盾构机几种常见故障的处理

1.泥土粘着并堵塞刀盘

产生原因：

盾构机在粘性土层中施工时，由于粘性土具有内摩擦角小、粘性大和流动困难等特点，使得粘性土体粘附在刀盘上。被刀盘从开挖面上切削下来的粘土，通过刀盘渣槽进入泥土仓后，在泥土仓上压力的作用下容易被压实固结，首先将刀盘支撑臂中心充满填实，并很快地堵死了刀盘中心的渣槽，使刀盘中心正面的土体不能通过中心刀渣槽进入泥土仓，而是在刀盘挤压力的作用下从刀盘四周的渣槽进入泥土仓。逐渐地，整个泥土仓内全部被压实固结的土体充满并堵塞。当刀盘继续旋转切削土体时，固结土体的刀盘和开挖面土体之间产生很大的摩擦力，相互摩擦产生大量的热量，刀盘温度不断升高，使刀盘和泥土仓内的土体不断地被烧结固化，最终在刀盘和整个泥土仓内形成坚硬的“泥饼”。

“泥饼”形成后，刀盘扭矩和盾构机推进阻力均迅速增大，螺旋输送机无法出土，盾构机不能往前推进。泥土仓内过高的温度会缩短刀盘主轴承的使用寿命，加速主轴承的损坏，甚至会出现主轴承“烧结、抱死”的严重后果。

处理方法：

当盾构机在粘土地层中进行施工时，或当泥土仓内形成“泥饼”时，应采取以下预防和排除措施：

（1）空转刀盘，并通过泥土仓隔板的空心搅动棒向泥土仓注水，使“泥饼”在离心力的作用下脱落。

（2）在使开挖面保持稳定的前提下，可人工进入泥土仓清除“泥饼”。

（3）掘进时增加泡沫剂的注入量，改善土体的和易性，预防粘土结块。

（4）在盾构机设计时，应在泥土仓隔板上增加空心搅动棒，以加大搅拌渣土强度和范围，并通过空心搅动棒注水，用于清洗刀盘和泥土仓。

2.螺旋输送机循环“喷涌”泥水

产生原因：

盾构机在高水砂层进行施工时，由于开挖面土体充水裂隙，含水量丰富，而且已成型的盾构隧道同步注浆量没有完全充实衬背空隙，以致留下流水通道，开挖面土体裂隙的水不断地流入泥土仓，泥土仓内不停地积水。当螺旋输送机工作时，首先吸入泥土仓内的水，然后从其出土闸门迅速喷出，形成“喷涌”。泥土仓内的水被暂时吸干后，螺旋输送机才能出渣排土，很快地泥土仓内又积水较多，螺旋输送机又必须先吸水后出土。造成盾构机无法正常工作，螺旋输送机不停地喷涌—停机—喷涌……，如此恶性循环，盾构机推进缓慢。

处理方法：

（1）当遇到此情况时，关闭螺旋输送机，停止出土，保持盾构机继续往前推进，增加泥土仓内的土压力，让刀盘切削下来的土体将泥土仓内的水不断地挤出，减少泥土仓内的含水量。同时要防止土仓压力过高，造成盾构机前方隆起、冒浆，以及击穿盾尾密封等现象的发生。

（2）向泥土仓内加入高浓度泥浆或泡沫，改善泥土仓内土体的和易性，使土体中的颗粒、泥浆成为一整体，使土体具有良好的可塑性、止水性及流动性，便于螺旋输送机顺利出土。

（3）在进入富水砂层前，盾构机提前采用气压平衡模式进行推进，但要防止发生漏气事件。

3.头部周期性下降

产生原因：

盾构机在推进过程中，由于泥土仓实际土压力值低于理论值，使盾构机头部周期性地下降。造成盾构机“磕头”。

处理方法：

实际操作中，应使泥土仓土压力值略高于理论值，并在推进时按工况条件和地质情况在盾构机正面加入发泡剂、膨润土和水等改良土体的添加剂，改良开挖面的土体。施工过程中要根据隧道的埋深、所在位置的土层状况和地层变形量等信息的反馈，对土压力设定值、推进速度和注浆量等施工参数及时地进行调整。

4.呈“蛇形”前进

产生原因：

在盾构机的推进过程中，操作人员在对盾构机中心轴线与隧道中心线出现的偏差进行纠正时，若每次的纠偏量过大，将导致不停地对盾构机进行左右纠偏，造成盾构机呈“蛇形“前进。

处理方法：

对于盾构机中心轴线与隧道中心线出现的偏差，操作人员应及时纠正，盾构机一次（一环）的纠偏量以不超过5 mm为标准，以减少盾构机在推进过程中对地层的扰动，以及盾尾钢板拉伤了管片，损坏了管片的止水条，影响止水效果；若每次纠偏量过大，还会造成盾尾内管片拼装困难，有时会给完成后的隧道使用带来障碍。

责任编辑：Daisy