地鐵盾構(gòu)建設(shè)十大主要施工風(fēng)險.docx

上海地鐵建設(shè)所面臨的十大主要風(fēng)險一、 不良地質(zhì)中盾構(gòu)施工風(fēng)險1、盾構(gòu)處在承壓水砂層中，由于正面壓力設(shè)定不夠高，缺少必要的砂土改良措施以及盾尾密封失效，而引起正面及盾尾涌砂涌水導(dǎo)致盾構(gòu)突沉、隧道損壞； 2、在盾構(gòu)上部為硬粘土、下部為承壓水砂層時，由于硬粘土過硬很難頂進(jìn)，而承壓水砂層則因受壓不足不能疏干而發(fā)生液化流失導(dǎo)致盾構(gòu)突沉；另因過硬粘土卡住密封艙攪拌棒使粘土與砂土不能拌合排出，致使盾構(gòu)下部砂土液化由螺旋器流出，導(dǎo)致盾構(gòu)底部脫空下沉； 3、超越沼氣層或其他原因形成的含氣層時（如氣壓法施工的隧道或工作井附近），如未探明其范圍和壓力、未事先進(jìn)行必要的釋放、未采取防備毒氣和燃爆的措施，開挖面噴出的氣體及其攜帶的泥沙可能引起盾構(gòu)姿態(tài)突變、隧道突沉以及毒氣燃爆的災(zāi)害； 4、對沿線穿越地層中的透鏡體、洞穴或樁基、廢舊構(gòu)筑物等障礙物。未事先查明并做預(yù)處理或備有應(yīng)急措施，可能引起盾構(gòu)推進(jìn)突沉偏移，盾尾注漿流失，致使地面沉陷過大，盾構(gòu)無法推進(jìn)。二、盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險 1、盾構(gòu)在工作井出洞或進(jìn)洞時，需要鑿除預(yù)留洞口處鋼筋混凝土擋土墻，而后由盾構(gòu)刀盤切削洞口加固土體進(jìn)入洞圈密封裝置，此過程中洞口土體及加固土體暴露時間較長，且受前期工作井施工方法及其施工擾動影響，容易因加固土體或洞圈密封裝置的缺陷而發(fā)生洞口水土流失或坍方。如遇飽和含水砂性土層或沼氣以及其他原因形成的含氣層（如氣壓法施工的隧道或工作井附近），更易發(fā)生向井內(nèi)的大量涌沙涌水而導(dǎo)致盾構(gòu)出洞磕頭或盾構(gòu)進(jìn)洞突沉，甚至在盾構(gòu)進(jìn)洞突沉中拖帶盾尾后一段隧道嚴(yán)重變形或坍垮，造成極嚴(yán)重的工程事故，并嚴(yán)重破壞周邊環(huán)境。由于盾構(gòu)進(jìn)出洞事故概率較高，其后果可能極為嚴(yán)重，因此對關(guān)系到盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險的每個細(xì)節(jié)必須嚴(yán)格仔細(xì)的采取可靠的風(fēng)險控制措施。三、盾構(gòu)穿越江河水底的風(fēng)險 當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)擠壓導(dǎo)致前方土體隆起過多，或盾構(gòu)處于飽和含水砂層中發(fā)生涌水突沉引起上方江底沉陷，產(chǎn)生涌水裂隙，致使大量河水由盾尾或開挖的缺陷處涌入而淹沒隧道。四、旁通道施工風(fēng)險 1、旁通道凍結(jié)施工中，隧道鉆凍結(jié)孔防噴措施不當(dāng)引發(fā)泥水噴涌； 2、旁通道凍結(jié)壁由于凍結(jié)管斷裂、滲漏而未能使冷凍圈全部交圈導(dǎo)致透水失穩(wěn)； 3、臨時支護強度、剛度不夠或拆模過早，引起旁通道及連接隧道嚴(yán)重變形或坍塌； 4、旁通道凍結(jié)體凍脹融沉引起隧道變形過大而危害隧道安全。五、盾構(gòu)穿越重要構(gòu)筑物的風(fēng)險 運營地鐵隧道、越江公路隧道及立交橋、高速鐵路等重要構(gòu)筑物的變形要求極其嚴(yán)格。在盾構(gòu)的穿越施工過程中稍有不慎，易對高靈敏度軟土產(chǎn)生相對較大的擾動，從而引起較大的地層損失率，導(dǎo)致被穿越的重要交通設(shè)施產(chǎn)生過大不均勻的變形，嚴(yán)重威脅城市交通命脈的運營安全，對社會產(chǎn)生較嚴(yán)重的后果。六、盾構(gòu)穿越對沉降敏感的居民建筑物的風(fēng)險 一般居民建筑物為短樁或淺基礎(chǔ)，對沉降極為敏感，且事關(guān)人民生活及生命財產(chǎn)安全。盾構(gòu)在其鄰近或下方穿越時，盾構(gòu)上方荷載變化較大且不均勻，且盾構(gòu)正面壓力及推進(jìn)姿態(tài)難以掌控，此時既要避免正面壓力及同步注漿壓力不足引起沉陷，又要防止正面壓力及注漿壓力過高導(dǎo)致地層擾動過大或地面冒漿。同時還應(yīng)注意到盾構(gòu)隧道滲漏及自身長期沉降可能導(dǎo)致的地面沉降加劇的影響。七、盾構(gòu)穿越重要管道的風(fēng)險 上水、煤氣、原水箱涵等管道為城市重要生命線，數(shù)量眾多，且其走向、埋深、年代、管材、接頭形成等變化較多，其允許變形較小且具有較大不確定性，盾構(gòu)穿越這些重要地下管道可能引起其沉降彎曲而泄漏或燃爆，影響管道的安全使用。八、盾構(gòu)穿越鄰近樁基的風(fēng)險 盾構(gòu)穿越鄰近樁基，引起樁身水平或垂直位移超過一定限度而影響樁基承載安全，引起上方建筑物沉降、開裂甚至失穩(wěn)。九、盾構(gòu)穿越地下障礙物的風(fēng)險 由于預(yù)處理措施不當(dāng)或盾構(gòu)切削刀具事先配備不足，在盾構(gòu)穿越地下障礙物時，推進(jìn)受阻、姿態(tài)頻動而致前方土體反復(fù)、過大擾動導(dǎo)致地層坍陷；刀盤前方清障時引起開挖面失穩(wěn)和坍塌；推力猛增或刀盤轉(zhuǎn)速較快而致刀盤刀具卡死、損壞甚至盾構(gòu)機癱瘓而無法正常推進(jìn)。十、惡劣氣候條件的風(fēng)險臺風(fēng)、強暴雨等惡劣天氣導(dǎo)致的雷擊、鄰近河水暴漲、井口灌水、材料運輸及供電中斷等，風(fēng)險。一般風(fēng)險控制要求1） 施工前仔細(xì)調(diào)研工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，明確不良地質(zhì)區(qū)段里程，進(jìn)行風(fēng)險分析和評估，針對性地制定和實施風(fēng)險控制措施；2） 對于承壓水等特殊環(huán)境條件下的盾構(gòu)進(jìn)出洞、旁通道施工、復(fù)雜環(huán)境地質(zhì)條件下盾構(gòu)穿越江河及盾構(gòu)穿越重要建筑設(shè)施等高風(fēng)險工程項目，應(yīng)針對工程風(fēng)險編制專項施工組織設(shè)計并落實監(jiān)控措施，且須經(jīng)專家評審；3） 必須安裝隧道原唱監(jiān)控系統(tǒng)，明確該施工項目監(jiān)控等級要求及監(jiān)控指標(biāo)。切實執(zhí)行監(jiān)測反饋、信息化施工，做好盾構(gòu)同步注漿、正面壓力、盾構(gòu)姿態(tài)等盾構(gòu)施工參數(shù)的優(yōu)化控制，將盾構(gòu)施工引起的地層損失率及相關(guān)的地層沉降值控制在允許范圍；4） 將盾構(gòu)設(shè)備故障視為災(zāi)害性事故的主要風(fēng)險源之一，特別注意對盾構(gòu)設(shè)備故障風(fēng)險的控制。嚴(yán)格按地鐵隧道工程盾構(gòu)施工技術(shù)規(guī)程（STB/DQ-010001-2007）的規(guī)定，在出洞前對盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行全面檢驗，在推進(jìn)施工中每日進(jìn)行檢查保養(yǎng)。檢驗中應(yīng)該注意：(1) 檢驗盾尾密封系統(tǒng)（包括剛板刷、鋼絲刷、盾尾油脂泵、油脂壓注管路及油脂）抵抗盾構(gòu)最大水土壓力和注漿壓力的密封性能，對盾尾密封刷質(zhì)量、盾尾油脂填充效果、隨盾構(gòu)推進(jìn)的盾尾油脂壓注以及襯砌環(huán)外周盾尾間隙的控制等關(guān)系到盾構(gòu)施工安危的細(xì)節(jié)，應(yīng)做出具體規(guī)定和嚴(yán)密檢查。當(dāng)盾構(gòu)穿越承壓水砂層時應(yīng)做專門的盾尾密封檢查；(2) 檢驗盾構(gòu)注漿系統(tǒng)中的注漿泵、管路、閥件及清洗管路等，確保其性能穩(wěn)定，并備有準(zhǔn)確的流量計、壓力計；(3) 檢驗盾構(gòu)頂進(jìn)系統(tǒng)中的千斤頂和液壓件，防止壓力泄漏。5） 盾構(gòu)注漿控制（1） 盾構(gòu)注漿應(yīng)作為保證工程和環(huán)境安全最重要的控制措施之一。同步注漿的流量、壓力、注漿點位等注漿施工參數(shù)，應(yīng)按，地鐵隧道工程盾構(gòu)施工技術(shù)規(guī)程（STB/DQ-010001-2007）中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和測定要求而定，不同地層和埋深條件下各區(qū)段的每環(huán)管片注漿量和注漿壓力，均應(yīng)做明確規(guī)定，并如實記錄；在任何條件下每環(huán)盾尾注漿填充率不得少于140%（雙圓盾構(gòu)不得少于180%）；并應(yīng)通過每日檢測盾尾前方隧道軸線上方的地面沉降數(shù)據(jù)，隨時檢查注漿和注漿效果；（2） 一般應(yīng)按地鐵隧道工程盾構(gòu)施工技術(shù)規(guī)程（STB/DQ-010001-2007）中同步注漿采用可硬性漿液的有關(guān)規(guī)定。在特殊情況下，為達(dá)到特級和一級的監(jiān)控要求，經(jīng)報批，同步注漿亦可采用配比合格的惰性漿液（稠度為9-10）及工藝，但在管片環(huán)脫出盾尾5-10環(huán)后，需及時以0.6水灰比的水泥漿進(jìn)行每環(huán)不少于0.5m3的壁后補漿。盾構(gòu)推進(jìn)300m后，及時對注漿施工質(zhì)量進(jìn)行抽檢，在隧道拱底范圍沒10環(huán)取一壓漿孔，擰開后探查壁后注漿是否結(jié)硬；（3） 為控制建筑物和地鐵隧道沉降而對隧道周側(cè)土地進(jìn)行加固注漿時，須在計劃預(yù)留的注漿孔中進(jìn)行多點、少量、多次、均勻的分層雙液注漿，加固范圍及強度指標(biāo)按設(shè)計要求確定。凡此類注漿應(yīng)由專業(yè)隊伍實施，并嚴(yán)密制訂和實施合理的注漿工藝和注漿施工參數(shù)；（4） 在掘進(jìn)施工中，要確保注漿系統(tǒng)和壓住盾尾油脂系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和準(zhǔn)確計量，嚴(yán)防注漿管堵塞及盾尾漏漿，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下施工時尤應(yīng)加倍注意。6） 盾構(gòu)正面壓力的控制 盾構(gòu)正面壓力及其固有波動大小是維持正面穩(wěn)定及盾構(gòu)機對前方土體擾動控制的關(guān)鍵參數(shù)，對施工期及施工后變形影響較大，對保證達(dá)到監(jiān)控要求至關(guān)重要。應(yīng)注意以下幾點：（1） 穿越前對對管理土壓進(jìn)行正確估計，并必須通過模擬推進(jìn)試驗的方法最終確定正面土壓及其在穿越工程中的調(diào)整方案，將管理土壓維持在實際靜止土壓力附近。（2） 確認(rèn)盾構(gòu)設(shè)備能力達(dá)到的壓力波動范圍及其影響，分析判斷是否滿足控制要求。（3） 在一級以上監(jiān)控中應(yīng)詳細(xì)分析被保護對象荷載及其剛度可能對盾構(gòu)正面土壓力的影響。7） 盾構(gòu)姿態(tài)的控制 盾構(gòu)姿態(tài)控制應(yīng)做到勤糾患糾，保持軸線平差、高差在最小范圍，以減少地層損失及對地層的擾動。在一級監(jiān)控條件下，應(yīng)盡快預(yù)先調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，以直線平推姿態(tài)進(jìn)入監(jiān)控保護區(qū)，并始終維持穩(wěn)定，盡量做好無糾偏動作。即使糾偏也應(yīng)在多環(huán)內(nèi)分小步均勻進(jìn)行，在水平和垂直方向的單次糾偏量宜小于20。8） 施工、監(jiān)測隊伍資質(zhì)控制施工隊伍必須具備與監(jiān)控等級條件相適應(yīng)的施工資質(zhì)，監(jiān)測隊伍必須具備與監(jiān)控要求相適應(yīng)的測量等級資質(zhì)及監(jiān)控設(shè)備條件?，F(xiàn)場須配備足夠的人力與設(shè)備，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與及時送達(dá)。9） 應(yīng)急預(yù)案制訂與準(zhǔn)備 總承包單位應(yīng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，與設(shè)計、盾構(gòu)、注漿、監(jiān)測等施工單位和材料供應(yīng)商共同制定具有針對性的應(yīng)急預(yù)案。在工程施工的全過程中，現(xiàn)場應(yīng)按預(yù)定計劃備有應(yīng)急所需的搶險設(shè)備和物質(zhì)，并在方便、快速取用的部位放置。其中高質(zhì)量盾尾油脂、聚氨酯、水玻璃堵漏用水泥等為盾構(gòu)施工必備應(yīng)急物質(zhì)。要特別注意臺風(fēng)、強暴雨天氣下的雨水、河水倒灌及運輸中斷等風(fēng)險，及時收集局部天氣預(yù)報信息，提前備足防洪排澇設(shè)備和物質(zhì)。高風(fēng)險項目的控制要求一、 盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險控制盾構(gòu)進(jìn)出洞應(yīng)視為高風(fēng)險工序，對其中各個環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，做好洞口地基加固風(fēng)險控制、洞口土體流失風(fēng)險控制、盾構(gòu)基座變形風(fēng)險控制、盾構(gòu)后靠變形風(fēng)險控制、盾構(gòu)軸線偏離及盾構(gòu)姿態(tài)突變風(fēng)險控制等五大風(fēng)險點控制。1、 洞口地基加固風(fēng)險根據(jù)地質(zhì)和環(huán)境特點，合理選擇盾構(gòu)進(jìn)出洞地基加固方法，并在工作井結(jié)構(gòu)完成后，嚴(yán)格按相應(yīng)的規(guī)范要求進(jìn)行地基地基加固。洞口地基加固要求采用合理的順序及施工參數(shù)，嚴(yán)防加固的擠壓效應(yīng)損壞工作井結(jié)構(gòu)及臨近建筑。原則上要求盾構(gòu)進(jìn)出洞口的止水加固體部分應(yīng)在工作井完成后、盾構(gòu)進(jìn)出洞前進(jìn)行施工。若受條件限制而需在工作井基坑開挖前進(jìn)行洞口地基加固的，則加固體與工作井井壁間的50cm間隙須在井內(nèi)結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行高壓旋噴密實填充，并確保齡期。盾構(gòu)進(jìn)出洞之前，應(yīng)對洞口加固體進(jìn)行斜孔鉆芯取樣檢測，進(jìn)一步確認(rèn)洞口加固體范圍、強度、水密性與均勻性達(dá)到要求。2、 洞口土體流失風(fēng)險控制1） 洞圈密封橡膠帶須安裝準(zhǔn)確牢固；2） 盾構(gòu)推進(jìn)中注意觀察、防止刀盤周邊損傷橡膠帶；3） 洞圈扇形鋼板要及時調(diào)整，提高密封圈的密封性；4） 盾構(gòu)進(jìn)洞時及時調(diào)整密封鋼板位置，并及時將洞口封好；5） 盾構(gòu)進(jìn)洞時正面壓力及時下調(diào)，防止頂壞洞口裝置以致土體坍入井內(nèi)；6） 洞圈止水達(dá)到要求：在承壓水或透水砂性地層中，洞圈止水裝置應(yīng)設(shè)2道以上，且安裝牢固并足以抵抗地層最高水壓和注漿壓力；雙圓盾構(gòu)隧道還應(yīng)加強對海鷗塊凹槽部位洞圈的防水措施；洞圈中應(yīng)預(yù)留注漿管；7） 在盾尾脫離加固區(qū)以及切口進(jìn)入洞圈前應(yīng)采用高質(zhì)量油脂及時填滿盾尾鋼絲刷直至少量擠出為止，一般高質(zhì)量油脂注入量不得少于20-30kg/環(huán)；8） 在承壓水或飽和含水砂性地層中，洞圈止水裝置在盾構(gòu)進(jìn)出洞后原則上不應(yīng)拆除，而應(yīng)采用外包鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)措施予以永久保留；9） 備好注漿堵漏及承壓水井點的施工條件，以應(yīng)洞口涌水時急用。3、 盾構(gòu)基座變形風(fēng)險控制1） 檢驗盾構(gòu)基座框架結(jié)構(gòu)的強度和剛度，防止基座變形而導(dǎo)致在盾構(gòu)出洞時盾構(gòu)姿態(tài)偏斜而影響洞圈止水效果，在盾構(gòu)進(jìn)洞時拉壞管片而發(fā)生漏水；2） 盾構(gòu)基座要足以抵抗盾構(gòu)出洞時過加固區(qū)的反向推力；3） 盾構(gòu)基座的地面與井底面之間墊平墊實，確保接觸面積滿足基座安放穩(wěn)定的要求；4） 對多次使用的盾構(gòu)基座及時保養(yǎng)維修，確保其應(yīng)有的強度和剛度。4、 盾構(gòu)后靠變形風(fēng)險控制1) 效驗盾構(gòu)后靠支撐體系中的各個構(gòu)件和節(jié)點的強度和剛度，尤應(yīng)注意檢驗受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性，防止后靠支撐體系失穩(wěn)而引起盾構(gòu)推進(jìn)偏斜，損壞管片及洞圈密封裝置2) 盡快安放上部的后靠支撐構(gòu)件，完善整個后靠支撐體系，以便開啟盾構(gòu)上部千斤頂，實行千斤頂合理編組，使后靠支撐受力均勻；3) 用混凝土或水泥砂漿填充各構(gòu)件連接處縫隙時，要填充密實，并養(yǎng)護至足夠強度；4) 第一環(huán)負(fù)環(huán)應(yīng)確?；嫫秸龍A。負(fù)環(huán)管片必須采用經(jīng)驗收合格的管片，確保負(fù)環(huán)拼裝的高質(zhì)量。5、 盾構(gòu)軸線偏離及盾構(gòu)姿態(tài)突變風(fēng)險控制1） 盾構(gòu)出洞前檢查后靠支撐體系，確保其牢固；出洞時正確選用千斤頂編組，防止盾構(gòu)上??；2） 盾構(gòu)出洞時，井內(nèi)范圍的管片拼裝應(yīng)盡量利用盾殼與管片間隙作隧道軸線糾偏，改善隧道軸線；3） 盾構(gòu)進(jìn)洞前一段管片環(huán)上半圈用槽鋼相互連接，增加隧道剛度，及時復(fù)緊管片拼裝螺栓，提高抗變形能力；4） 盾構(gòu)進(jìn)洞前調(diào)整整個盾構(gòu)姿態(tài)，使盾構(gòu)底標(biāo)高略高于基座標(biāo)高，但盾構(gòu)下落到基座的距離不超過盾尾與管片的建筑間隙。二、盾構(gòu)穿越硬粘土與承壓水砂性土交接地層的風(fēng)險控制1、按4.4.1要求對盾尾密封進(jìn)行專項檢查，必須確保其密封性能指標(biāo)達(dá)到抵抗盾構(gòu)底部最最高水土壓力及注漿壓力的要求；2、盾構(gòu)機應(yīng)具備加泥漿/泡沫功能，螺旋出土器應(yīng)設(shè)有防噴裝置。膨潤土泥漿或泡沫劑、聚氨酯、海綿板、雙快水泥等物質(zhì)及設(shè)備應(yīng)預(yù)備充足，并必須能夠在規(guī)定時限內(nèi)達(dá)到搶險位置；3、加大盾構(gòu)斷面內(nèi)砂性土對應(yīng)部位千斤頂壓力，以平衡承壓水壓力，并往泥艙中注入潤滑泥漿（膨潤土、堿水、泥漿等），采用攪拌棒使粘土塊與砂土混合，防止流沙。必要是適當(dāng)伸出仿形刀超挖硬粘土部分并相應(yīng)減少出土量以減少土體損失，避免盾構(gòu)刀盤及頂進(jìn)系統(tǒng)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)和姿態(tài)失控，而導(dǎo)致盾構(gòu)偏轉(zhuǎn)、刀盤卡死及盾構(gòu)突沉等風(fēng)險；4、按4.5要求確保同步注漿施工質(zhì)量，砂性地層中盾尾空隙最小填充率為180%；5、為預(yù)防盾構(gòu)及后方隧道突沉，應(yīng)分別對盾構(gòu)姿態(tài)及盾構(gòu)后方15環(huán)管片隧道變形進(jìn)行密切觀察和跟蹤檢測，及時反饋調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)、推進(jìn)速度以及進(jìn)行必要的補充注漿；6、一旦發(fā)現(xiàn)盾尾有泥沙漏涌跡象，應(yīng)立即停止推進(jìn)并進(jìn)行封堵。一般可采用在管片外弧面敷設(shè)滿足硬度要求的海綿板進(jìn)行封堵，必要時可進(jìn)行壁后補漿，萬分緊急時采用聚氨酯進(jìn)行封堵。三、盾構(gòu)近距離穿越運營地鐵隧道的風(fēng)險控制1、盾構(gòu)上方或下方穿越運營的地鐵隧道，要絕對保證地鐵的正常安全運行和地鐵隧道結(jié)構(gòu)防水構(gòu)造的安全。按特級監(jiān)控等級確定盾構(gòu)穿越施工引起的地鐵隧道變形5mm；2、地鐵隧道邊緣前后各6環(huán)為穿越段，在盾構(gòu)推進(jìn)至穿越段10-40環(huán)處設(shè)盾構(gòu)穿越前的試驗段，試驗段一般20-30環(huán)；3、試驗段上沿盾構(gòu)推進(jìn)軸線上每隔5環(huán)布置深層沉降監(jiān)測點，每3環(huán)布置地表沉降監(jiān)測點，要準(zhǔn)確推算出監(jiān)測點里程及其距地鐵隧道的距離；深層沉降點埋深同地鐵隧道底點的埋深，地表沉降點要設(shè)置在原狀土上；4、試驗段上深層隆沉量d 的控制值為5mm，地表沉降量的控制值【g】則按盾