盾构试题及答案

盾构试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.土压平衡盾构与泥水平衡盾构的核心区别在于（）。A.刀盘驱动方式B.掌子面稳定原理C.出渣方式D.推进系统结构答案：B2.盾构机主轴承的主要作用是（）。A.传递刀盘扭矩B.支撑盾体重量C.密封盾尾间隙D.调节推进速度答案：A3.盾构同步注浆的主要目的是（）。A.提高管片强度B.填充盾尾间隙C.防止刀盘结泥饼D.降低推进阻力答案：B4.盾构掘进时，土仓压力设定的主要依据是（）。A.刀盘扭矩B.地表沉降监测值C.螺旋输送机转速D.地质勘察报告中的水土压力答案：D5.以下哪种刀具适用于硬岩地层（）。A.齿刀B.刮刀C.先行刀D.滚刀答案：D6.盾构始发时，洞门密封装置的主要功能是（）。A.固定始发架B.防止土体和地下水流失C.传递推进反力D.监测洞门变形答案：B7.盾构机推进系统中，液压油缸的行程一般为（）。A.1.2-1.8mB.2.0-2.5mC.3.0-3.5mD.4.0-4.5m答案：A8.管片拼装时，错台允许偏差通常不超过（）。A.2mmB.5mmC.10mmD.15mm答案：B9.盾构机刀盘开口率的定义是（）。A.刀盘直径与盾体直径的比值B.刀盘上开口面积与刀盘总面积的比值C.刀盘转速与推进速度的比值D.刀盘扭矩与推进力的比值答案：B10.泥水平衡盾构中，分离系统的核心设备是（）。A.搅拌桶B.旋流器C.皮带输送机D.注浆泵答案：B11.盾构掘进过程中，若监测到地表沉降速率突然增大，首先应检查的参数是（）。A.刀盘转速B.土仓压力C.注浆量D.螺旋输送机闸门开度答案：B12.盾构机主驱动密封失效的直接后果是（）。A.刀盘无法转动B.液压油泄漏C.土体进入主轴承腔D.推进力下降答案：C13.盾构管片选型的主要依据是（）。A.隧道设计轴线B.管片生产厂家C.施工进度要求D.地质条件答案：A14.盾构机后配套系统中，电瓶车的主要功能是（）。A.运输管片和渣土B.提供电力C.控制推进系统D.监测盾构姿态答案：A15.土压平衡盾构掘进时，螺旋输送机出土量应（）。A.大于理论开挖量B.等于理论开挖量C.小于理论开挖量D.与理论开挖量无关答案：B16.盾构机姿态控制的关键参数是（）。A.刀盘扭矩B.推进油缸行程差C.注浆压力D.螺旋输送机转速答案：B17.盾构机始发前，洞门破除的正确顺序是（）。A.先破除上半部分，再破除下半部分B.先破除下半部分，再破除上半部分C.分层对称破除D.一次性全部破除答案：C18.盾构机刀具更换的安全措施中，最关键的是（）。A.关闭刀盘驱动B.土仓保压C.切断电源D.佩戴安全帽答案：B19.盾构隧道联络通道施工时，常用的加固方法是（）。A.超前小导管注浆B.冻结法C.管棚支护D.喷射混凝土答案：B20.盾构机停机超过24小时，应采取的措施是（）。A.保持土仓压力B.关闭所有动力系统C.拆卸刀盘刀具D.排空液压油答案：A二、填空题（每空1分，共20空，20分）1.盾构机的核心组成部分包括刀盘系统、推进系统、（）、（）和后配套系统。答案：主驱动系统；管片拼装系统2.土压平衡盾构的关键控制参数是（）和（）。答案：土仓压力；螺旋输送机出土量3.盾构同步注浆材料通常由水泥、（）、（）和水组成。答案：砂；膨润土4.盾构机刀盘按结构形式可分为（）、（）和辐条式刀盘。答案：面板式；复合式5.盾构隧道管片连接方式主要有（）和（）两种。答案：螺栓连接；承插式连接6.盾构掘进时，地表沉降控制的“三要素”是（）、（）和同步注浆质量。答案：土仓压力控制；掘进速度7.盾构机主轴承的润滑方式通常为（），密封方式采用（）。答案：油脂润滑；多道唇形密封8.盾构始发时，反力架的作用是（）和（）。答案：承受推进反力；固定盾构机初始姿态9.盾构机刀具磨损监测方法包括（）、（）和人工检查。答案：扭矩监测法；振动监测法10.盾构隧道防水的关键部位是（）和（）。答案：管片接缝；螺栓孔三、简答题（每题8分，共5题，40分）1.简述土压平衡盾构的工作原理。答案：土压平衡盾构通过刀盘切削土体，将开挖的渣土充满土仓，利用螺旋输送机控制出土量，使土仓内渣土压力与开挖面水土压力保持平衡，从而稳定掌子面。盾构推进时，推进油缸顶推已拼装的管片，刀盘旋转切削土体，渣土经刀盘开口进入土仓，螺旋输送机根据土仓压力反馈调节出土速度，确保土仓压力与地层压力动态平衡，避免地表沉降或隆起。2.列举盾构机姿态偏差的主要调整方法，并说明其适用场景。答案：（1）油缸分组控制法：通过调整不同区域推进油缸的推力，改变盾构机前进方向。适用于小角度姿态偏差（≤3‰）。（2）超挖刀调整法：利用刀盘边缘的超挖刀局部超挖土体，形成导向空间。适用于需要较大角度纠偏（3‰-5‰）。（3）铰接油缸调整法：通过控制盾构机前盾与中盾之间的铰接油缸行程差，主动弯曲盾体。适用于曲线段掘进或急弯纠偏。（4）注浆调整法：通过调整同步注浆的注浆孔位置和注浆量，利用注浆压力对盾体产生侧向力。适用于盾尾脱离管片后的微小姿态修正。3.分析盾构机螺旋输送机喷涌的原因及防治措施。答案：原因：（1）地层富水且渗透系数大（如砂层、卵石层），土仓内水土未充分混合；（2）螺旋输送机闸门关闭不及时，出土速度大于掘进速度，导致土仓压力骤降；（3）同步注浆压力过高，浆液倒灌进入土仓；（4）渣土改良效果差，黏聚力低，无法形成“土塞”效应。防治措施：（1）加强渣土改良，添加泡沫或膨润土提高渣土塑流性；（2）降低螺旋输送机转速，采用“间歇出土”模式，控制闸门开度；（3）土仓内注入高分子聚合物或速凝剂，提高渣土止水性；（4）调整同步注浆参数，避免注浆压力过高；（5）若已发生喷涌，立即关闭螺旋输送机闸门，向土仓内注入双液浆或聚氨酯进行封堵。4.简述盾构管片拼装的质量控制要点。答案：（1）管片选型：根据盾构机当前姿态和隧道设计轴线，选择合适的楔形量（标准环、左转环、右转环），确保管片与盾构机内轮廓匹配。（2）拼装顺序：遵循“先底部，再两侧，最后封顶块”的顺序，封顶块采用“径向插入+纵向推进”的方式，避免强行挤压。（3）螺栓紧固：分初紧（拼装时）、复紧（推进5-10环后）、最终紧固（隧道贯通后）三个阶段，确保螺栓扭矩达到设计值（通常为300-500N·m）。（4）错台控制：相邻管片环向错台≤5mm，纵向错台≤8mm，通过调整拼装机姿态和管片位置实时纠正。（5）防水密封：检查管片止水条是否完好，拼装时涂抹密封油脂，避免止水条脱落或错位。（6）姿态监测：拼装过程中同步监测盾构机姿态，避免因管片偏位导致后续掘进偏差。5.说明盾构机刀具配置的基本原则，并举例硬岩地层的刀具配置方案。答案：基本原则：（1）地层适应性：根据地质条件（硬度、磨蚀性、黏聚力）选择刀具类型和布置密度；（2）均衡磨损：刀具高度差≤5mm，避免局部过度磨损；（3）开口率匹配：软土地层开口率30%-50%，硬岩地层15%-30%，防止渣土堵塞；（4）检修便利性：刀具安装位置需预留检修空间，便于更换。硬岩地层（单轴抗压强度＞60MPa）刀具配置方案：（1）中心区域布置双刃或三刃滚刀（直径17-19英寸），间距80-100mm，用于破碎中心硬岩；（2）边缘区域布置单刃滚刀（直径19-20英寸），间距70-90mm，增强边缘切削能力；（3）滚刀之间设置刮刀，清理岩渣并保护滚刀刀圈；（4）刀盘周边设置超挖刀（可伸缩式），用于曲线段超挖；（5）刀盘背面安装磨损检测装置（如金属传感器），实时监测刀具磨损量。四、计算题（每题10分，共2题，20分）1.某土压平衡盾构机掘进参数如下：刀盘直径6.28m，推进速度40mm/min，土仓压力设定为0.35MPa（对应水土压力0.32MPa），渣土松散系数1.2，计算该盾构机每小时理论出土量（保留2位小数）。答案：（1）盾构断面面积：S=π×(D/2)²=3.14×(6.28/2)²≈30.96m²（2）每小时推进长度：L=40mm/min×60min=2400mm=2.4m（3）理论开挖体积（自然状态）：V1=S×L=30.96×2.4≈74.30m³（4）考虑松散系数后出土量（松散状态）：V2=V1×1.2≈89.16m³答：每小时理论出土量约为89.16m³。2.某盾构隧道设计坡度为2‰（下坡），盾构机当前姿态为：前盾高程+38.50m，中盾高程+38.45m，盾尾高程+38.40m，隧道设计轴线在该位置的高程为+38.42m。计算盾构机当前俯仰角（用m/km表示），并判断是否需要调整姿态（俯仰角允许偏差±3‰）。答案：（1）盾构机长度（前盾至盾尾）：L=前盾至中盾长度+中盾至盾尾长度（假设为8m）（2）高程变化量：ΔH=前盾高程-盾尾高程=38.50-38.40=0.10m（前高后低，为俯角）（3）俯仰角计算：θ=(ΔH/L)×1000=(0.10/8)×1000=12.5‰（4）判断：设计坡度为2‰下坡（负坡），盾构机当前俯仰角为12.5‰（俯角），超过允许偏差±3‰，需调整姿态，减小推进油缸下部推力或增大上部推力，使盾构机抬头。五、案例分析题（每题20分，共1题，20分）背景资料：某地铁盾构区间穿越粉砂层（渗透系数1.2×10⁻³cm/s，地下水埋深3m），隧道埋深12m，设计轴线为直线。掘进至500环时，地表监测点出现最大沉降-45mm（预警值-30mm），同步注浆量为3.2m³/环（理论注浆量3.8m³/环），土仓压力设定为0.25MPa（经计算，该位置水土压力为0.30MPa），盾构机姿态显示前盾偏离设计轴线+50mm（左侧），盾尾偏离+35mm。问题：1.分析地表沉降超标的主要原因。2.提出针对性的整改措施。答案：1.地表沉降超标的主要原因：（1）土仓压力不足：设定土仓压力0.25MPa小于实际水土压力0.30MPa，导致掌子面土体失稳，发生坍塌和地层损失。（2）同步注浆量不足：实际注浆量3.2m³/环小于理论值3.8m³/环（理论注浆量=π×(D²-d²)/4×环宽，D=6.28m，d=5.5m，环宽1.2m，计算得3.8m³/环），盾尾间隙未完全填充，地层因失去支撑而沉降。（3）盾构姿态偏差：前盾左偏50mm，盾尾左偏35mm，说明盾构机在掘进过程中存在向左纠偏动作，导致右侧土体被超挖，局部地层损失增大。（4）粉砂层透水性强：地下水易携带细颗粒流失，加剧地层沉降。2.整改措施：（1）调整土仓压力：根据监测数据和水土压力计算，将土仓压力提高至0.32-0.35MPa（略高于理论水土压力），并增加土仓压力波动范围监测（允许偏差±0.02MPa）。（2）增加同步注浆量：将注浆量提高至4.0-4.2m³/环（超注10%-15%），同时调整注浆配比（增加膨润土含量，降低凝结时间至4-6小时），提高浆液早期强度。（3）优化掘进参数：降低推进速度至20-30mm/min，延长刀盘旋转时间（转速0.8-1.0rpm），确保渣土充分搅拌和土仓压力稳定；螺旋输送机采用“低速间