盾构掘进试题及答案

盾构掘进试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.土压平衡盾构的核心控制参数是（）。A.刀盘转速B.推进速度C.土仓压力D.注浆压力2.盾构机刀盘按结构形式可分为辐条式、面板式和复合式，其中（）刀盘更适用于松散易坍塌地层。A.辐条式B.面板式C.复合式D.以上均不对3.同步注浆的主要材料不包括（）。A.水泥B.膨润土C.砂石D.粉煤灰4.盾构掘进过程中，螺旋输送机出土量应与（）基本匹配，否则易导致土仓压力波动。A.刀盘扭矩B.推进油缸推力C.盾构机掘进体积D.注浆量5.盾构机主驱动密封的主要作用是（）。A.防止土仓内渣土进入主轴承B.提高刀盘转速C.降低推进阻力D.增加扭矩输出6.管片拼装时，通常遵循的顺序是（）。A.底部→标准块→邻接块→封顶块B.标准块→底部→邻接块→封顶块C.封顶块→邻接块→标准块→底部D.邻接块→标准块→底部→封顶块7.盾构始发时，洞门密封装置的主要功能是（）。A.固定盾构机姿态B.防止洞门土体流失C.提高始发推力D.监测地层变形8.盾构穿越既有建（构）筑物时，控制地表沉降的关键措施是（）。A.提高推进速度B.降低土仓压力C.精确控制注浆量和压力D.增大刀盘扭矩9.渣土改良常用的添加剂不包括（）。A.泡沫剂B.膨润土泥浆C.水泥浆D.高分子聚合物10.盾构机铰接系统的作用是（）。A.增加盾构机长度B.提高推进速度C.改善盾构机转弯灵活性D.降低刀具磨损11.盾构掘进过程中，若土仓压力长期低于理论计算值，最可能导致的问题是（）。A.刀盘结泥饼B.地面沉降C.管片错台D.螺旋输送机堵塞12.管片防水的关键部位是（）。A.管片本体混凝土强度B.环向和纵向螺栓紧固力C.密封垫压缩量D.注浆饱满度13.盾构机刀具磨损监测的常用方法不包括（）。A.扭矩变化分析B.出土量监测C.直接进仓检查D.声波探测14.盾构到达接收阶段，最后50m掘进时应重点控制（）。A.增大土仓压力B.降低推进速度C.减少注浆量D.提高刀盘转速15.盾构穿越富水砂层时，易发生的风险是（）。A.刀盘结泥饼B.喷涌C.管片上浮D.地表隆起16.盾构机推进系统由（）组成。A.推进油缸、液压泵站、控制系统B.刀盘、主驱动、螺旋输送机C.管片拼装机、注浆系统、同步注浆泵D.铰接油缸、盾尾密封、激光导向系统17.同步注浆的最佳注浆压力应略高于（）。A.土仓压力B.地下水压力C.管片设计抗压强度D.盾构机推进油缸压力18.盾构掘进参数中，（）反映了盾构机切削地层的难易程度。A.推进速度B.刀盘扭矩C.土仓压力D.注浆量19.盾构机盾尾密封的主要材料是（）。A.橡胶密封刷+油脂B.钢板C.混凝土D.塑料20.盾构施工中，地表沉降监测点的布设间距一般为（）。A.1-3mB.5-10mC.15-20mD.25-30m二、判断题（每题1分，共10题，10分）1.土压平衡盾构的土仓压力只需根据隧道埋深计算，无需考虑地下水压力。（）2.盾构机刀盘开口率越大，越有利于渣土流动，但在松散地层中易导致坍塌。（）3.同步注浆应在盾构掘进完成后立即进行，以避免地层变形。（）4.管片拼装时，封顶块应在邻接块安装完成后，以“插入法”径向顶推到位。（）5.盾构机主轴承润滑系统故障会导致刀盘扭矩增大，甚至停机。（）6.盾构穿越硬岩地层时，应选用齿刀为主的刀具配置，降低滚刀数量。（）7.螺旋输送机出土不畅时，可通过反转螺旋机并注入泡沫剂疏通。（）8.盾构掘进过程中，若激光导向系统显示盾构机姿态偏差超过50mm，需立即停机调整。（）9.盾尾漏浆主要原因是注浆压力过高或盾尾密封损坏，与管片姿态无关。（）10.盾构施工中，管片上浮主要发生在软土地层，可通过提高同步注浆早期强度控制。（）三、简答题（每题6分，共5题，30分）1.简述土压平衡盾构的工作原理。2.盾构掘进参数主要包括哪些？各参数的控制意义是什么？3.同步注浆的作用有哪些？注浆材料的性能要求是什么？4.盾构机刀具磨损的主要影响因素有哪些？如何判断刀具需要更换？5.盾构穿越建筑物时，需采取哪些技术措施控制沉降？四、案例分析题（每题10分，共2题，20分）案例1：某地铁盾构区间掘进至200环时，地面监测数据显示沉降速率突然增大，部分监测点累计沉降达35mm（控制标准为≤30mm）。现场检查发现：同步注浆量为理论间隙的80%，注浆压力0.2MPa（地层埋深15m，地下水压力约0.15MPa）；土仓压力设定值0.18MPa（理论计算值0.22MPa）；出土量为盾构掘进体积的105%。问题：分析地面沉降超限的可能原因，并提出针对性处理措施。案例2：某盾构机在黏土地层掘进时，刀盘扭矩从正常1500kN·m突然升至2500kN·m，推进速度由40mm/min降至15mm/min，出土渣土黏性大、流动性差。问题：分析扭矩异常增大的可能原因，并说明应采取的解决措施。盾构掘进试题答案一、单项选择题1.C2.B3.C4.C5.A6.A7.B8.C9.C10.C11.B12.C13.D14.B15.B16.A17.B18.B19.A20.B二、判断题1.×（需同时考虑水土压力）2.√3.×（应与掘进同步进行）4.√5.√6.×（硬岩地层应增加滚刀数量）7.√8.√9.×（与管片姿态偏差导致盾尾间隙不均有关）10.√三、简答题1.土压平衡盾构的工作原理：通过刀盘切削地层，渣土进入土仓并通过螺旋输送机排出。掘进过程中，控制螺旋输送机出土量与盾构推进体积平衡，使土仓内渣土保持一定压力（土仓压力）。该压力需与开挖面的水土压力平衡，从而稳定开挖面，防止地层坍塌或隆起。同时，通过向土仓内注入泡沫、膨润土等添加剂改良渣土，提高其流动性和止水性，确保压力传递均匀。2.盾构掘进参数及控制意义：（1）推进速度：反映掘进效率，过快易导致地层扰动增大，过慢可能引起刀盘结泥饼，需根据地层条件、刀具磨损状态调整；（2）刀盘扭矩：反映切削地层的阻力，扭矩异常增大可能提示刀具磨损、结泥饼或地层变化；（3）土仓压力：核心控制参数，需与开挖面水土压力平衡，防止沉降或隆起；（4）推进油缸推力：与地层阻力、盾构机自重等相关，推力过大可能导致管片受力超限；（5）同步注浆量/压力：控制地层空隙填充效果，注浆量不足易引发沉降，压力过高可能导致管片错台；（6）螺旋输送机转速：与出土量直接相关，需与推进速度匹配以稳定土仓压力。3.同步注浆的作用及材料性能要求：作用：①填充盾构掘进后管片与地层间的建筑空隙，减少地层沉降；②支撑管片，防止管片因自重或地层压力产生变形、错台；③形成早期止水屏障，防止地下水渗入隧道；④传递地层压力，使管片与地层共同作用。材料性能要求：①流动性好，便于泵送；②初凝时间适中（一般3-6小时），避免过早凝固堵塞管路或过晚导致地层变形；③早期强度高（24小时强度≥0.3MPa），控制管片上浮；④收缩率小，减少后期沉降；⑤与地层适应性强，如在富水地层需提高抗水分散性。4.刀具磨损的影响因素及判断方法：影响因素：①地层性质（硬岩、砂砾石层磨损快，黏土易结泥饼）；②刀具类型与布置（滚刀在硬岩中磨损快，齿刀在软岩中易磨损）；③掘进参数（高扭矩、高推力加剧磨损）；④渣土改良效果（改良不佳导致刀具摩擦增大）；⑤刀盘转速（转速过高增加切削频率，加速磨损）。判断方法：①监测刀盘扭矩（磨损后扭矩逐渐增大）；②观察出土渣土（粒径异常增大或出现新鲜岩屑提示刀具损坏）；③统计掘进进尺（相同参数下进尺明显降低）；④直接进仓检查（定期开仓观察刀具磨损量，滚刀磨损量＞10mm、齿刀齿高损失＞50%需更换）。5.盾构穿越建筑物时的沉降控制措施：①预加固地层：对建筑物基础下方地层采用注浆、搅拌桩等进行加固，提高地层稳定性；②优化掘进参数：降低推进速度（控制在20-30mm/min），减小地层扰动；提高土仓压力（按理论值上浮5%-10%），确保开挖面稳定；③加强同步注浆：增大注浆量（理论间隙的120%-150%），提高注浆压力（略高于地下水压力+0.05MPa），必要时采用双液注浆缩短初凝时间；④动态调整渣土改良：根据地层含水量调整泡沫剂注入比例，确保渣土流塑性（坍落度18-22cm），避免喷涌或结泥饼；⑤实时监测与反馈：加密地表沉降监测点（间距1-2m），每环监测2-3次，发现沉降速率超5mm/天立即停机，采取补注浆（二次注浆）措施；⑥控制管片姿态：通过铰接油缸调整盾构机俯仰角和水平偏差（控制在±30mm内），减少盾尾间隙不均导致的漏浆；⑦加强建筑物本身保护：对浅基础建筑物采用跟踪注浆加固，对框架结构监测其倾斜率（控制在0.2‰以内）。四、案例分析题案例1分析：可能原因：①同步注浆量不足（仅为理论值80%），建筑空隙未完全填充，地层失去支撑导致沉降；②土仓压力偏低（设定值0.18MPa＜理论值0.22MPa），开挖面水土压力未完全平衡，地层发生坍塌；③出土量偏大（105%掘进体积），实际排出渣土量超过理论值，导致土仓压力进一步降低，地层损失增加。处理措施：①提高同步注浆量至理论间隙的120%-130%，注浆压力调整为0.25-0.3MPa（略高于地下水压力+0.1MPa），确保空隙填充饱满；②调整土仓压力至0.22-0.24MPa（理论值上浮5%-10%），并通过螺旋输送机转速控制出土量与推进体积匹配（出土量控制在98%-102%）；③对已沉降区域进行二次注浆（采用水泥-水玻璃双液浆），注浆位置选择沉降最大断面的管片背后，注浆压力0.3-0.5MPa，限制单次注浆量防止管片上浮；④降低推进速度至20-25mm/min，减少地层扰动，同时增加泡沫剂注入量（泡沫注入率由20%提高至30%），改善渣土流塑性，避免土仓压力波动；⑤加密监测频率（每2小时监测1次），直至沉降速率稳定在≤1mm/天、累计沉降≤30mm。案例2分析：可能原因：①渣土改良不足：黏土地层未充分注入泡沫或膨润土泥浆，渣土黏性大、内摩擦角高，导致刀盘切削阻力增大；②刀盘结泥饼：黏土在刀盘表面或开口处堆积，形成“泥饼”，增加切削扭矩；③刀具磨损：齿刀齿高磨损后，切削效率降低，需更大扭矩破碎土体；④地层变化：可能局部进入硬黏土或钙质结核层，未及时调整参数。解决措施：①加强渣土改良：提高泡沫剂注入量（泡沫注入率由25%提高至40%），同时注入膨润土泥浆（浓度8%-10%），降低渣土黏性（目标坍落度20-22cm）；②冲刷刀盘：通过刀盘上的冲刷孔注入高压水（压力≥8MPa），冲洗刀盘表面及开口处的泥饼，