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1、做一名合格的盾构机司机 2016.82016.8 2 盾构机常见的事故和问题盾构机常见的事故和问题 3 一、螺旋输送机涌水涌沙导致盾构机被埋一、螺旋输送机涌水涌沙导致盾构机被埋 4 二、刀盘刀具严重磨损二、刀盘刀具严重磨损 5 三、铰接密封、盾尾密封漏水、漏砂三、铰接密封、盾尾密封漏水、漏砂 6 四、泥饼、喷涌四、泥饼、喷涌 7 四、泥饼、喷涌四、泥饼、喷涌 8 五、出土量控制不好，造成地面建筑物下沉五、出土量控制不好，造成地面建筑物下沉 9 五、出土量控制不好，造成地面建筑物下沉五、出土量控制不好，造成地面建筑物下沉 10 六、姿态控制不好、管片错台六、姿态控制不好、管片错台 11 七、盾构
2、机卡壳七、盾构机卡壳 12 八、盾构机扭转八、盾构机扭转 13 盾构机司机是盾构法技术的最终执行者，集地盾构机司机是盾构法技术的最终执行者，集地 质、土建、机械、电气、液压为一体，责任重大，质、土建、机械、电气、液压为一体，责任重大， 操作不当，会引发前面讲到各种事故，处理得当，操作不当，会引发前面讲到各种事故，处理得当， 甚至可能避免一场灾难，是盾构工程能否顺利的一甚至可能避免一场灾难，是盾构工程能否顺利的一 个重要的环节。如何做好盾构机司机？什么专业适个重要的环节。如何做好盾构机司机？什么专业适 合做盾构机司机？（广义、狭义）合做盾构机司机？（广义、狭义） “责任、专业、果断”“责任、专业
3、、果断” 14 一一、认清地质认清地质、判断风险判断风险 二二、理解原理理解原理、纠正习惯纠正习惯 三三、熟悉设备熟悉设备、遵守规程遵守规程 四四、面对险情面对险情、果敢应对果敢应对 15 一一认清地质、判断风险认清地质、判断风险 （主要几种地质特点，盾构掘进的主要对策）（主要几种地质特点，盾构掘进的主要对策） 16 （一一）花岗岩地层花岗岩地层 17 花岗岩残积土的特点花岗岩残积土的特点 花岗岩残积土具有很强的结构性花岗岩残积土具有很强的结构性, ,很容易因各种扰动因素很容易因各种扰动因素, ,导致结构导致结构 性损伤。花岗岩残积土性损伤。花岗岩残积土, ,经浸水饱和后经浸水饱和后, ,承载
4、力降低承载力降低, ,压缩性增大压缩性增大; ;在具有在具有 临空面的浸水条件下临空面的浸水条件下, ,花岗岩残积土会因软化崩解而坍塌。花岗岩残积土会因软化崩解而坍塌。 花岗岩硬岩的特点花岗岩硬岩的特点 花岗岩花岗岩微风化花岗岩地层的特点：岩石强度高、岩石完整性好，岩微风化花岗岩地层的特点：岩石强度高、岩石完整性好，岩 面起伏大。面起伏大。 燕山期燕山期花岗岩：呈深灰、灰白色，中细粒结构，块状构造，岩石坚花岗岩：呈深灰、灰白色，中细粒结构，块状构造，岩石坚 硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，少量块状，锤击声脆。岩石质硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，少量块状，锤击声脆。岩石质 量指标量指标
5、RQDRQD值为值为606095%95%，岩石天然抗压强度范围值，岩石天然抗压强度范围值fc=46.4fc=46.4200MPa200MPa。 震旦系震旦系混合花岗岩：呈灰、灰白等色，中细粒结构，块状构造，裂混合花岗岩：呈灰、灰白等色，中细粒结构，块状构造，裂 隙稍发育发育，岩石坚硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，少量隙稍发育发育，岩石坚硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，少量 块状，锤击声脆。岩石质量指标块状，锤击声脆。岩石质量指标RQDRQD值为值为656595%95%，岩石天然抗压强度范，岩石天然抗压强度范 围值围值fc=31.7fc=31.7215.6MPa215.6MPa。 18
6、存在风化深槽和球状风化体：存在风化深槽和球状风化体： 岩石风化不均匀形成的风化深槽和球状风化，而且风化深槽和球岩石风化不均匀形成的风化深槽和球状风化，而且风化深槽和球 状风化体（孤石）无规律性，不确定性大状风化体（孤石）无规律性，不确定性大。 19 花岗岩地层上软下硬的特点花岗岩地层上软下硬的特点 （1 1）岩面起伏大，变化快。由于风化不均匀，稳定岩层岩面埋深在纵）岩面起伏大，变化快。由于风化不均匀，稳定岩层岩面埋深在纵 横向上变化大，很不稳定，部分地段风化深度剧增，形成风化深槽现象。横向上变化大，很不稳定，部分地段风化深度剧增，形成风化深槽现象。 （2 2）花岗岩风化程度的特点，地层经常出现
7、强风化层或者中风化层缺失）花岗岩风化程度的特点，地层经常出现强风化层或者中风化层缺失 的现象。同一断面上，软硬强度差异特别大。的现象。同一断面上，软硬强度差异特别大。 （3 3）岩土交界面水量大，并有一定的承压水特点。在燕梅推进过程中在）岩土交界面水量大，并有一定的承压水特点。在燕梅推进过程中在 左线银利街位置通过管片吊装孔安装压力表测试水压左线银利街位置通过管片吊装孔安装压力表测试水压0.35Mpa0.35Mpa。 （4 4）往往实际遇到的岩面高于勘察报告提供的岩面。）往往实际遇到的岩面高于勘察报告提供的岩面。 20 南同区间右线同和端头南同区间右线同和端头 燕梅区间左线燕塘端头燕梅区间左线
8、燕塘端头 21 （二二）岩溶地区岩溶地区 岩溶（又称喀斯特）是可溶性岩石在水的溶蚀作用下，产生的各种地岩溶（又称喀斯特）是可溶性岩石在水的溶蚀作用下，产生的各种地 质作用，形态和现象的总称。岩溶发育的条件：质作用，形态和现象的总称。岩溶发育的条件： 一是具有可溶性的岩层；二是具有有溶解能力（含一是具有可溶性的岩层；二是具有有溶解能力（含CO2CO2）和足够流量的水）和足够流量的水 三是具有地表水下渗、地下水流动的途径。三是具有地表水下渗、地下水流动的途径。 22 岩溶地区的特点岩溶地区的特点 1.1.探明具体的溶洞较困难探明具体的溶洞较困难 岩溶发育有一定的规律，岩溶的发育与岩性、地质构造、新
9、构造岩溶发育有一定的规律，岩溶的发育与岩性、地质构造、新构造 运动、地形、气候都有关系影响很大，如碳酸盐类岩层发育较慢，硫运动、地形、气候都有关系影响很大，如碳酸盐类岩层发育较慢，硫 酸盐类岩层岩溶发展速度较快；质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，规酸盐类岩层岩溶发展速度较快；质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，规 模较大；含泥质或者其他杂质的岩层，岩溶发育较弱。可溶性岩与非模较大；含泥质或者其他杂质的岩层，岩溶发育较弱。可溶性岩与非 可溶性岩接触带或不整合面岩溶往往发育，等等规律。可溶性岩接触带或不整合面岩溶往往发育，等等规律。 但具体到每处，我们最关心的是否有溶洞，溶洞的位置、发育程但具体到每处，我们
10、最关心的是否有溶洞，溶洞的位置、发育程 度等，通过目前的岩土工程勘察技术手段，尚无法全部查明地下溶、度等，通过目前的岩土工程勘察技术手段，尚无法全部查明地下溶、 土洞的发育情况及其连通性。土洞的发育情况及其连通性。 23 2.2.灰岩面起伏很大、上软下硬地层难以避免。灰岩面起伏很大、上软下硬地层难以避免。 岩溶发育的特点，造成岩面起伏很大，如桂林山水。岩溶发育的特点，造成岩面起伏很大，如桂林山水。 如九号线在设计阶段，“根据在石灰岩岩溶发育区域的工程经验如九号线在设计阶段，“根据在石灰岩岩溶发育区域的工程经验 ，为规避工程安全风险，区间隧道采用浅埋，为规避工程安全风险，区间隧道采用浅埋，盾构区
11、间覆土距顶板不盾构区间覆土距顶板不 小于一倍盾构隧道直径小于一倍盾构隧道直径，尽量不进入灰岩岩层的设计原则尽量不进入灰岩岩层的设计原则”，但由于”，但由于 岩面起伏很大，线路无法完全规避上软下硬地层，岩面起伏很大，线路无法完全规避上软下硬地层，各标段均有盾构在各标段均有盾构在 上软下硬地层掘进、全断面岩层掘进。全线仍有单线长度上软下硬地层掘进、全断面岩层掘进。全线仍有单线长度5.3km5.3km为上部为上部 为砂层，下部为石灰岩的为砂层，下部为石灰岩的“上软下硬上软下硬”地段，地段，很多地段很多地段中间缺失粘性中间缺失粘性 土隔水层，是工程实施安全高风险地段土隔水层，是工程实施安全高风险地段
12、24 3.3.砂层分布广泛，砂层往往直接覆盖在灰岩面上，地下水丰富，局部砂层分布广泛，砂层往往直接覆盖在灰岩面上，地下水丰富，局部 与岩溶水、裂隙水连通，地下水活动较剧烈。与岩溶水、裂隙水连通，地下水活动较剧烈。 25 4.4.岩质较硬脆，钻探时岩芯易碎裂岩质较硬脆，钻探时岩芯易碎裂。 26 （三三）红层红层 红层主要指侏罗纪红层主要指侏罗纪、白垩纪及三叠纪及早古近纪形成的白垩纪及三叠纪及早古近纪形成的，主色调主色调 为红色的砾岩为红色的砾岩、砂岩砂岩、粉砂岩粉砂岩、粘土质粉砂岩粘土质粉砂岩、粘土岩或泥质页岩等粘土岩或泥质页岩等 岩性的一套陆相及浅水湖相沉积物岩性的一套陆相及浅水湖相沉积物。
13、27 红层红层的特点的特点 1 1、强度一般不高，但自稳性较好。、强度一般不高，但自稳性较好。 2 2、泥泥钙质钙质胶结胶结，容易结泥饼。，容易结泥饼。 3 3、浸水后软化易散，尤其是强风化和全风化地层。、浸水后软化易散，尤其是强风化和全风化地层。 28 （四四）砂层砂层 常见的砂层主要包括粉细砂、中粗砂、砾砂等层。标贯一般为常见的砂层主要包括粉细砂、中粗砂、砾砂等层。标贯一般为6-28 击。击。砂层自稳性差，渗透性好，富水地层极易喷涌，多出土。砂层自稳性差，渗透性好，富水地层极易喷涌，多出土。 29 （五五）淤泥层淤泥层（淤泥层淤泥层、淤泥质土淤泥质土、淤泥质砂层等淤泥质砂层等） 1、标贯低
14、，南沙的有些只有、标贯低，南沙的有些只有1-3击，容易沉降。击，容易沉降。 2、推力小，不易控制盾构机姿态、推力小，不易控制盾构机姿态 3、周边施工对既有隧道有影响、周边施工对既有隧道有影响 4、沉降控制难，对周边影响范围大、沉降控制难，对周边影响范围大 30 二二 理解原理、纠正习惯理解原理、纠正习惯 31 （一）（一） 地层沉降机理地层沉降机理 32 土仓压力小于水压力及土土仓压力小于水压力及土 压力之和，地面下陷压力之和，地面下陷 土仓压力大于水压力及土压土仓压力大于水压力及土压 力之和，地面隆起力之和，地面隆起 33 土仓压力（切口压力）的计算土仓压力（切口压力）的计算 根据铁路隧道设
15、计规范：根据铁路隧道设计规范： 深浅埋隧道判定的原则深浅埋隧道判定的原则 H Hp p= =（2 2- -2.52.5）h hq q H Hp p-深浅埋隧道分界深度深浅埋隧道分界深度 h hq q坍方平均高度坍方平均高度=0.45 =0.45 2 2B B- -S S B B隧道宽度隧道宽度 S S围岩类别围岩类别 =1+i(B=1+i(B- -5) i5) i是是B B每增加每增加1 1米时，围岩压力的增减率米时，围岩压力的增减率 当当B5mi=0.2 B5m取取i=0.1i=0.1 34 浅埋隧道的土仓压力浅埋隧道的土仓压力 q=q=h+th+t q1= q1= q+kDq+kD 深埋隧
16、道的土仓压力深埋隧道的土仓压力 q=q=HH H=0.41 H=0.41 1.791.79s s H H围岩压力的计算高度围岩压力的计算高度 s s围岩级别围岩级别 取土的容重取土的容重 35 （二）土压平衡盾构开挖面稳定机理（二）土压平衡盾构开挖面稳定机理 土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素的综合作用土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素的综合作用 而维持：而维持： （1）土仓内的土压力平衡地层压力和水压力。）土仓内的土压力平衡地层压力和水压力。 （2）推进速度调整调节进土量。）推进速度调整调节进土量。 （3）螺旋输送机调节排土量。）螺旋输送机调节排土量。 （4）适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂）适当保持泥土
