盾构施工技术试题(附答案)

盾构施工技术试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共40分）1.土压平衡盾构的核心控制参数是（）。A.推进速度B.土仓压力C.刀盘转速D.螺旋输送机转速2.泥水平衡盾构中，用于分离泥浆与渣土的关键设备是（）。A.循环泵B.泥水处理系统C.盾尾密封D.管片拼装机3.盾构机最小转弯半径一般不小于（）。A.100mB.300mC.800mD.1500m4.盾构始发时，洞门密封装置的主要作用是（）。A.防止地下水和渣土涌出B.提高洞门结构强度C.固定反力架D.辅助管片拼装5.同步注浆材料的初凝时间通常控制在（）。A.0.5-1hB.2-4hC.6-8hD.12-24h6.盾构掘进过程中，管片拼装应优先采用（）方式。A.通缝拼装B.错缝拼装C.随机拼装D.单块拼装7.盾构机刀盘开口率主要影响（）。A.刀具寿命B.土体流动性C.推进速度D.土仓压力稳定性8.地表沉降监测的警戒值一般为（）。A.±5mmB.±10mmC.±30mmD.±50mm9.盾构机主轴承密封失效的直接后果是（）。A.刀盘无法旋转B.土仓压力失控C.润滑油泄漏D.推进油缸故障10.泡沫剂在土压平衡盾构中的主要作用是（）。A.降低土体渗透性B.提高土体流动性C.增加土体强度D.减少刀具磨损11.盾构接收时，洞门破除的最佳时机是（）。A.盾构刀盘距洞门10m时B.盾构刀盘接触洞门混凝土时C.盾构刀盘进入洞门密封装置前D.盾构机完全进入接收井后12.盾构掘进中，若土仓压力低于理论值，可能导致（）。A.地表隆起B.管片错台C.刀具异常磨损D.螺旋输送机喷涌13.管片环向螺栓的拧紧顺序应为（）。A.由上至下B.由下至上C.对称交替D.随机顺序14.盾构机推进油缸分区控制的主要目的是（）。A.提高推进速度B.控制盾构姿态C.减少设备磨损D.降低能耗15.泥水盾构中，泥浆密度过低可能导致（）。A.掌子面失稳B.泥水管路堵塞C.刀盘扭矩增大D.同步注浆不饱满16.盾构机导向系统（如VMT系统）的核心功能是（）。A.监测土仓压力B.计算盾构实时位置与设计轴线偏差C.控制螺旋输送机转速D.预警刀具磨损17.盾构施工中，二次注浆的主要目的是（）。A.填充同步注浆未填满的空隙B.提高管片早期强度C.降低地表沉降速率D.增强盾尾密封效果18.硬岩地层中，盾构应优先选用（）刀具。A.齿刀B.刮刀C.滚刀D.先行刀19.盾构机盾尾间隙过小（小于20mm）时，最可能出现的问题是（）。A.管片碎裂B.推进速度加快C.同步注浆量增加D.刀盘扭矩降低20.盾构施工中，管片上浮的主要原因是（）。A.同步注浆浆液密度过大B.管片拼装质量差C.注浆浆液初凝时间过长D.盾构姿态控制不当二、填空题（每空1分，共20分）1.盾构机按平衡原理分为__________和__________两大类。2.土压平衡盾构的排渣设备是__________，泥水平衡盾构的排渣方式是__________。3.盾构掘进时，土仓压力理论值通常取__________与__________之和。4.同步注浆材料的主要成分包括__________、__________、__________和水。5.盾构姿态控制的关键参数是__________、__________和__________。6.管片防水的主要措施包括__________、__________和__________。7.盾构机刀盘类型按结构形式可分为__________、__________和辐条式刀盘。8.盾构施工监测的必测项目包括__________、__________和管片收敛监测。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述土压平衡盾构与泥水平衡盾构的主要区别。2.盾构始发的主要步骤包括哪些？需注意哪些关键环节？3.同步注浆在盾构施工中的作用有哪些？对注浆材料的性能有何要求？4.盾构掘进过程中，如何通过调整施工参数控制地表沉降？5.简述盾构机刀具磨损的主要原因及预防措施。四、计算题（每题10分，共20分）1.某盾构隧道设计外径6.2m，管片厚度0.3m，环宽1.5m，地层松散系数为1.2。计算掘进一环（1环）的理论出土量与实际出土量（考虑松散系数）。2.某盾构隧道建筑空隙率为1.5%（建筑空隙指盾构外壳与管片之间的环形间隙体积），设计注浆填充率为120%，环宽1.5m，盾构外径6.4m，管片外径6.0m。计算单环同步注浆量（结果保留两位小数）。五、案例分析题（20分）某地铁盾构区间施工中，掘进至粉质黏土地层时，地表监测点出现累计沉降-45mm（预警值-30mm），且沉降速率持续增大（5mm/d）。现场检查发现：同步注浆量为理论值的85%，土仓压力设定值为0.15MPa（理论计算值0.2MPa），推进速度80mm/min（正常段60mm/min）。问题：1.分析地表沉降超限的可能原因。2.提出针对性的处理措施。参考答案一、单项选择题1.B2.B3.B4.A5.B6.B7.B8.C9.C10.B11.C12.A13.C14.B15.A16.B17.A18.C19.A20.C二、填空题1.土压平衡盾构；泥水平衡盾构2.螺旋输送机；泥浆循环排渣3.静止土压力；地下水压力4.水泥；粉煤灰；膨润土（或砂）5.俯仰角；方位角；滚转角6.管片自防水；密封垫防水；嵌缝防水7.面板式刀盘；复合式刀盘8.地表沉降；拱顶沉降三、简答题1.主要区别：（1）平衡原理：土压平衡通过土仓内渣土压力平衡掌子面压力；泥水平衡通过泥浆压力平衡。（2）适用地层：土压平衡适用于黏性土、砂性土等渗透系数较低地层；泥水盾构适用于高渗透性、含水砂层或软岩地层。（3）排渣方式：土压平衡通过螺旋输送机机械排渣；泥水盾构通过泥浆循环（进浆管输入、排浆管输出）排渣。（4）环境影响：泥水盾构需泥水处理系统，占地大、成本高；土压平衡排渣直接，环保性较好。2.始发步骤及关键环节：步骤：①洞门加固与验收；②洞门密封装置安装；③反力架与负环管片拼装；④盾构机调试与定位；⑤初始推进（破除洞门，逐步建立土仓压力）。关键环节：洞门加固效果（防止涌水涌砂）、反力架稳定性（避免变形导致推进偏差）、初始土仓压力设定（需略高于理论值以补偿地层损失）、盾尾密封油脂注入（防止注浆浆液泄漏）。3.同步注浆作用：①填充盾构掘进后管片与地层间的建筑空隙，减少地层损失；②控制地表沉降与隆起；③支撑管片，防止管片变形或错台；④形成初期防水屏障，提高隧道抗渗性。性能要求：①流动性好（便于泵送）；②初凝时间适中（2-4h，兼顾填充与早期强度）；③后期强度满足要求（28天强度≥2MPa）；④收缩率小（避免后期沉降）；⑤与地层适应性强（抗水分散性好）。4.控制地表沉降的参数调整措施：①土仓压力：根据地层情况（如埋深、地下水）调整，确保略高于理论静止土压力，避免欠压导致地层塌陷。②推进速度：保持匀速（40-60mm/min），避免急停或超速，减少对地层扰动。③同步注浆：提高注浆量（填充率≥120%），调整浆液配比（缩短初凝时间），确保及时填充空隙。④盾构姿态：控制俯仰角、方位角偏差（≤±20mm），避免因盾构偏移导致额外地层损失。⑤出土量：严格控制出土量（理论值±5%），防止超挖或欠挖。5.刀具磨损原因及预防措施：原因：①地层硬度高（如硬岩、砾石层）；②刀具布置不合理（如间距过大）；③刀盘转速与推进速度不匹配（高转速低推力导致滑动磨损）；④泡沫/膨润土注入不足（土体改良差，摩擦增大）；⑤刀具材质或热处理工艺缺陷。预防措施：①施工前地质勘察，针对性配置刀具（硬岩用滚刀，软土用刮刀）；②优化刀盘开口率与刀具间距（硬岩地层开口率≤30%）；③调整掘进参数（硬岩地层降低刀盘转速、提高推力）；④加强土体改良（注入泡沫降低摩擦系数）；⑤定期检查刀具（每掘进100-200环检查磨损量，磨损超过10mm时更换）。四、计算题1.理论出土量（原状土体积）：盾构开挖直径D=6.2m，环宽L=1.5m理论出土量V₁=π×(D/2)²×L=3.14×(6.2/2)²×1.5≈3.14×9.61×1.5≈45.22m³实际出土量（松散后体积）=V₁×松散系数=45.22×1.2≈54.26m³2.单环同步注浆量计算：建筑空隙体积V=π×[(D₁/2)²-(D₂/2)²]×L其中，盾构外径D₁=6.4m，管片外径D₂=6.0m，环宽L=1.5mV=3.14×[(6.4/2)²-(6.0/2)²]×1.5=3.14×[(3.2²-3.0²)]×1.5=3.14×(10.24-9.00)×1.5=3.14×1.24×1.5≈5.84m³注浆量=V×填充率=5.84×120%≈7.01m³五、案例分析题1.沉降超限原因分析：①同步注浆量不足（仅为理论值85%），导致建筑空隙未完全填充，地层损失过大；②土仓压力偏低（0.15MPa＜理论值0.2MPa），掌子面土体失稳，前方地层发生坍塌；③推进速度过快（80mm/min＞正常60mm/min），对地层扰动加剧，土体来不及固结；④可能存在浆液性能不达标（如初凝时间过长，浆液流失导致后期沉降）；⑤粉质黏土透水性较差，沉降滞后性明显，前期监测未及时预警。2.处理措施：①调整土仓压力：将设定值提高至0.22-0.25MPa（略高于理论值），并实时监测土仓压力波动（控制偏差±0.02MPa）；②增加同步注浆量：将填充率提升至130%-150%，同时调整浆液配比（缩短初凝时间至2h，提高早期强度）；③降低推进速度：