盾構施工風險控制

1、盾構施工風險控制近年來，國內(nèi)地鐵區(qū)間隧道大量采用盾構法施工，盾構技術有了長足進步，但盾構施工事故還是時有發(fā)生。在盾構施工中地質(zhì)是基礎，設備是關鍵，人是根本。避免事故的核心是對風險進行辨識，采取有效措施，阻止或降低風險的發(fā)生。一、盾構進出洞風險控制盾構在工作井內(nèi)始發(fā)掘進必須鑿出預留洞口的鋼筋混凝土后，才能將盾構推入洞口，盾構刀盤轉(zhuǎn)動切削洞口外土體。由于鑿出預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入工作井，影響盾構始發(fā)；如遇含水飽和的砂性土，極易引起大量水涌入工作機，造成嚴重的工程事故，延誤工期和造成巨大的經(jīng)濟損失。尤其是大直徑盾構由于埋設大和洞口面積大，盾構始發(fā)的風

2、險更大。需采取以下措施： 從設計上加強端頭加固措施，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行檢測，確保端頭加固的整體性和抗?jié)B性滿足設計要求。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施工風險控制小半徑曲線上推進時，土體對盾構和區(qū)間的約束力差，盾構軸線較難控制。同時由于曲線半徑過小，使得掘進時盾構機向曲線外側(cè)的偏移量增大，對管片拼裝造成一定影響。施工中嚴格控制油缸的分區(qū)推力，適時調(diào)整盾構姿態(tài)，嚴格控制盾尾間隙。小半徑曲線盾構掘進時，要米取以下措施： 盾構測量盾構在小半徑曲線段推進時，增加隧道

3、測量的頻率，確保盾構測量數(shù)據(jù)的準確性。通過測量數(shù)據(jù)來反饋盾構機的推進和糾偏。在施工時實施跟蹤測量，確保盾構機良好的姿態(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，需多次設置新的測量點和后視點。在設置新的測量點后，嚴格加以復測，確保測量點的準確性，防止造成誤測。同時，由于盾構機轉(zhuǎn)彎的側(cè)向分力較大，易造成已成環(huán)隧道的水平位移，所以必須定期復測后視點，保證成型隧道位置的準確性。 盾尾間隙控制小曲率半徑段內(nèi)的管片拼裝至關重要，合理的盾尾間隙有利于管片拼裝和盾構進行糾偏。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，及時通過對盾構推進方向的調(diào)整，使得盾尾間隙基本相同。在管片拼裝時，

4、根據(jù)盾尾與管片間的間隙進行合理調(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)管片推進過程中盾構能夠有足夠的間隙進行糾偏。根據(jù)盾尾與管片間的間隙，合理選擇楔型管片。小曲率半徑段掘進時，當無法通過盾構推進和管片拼裝來調(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。 盾構糾偏量盾構機應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，以適當擴大開挖斷面，便于盾構機轉(zhuǎn)彎。盾構在小曲線上始發(fā)，應采用割線始發(fā)方式，做好割線起止點及長度設計。推進時不急于接近曲線，一般應在盾構機全部進入土體后再實施曲線掘進。要勤測勤

5、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，管片糾偏在適當時候可采用軟木楔子，從而達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，通過計算得出盾構機左右千斤頂?shù)男谐滩?，通過利用盾構機千斤頂?shù)男谐滩顏砜刂破浼m偏量。推進油缸油壓的調(diào)整不宜過快，否則可能造成管片局部破損甚至開裂。 盾構同步注漿由于在曲線段推進時地層損失量增加及糾偏次數(shù)的增加，導致了對土體的擾動的增加，因此在曲線段推進時嚴格控制漿液的質(zhì)量及注漿量和注漿壓力。在施工過程中采用推進和注漿同步的方式，注漿未達到要求時盾構暫停推進，以防止土體變形。根據(jù)施工中的變形監(jiān)測情

6、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計軸線為小于半徑350m的圓滑曲線，而盾構是一條直線，實際掘進軸線為一段段折線，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。因此在曲線段推進時提高曲線段外側(cè)的壓漿量，以填補施工空隙。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)盾構沿設計軸線順利推進。 管片拼裝認真做好管片選型及排版，應細化到拼裝點位，使盾尾間隙較均勻，防止破壞盾尾密封。為控制盾構推進軸線，管片拼裝嚴格采取“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，采用軟木楔子進行調(diào)整，使管片處于較理想狀態(tài)，確保管片拼裝質(zhì)量及推進

7、軸線控制在要求范圍內(nèi)三、小凈距隧道或相交重疊盾構施工風險控制在建一條隧道與已建兩條隧道小凈距或相交重疊，需要對先建線路進行保護，對先建區(qū)間隧道控制沉降，減少影響，左右線盾構區(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，預先進行評估和計算分析。 對小凈距隧道有條件的情況預先對兩隧道隔離樁隔離，軟土地層中應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注漿加固并達到設計強度。后行隧道應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。特別加強后行盾構在趨近先行隧道掘進時的監(jiān)控量測，確保先行隧道的安全。 盾構通過前對設備進行全面檢查

8、、維修，盡量不停機通過，盾構通過區(qū)域時，保持盾構機連續(xù)掘進，減少盾構機停頓時間；適當縮短漿液膠凝時間，保證注漿質(zhì)量。 嚴格控制盾構掘進參數(shù)，主要控制出土量、盾構推進壓力。盾構通過后及時同步注漿，并控制注漿壓力。 盾構通過后進行洞內(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，用于指導施工。四、下穿和鄰近建（構）筑物地段盾構施工風險控制應根據(jù)盾構下穿得建（構）筑物、地下管線的基礎結構形式、與隧道的位置關系，分別采取地層加固、樁基托換等措施。處于主動坍

9、塌線范圍內(nèi)的建（構）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)，在隧道及對應的地面建筑物埋設觀測點，進行系統(tǒng)、全面的跟蹤量測，實行信息化施工。根據(jù)建（構）筑物的結構型式及與隧道的關系，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，曲線段適當降低掘進速度，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參數(shù)：降低掘進速度，使盾構慢速通過，同時調(diào)整掘進參數(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，嚴格控制出土量，及時進

10、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)，防止螺旋輸送機噴涌。同步注漿及二次注漿。掘進時采取同步注漿和二次補充注漿，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。在盾構后約10環(huán)處再向襯砌背面進行二次注漿，以彌補同步注漿的不足。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入隧道，向盾尾注入油脂，加強盾尾的防水性能。通過對盾構掘進時地面變形曲線進行實測反饋，不斷調(diào)整、優(yōu)化掘進參數(shù)，以驗證選擇施工參數(shù)的合理性，保持盾構開挖面的穩(wěn)定。 地面預注漿

11、加固盾構到達前對具備施工條件的建筑物地基進行地面注漿預加固處理。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-水玻璃雙液漿進行地層加固，并對于臨近警界值的建筑物進行跟蹤注漿。 地面補償注漿盾構下穿建（構）筑物、始發(fā)到達及檢修后重啟動時，容易出現(xiàn)比較正常掘進段更多的超挖量，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、降低施工風險，將地面補償注漿作為以上措施的補充措施。地面補償注漿采取通過地面在地層特定位置預埋注漿管，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)反饋信息進行調(diào)整。 洞內(nèi)注漿加固需

12、對地面建筑物地基作預加固處理，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。將盾構管片鄰接塊和標準塊的注漿孔由1個增加為3個，盾構通過后，利用注漿孔設注漿管，對盾構隧道洞周邊3m范圍地層內(nèi)立即進行注漿加固。注漿管用42x3.5mm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)反饋信息進行優(yōu)化調(diào)整。 加強監(jiān)控量測盾構下穿建（構）筑物及地下管線，要進行系統(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)，以確保盾構施工安全和建（構）筑物、地下管線的正常使用，必要時采取應急措施。五、穿越水下地段盾構施

13、工風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、堤岸結構、周圍構筑物等情況。分析影響、制定措施。 進入水下地段施工前必須對設備作全面檢修，保證順利掘進，同時必須配備足夠的排水設備與設施，備足盾構機配件，確保盾構機平穩(wěn)推進，不能在河流下停機。 盾構機通過時，嚴格控制掘進參數(shù)。加強盾構機姿態(tài)控制，應對盾構密封系統(tǒng)做全面檢查和處理。 掘進時適當減少出土量，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減小注漿壓力，防止擊穿覆土。 在管片上增設注漿孔，根據(jù)地質(zhì)及掘進情況，對隧道周邊3m范圍內(nèi)進行注漿加固，二次注漿材料用水泥-水玻璃漿液，注漿參數(shù)現(xiàn)場試驗確定

14、。 盾構區(qū)間下穿河流、河堰施工時，都要加強對隧道的監(jiān)控量測，根據(jù)量測結果，適當進行洞內(nèi)補充注漿。 發(fā)生掘進面與水體連通時要首先關閉螺旋機閘門，拋填土袋壓住漏點后試掘進；或采用不出土擠壓推進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）盾構施工風險控制 通過補充性地質(zhì)勘察，進一步準確掌握不良地質(zhì)條件位置、埋深等必要參數(shù)，預先制定措施。 對于溶洞、孔洞、地質(zhì)斷層等不良地質(zhì)，從設計上考慮進行填充技術處理。 盾構機應配備地質(zhì)雷達探測系統(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)。 盾構應配備硬巖切削刀具，根據(jù)地質(zhì)不均勻地層特性配置刀具。僅

15、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安裝全盤滾刀。應以較小的貫入量、轉(zhuǎn)速、推力謹慎掘進，加大刀具檢查頻率，通過上軟下硬地層時，嚴格控制出土量、土倉壓力，確保同步注漿量，盾構應快速通過。 根據(jù)盾構機顯示的參數(shù)波動、變化及掘進經(jīng)驗判斷是否遇到孤石等，發(fā)現(xiàn)異常應保持壓力，及時停機檢查、分析確認。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。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)。 加強施工監(jiān)測，實施動態(tài)信息化施工管理，盾構通過時專人監(jiān)管，編制應急處理措施。七、大型設備吊裝施工風險控制盾構工程需要吊裝大型盾構掘進設備，吊裝前如不對地面承載能力、起

16、重機械和分塊吊裝等進行精確分析、計算以及方案論證，而直接進行吊裝做業(yè)，容易造成重大吊裝事故。采取以下措施： 針對盾構機的功能部件和選用的吊裝設備的起吊能力編制盾構分塊組裝、解體方案，組織相關專家進行方案評審并按程序報批； 總承包商設計單位根據(jù)吊裝荷栽進行地面承載力計算和車站圍護結構進行驗算，按計算結果進行地基處理，確保吊裝區(qū)域地面穩(wěn)定； 嚴格吊點焊接操作，確保焊接質(zhì)量； 設備吊裝過程嚴格按照國家規(guī)定的設備吊裝操作規(guī)程操作。八、聯(lián)絡通道施工風險控制 每座聯(lián)絡通道必須進行工程水文地質(zhì)勘察，工程水文地質(zhì)勘察工作深度等必須滿足聯(lián)絡通道工程施工和設計要求； 根據(jù)工程本身特點，并結合聯(lián)絡通道工程所處的工程

17、水文地質(zhì)勘察情況及周邊環(huán)境情況，進行設計方案評估，明確聯(lián)絡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控制指標或參數(shù)，對施工安全防護設施進行深化設計； 制定聯(lián)絡通道專項設計、施工方案后，組織相關地鐵專家進行專項論證并按程序?qū)徟髮嵤?方案實施前，施工單位對聯(lián)絡通道工程可能出現(xiàn)的風險進行分析和策劃，對可能出現(xiàn)的風險落實防范或應急措施并進行相應演練； 聯(lián)絡通道加固、開挖和構筑施工選擇由具有專業(yè)資質(zhì)和過江隧道聯(lián)絡通道施工經(jīng)驗的單位實施； 規(guī)定監(jiān)理單位對施工過程進行全方位、全過程的旁站式監(jiān)控，嚴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)測單位嚴格按照監(jiān)測方案實施監(jiān)測，加強對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析何異常數(shù)據(jù)的判讀，加強對報警狀態(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)絡通道實施遠程監(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急預案； 凍結法施工應制定專項風險防范措施。九、盾構開倉換刀施工風險控制盾構機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