1. Положение щита: ось щита относительно оси туннеля наклоняется, тюбинг подвергнется большой эксцентричной нагрузке и усилию вверх из хвоста щита, преимущественно принимать на себя воздействие характеристики пластов, уровня эксплуатации щита, продольного уклона туннеля и т. д.

2. Продольная жесткость туннеля: продольная жесткость тюбинга и тип соединения тюбинга, способ сборки и др.

3. Длина не затвердевшего участка суспензии и плавучесть суспензии на сегменте: длина не затвердевшего участка суспензии зависит от времени затвердевания суспензии и скорости строительства. Плавучесть суспензии на на сегмент в основном влияют свойства жидкого навоза (вязкость, осадка и т. д.) и условия грунтовых вод. В соответствии с реальной ситуацией очень сложно определить время затвердевания суспензии и величину плавучести суспензии на сегменте.

4. Свойства пласта и состояние грунтовых вод: чем слабее пласт, тем меньше коэффициент сопротивления пласта, тем легче сегменту деформироваться; чем слабее пласт, тем хуже водопроницаемость и избыточное давление поровой воды вероятно, и сегмент выдержит большую плавучесть. Если богатый водой пласт имеет высокую водопроницаемость, грунтовые воды будут разбавлять суспензию, влияя на время ее гелеобразования и свойства суспензии.

Принятые меры:

1. Использование раствора с регулируемым временем гелеобразования или затвердевающего раствора с большим содержанием песка (при синхронной затирке обычно используется инертный раствор, который имеет большой объем утечки и не обладает прочностью, что приведет к всплыванию сегмента и в последующем этапе строительства туннеля образуется большой осадок, трещины в грунте дома и другие последствия).

2. Соответствующая форма стыка должна быть принята в соответствии с условиями пласта.

3. Контролируйте положение щита.

4. В соответствии с измеренным подъемом туннеля во время процесса продвижения, чтобы гарантировать, что отклонение оси туннеля контролируется в пределах допустимого диапазона, ось выемки туннеля может быть соответственно ниже проектной средней линии туннеля.

5. Затемнение трех сегментов кольца в задней части хвостовика экрана (двойной жидкий раствор каждые 3–5 колец) используется для уменьшения плавучести туннеля.

(11) Застревание щита.

В процессе проходки щита из-за изменений пластового давления грунт вокруг щита сжимается, вызывая чрезмерное трение между кожухом щита и почвой и заторы щита (геологический риск + риск оборудования).

Наиболее часто встречающиеся феномены застревания щита это застревание хвоста. Можно проектировать комплект контуров нагнетания для шарнирной системы щита, чтобы увеличивать растяжение гидроцилиндра к хвосту щита.

2.4.3. Система предотвращения рисков «Три начала и четыре умения»

При производстве работ туннелепроходческим щитом необходимо придерживаться концепта «Три начала и четыре умения», под которым подразумевается: «начинать работы с геологических изысканий и контролировать риски при производстве работ щитовой проходкой; начинать c раскрытия потенциала щита и спланировать ключевые позиции щитовой проходки; начинать содействие эффективному результату с научного менеджмента и раскрывать передовые особенности щитовой проходки». Это делается с целью обеспечить «умение проникнуть, устоять, выйти и выдержать» щитовой проходки при производстве работ. Данный принцип описан на рис. 2-19.

Рис. 2-19. Концепция «Три начала и четыре умения»

При производстве работ бывают риски геологические, производственные и связанные с человеческим фактором. Необходимо усиливать геологические изыскания и проводить дополнительные работы, чтобы «уйти» от геологических рисков; с помощью геологической адаптации проходческого оборудования спрогнозировать риски; с помощью профессиональных контрольных мер и научного менеджмента обойти риски, вызванные человеческим фактором. Другими словами «Три начала» ключевых технологий проходки означают: «начинать работы с геологических изысканий, начинать c раскрытия потенциала щита, начинать содействие эффективному результату с научного менеджмента».

Помимо вышесказанного, щитовая проходка – это особенное оборудование, а проектирование геологической адаптации данного устройства является ключевым фактором при выполнении или невыполнении работ. Выбор проходческого щита должен быть детально спроектирован в соответствии с конкретными инженерно-геологическими и гидрометеорологическими условиями. Ключевой является способность адаптации к геологическим условиям проходческого щита, необходимо удостовериться, чтобы спроектированное оборудование при производстве работ отвечало требованиям «умение проникнуть, устоять, выйти и выдержать», что и является принципом «четырех умений» ключевых технологий проходки.

1) Умение проходить.

Режущее устройство и головная часть щита должны обладать геологической направленность, при проектировании головной части, выборе и расположении ножей необходимо подходить с рационализмом.

Структура ротора (рабочего органа) и компоновка ножей должны быть четко спроектированы. В песочных, гравийный грунтах и слоях с галькой малой фракции лучше применять режущие головки спицевидного типа (лучевого), как показано на рис. 2-20а. Степень открытости для такого вида режущих головок достаточно большая (70–75%), это удобно для контроля грунтопригруза и это уменьшает износ режущих головкок; расположение режущих головок по уровня, увеличивает размер сплава, чтобы усилить его устойчивость удару. В глинистых грунтах лучше использовать лучевые режущие головки малого диаметра, как показано на рис. 2-20b. В глинистых слоях возможно образование глинистой корки, а режущие головки лучевого типа малого диаметра обладают в центре опорной конструкцией из труб, что помогает в снижении формирования глинистой корки. В слоях с гравием больших фракций лучше использовать комплексные режущие головки лучевого типа, как показано на рис. 2-20с. Износ резцовой головке от таких геологических слоев большой, поскольку гравии большого диаметра непросто промолоть, а лучевые конструкции способствуют уменьшению крутящего момента, большая степень открытости помогает выбросу гравия. Применение вращающихся фрез может сыграть перемалывающую роль (перемалывание вместе с выбросом), одновременно с этим добавляет износоустойчивость режущим головкам. В скальных слоях лучше использовать комплексную резцовую головку, как показано на рис. 2-20d, поскольку она обладает достаточно большой перемалывающей способностью.