盾构机掘进控制操作技术交流总结PPT课件

1、盾构掘进控制 技术交流 一、盾构基本工作简述一、盾构基本工作简述 1 1、盾构机描述、盾构机描述 u盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了盾构施工过程中盾构是一个具备多种功能于一体的综合性设备，它集合了盾构施工过程中 的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。不同形式的盾构其主机结构的开挖、出土、支护、注浆、导向等全部的功能。不同形式的盾构其主机结构 特点及配套设施也是不同的，对盾构来说，盾构施工的过程也就是这些功能综特点及配套设施也是不同的，对盾构来说，盾构施工的过程也就是这些功能综 合作用、合理运用的过程。合作用、合理运用的过程。 一、盾构基本工作简述一、盾构基本工作简述 刀

2、盘 土仓 螺旋输送机 土仓隔板 推进油缸 衬砌管片 盾尾密封刷 2 2、土压平衡盾构基本工作状态、土压平衡盾构基本工作状态 p土压平衡式盾构的基本原理，由刀盘切削土层，切削后的泥土进入土仓，土仓内的泥土与掌子面水 土压力取得平衡的同时由螺旋输送机出土，通过控制螺旋输送机转速使出土速度与刀盘掘削速度相匹 配，持续保持压力平衡并连续出土。 p土压平衡关键参数即为土仓压力的确定，一般取1.2P0，但土仓压力PPp时， 地表隆起。 p碴土改良、碴土管理、掘进参数管理、同步注浆、刀具管理等。 p土压平衡盾构可节省泥水盾构中所必须的泥水平衡及泥水处理装置的大量费用，主要适用于粘性土 或有一定粘性的粉砂土。

3、现已有加水或加泥、加泡沫的新型土压平衡盾构，使用范围更加广泛。 一、盾构基本工作简述一、盾构基本工作简述 3 3、土压平衡盾构的三种掘进模式、土压平衡盾构的三种掘进模式 根据地质条件、水位和压力情况，盾构机有敞开、闭合（根据地质条件、水位和压力情况，盾构机有敞开、闭合（EPB式）和半敞开三种掘进模式。式）和半敞开三种掘进模式。 敞开式：在前方掌子面足够稳定并且涌水能够被控制，可以采用敞开式：在前方掌子面足够稳定并且涌水能够被控制，可以采用“敞开式敞开式”作业。作业。 半敞开式：用于含水，且水压为半敞开式：用于含水，且水压为11.5bar，掌子面可以稳定的地层中。半敞开式作业时隧道掘，掌子面可以

4、稳定的地层中。半敞开式作业时隧道掘 进速度近似于敞开式作业。进速度近似于敞开式作业。 EPB模式：用于围岩不稳定、水压压力高、水量大时。采用模式：用于围岩不稳定、水压压力高、水量大时。采用EPB模式施工时，可以用泡沫系统改模式施工时，可以用泡沫系统改 善碴土的流动情况。善碴土的流动情况。 1、控制系统、控制系统 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 控制系统为盾构的中枢神经系统，它通过 各种传感器、PLC以及控制电脑收集、处理各 项数据，并按照操作要求发出指令。使盾构 按照掘进司机的意图进行掘进作业。 主控制室 工业控制电脑方向控制电脑 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 开

5、口率：28 中心刀：6把（双刃盘型中心刀3） 正滚刀：16把双刃盘型 刮刀：16把 切刀：64把 四环扩孔刀：1把 开口率： 34 中心刀： 8把（双刃盘型中心刀4） 正滚刀： 31把单刃盘型滚刀 刮刀：16把 切刀：64把 四环扩孔刀：1把 盘形滚刀盘形滚刀 圆弧刮刀圆弧刮刀 齿刀齿刀 目前盾构使用较多的两种刀盘型式目前盾构使用较多的两种刀盘型式 2、刀盘与刀具、刀盘与刀具 u人员仓是在土仓保压期间，人员出入土仓进人员仓是在土仓保压期间，人员出入土仓进 行维修和检查的转换通道，出入土仓的工具和行维修和检查的转换通道，出入土仓的工具和 材料也由此通过。其主要目的也是为了在人员材料也由此通过。其

6、主要目的也是为了在人员 和材料进入土仓时能够保持土仓中的土压和材料进入土仓时能够保持土仓中的土压 u人员仓包括主仓和准备仓，准备仓和主仓横人员仓包括主仓和准备仓，准备仓和主仓横 向连接，准备仓的作用是准备作业需要的材料向连接，准备仓的作用是准备作业需要的材料 和工具等，也可作为出现紧急情况时人员出入和工具等，也可作为出现紧急情况时人员出入 通道。通道。 三、盾构主要系统及功能三、盾构主要系统及功能 3 3、人仓系统、人仓系统 人 仓 结 构 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 管片安装机安装在盾尾，由一对举重油缸、大回转管片安装机安装在盾尾，由一对举重油缸、大回转 机构机构(200度

7、度)、抓取机构（或真空吸盘）和平移机构等组、抓取机构（或真空吸盘）和平移机构等组 成。管片安装机通过这些机构的协同动作把管片安装到成。管片安装机通过这些机构的协同动作把管片安装到 准确的位置。准确的位置。 隧道支护即为管片拼装。管片吊机将预制好、运抵隧道支护即为管片拼装。管片吊机将预制好、运抵 后配套拖车的管片砼，吊运到管片转运小车上，由管片后配套拖车的管片砼，吊运到管片转运小车上，由管片 转运小车将管片送至管片安装机下部，管片安装机抓取转运小车将管片送至管片安装机下部，管片安装机抓取 管片，旋转拼装成形。管片，旋转拼装成形。 4 4、管片安装机构、管片安装机构 管片小车 管片安装机 二、盾构

8、主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推盾构的推进机构提供盾构向前推进的动力。推 进机构包括进机构包括30个推进油缸和推进液压泵站。推进油个推进油缸和推进液压泵站。推进油 缸按照在圆周上的区域分为五组（也有分四组的，缸按照在圆周上的区域分为五组（也有分四组的， 或不等数量油缸分组），每组六个油缸。通过调整或不等数量油缸分组），每组六个油缸。通过调整 每组油缸的不同推进速度（通过调整油压实现）来每组油缸的不同推进速度（通过调整油压实现）来 对盾构进行纠偏和调向。油缸的后端顶在管片上以对盾构进行纠偏和调向。油缸的后端顶在管片上以 提供盾构前进的反力。提供盾构前

9、进的反力。 5 5、推进系统、推进系统 推进油缸分布 右转向，左大右小右转向，左大右小 上坡，下大上小上坡，下大上小 6 6、出碴系统、出碴系统 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 螺旋输送机安装于前体的底部，螺旋输送机安装于前体的底部， 螺旋输送机从隔板到拖车沿中心线螺旋输送机从隔板到拖车沿中心线 的上仰角约为的上仰角约为23。在掘进时，开。在掘进时，开 挖的碴土在底部。刀盘切削到土仓挖的碴土在底部。刀盘切削到土仓 内的碴土，先由泡沫泵注入泡沫，内的碴土，先由泡沫泵注入泡沫， 改良碴土的流动性，然后由螺旋输改良碴土的流动性，然后由螺旋输 送从土仓内输出到皮带输送机上，送从土仓内输出

10、到皮带输送机上， 再由皮带输送机将碴土输送到后配再由皮带输送机将碴土输送到后配 套后端的编组碴土车中。套后端的编组碴土车中。 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 盾构的液压系统包括主驱动、推进盾构的液压系统包括主驱动、推进 系统（包括铰接系统）、螺旋输送机、系统（包括铰接系统）、螺旋输送机、 管片安装机及辅助液压系统。管片安装机及辅助液压系统。 主驱动系统和螺旋输送机液压系统主驱动系统和螺旋输送机液压系统 共用一个泵站，安装在二号拖车上。共用一个泵站，安装在二号拖车上。 主驱动系统和螺旋输送机液压系统各主驱动系统和螺旋输送机液压系统各 自为一个独立的闭式循环系统，这样自为一个独立的闭

11、式循环系统，这样 可以保证液压系统的高效率及系统的可以保证液压系统的高效率及系统的 清洁。推进系统和管片安装机泵站安清洁。推进系统和管片安装机泵站安 装在盾壳内。装在盾壳内。 7 7、液压驱动系统、液压驱动系统 液压系统 主轴承及驱动马达 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 8 8、注脂系统、注脂系统 注脂泵站 注脂系统包括三大部分：主轴承密封系统，注脂系统包括三大部分：主轴承密封系统， 盾尾密封系统和主机润滑系统。三部分都以压缩盾尾密封系统和主机润滑系统。三部分都以压缩 空气为动力源，靠油脂泵油缸的往复运动将油脂空气为动力源，靠油脂泵油缸的往复运动将油脂 输送到各个部位。输送到各个

12、部位。 主轴承密封可以通过控制系统设定油脂的注入主轴承密封可以通过控制系统设定油脂的注入 量（次分），并可以从外面检查密封系统是否量（次分），并可以从外面检查密封系统是否 正常。盾尾密封可以通过正常。盾尾密封可以通过PLC系统按照压力模式或系统按照压力模式或 行程模式进行自动控制和手动控制，对盾尾密封行程模式进行自动控制和手动控制，对盾尾密封 的注脂次数及注脂压力均可以在控制面板上进行的注脂次数及注脂压力均可以在控制面板上进行 监控。监控。 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 盾构机配有两套碴土改良系统：泡沫系统和膨润 土系统。两者共用一套输送管路，在1号拖车处相接。 1泡沫系统泡沫

13、系统 盾构机配有一套泡沫发生系统，用于对碴土进行 改良。泡沫系统主要由泡沫泵、高压水泵、电磁流 量阀、泡沫发生器、压力传感器、管路组成。（粘。（粘 性土层）性土层） 2膨润土系统膨润土系统 盾构机还配有一套膨润土注入系统。在确定不使 用泡沫剂的情况下，关闭泡沫输送管道，同时将膨 润土输送管道打开，通过输送泵将膨润土压入刀盘、 碴仓和螺旋输送机内，达到改良碴土地目的。 根据实际需要，可以把膨润土箱内装入泥浆注入土 仓内。（砂层、地下水丰富地段）。（砂层、地下水丰富地段） 9 9、碴土改良系统、碴土改良系统 管路图管路图 泡 沫 泵 站 膨 润 土 泵 站 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及

14、功能 盾构机采用同步注浆系统，这样可以使盾构机采用同步注浆系统，这样可以使 管片后面的间隙及时得到充填，有效的保证管片后面的间隙及时得到充填，有效的保证 隧道的施工质量及防止地面下沉。隧道的施工质量及防止地面下沉。 盾构机配有两台液压驱动的注浆泵，将盾构机配有两台液压驱动的注浆泵，将 砂浆泵入相应的注浆点，通过盾尾的注浆管砂浆泵入相应的注浆点，通过盾尾的注浆管 道将砂浆注入到开挖直径和管片外径之间的道将砂浆注入到开挖直径和管片外径之间的 环形间隙。环形间隙。 注浆压力可以通调节注浆泵工作频率而注浆压力可以通调节注浆泵工作频率而 在可调范围内实现连续调整，并通过注浆同在可调范围内实现连续调整，并

15、通过注浆同 步监测系统监测其压力变化。单个注浆点的步监测系统监测其压力变化。单个注浆点的 注入量和注浆压力信息可以在主控室看到。注入量和注浆压力信息可以在主控室看到。 在数据采集和显示程序的帮助下，随时可以在数据采集和显示程序的帮助下，随时可以 储存和检索砂浆注入的操作数据储存和检索砂浆注入的操作数据。 注浆泵注浆泵 1010、注浆系统、注浆系统 11、激光导向系统、激光导向系统 激光导向系统提供盾构机的三激光导向系统提供盾构机的三 维坐标和定向的连续的动态信息。维坐标和定向的连续的动态信息。 由隧道掘进软件计算盾构机的方位由隧道掘进软件计算盾构机的方位 和坐标，并以图表和数字表格显示和坐标，

16、并以图表和数字表格显示 出来，使盾构机的位置一目了然。出来，使盾构机的位置一目了然。 操作人员可以及时的根据导向系统操作人员可以及时的根据导向系统 提供的信息，快速、实时地对盾构提供的信息，快速、实时地对盾构 的掘进方向及姿态进行调整，保证的掘进方向及姿态进行调整，保证 盾构掘进方向的正确。盾构掘进方向的正确。 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 激光导向工作情况演示激光导向工作情况演示 PDV数据采集系统可采集、处理、储存、显示、评估与盾构机有关的数据。所有测量数据都数据采集系统可采集、处理、储存、显示、评估与盾构机有关的数据。所有测量

17、数据都 通过被时钟脉冲控制的测量传感器连续的采集和显示。所有必须记录的测量值都以图形的形式显通过被时钟脉冲控制的测量传感器连续的采集和显示。所有必须记录的测量值都以图形的形式显 示在示在PDV的监测器上。屏幕上的每个内容均按功能分组如下：的监测器上。屏幕上的每个内容均按功能分组如下： 掘进掘进 螺旋输送机螺旋输送机/（泥水管线）（泥水管线）/泡沫泡沫 油脂油脂/注浆注浆 温度温度 其它其它 错误信息错误信息 掘进司机可在这些屏幕页之间切换并从中获取需要的数据。掘进司机可在这些屏幕页之间切换并从中获取需要的数据。 通过通过PDV数据采集系统收集到的信息，可以实现对盾构机状态的实时信息化管理。通过

18、互联网、数据采集系统收集到的信息，可以实现对盾构机状态的实时信息化管理。通过互联网、 电话拔号网以及电话拔号网以及PDV的计算机可以将当前的盾构机掘进状态数据传送至业主、监理、设计及施工的计算机可以将当前的盾构机掘进状态数据传送至业主、监理、设计及施工 等相关部门，为整个工程的信息化管理提供重要信息来源。等相关部门，为整个工程的信息化管理提供重要信息来源。 二、盾构主要系统及功能二、盾构主要系统及功能 1212、PDVPDV数据采集系统数据采集系统 数据采集系统构成示意图 其它配套系统主要指配合盾构机施工的出碴（相对于其它配套系统主要指配合盾构机施工的出碴（相对于 土压平衡盾构机）、进料的垂直

19、、水平运输系统和背衬土压平衡盾构机）、进料的垂直、水平运输系统和背衬 同步注浆浆液制备系统等。出碴进料水平运输系统一般同步注浆浆液制备系统等。出碴进料水平运输系统一般 采用电瓶机车牵引编组列车有轨运输进行，编组列车一采用电瓶机车牵引编组列车有轨运输进行，编组列车一 般包括碴车（泥水平衡盾构机不需要）、砂浆车和管片般包括碴车（泥水平衡盾构机不需要）、砂浆车和管片 运输车等。垂直运输系统一般采用大吨位门式起重机进运输车等。垂直运输系统一般采用大吨位门式起重机进 行。泥水平衡盾构机还需配备满足施工要求的泥水分离行。泥水平衡盾构机还需配备满足施工要求的泥水分离 系统。系统。 1313、其它辅助设备、其

20、它辅助设备 三、盾构主要系统及功能三、盾构主要系统及功能 泥水分离系统水平运输列车碴车 砂浆站 牵引机车 垂直运输门吊 1 1、盾构机主控室操作面板介绍、盾构机主控室操作面板介绍 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 1 1）电机及液压泵起动控制）电机及液压泵起动控制 2 2）刀盘旋转控制）刀盘旋转控制 3 3）出碴系统控制）出碴系统控制 4 4）推进油缸分组控制）推进油缸分组控制 5 5）泡沫、油指注入系统控制）泡沫、油指注入系统控制 6 6）其它设置或参考数据）其它设置或参考数据 CONTROL VOLTAGE STEERING PUMP STOPSTART IO FILTER CIRCUIT

21、 LUBRICATION PUMP GEAR OIL PUMP BRIDGE I / O CUTTERHEAD DRIVE 3FEED PUMP CUTTERHEAD DRIVE 2 CUTTERHEAD DRIVE 1 O I OI STARTSTOPSTOPSTART IO SHIELD LAMP CHECKRESET FILTER CIRCUIT M X MM S F HYDRAULICS COPY-CUTTER OI STARTSTOPSTOPSTART IO ERECTOR STOPSTART IO SCREW CONVEYORPUSH PUMP OI STARTSTOP LIGHT

22、 CONTROL CABIN SECONDARY VENTILATION MMMM AUX AUXILIAIRY 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 电机及液压泵的起动顺序：先风水，再辅助，最后主驱动电机及液压泵的起动顺序：先风水，再辅助，最后主驱动 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 EARTH PRESSURE 5 EARTH PRESSURE 4 EARTH PRESSURE 3 EARTH PRESSURE 2 REVERSE O STOP BACK TORQUE PRESSURE BELT CONVEYOR REVOLUTIONS RETURNFORWARD CLOSEOPEN CLOS

23、EOPEN PRESSURE GROUP B SEGMENT PLACINGADVANCESTOP O ADVANCE SPEED PRESSURE GROUP D PRESSURE GROUP A PRESSURE GROUP C PRESSURE GROUP E REVOLUTIONS TORQUE PRESSURE SKIP FULL PUSH CYLINDERS STEP 1 SCREW CONVEYOR STROKE GATE 2 STEP 2 SPEED LEFTRIGHT I START O STOP 1 3 5 7 911 13 15 17 19 : 8888 I STARTS

24、TOP O : 8888 MM MM/MIN BAR : 8888 BAR : 8888 1/MIN : 8888 I START : 8888 1/MIN : 8888 BAR TORQUE PRESSURE : 8888 BAR : 8888 BAR : 8888 BAR BAR : 8888 BAR : 8888 : 8888 BAR : 8888 BAR BAR : 8888 BAR : 8888 MMMM+ 8 888 STROKESTROKE + 8888 + 8 888 STROKESTROKE + 8 888 MMMM STROKE + 8 888 MM EARTH PRESS

25、URE SHIELDCUTTERHEAD DRIVE : 8888 BAR FRONT EARTH PRESSURE GATE 2 TELESCOPE GATE 1 SERVICE OPERATION 20 2 4 6 8 10 12 14 16 18 CUTTERHEAD AUTOMATIC MANUAL EXTEND COPY-CUTTER RETRACT : 8888 EARTH PRESSURE 1 BAR X X SPEED GATE 2 2 2 1 AUTOMATIC SHIELD ARTICULATION CYLINDERS PULLRELEASE : 8888 PRESSURE

26、 BAR OI STARTSTOP EXTENDRETRACT HOLD O TAILSKIN SEALING COMPOUND SEALING COMPOUND STABILIZER EMERGENCY STOP 1 2 x.3x.2 1.42.4 2.x MANUAL 1.x STOPSTART 1.1 1.2 1.3 AUTOMATIC x.4x.1 2.1 2.2 2.3 IO AUTOMATIC O + AIR REGULATION STOP 4 3 2 1 START/STOP I / O MANUAL 4 3 SEMI + LIQUID PUMP 2 1 FOAM - START

27、 I+ STOP O - BENTONITEB START I STOP O CONVEY 15 SPEED 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 2 2、盾构主司机掘进前的注意事项、盾构主司机掘进前的注意事项 1 1）水、风）水、风 2 2）液压油）液压油 3 3）泡沫、油脂）泡沫、油脂 4 4）电缆）电缆 5 5）砂浆）砂浆 6 6）轨道轨道 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 3 3、盾构掘进过程中的注意事项、盾构掘进过程中的注意事项 1 1）盾构机姿态）盾构机姿态 2 2）刀盘扭矩）刀盘扭矩 3 3）推力）推力 4 4）螺旋机扭矩）螺旋机扭矩 5 5）速度）

28、速度 6 6）碴土温度）碴土温度 7 7）土仓压力）土仓压力 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 4 4、盾构掘进完成后的注意事项、盾构掘进完成后的注意事项 1 1）伸缩油缸的压力）伸缩油缸的压力 2 2）土仓压力）土仓压力 3 3）出碴量）出碴量 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 5 5、盾构掘进的一般情况、盾构掘进的一般情况 1 1）掘进速度）掘进速度V V： V 15mm/min V 15mm/min 微风化或中风化岩层微风化或中风化岩层 15mm/min35mm/min 15mm/min35mm/min 强风化岩层强风化岩层 V35mm/min V35mm/min 黏土或砂层黏土或砂层

29、2 2）刀盘扭矩）刀盘扭矩 P160Bar P180Bar P180Bar 微风化或中风化岩层微风化或中风化岩层 3 3）出碴状态）出碴状态 连续、流塑状连续、流塑状 泥水分离泥水分离 三、盾构操作技术三、盾构操作技术 6 6、盾构掘进中异常的情况、盾构掘进中异常的情况 1 1）如果掘进当环地质为）如果掘进当环地质为6#6#、7#7#地层，推力地层，推力800T800T，刀盘扭矩，刀盘扭矩170bar170bar， 土仓上部压力土仓上部压力(5#)(5#)为为0.4bar0.4bar，螺旋机正常旋转出碴，掘进速度，螺旋机正常旋转出碴，掘进速度30mm/min30mm/min。 当掘进到当掘进到

30、1000mm1000mm时，突然出现土仓上部压力时，突然出现土仓上部压力(5#)(5#)迅速上升，上升到迅速上升，上升到 0.9bar0.9bar时放慢。为什么会出现这样的情况？此时应该采取那些措施？时放慢。为什么会出现这样的情况？此时应该采取那些措施？ 2 2）如果在掘进较硬的地层）如果在掘进较硬的地层( (如如8#8#、9#)9#)时，刀盘扭矩波动最大达时，刀盘扭矩波动最大达40bar40bar， 出的碴土以碎石为主，偶乐也有较大的石块。此时对掘进速度有什么出的碴土以碎石为主，偶乐也有较大的石块。此时对掘进速度有什么 要求？该如何选择掘进参数？为什么？要求？该如何选择掘进参数？为什么？ 3

31、 3）如果掘进时，土仓压力达）如果掘进时，土仓压力达1.6bar1.6bar，刀盘扭矩，刀盘扭矩190bar190bar，刀盘转速，刀盘转速 1.80r/min1.80r/min，碴土温度，碴土温度5050度左右，掘进速度度左右，掘进速度V10mm/minV10mm/min。应如何选择。应如何选择/ /调调 整掘进参数？什么的情况会出现这样的现象？整掘进参数？什么的情况会出现这样的现象？ 4 4）当碰到掘进喷碴时，如何控制掘进与出碴的关系？如何保证不多出碴？）当碰到掘进喷碴时，如何控制掘进与出碴的关系？如何保证不多出碴？ 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 1 1、工程概况、工程概况 深大桃园区间

32、隧道为浅埋至深埋，深大桃园区间隧道为浅埋至深埋，CK21+000CK21+800隧道上方地隧道上方地 面有建筑物，层高面有建筑物，层高28层。其中区间盾构段下穿建筑物有粤海门公寓（层。其中区间盾构段下穿建筑物有粤海门公寓（8 层）、粤海门村家属楼（层）、粤海门村家属楼（23层）、深圳大学银桦斋（层）、深圳大学银桦斋（6层）、深大医院层）、深大医院 （34层）、深圳大学学生活动中心（层）、深圳大学学生活动中心（23层）、深大教学楼（层）、深大教学楼（4层）、层）、 办公楼（办公楼（6层），这些既有建筑物均为浅基础，盾构施工时必须确保既有层），这些既有建筑物均为浅基础，盾构施工时必须确保既有 建筑

33、物的安全。其他建筑物位于隧道上方的两侧。建筑物的安全。其他建筑物位于隧道上方的两侧。 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 2 2、塌陷情况、塌陷情况 20082008年年8 8月月2121日晚日晚1010：0000，深圳地铁，深圳地铁1 1号线号线3 3标左线盾构机掘进到第标左线盾构机掘进到第205205环时，环时， 地面建筑深大银桦斋附近发生塌陷。塌陷处位于刀盘上方，塌陷坑内有电缆、钻地面建筑深大银桦斋附近发生塌陷。塌陷处位于刀盘上方，塌陷坑内有电缆、钻 机和直径机和直径100mm的供水管，供水管在塌陷处断裂并一直在往塌陷处流水。刚发现的供水管，供水管在塌陷处断裂

34、并一直在往塌陷处流水。刚发现 塌陷时，塌陷范围为直径塌陷时，塌陷范围为直径2m m、深、深1.5m1.5m的坑洞，后扩展为直径的坑洞，后扩展为直径4.5m4.5m、深、深3m3m的坑洞。的坑洞。 塌陷地面位置距深大银桦斋宿舍楼边角约塌陷地面位置距深大银桦斋宿舍楼边角约1m1m，此建筑物为，此建筑物为6 6层学生宿舍楼，基础为层学生宿舍楼，基础为 箱形基础，基础埋深箱形基础，基础埋深2.62.6米，修建于米，修建于19881988年。盾构隧顶埋深年。盾构隧顶埋深1111米左右，塌陷的洞身米左右，塌陷的洞身 为砾质粘性土，洞身下方靠近刀盘中心处存在孤石，隧顶上方从下到上依次为砾为砾质粘性土，洞身下

35、方靠近刀盘中心处存在孤石，隧顶上方从下到上依次为砾 质粘性土、素填土。质粘性土、素填土。 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 银桦斋 盾构机停机断面图 盾构机停机平面图 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 8月月21日晚上日晚上10：50分发现深大银桦分发现深大银桦 斋附近出现一处塌陷，此塌陷处位于刀盘斋附近出现一处塌陷，此塌陷处位于刀盘 上方。塌陷坑内有电缆、钻孔时没及时运上方。塌陷坑内有电缆、钻孔时没及时运 走的钻机和直径走的钻机和直径100mm的供水管（断裂），的供水管（断裂）， 11点点50左右供水管水源被关闭。凌晨左右供水管水源被关闭。凌晨2： 40分左右完成混凝土填充，共计填充混凝分左右完

36、成混凝土填充，共计填充混凝 土土86方，上部方，上部1.2米采用土方回填。米采用土方回填。 8月月23日下午日下午14：25发生第二次塌发生第二次塌 陷，塌陷面积陷，塌陷面积2平方米，发生塌陷平方米，发生塌陷 后立即采取混凝土回填措施，共回后立即采取混凝土回填措施，共回 填填6方混凝土。方混凝土。 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 3 3、塌陷前盾构施工情况、塌陷前盾构施工情况 8月月17日，左线盾构掘进第日，左线盾构掘进第203环到环到1377mm左右时，发现遇到孤石，此时掘进左右时，发现遇到孤石，此时掘进 速度在速度在5-8mm/min，推进到，推进到1455

37、mm时，盾构机已无法前进。掘进时，可间断的听时，盾构机已无法前进。掘进时，可间断的听 到土仓内有尖锐的声音，且转动刀盘时震动很大，地面建筑物深大银桦斋及地表道到土仓内有尖锐的声音，且转动刀盘时震动很大，地面建筑物深大银桦斋及地表道 路有明显震感。经分析，此处存在孤石，且刀盘正面刀具全部为齿刀（羊角刀），路有明显震感。经分析，此处存在孤石，且刀盘正面刀具全部为齿刀（羊角刀）， 无法破岩。经讨论，于无法破岩。经讨论，于8月月20日开仓检查孤石情况及更换刀具。开仓后，发现刀盘日开仓检查孤石情况及更换刀具。开仓后，发现刀盘 正前方形成一个坍塌的空腔，空腔最大处离刀盘约正前方形成一个坍塌的空腔，空腔最大

38、处离刀盘约1米左右，刀盘下部约米左右，刀盘下部约1/3被泥浆被泥浆 盖住，无法判断被泥浆盖住的地方有无孤石。因地质不良，更换盖住，无法判断被泥浆盖住的地方有无孤石。因地质不良，更换8把正面双刃滚刀把正面双刃滚刀 后关仓恢得掘进。后关仓恢得掘进。 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 泥浆 泥土盖住部分 泥浆 泥土盖住部分 空腔 盾构机纵断面图 向 刀 盘 前 盾 - 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 4 4、塌陷原因分析及预控措施、塌陷原因分析及预控措施 1）出碴量失控，严重超挖；）出碴量失控，严重超挖； 2）工序转换施工参数未及时调整；）工序转换施工参数未及时调整； 3）地表监测未能有效反映沉降量；

39、）地表监测未能有效反映沉降量； 4）刀盘破孤石对地层扰动，自稳性差；）刀盘破孤石对地层扰动，自稳性差； 1）有效碴土控制管理）有效碴土控制管理 碴土的改良碴土的改良 根据地层、地质情况确定控制的每环出碴量根据地层、地质情况确定控制的每环出碴量 出碴量与掘进速度、掘进进尺的匹配出碴量与掘进速度、掘进进尺的匹配 控制的手段控制的手段 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 喷涌易发生的地层及危害喷涌易发生的地层及危害 喷沙、喷泥和喷水喷沙、喷泥和喷水 开挖面失稳，地层塌陷开挖面失稳，地层塌陷 压力失控，无法施工压力失控，无法施工 粘性土层易出现的问题粘性土层易出现的问题 不能出土；扭矩、推力上升 土粘性大，流动性差 加剧刀盘、刀头磨损 闭塞严重时，无法施工 四、深大银桦斋地表塌陷险情分析 理论出碴量及实际出碴量与地层的关系理论出碴量及实际出碴量与地层的关系 每环理论出碴理的计算：每环理论出碴理的计算： Q环 环=/4 (D 2H)k=3.14/46.282