盾構(gòu)施工風(fēng)險控制

1、盾構(gòu)施工風(fēng)險控制近年來，國內(nèi)地鐵區(qū)間隧道大量采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)技術(shù)有了長足進(jìn)步，但盾構(gòu)施工事故還是時有發(fā)生。在盾構(gòu)施工中地質(zhì)是基礎(chǔ)，設(shè)備是關(guān)鍵，人是根本。避免事故的核心是對風(fēng)險進(jìn)行辨識，采取有效措施，阻止或降低風(fēng)險的發(fā)生。 一、盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險控制盾構(gòu)在工作井內(nèi)始發(fā)掘進(jìn)必須鑿出預(yù)留洞口的鋼筋混凝土后，才能將盾構(gòu)推入洞口，盾構(gòu)刀盤轉(zhuǎn)動切削洞口外土體。由于鑿出預(yù)留洞口的鋼筋混凝土需要較長時間，洞口土體暴漏時間過長會引起土體坍塌進(jìn)入工作井，影響盾構(gòu)始發(fā)；如遇含水飽和的砂性土，極易引起大量水涌入工作機(jī)，造成嚴(yán)重的工程事故，延誤工期和造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其是大直徑盾構(gòu)由于埋設(shè)大和洞口面積大，

2、盾構(gòu)始發(fā)的風(fēng)險更大。需采取以下措施：從設(shè)計上加強(qiáng)端頭加固措施，如在端頭洞門增加排素混凝土樁，端頭加固選用效果較好如三軸攪拌樁的施工方案。對于富水地層，必須采用降水措施。對端頭加固加固效果進(jìn)行檢測，確保端頭加固的整體性和抗?jié)B性滿足設(shè)計要求。加固體與井壁密封性不能出現(xiàn)缺陷點。二、 小曲線半徑地段盾構(gòu)施工風(fēng)險控制小半徑曲線上推進(jìn)時，土體對盾構(gòu)和區(qū)間的約束力差，盾構(gòu)軸線較難控制。同時由于曲線半徑過小，使得掘進(jìn)時盾構(gòu)機(jī)向曲線外側(cè)的偏移量增大，對管片拼裝造成一定影響。施工中嚴(yán)格控制油缸的分區(qū)推力，適時調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)，嚴(yán)格控制盾尾間隙。小半徑曲線盾構(gòu)掘進(jìn)時，要采取以下措施：盾構(gòu)測量盾構(gòu)在小半徑曲線段

3、推進(jìn)時，增加隧道測量的頻率，確保盾構(gòu)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過測量數(shù)據(jù)來反饋盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)和糾偏。在施工時實施跟蹤測量，確保盾構(gòu)機(jī)良好的姿態(tài)。由于隧道轉(zhuǎn)彎曲率半徑小，隧道內(nèi)的通視條件相對較差，需多次設(shè)置新的測量點和后視點。在設(shè)置新的測量點后，嚴(yán)格加以復(fù)測，確保測量點的準(zhǔn)確性，防止造成誤測。同時，由于盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎的側(cè)向分力較大，易造成已成環(huán)隧道的水平位移，所以必須定期復(fù)測后視點，保證成型隧道位置的準(zhǔn)確性。盾尾間隙控制小曲率半徑段內(nèi)的管片拼裝至關(guān)重要，合理的盾尾間隙有利于管片拼裝和盾構(gòu)進(jìn)行糾偏。施工中，及時測量盾尾與管片間的間隙，一旦發(fā)現(xiàn)單邊間隙偏小時，及時通過對盾構(gòu)推進(jìn)方向的調(diào)整，使得盾尾間隙基本相同。

4、在管片拼裝時，根據(jù)盾尾與管片間的間隙進(jìn)行合理調(diào)整，確保管片與盾尾間隙的合理，便于下環(huán)管片的拼裝，也便于在下環(huán)管片推進(jìn)過程中盾構(gòu)能夠有足夠的間隙進(jìn)行糾偏。根據(jù)盾尾與管片間的間隙，合理選擇楔型管片。小曲率半徑段掘進(jìn)時，當(dāng)無法通過盾構(gòu)推進(jìn)和管片拼裝來調(diào)整盾尾間隙時，可考慮采用楔形管片和直線形管片互換的方式來調(diào)整盾尾間隙。盾構(gòu)糾偏量盾構(gòu)機(jī)應(yīng)具有鉸接功能和超挖 (仿形)刀。管片的楔型量滿足小曲線半徑的擬合。在較硬的地層中必需啟動超挖 (仿形)刀，以適當(dāng)擴(kuò)大開挖斷面，便于盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎。盾構(gòu)在小曲線上始發(fā)，應(yīng)采用割線始發(fā)方式，做好割線起止點及長度設(shè)計。推進(jìn)時不急于接近曲線，一般應(yīng)在盾構(gòu)機(jī)全部進(jìn)入土體后再實施曲

5、線掘進(jìn)。要勤測勤糾，而每次的糾偏量盡量小，確保楔形塊的環(huán)面始終處于曲率半徑的徑向豎直面內(nèi)。除了采用楔型管片，為控制管片的位移量，管片糾偏在適當(dāng)時候可采用軟木楔子，從而達(dá)到有效地控制軸線和地層變形的目的。針對每環(huán)的糾偏量，通過計算得出盾構(gòu)機(jī)左右千斤頂?shù)男谐滩?，通過利用盾構(gòu)機(jī)千斤頂?shù)男谐滩顏砜刂破浼m偏量。推進(jìn)油缸油壓的調(diào)整不宜過快，否則可能造成管片局部破損甚至開裂。盾構(gòu)同步注漿由于在曲線段推進(jìn)時地層損失量增加及糾偏次數(shù)的增加，導(dǎo)致了對土體的擾動的增加，因此在曲線段推進(jìn)時嚴(yán)格控制漿液的質(zhì)量及注漿量和注漿壓力。在施工過程中采用推進(jìn)和注漿同步的方式，注漿未達(dá)到要求時盾構(gòu)暫停推進(jìn)，以防止土體變形。根據(jù)施工

6、中的變形監(jiān)測情況，隨時調(diào)整注漿參數(shù)，從而有效地控制軸線。土體損失及輔助措施由于設(shè)計軸線為小于半徑350m的圓滑曲線，而盾構(gòu)是一條直線，實際掘進(jìn)軸線為一段段折線，且曲線外側(cè)出土量大。這樣必然造成曲線外側(cè)土體的損失，并存在施工空隙。因此在曲線段推進(jìn)時提高曲線段外側(cè)的壓漿量，以填補(bǔ)施工空隙。必要時，采取二次注漿的措施，以加固隧道外側(cè)土體，實現(xiàn)盾構(gòu)沿設(shè)計軸線順利推進(jìn)。管片拼裝認(rèn)真做好管片選型及排版，應(yīng)細(xì)化到拼裝點位，使盾尾間隙較均勻，防止破壞盾尾密封。為控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線，管片拼裝嚴(yán)格采取“居中拼裝”。若管片無法居中拼裝，且曲線管片無法滿足糾偏時，采用軟木楔子進(jìn)行調(diào)整，使管片處于較理想狀態(tài)，確保管片拼裝

7、質(zhì)量及推進(jìn)軸線控制在要求范圍內(nèi)三、小凈距隧道或相交重疊盾構(gòu)施工風(fēng)險控制在建一條隧道與已建兩條隧道小凈距或相交重疊，需要對先建線路進(jìn)行保護(hù)，對先建區(qū)間隧道控制沉降，減少影響，左右線盾構(gòu)區(qū)間采取措施如下：必須對在軟土地層小凈距或相交重疊隧道施工相互影響的程度，預(yù)先進(jìn)行評估和計算分析。對小凈距隧道有條件的情況預(yù)先對兩隧道隔離樁隔離，軟土地層中應(yīng)采用鋼桁架對先行隧道管片做好縱向、徑向加固，對可能塑化的夾土體應(yīng)注漿加固并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。后行隧道應(yīng)至少在先行隧道完成一個月后施工。上下重疊小凈距隧道宜先完成下行隧道。 特別加強(qiáng)后行盾構(gòu)在趨近先行隧道掘進(jìn)時的監(jiān)控量測，確保先行隧道的安全。盾構(gòu)通過前對設(shè)

8、備進(jìn)行全面檢查、維修，盡量不停機(jī)通過，盾構(gòu)通過區(qū)域時，保持盾構(gòu)機(jī)連續(xù)掘進(jìn)，減少盾構(gòu)機(jī)停頓時間；適當(dāng)縮短漿液膠凝時間，保證注漿質(zhì)量。嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，主要控制出土量、盾構(gòu)推進(jìn)壓力。盾構(gòu)通過后及時同步注漿，并控制注漿壓力。盾構(gòu)通過后進(jìn)行洞內(nèi)注漿，加固范圍周邊3m。注漿材料采用水泥漿液，注漿參數(shù)(漿液配合比、注漿壓力、注漿順序、注漿時間和注漿量)須經(jīng)現(xiàn)場試驗效果確定。提高監(jiān)控量測管理級別，采取動態(tài)信息化施工，監(jiān)控數(shù)據(jù)及時分析整理，用于指導(dǎo)施工。四、下穿和鄰近建（構(gòu)）筑物地段盾構(gòu)施工風(fēng)險控制 應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)下穿得建（構(gòu)）筑物、地下管線的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式、與隧道的位置關(guān)系，分別采取地層加固、樁基托

9、換等措施。處于主動坍塌線范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物及地下管線作為鄰近施工處理，必須采用加固、隔離樁隔離等措施。施工過程控制建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，在隧道及對應(yīng)的地面建筑物埋設(shè)觀測點，進(jìn)行系統(tǒng)、全面的跟蹤量測，實行信息化施工。根據(jù)建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)型式及與隧道的關(guān)系，制定地表建筑物最大沉降和沉降差的警界值。在曲線段，為減少盾構(gòu)軸線與隧道軸線偏角過大，造成因超挖及地層損失過大而引起的地面變形，曲線段適當(dāng)降低掘進(jìn)速度，及時糾偏，加大盾尾同步注漿和洞內(nèi)二次注漿量?？刂凭蜻M(jìn)參數(shù)：降低掘進(jìn)速度，使盾構(gòu)慢速通過，同時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，保持土壓平衡，以此確保開挖掌子面的穩(wěn)定；盡量減少對地層的擾動和開挖過程中地層的損失，嚴(yán)格

10、控制出土量，及時進(jìn)行糾偏、加大注漿量等工作。提高工作面碴土的止水性。通過向土倉注入膨潤土或泡沫劑，改善碴土的流動性和滲透系數(shù)，防止螺旋輸送機(jī)噴涌。同步注漿及二次注漿。掘進(jìn)時采取同步注漿和二次補(bǔ)充注漿，充填環(huán)內(nèi)間隙，使管片襯砌盡早支撐地層，控制地層沉陷。在襯砌環(huán)脫出盾尾的同時及時注漿，填充隧道和地層間的建筑空隙，減小地面變形。在盾構(gòu)后約10環(huán)處再向襯砌背面進(jìn)行二次注漿，以彌補(bǔ)同步注漿的不足。提高盾尾的密封性能。通過采用多道盾尾刷防止泥土從盾尾進(jìn)入隧道，向盾尾注入油脂，加強(qiáng)盾尾的防水性能。通過對盾構(gòu)掘進(jìn)時地面變形曲線進(jìn)行實測反饋，不斷調(diào)整、優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)，以驗證選擇施工參數(shù)的合理性，保持盾構(gòu)開挖面的

11、穩(wěn)定。地面預(yù)注漿加固盾構(gòu)到達(dá)前對具備施工條件的建筑物地基進(jìn)行地面注漿預(yù)加固處理。加固方案采用袖閥管，注漿處理以水泥漿為主。特殊情況下，距離隧道較近的采用水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行地層加固，并對于臨近警界值的建筑物進(jìn)行跟蹤注漿。地面補(bǔ)償注漿盾構(gòu)下穿建(構(gòu))筑物、始發(fā)到達(dá)及檢修后重啟動時，容易出現(xiàn)比較正常掘進(jìn)段更多的超挖量，地層損失后易出現(xiàn)比較大的數(shù)量級地層沉降，這也是成都市地層特殊性，為保證砂卵石地層的密實度、降低施工風(fēng)險，將地面補(bǔ)償注漿作為以上措施的補(bǔ)充措施。地面補(bǔ)償注漿采取通過地面在地層特定位置預(yù)埋注漿管，注漿材料以水泥漿為主，注漿參數(shù)經(jīng)現(xiàn)場確定，在注漿施工過程中根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋信息進(jìn)行調(diào)整。洞

12、內(nèi)注漿加固需對地面建筑物地基作預(yù)加固處理，如果地面實施條件或地面加固實施效果不理想情況下，采用洞內(nèi)加固地層的措施。將盾構(gòu)管片鄰接塊和標(biāo)準(zhǔn)塊的注漿孔由1個增加為3個，盾構(gòu)通過后，利用注漿孔設(shè)注漿管，對盾構(gòu)隧道洞周邊3m范圍地層內(nèi)立即進(jìn)行注漿加固。注漿管用42×3.5mm鋼花管，長度3.5m。注漿材料用水泥-水玻璃漿液；注漿參數(shù)現(xiàn)場確定，在注漿施工過程中根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋信息進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。加強(qiáng)監(jiān)控量測盾構(gòu)下穿建(構(gòu))筑物及地下管線，要進(jìn)行系統(tǒng)全面的監(jiān)控量測，實施信息化施工。根據(jù)監(jiān)測反饋信息，調(diào)整、優(yōu)化各項施工參數(shù)，以確保盾構(gòu)施工安全和建(構(gòu))筑物、地下管線的正常使用，必要時采取應(yīng)急措施。五

13、、穿越水下地段盾構(gòu)施工風(fēng)險控制穿越水下地段的處理方式和采取的措施：深入探明地質(zhì)、水文、水下地形、堤岸結(jié)構(gòu)、周圍構(gòu)筑物等情況。分析影響、制定措施。 進(jìn)入水下地段施工前必須對設(shè)備作全面檢修，保證順利掘進(jìn)，同時必須配備足夠的排水設(shè)備與設(shè)施，備足盾構(gòu)機(jī)配件，確保盾構(gòu)機(jī)平穩(wěn)推進(jìn)，不能在河流下停機(jī)。盾構(gòu)機(jī)通過時，嚴(yán)格控制掘進(jìn)參數(shù)。加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制，應(yīng)對盾構(gòu)密封系統(tǒng)做全面檢查和處理。掘進(jìn)時適當(dāng)減少出土量，保持較高的泥水或土壓力，確保開挖面穩(wěn)定。在足量注漿的前提下適當(dāng)減小注漿壓力，防止擊穿覆土。在管片上增設(shè)注漿孔，根據(jù)地質(zhì)及掘進(jìn)情況，對隧道周邊3m范圍內(nèi)進(jìn)行注漿加固，二次注漿材料用水泥-水玻璃漿液

14、，注漿參數(shù)現(xiàn)場試驗確定。盾構(gòu)區(qū)間下穿河流、河堰施工時，都要加強(qiáng)對隧道的監(jiān)控量測，根據(jù)量測結(jié)果，適當(dāng)進(jìn)行洞內(nèi)補(bǔ)充注漿。 發(fā)生掘進(jìn)面與水體連通時要首先關(guān)閉螺旋機(jī)閘門，拋填土袋壓住漏點后 試掘進(jìn)；或采用不出土擠壓推進(jìn)通過漏水段等措施處理。六、不良地質(zhì)條件（可能存在的溶洞、上軟下硬巖層、孤石、地質(zhì)斷層等）盾構(gòu)施工風(fēng)險控制通過補(bǔ)充性地質(zhì)勘察，進(jìn)一步準(zhǔn)確掌握不良地質(zhì)條件位置、埋深等必要參數(shù)，預(yù)先制定措施。 對于溶洞、孔洞、地質(zhì)斷層等不良地質(zhì)，從設(shè)計上考慮進(jìn)行填充技術(shù)處理。盾構(gòu)機(jī)應(yīng)配備地質(zhì)雷達(dá)探測系統(tǒng)以及超前注漿系統(tǒng)，以便實時監(jiān)測前方土體情況，便于提前處理不良地質(zhì)。盾構(gòu)應(yīng)配備硬

15、巖切削刀具， 根據(jù)地質(zhì)不均勻地層特性配置刀具。僅底部初露硬巖可將刀盤邊緣區(qū)換裝滾刀，大部為硬巖或變化頻繁時應(yīng)安裝全盤滾刀。應(yīng)以較小的貫入量、轉(zhuǎn)速、推力謹(jǐn)慎掘進(jìn)，加大刀具檢查頻率，通過上軟下硬地層時，嚴(yán)格控制出土量、土倉壓力，確保同步注漿量，盾構(gòu)應(yīng)快速通過。根據(jù)盾構(gòu)機(jī)顯示的參數(shù)波動、變化及掘進(jìn)經(jīng)驗判斷是否遇到孤石等，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)保持壓力，及時停機(jī)檢查、分析確認(rèn)。經(jīng)常檢查刀具，保證刀具處于良好狀態(tài)，遇孤石可采用滾刀緩慢磨削掘進(jìn)。遇孤石采用開倉人工破除，軟弱土層中采用帶壓開倉作業(yè)。加強(qiáng)施工監(jiān)測，實施動態(tài)信息化施工管理，盾構(gòu)通過時專人監(jiān)管，編制應(yīng)急處理措施。七、大型設(shè)備吊裝施工風(fēng)險控制盾構(gòu)工程

16、需要吊裝大型盾構(gòu)掘進(jìn)設(shè)備，吊裝前如不對地面承載能力、起重機(jī)械和分塊吊裝等進(jìn)行精確分析、計算以及方案論證，而直接進(jìn)行吊裝做業(yè)，容易造成重大吊裝事故。 采取以下措施：針對盾構(gòu)機(jī)的功能部件和選用的吊裝設(shè)備的起吊能力編制盾構(gòu)分塊組裝、解體方案，組織相關(guān)專家進(jìn)行方案評審并按程序報批；總承包商設(shè)計單位根據(jù)吊裝荷栽進(jìn)行地面承載力計算和車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算，按計算結(jié)果進(jìn)行地基處理，確保吊裝區(qū)域地面穩(wěn)定；嚴(yán)格吊點焊接操作，確保焊接質(zhì)量；設(shè)備吊裝過程嚴(yán)格按照國家規(guī)定的設(shè)備吊裝操作規(guī)程操作。八、聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險控制每座聯(lián)絡(luò)通道必須進(jìn)行工程水文地質(zhì)勘察，工程水文地質(zhì)勘察工作深度等必須滿足聯(lián)絡(luò)通道工程施工和設(shè)計要求；根

17、據(jù)工程本身特點，并結(jié)合聯(lián)絡(luò)通道工程所處的工程水文地質(zhì)勘察情況及周邊環(huán)境情況，進(jìn)行設(shè)計方案評估，明確聯(lián)絡(luò)通道工程可供選擇的、安全度較高的施工工藝或工法，同時根據(jù)不同的施工工藝或工法明確不同的技術(shù)控制指標(biāo)或參數(shù)，對施工安全防護(hù)設(shè)施進(jìn)行深化設(shè)計；制定聯(lián)絡(luò)通道專項設(shè)計、施工方案后，組織相關(guān)地鐵專家進(jìn)行專項論證并按程序?qū)徟髮嵤环桨笇嵤┣?，施工單位對?lián)絡(luò)通道工程可能出現(xiàn)的風(fēng)險進(jìn)行分析和策劃，對可能出現(xiàn)的風(fēng)險落實防范或應(yīng)急措施并進(jìn)行相應(yīng)演練；聯(lián)絡(luò)通道加固、開挖和構(gòu)筑施工選擇由具有專業(yè)資質(zhì)和過江隧道聯(lián)絡(luò)通道施工經(jīng)驗的單位實施；規(guī)定監(jiān)理單位對施工過程進(jìn)行全方位、全過程的旁站式監(jiān)控，嚴(yán)格落實施工專項方案中的各項工作和措施，及時發(fā)現(xiàn)和處置過程中出現(xiàn)的問題，做好監(jiān)理記錄。監(jiān)測單位嚴(yán)格按照監(jiān)測方案實施監(jiān)測，加強(qiáng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析何異常數(shù)據(jù)的判讀，加強(qiáng)對報警狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓芾?，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時、正確、有效；同時，聯(lián)絡(luò)通道實施遠(yuǎn)程監(jiān)控，各參建單位實時掌控現(xiàn)場情況，一旦出現(xiàn)任何突發(fā)事件，以最快的速度起動應(yīng)急預(yù)案；凍結(jié)法施工應(yīng)制定專項風(fēng)險防范措施。九、盾構(gòu)開倉換刀施工風(fēng)險控制 盾構(gòu)機(jī)刀盤位置直接與土體接觸，由于地質(zhì)條件及隧道埋深較大、水土壓力高，容易發(fā)生涌水涌砂、掌子面拱頂塌方等事故，要采取一下措