良開(kāi)挖面的土體。施工過(guò)程中要根據(jù)隧道的埋深、所在位置的土層狀況和地層變形量等信息的反饋，對(duì)土壓力設(shè)定值、推進(jìn)速度和注漿量等施工參數(shù)及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整。

4.呈“蛇形”前進(jìn)

產(chǎn)生原因：

在盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)過(guò)程中，操作人員在對(duì)盾構(gòu)機(jī)中心軸線(xiàn)與隧道中心線(xiàn)出現(xiàn)的偏差進(jìn)行糾正時(shí)，若每次的糾偏量過(guò)大，將導(dǎo)致不停地對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行左右糾偏，造成盾構(gòu)機(jī)呈“蛇形“前進(jìn)。

處理方法：

對(duì)于盾構(gòu)機(jī)中心軸線(xiàn)與隧道中心線(xiàn)出現(xiàn)的偏差，操作人員應(yīng)及時(shí)糾正，盾構(gòu)機(jī)一次（一環(huán)）的糾偏量以不超過(guò)5 mm為標(biāo)準(zhǔn)，以減少盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過(guò)程中對(duì)地層的擾動(dòng)，以及盾尾鋼板拉傷了管片，損壞了管片的止水條，影響止水效果；若每次糾偏量過(guò)大，還會(huì)造成盾尾內(nèi)管片拼裝困難，有時(shí)會(huì)給完成后的隧道使用帶來(lái)障礙。

5.泥土倉(cāng)土壓大幅度突降

產(chǎn)生原因：

這是由于泥土倉(cāng)內(nèi)空氣和水的含量較多，泥土倉(cāng)的土壓主要是由空氣壓力組成的。壓力空氣容易穿過(guò)泥水層進(jìn)入螺旋輸送機(jī)，從其出土閘門(mén)迅速地噴出，泥土倉(cāng)內(nèi)壓力空氣瞬時(shí)大量釋放，造成泥土倉(cāng)內(nèi)土壓大幅度突降；在較松軟的地質(zhì)中，泥土倉(cāng)內(nèi)壓力空氣 有時(shí)會(huì)通過(guò)盾構(gòu)機(jī)外殼的松軟土層向盾尾方向移動(dòng)，擊穿尾盾密封向盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部釋放壓力空氣，也會(huì)造成泥土倉(cāng)內(nèi)土壓大幅度突降。

處理方法：

當(dāng)遇此情況時(shí)，立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)及其出土閘門(mén)，停止出土。盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)往前推進(jìn)，使泥土倉(cāng)土壓盡快恢復(fù)至正常值，以保持開(kāi)挖面土層的穩(wěn)定，防止由于泥土倉(cāng)壓力的突降而引起地層發(fā)生變化，引起地表面出現(xiàn)較大幅度的沉降。同時(shí)，在操作中應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和刀盤(pán)扭矩的大小，減少注水量，調(diào)整泡沫系統(tǒng)中空氣的比例，并減小泡沫量，降低泥土倉(cāng)內(nèi)水和空氣的含量。

6.停止推進(jìn)后泥土倉(cāng)土壓自動(dòng)上升

產(chǎn)生原因：

盾構(gòu)機(jī)停止往前推進(jìn)后，泡沫系統(tǒng)已關(guān)閉，但由于泡沫系統(tǒng)某個(gè)進(jìn)氣閥故障，閥芯被卡住，進(jìn)氣閥仍處于開(kāi)啟狀態(tài)，壓力空氣繼續(xù)通過(guò)該進(jìn)氣閥進(jìn)入泥土倉(cāng)，導(dǎo)致在盾構(gòu)機(jī)停止往前推進(jìn)后泥土倉(cāng)出現(xiàn)土壓自動(dòng)上升的現(xiàn)象。

處理方法：

（1）首先關(guān)掉空氣壓縮機(jī)，打開(kāi)壓縮空氣儲(chǔ)氣罐的放氣閥，放掉壓力空氣卸壓，直至泥土倉(cāng)土壓不再上升為止。

（2）若泥土倉(cāng)土壓上升幅度很大，為防止地表面隆起，啟動(dòng)皮帶輸送機(jī)和螺旋輸送機(jī)，打開(kāi)螺旋輸送機(jī)出土閘門(mén)，低速運(yùn)轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)，慢慢地出土，直至泥土倉(cāng)土壓降至正常值為止；若泥土倉(cāng)土壓上升幅度較小，不會(huì)引起地表面隆起，故不需要降低泥土倉(cāng)土壓。

（3）檢查泡沫系統(tǒng)空氣進(jìn)氣閥，查明進(jìn)氣閥閥芯被卡住的具體原因，修理或更換進(jìn)氣閥，使進(jìn)氣閥能正常打開(kāi)和關(guān)閉。

因此，要求操作人員在盾構(gòu)機(jī)停止往前推進(jìn)后，除正常檢查維修盾構(gòu)機(jī)外，一般不要離開(kāi)操作室，以保證盾構(gòu)機(jī)在出現(xiàn)異常情況時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并采取措施。

7.螺旋輸送機(jī)出料口形成大土堆

產(chǎn)生原因：

在粘性土層中，由于土體粘性大，由刀盤(pán)切削下來(lái)的粘土與土倉(cāng)內(nèi)的水難以均勻地混和，造成泥水分離。在螺旋輸送機(jī)出土?xí)r，整團(tuán)泥土從螺旋輸送機(jī)出土閘門(mén)排出至膠帶輸送機(jī)的膠帶上。由于泥和水呈分離狀態(tài)，所以泥和膠帶之間的摩擦力較小，而且膠帶向上運(yùn)轉(zhuǎn)，使泥土在膠帶上打滑而不能被及時(shí)運(yùn)走。隨著螺旋輸送機(jī)不停地出土，皮帶上的泥土越積越多，土堆越來(lái)越大，逐漸被膠帶兩側(cè)的擋上板支撐住。土堆底部的泥土因受土堆重壓而被膠帶運(yùn)走，被膠帶兩側(cè)擋土板支撐住的泥土堆和膠帶不接觸，不能被膠帶運(yùn)走，滯留在膠帶的上方，結(jié)果在螺旋輸送機(jī)出料口形成大土堆。

處理方法：

當(dāng)形成大土堆后，螺旋輸送機(jī)應(yīng)停止出土，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)膠帶輸送機(jī)，采用人工方法進(jìn)行清除，并通過(guò)膠帶運(yùn)走。禁止操作人員為了減少麻煩試圖通過(guò)螺旋輸送機(jī)繼續(xù)出土，增加土堆土方的泥土重量將其壓塌，使土堆塌落在膠帶上而被運(yùn)走。若此時(shí)螺旋輸送機(jī)繼續(xù)出土，大量泥土將從土堆的上方滑落至膠帶輸送機(jī)前端的支撐架上，結(jié)果不但不能將土堆壓塌，反而會(huì)使支撐架上的泥土越積越多，可能造成整個(gè)支撐架被壓塌的后果。

所以當(dāng)遇到粘土地層時(shí)，在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)使泥和水在泥土倉(cāng)內(nèi)盡可能地均勻混和，避免泥水混和不均；同時(shí)通過(guò)攝像儀觀察螺旋輸送機(jī)的出土情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有整團(tuán)泥土在膠帶上打滑，滯留在膠帶上不能被膠帶及時(shí)運(yùn)走時(shí)，應(yīng)減小螺旋輸送機(jī)出土速度，或停止出土，以防止膠帶上的泥土越積越多而形成大土堆，待滯留在膠帶上的泥土被運(yùn)走后，再繼續(xù)出土。

總之，在遇到粘土地層時(shí)，只要操作人員謹(jǐn)慎地操作，注意觀察，措施及時(shí)，就可避免形成大土堆。

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