盾构操作手试题及答案

盾构操作手试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.土压平衡盾构掘进时，土仓内渣土的理想状态应具备（）特性。A.高透水性、低流动性B.低透水性、高流动性C.高内摩擦角、低塑性D.低黏聚力、高渗透性答案：B解析：土压平衡盾构通过土仓内渣土的压力平衡开挖面水土压力，需渣土具备低透水性（防止地下水渗透）和高流动性（确保压力传递均匀），故B正确。2.盾构机主驱动密封系统通常采用（）形式。A.单道唇形密封B.多道格莱圈密封C.迷宫+唇形组合密封D.机械端面密封答案：C解析：主驱动密封需承受高压力和渣土侵入，采用迷宫密封（阻挡大颗粒）与唇形密封（阻挡流体）组合，故C正确。3.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.增强隧道抗浮能力D.防止管片错台答案：B解析：同步注浆的核心作用是及时填充盾构掘进后管片与围岩间的间隙，控制地层沉降，故B正确。4.盾构机推进油缸分区控制的主要依据是（）。A.刀盘扭矩B.掘进方向C.土仓压力D.注浆量答案：B解析：通过分区控制推进油缸压力，可调整盾构机姿态，实现掘进方向纠偏，故B正确。5.螺旋输送机出土口闸门的作用是（）。A.调节出土速度B.防止渣土外溢C.平衡土仓压力D.以上均是答案：D解析：闸门可控制出土量（调节速度）、关闭时防止外溢（停机时）、配合土压控制（平衡压力），故D正确。6.盾构机刀盘扭矩突然增大的常见原因是（）。A.渣土改良不足B.推进速度过快C.注浆压力过高D.管片拼装错误答案：A解析：渣土黏结性差或流动性不足会增大刀盘与渣土的摩擦力，导致扭矩增大，故A正确。7.土仓压力设定的主要依据是（）。A.隧道埋深B.地下水压力C.地层承载力D.A+B答案：D解析：土仓压力需平衡开挖面的土压力和水压力，计算时需考虑隧道埋深（土压力）和地下水位（水压力），故D正确。8.盾构机盾尾密封刷损坏的直接后果是（）。A.刀盘卡滞B.盾尾漏浆C.推进力不足D.管片破碎答案：B解析：盾尾密封刷失效后，注浆材料或地下水会从盾尾间隙泄漏，故B正确。9.盾构机掘进时，若发现铰接油缸行程差超过设计值，应优先调整（）。A.推进油缸分区压力B.刀盘转速C.螺旋机出土量D.注浆参数答案：A解析：铰接油缸行程差反映盾构机前后体姿态偏差，需通过调整推进油缸分区压力纠正姿态，故A正确。10.管片拼装时，错台量应控制在（）以内。A.5mmB.10mmC.15mmD.20mm答案：B解析：根据《盾构法隧道施工与验收规范》，管片环间错台应≤10mm，故B正确。11.盾构机始发时，反力架的主要作用是（）。A.固定洞门密封B.提供推进反力C.支撑管片D.安装始发基座答案：B解析：始发阶段管片未形成有效支撑，反力架为推进油缸提供反作用力，故B正确。12.盾构机主轴承润滑油温过高（＞80℃）的可能原因是（）。A.润滑油量过多B.冷却系统故障C.刀盘转速过低D.土仓压力过高答案：B解析：主轴承通过润滑油循环冷却，冷却系统故障（如换热器堵塞、油泵失效）会导致油温升高，故B正确。13.盾构机掘进过程中，若监测到地面沉降速率突然增大，应首先（）。A.降低推进速度B.提高土仓压力C.增加注浆量D.停机检查答案：C解析：地面沉降速率增大通常因盾尾间隙填充不足，需立即增加注浆量，故C正确。14.盾构机刀具检查的最佳时机是（）。A.掘进过程中B.停机换刀时C.始发前D.到达前答案：B解析：停机换刀时需打开土仓，是检查刀具磨损、破损情况的唯一安全时机，故B正确。15.盾构机液压系统油温过低（＜20℃）时，应（）。A.立即启动推进系统B.先运行循环加热C.降低液压泵转速D.更换液压油答案：B解析：油温过低会导致液压油黏度增大，需先通过循环或加热装置提升油温至30-50℃，故B正确。16.盾构机管片拼装机的操作原则是（）。A.先平移后旋转B.先旋转后平移C.同时操作D.无固定顺序答案：A解析：为避免管片与盾尾碰撞，应先调整水平位置（平移），再调整角度（旋转），故A正确。17.盾构机穿越建筑物时，控制地层变形的关键参数是（）。A.刀盘转速B.推进速度C.土仓压力与注浆量D.螺旋机转速答案：C解析：土仓压力平衡开挖面压力（控制隆起/沉降），注浆量填充盾尾间隙（控制后期沉降），故C正确。18.盾构机停机超过2小时，应（）。A.保持刀盘旋转B.关闭螺旋机闸门C.降低土仓压力D.停止注浆答案：B解析：停机时若不关闭螺旋机闸门，土仓内渣土可能因重力或压力差流出，导致土压下降，故B正确。19.盾构机刀具磨损超限的判断依据是（）。A.刀盘扭矩持续增大B.掘进速度明显降低C.刀具检查时测量磨损量D.A+B+C答案：D解析：扭矩增大、速度降低是间接表征，最终需通过检查测量确认磨损量，故D正确。20.盾构机应急停电时，首要操作是（）。A.关闭所有液压阀B.手动锁定推进油缸C.启动备用电源D.通知地面人员答案：B解析：停电后推进油缸失去压力，需手动锁定防止盾构机后退，避免洞门坍塌或管片错台，故B正确。二、填空题（每题2分，共20分）1.土压平衡盾构的核心控制参数是（土仓压力）和（出土量）。2.盾构机刀盘常见的开口形式有（面板式）、（辐条式）和（复合式）。3.同步注浆材料的主要成分包括（水泥）、（粉煤灰）、（砂）和（水）。4.盾构机主轴承的润滑方式为（强制循环润滑），密封方式为（多道唇形密封+迷宫密封）。5.盾构机掘进姿态控制的关键指标是（水平偏差）和（垂直偏差）。6.管片拼装的顺序通常为（底部块→标准块→邻接块→封顶块）。7.盾构机始发时，洞门密封的主要作用是（防止洞门土体流失）和（控制地下水渗漏）。8.盾构机液压系统的主要元件包括（液压泵）、（液压缸）、（液压阀）和（油箱）。9.盾构机刀具按功能分为（切削刀）、（刮刀）、（先行刀）和（超挖刀）。10.盾构机穿越富水砂层时，需重点控制（土仓压力稳定性）和（渣土改良效果）。三、判断题（每题2分，共20分）1.盾构机掘进时，土仓压力设定值应始终大于理论水土压力值。（×）解析：土仓压力需根据地层特性调整，过高可能导致地面隆起，应略大于理论值（10%-20%）。2.同步注浆应在盾构机推进完成后立即进行。（×）解析：同步注浆需与推进同步进行，盾尾离开管片时即开始注浆，避免间隙暴露。3.盾构机刀盘反转会导致主轴承密封损坏。（√）解析：主轴承密封为单向设计，反转可能破坏密封唇口，严禁长时间反转。4.管片拼装时，封顶块应先径向插入，再轴向顶推。（√）解析：封顶块需先沿径向插入环缝，再轴向顶推完成锁定，避免强行挤压。5.盾构机推进速度越快，地面沉降越小。（×）解析：推进速度过快可能导致渣土改良不充分、注浆不及时，反而增大沉降。6.盾构机主轴承温度过高时，应立即停机冷却。（√）解析：持续高温会加速轴承磨损，需停机排查冷却系统故障。7.螺旋输送机出土量应等于盾构机理论排土量。（√）解析：土压平衡盾构需保持出土量与开挖体积平衡，否则土压会波动。8.盾构机盾尾漏浆时，应增大注浆压力。（×）解析：漏浆可能因密封损坏，增大压力会加剧泄漏，应先检查密封并降低压力。9.盾构机穿越断裂带时，应降低推进速度并加强渣土改良。（√）解析：断裂带地层松散，低速掘进可减少扰动，改良渣土提高土仓稳定性。10.盾构机停机期间，需定期启动液压系统循环热油。（√）解析：长期停机液压油会冷却凝固，定期循环可防止管路堵塞和元件锈蚀。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述盾构机始发前需完成的主要检查项目。答案：（1）设备检查：主驱动、推进系统、注浆系统、螺旋机、管片拼装机等功能测试，确认液压、电气系统无故障；（2）洞门检查：洞门混凝土破除质量，确认无钢筋残留，洞门密封装置安装牢固；（3）反力架与始发基座检查：反力架安装精度（垂直度≤2mm/m），始发基座定位偏差（轴线偏差≤10mm）；（4）注浆系统检查：注浆泵压力、管路密封性、浆液配比（需做流动性、初凝时间试验）；（5）测量复核：盾构机初始姿态（水平/垂直偏差≤20mm），洞门中心与隧道轴线偏差≤10mm；（6）应急准备：消防设备、应急照明、通讯系统、洞门堵漏材料（如双液浆）到位。2.土压平衡盾构掘进时，如何通过调整参数控制土仓压力稳定？答案：（1）推进速度与出土量匹配：推进速度（V）与螺旋机转速（N）需满足V×A（开挖面积）=N×Q（螺旋机每转排量），避免土压波动；（2）渣土改良：通过注入泡沫/膨润土调整渣土塑流性，降低透水性（渗透系数＜1×10⁻⁴cm/s），确保压力传递均匀；（3）螺旋机闸门开度：当土压偏低时，减小闸门开度（降低出土量）；土压偏高时，增大开度（增加出土量）；（4）辅助措施：若地层渗透性强（如砂层），可注入高分子聚合物提高渣土黏聚力，防止土仓“漏压”；（5）动态监测：通过土压传感器实时反馈，每5环复核理论土压（P=γH+ρgh，γ为土体重度，H为埋深，ρ为水密度，h为水头高度），调整设定值。3.盾构机管片错台的主要原因及预防措施有哪些？答案：主要原因：（1）推进油缸分区压力不均，导致盾构机姿态偏差，挤压管片；（2）管片拼装时定位不准确（如螺栓未初紧），后续推进时位移；（3）盾尾间隙不均（单侧间隙＜50mm），管片受盾尾挤压；（4）注浆压力过高或注浆不均，导致管片上浮或偏移；（5）地层不均匀沉降，管片环间受力不均。预防措施：（1）严格控制推进油缸分区压力，保持盾构机姿态偏差≤50mm（水平/垂直）；（2）管片拼装时使用定位销固定，螺栓分三次紧固（拼装时→推进前→推进后）；（3）实时监测盾尾间隙（每环测量8个点），间隙＜80mm时调整推进方向；（4）注浆压力控制在0.3-0.5MPa（根据埋深调整），采用对称注浆（每环4个注浆孔）；（5）穿越软土地层时，缩短注浆凝结时间（初凝≤4h），提高早期强度。4.盾构机刀具磨损的主要影响因素及检查标准是什么？答案：影响因素：（1）地层特性：硬岩（如花岗岩）磨损快，软土（如黏土）易结泥饼；（2）刀具类型：滚刀（硬岩）比刮刀（软土）磨损率高；（3）掘进参数：刀盘转速过高（＞3rpm）、推进速度过快（＞80mm/min）会加剧磨损；（4）渣土改良：改良不足（如砂层未注泡沫）导致刀具与渣土摩擦增大；（5）刀具安装：螺栓松动、刀圈偏磨会加速局部磨损。检查标准：（1）滚刀：刀圈磨损量≤15mm（直径减少量），刀体偏磨≤5mm，轴承无卡滞；（2）刮刀：刃口磨损量≤30mm（软土）或≤15mm（硬岩），刀体无裂纹；（3）先行刀：磨损量≤20mm，与刮刀高差保持30-50mm（防止刮刀直接接触硬岩）；（4）超挖刀：伸缩功能正常，磨损量≤10mm，密封无泄漏。5.盾构机盾尾漏浆的原因分析及处理措施。答案：原因分析：（1）盾尾密封刷损坏：长期推进导致密封刷老化、断裂（常见于曲线段或大坡度段）；（2）盾尾间隙过小：管片与盾尾单侧间隙＜50mm，推进时挤压密封刷；（3）注浆压力过高：超过盾尾密封承压能力（一般≤0.6MPa）；（4）密封油脂注入不足：盾尾油脂泵故障或管路堵塞，密封刷未形成有效油脂膜；（5）管片椭圆度超标：管片变形导致盾尾间隙不均，局部密封失效。处理措施：（1）立即停止注浆，降低土仓压力（防止漏浆加剧）；（2）注入盾尾油脂（采用高黏度油脂），手动补注损坏区域密封刷；（3）调整推进方向，增大盾尾间隙（通过分区油缸调整盾构机姿态）；（4）若密封刷严重损坏，需停机更换（需土仓内作业，需进行地层加固或气压辅助）；（5）后续掘进时降低注浆压力（控制在0.4MPa以内），加密油脂注入频率（每环注入量≥150L）；（6）检查管片椭圆度（允许偏差≤管片直径的0.5%），拼装时调整螺栓紧固顺序（先紧底部，再对称紧固）。五、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某盾构机在黏土地层掘进时，刀盘扭矩持续升高（从1500kN·m升至2500kN·m），掘进速度从50mm/min降至20mm/min，土仓压力波动（0.2-0.3MPa），地面监测无明显沉降。问题：分析扭矩升高的可能原因，并提出处理措施。答案：可能原因：（1）渣土改良不足：黏土地层易结泥饼，刀盘面板与渣土黏结，增大摩擦扭矩；（2）刀盘开口率不足：黏土流动性差，无法及时通过刀盘开口进入土仓，导致刀盘“闷转”；（3）泡沫注入量不足：泡沫可降低黏土黏聚力（目标值10-20kPa），未注入或注入量少（设计注入率15%-20%）导致渣土黏结；（4）刀盘转速过低（＜2rpm）：转速不足无法将渣土抛入土仓，刀盘与土体相对运动减少，摩擦增大；（5）刀具磨损：刮刀刃口钝化（磨损量＞30mm），切削阻力增大，间接导致扭矩升高。处理措施：（1）加强渣土改良：增大泡沫注入量（注入率提升至25%-30%），降低泡沫溶液浓度（从5%降至3%），提高发泡倍率（≥15倍）；（2）调整刀盘参数：提高转速至2.5-3rpm，同时降低推进速度（≤30mm/min），增加渣土搅拌时间；（3）检查刀盘开口：清理刀盘面板及开口处的泥饼（可通过反转刀盘+注入高压水冲洗）；（4）刀具检查：利用停机机会（如管片拼装时）观察出土口渣土中是否有刀具碎片，必要时开仓检查刀具磨损情况（若磨损超限需更换）；（5）优化掘进模式：采用“低推力、高转速”模式（推力≤18000kN），减少刀盘与土体的接触压力；（6）监测土仓温度：若土仓温度＞50℃（黏土摩擦生热），可注入低温水（10-15℃）降温，防止泥饼硬化。案例2：某盾构机穿越河流段时，盾尾突然出现大量漏浆（浆液为水泥-粉煤灰浆），漏浆量约5m³/环，地面监测显示河底沉降速率达8mm/d（预警值为5mm/d）。问题：分析漏浆原因，提出应急处理及后续预防措施。答案：原因分析：（1）盾尾密封失效：河流段水压高（0.4-0.5MPa），密封刷长期受高压水冲击，出现断裂或脱落（常见于盾尾下半部）；（2）注浆压力过高：为抵抗河底水压，注浆压力设定为0.6MPa（超过盾尾密封承压能力0.5MPa），导致浆液击穿密封；（3）盾尾间隙过小：管片拼装时姿态