（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 

產(chǎn)生原因：

盾構(gòu)機(jī)在粘性土層中施工時，由于粘性土具有內(nèi)摩擦角小、粘性大和流動困難等特點(diǎn)，使得粘性土體粘附在刀盤上。被刀盤從開挖面上切削下來的粘土，通過刀盤渣槽進(jìn)入泥土倉后，在泥土倉上壓力的作用下容易被壓實(shí)固結(jié)，首先將刀盤支撐臂中心充滿填實(shí)，并很快地堵死了刀盤中心的渣槽，使刀盤中心正面的土體不能通過中心刀渣槽進(jìn)入泥土倉，而是在刀盤擠壓力的作用下從刀盤四周的渣槽進(jìn)入泥土倉。逐漸地，整個泥土倉內(nèi)全部被壓實(shí)固結(jié)的土體充滿并堵塞。當(dāng)?shù)侗P繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切削土體時，固結(jié)土體的刀盤和開挖面土體之間產(chǎn)生很大的摩擦力，相互摩擦產(chǎn)生大量的熱量，刀盤溫度不斷升高，使刀盤和泥土倉內(nèi)的土體不斷地被燒結(jié)固化，最終在刀盤和整個泥土倉內(nèi)形成堅(jiān)硬的“泥餅”。

“泥餅”形成后，刀盤扭矩和盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)阻力均迅速增大，螺旋輸送機(jī)無法出土，盾構(gòu)機(jī)不能往前推進(jìn)。泥土倉內(nèi)過高的溫度會縮短刀盤主軸承的使用壽命，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，或當(dāng)泥土倉內(nèi)形成“泥餅”時，應(yīng)采取以下預(yù)防和排除措施：

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

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

（3）掘進(jìn)時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，應(yīng)在泥土倉隔板上增加空心攪動棒，以加大攪拌渣土強(qiáng)度和范圍，并通過空心攪動棒注水，用于清洗刀盤和泥土倉。

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，由于開挖面土體充水裂隙，含水量豐富，而且已成型的盾構(gòu)隧道同步注漿量沒有完全充實(shí)襯背空隙，以致留下流水通道，開挖面土體裂隙的水不斷地流入泥土倉，泥土倉內(nèi)不停地積水。當(dāng)螺旋輸送機(jī)工作時，首先吸入泥土倉內(nèi)的水，然后從其出土閘門迅速噴出，形成“噴涌”。泥土倉內(nèi)的水被暫時吸干后，螺旋輸送機(jī)才能出渣排土，很快地泥土倉內(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，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)，增加泥土倉內(nèi)的土壓力，讓刀盤切削下來的土體將泥土倉內(nèi)的水不斷地?cái)D出，減少泥土倉內(nèi)的含水量。同時要防止土倉壓力過高，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）向泥土倉內(nèi)加入高濃度泥漿或泡沫，改善泥土倉內(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)過程中，由于泥土倉實(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)使泥土倉土壓力值略高于理論值，并在推進(jìn)時按工況條件和地質(zhì)情況在盾構(gòu)機(jī)正面加入發(fā)泡劑、膨潤土和水等改良土體的添加劑，改良開挖面的土體。施工過程中要根據(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，對土壓力設(shè)定值、推進(jìn)速度和注漿量等施工參數(shù)及時地進(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)過程中，操作人員在對盾構(gòu)機(jī)中心軸線與隧道中心線出現(xiàn)的偏差進(jìn)行糾正時，若每次的糾偏量過大，將導(dǎo)致不停地對盾構(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：

對于盾構(gòu)機(jī)中心軸線與隧道中心線出現(xiàn)的偏差，操作人員應(yīng)及時糾正，盾構(gòu)機(jī)一次（一環(huán)）的糾偏量以不超過5 mm為標(biāo)準(zhǔn)，以減少盾構(gòu)機(jī)在推進(jìn)過程中對地層的擾動，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；若每次糾偏量過大，還會造成盾尾內(nèi)管片拼裝困難，有時會給完成后的隧道使用帶來障礙。

5.泥土倉土壓大幅度突降

產(chǎn)生原因：

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

處理方法：

當(dāng)遇此情況時，立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)及其出土閘門，停止出土。盾構(gòu)機(jī)繼續(xù)往前推進(jìn)，使泥土倉土壓盡快恢復(fù)至正常值，以保持開挖面土層的穩(wěn)定，防止由于泥土倉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，在操作中應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和刀盤扭矩的大小，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，降低泥土倉內(nèi)水和空氣的含量。

6.停止推進(jìn)后泥土倉土壓自動上升

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)某個進(jìn)氣閥故障，閥芯被卡住，進(jìn)氣閥仍處于開啟狀態(tài)，壓力空氣繼續(xù)通過該進(jìn)氣閥進(jìn)入泥土倉，導(dǎo)致在盾構(gòu)機(jī)停止往前推進(jìn)后泥土倉出現(xiàn)土壓自動上升的現(xiàn)象。

處理方法：

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

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

（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，一般不要離開操作室，以保證盾構(gòu)機(jī)在出現(xiàn)異常情況時，能及時發(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，由刀盤切削下來的粘土與土倉內(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，并通過膠帶運(yùn)走。禁止操作人員為了減少麻煩試圖通過螺旋輸送機(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，反而會使支撐架上的泥土越積越多，可能造成整個支撐架被壓塌的后果。

所以當(dāng)遇到粘土地層時，在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，應(yīng)使泥和水在泥土倉內(nèi)盡可能地均勻混和，避免泥水混和不均；同時通過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運(yùn)走時，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，只要操作人員謹(jǐn)慎地操作，注意觀察，措施及時，就可避免形成大土堆。

來源：網(wǎng)絡(luò)

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