復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑盾構(gòu)隧道技術(shù)總結(jié)

復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑盾構(gòu)隧道技術(shù)總結(jié)—

關(guān)于盾構(gòu)和大直徑盾構(gòu)1818年布魯諾爾在蛀蟲鉆孔的啟示下（發(fā)現(xiàn)船的木板中,有一種蛀蟲鉆出孔道,并用它自己分泌的液體覆涂在孔壁上）,最早提出了用盾構(gòu)法建設(shè)隧道的設(shè)想,并且在英國(guó)取得了該施工法的專利。1825年～1841年布魯諾爾用他自己的想法制成盾構(gòu),并第一次在泰晤士河施工了水底隧道。盾構(gòu)法(Shield

Method)是暗挖法施工中的一種，全機(jī)械化施工方法。它是將盾構(gòu)機(jī)在地層中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械或者管道運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。量身定做根據(jù)地質(zhì)和水文條件、環(huán)境條件、線路設(shè)計(jì)等進(jìn)行專門設(shè)計(jì)制造。專業(yè)眾多涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量、光學(xué)和醫(yī)學(xué)定型盾構(gòu)機(jī)應(yīng)變能力差隧道施工的唯一設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)選型的時(shí)間要足夠，地質(zhì)補(bǔ)勘要做好，寧可多花三五個(gè)月。關(guān)于大直徑盾構(gòu)單線地鐵盾構(gòu)、城際鐵路隧道大直徑盾構(gòu)：兩車道公路、雙線軌道交通及鐵路超大直徑盾構(gòu)：三（四）車道公路、公路和軌道交通合建直徑、長(zhǎng)度和重量、施工控制、管片精度量變到質(zhì)變47m，18m，2.6倍未切削地層和土倉(cāng)渣土對(duì)刀具的二次磨損刀具剝落卵石或礫石時(shí)造成的合金崩裂卵石掉落時(shí)對(duì)合金的沖擊破壞大直徑盾構(gòu)具備常壓換刀裝置設(shè)計(jì)條件安全環(huán)保工期可控效益顯著2011年、

2014年兩度榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2012～2013年度中國(guó)建設(shè)工程魯班獎(jiǎng)2014～2015年度國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)2016年第十三屆中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)2005年開工建設(shè)的南京長(zhǎng)江隧道工程既是中鐵十四局集團(tuán)大直徑水下盾構(gòu)開篇之作、代表之作，也是中國(guó)大直徑盾構(gòu)施工技術(shù)水平達(dá)到世界先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。二

中鐵十四局大盾構(gòu)施工情況簡(jiǎn)介南京對(duì)岸之浦口，不能不為長(zhǎng)江與北省間鐵路載貨之大中心，所以當(dāng)建市之時(shí)，同時(shí)在長(zhǎng)江下面穿一隧道以鐵路聯(lián)結(jié)此雙聯(lián)之市，決非躁急之計(jì)。如此，則上海、北京間直通之車，立可見矣。1

實(shí)現(xiàn)了一代偉人的百年夢(mèng)想2對(duì)解決江、河、湖、海周邊交通方式的選擇決策產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響8月17日，受臺(tái)風(fēng)溫比亞影響，長(zhǎng)江南通段江面狂風(fēng)肆虐、暴雨傾盆。受其影響，早上9時(shí)15分，有關(guān)方面對(duì)蘇通大橋?qū)嵭刑丶?jí)管制3

打破壟斷，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新特色的水下隧道建造核心技術(shù)體系4

推動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步5

南京長(zhǎng)江隧道建設(shè)成就巨大，示范作用顯著在隧道建成通車后的3年內(nèi)，一大批大直徑盾構(gòu)項(xiàng)目諸如揚(yáng)州瘦西湖隧道、南京地鐵大直徑過江隧道、香港屯門隧道以及盾構(gòu)直徑15.7m的武漢三陽(yáng)路長(zhǎng)江隧道相繼開工建設(shè)，南京長(zhǎng)江隧道工程示范作用顯著。南京長(zhǎng)江隧道的順利建成也為今后瓊州海峽工程、渤海灣工程、臺(tái)灣海峽連線等工程的建造完成了理論和核心技術(shù)的儲(chǔ)備。2017年12月25日，中鐵十四局大盾構(gòu)榮獲「中國(guó)鐵建首屆十大品牌」1 大盾構(gòu)品牌形成，占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)半壁江山，取得了行業(yè)領(lǐng)軍地位大直徑盾構(gòu)隧道在建項(xiàng)目11個(gè)（水下項(xiàng)目7個(gè)）,11臺(tái)盾構(gòu)機(jī)正在施工，6臺(tái)在設(shè)計(jì)建造或者工廠組裝高鐵2個(gè)（京沈望京隧道、京張清華園隧道）電力綜合管廊2個(gè)（蘇通GIL、成都成洛大道地下綜合管廊）公路6個(gè)（蕪湖城南過江隧道、杭州望江路隧道、常德沅江隧道、南京五橋夾江隧道、南京和燕路過江通道、武漢市和平大道南延線工程）公軌合建1個(gè)（濟(jì)南市濟(jì)濼路穿黃隧道）2 形成越江隧道建造成套技術(shù)體系⑴

以南京長(zhǎng)江隧道、南京地鐵10號(hào)線大盾構(gòu)區(qū)間、武漢地鐵8號(hào)線越江隧道等“長(zhǎng)江大盾構(gòu)隧道群”為依托，形成越江隧道建造成套技術(shù)。⑵

高水壓不穩(wěn)定地層常壓更換刀具技術(shù)從15m級(jí)拓展到10m級(jí)，從最開始的螺桿連接，到更加安全可靠的套筒換刀裝置，再到常壓更換滾刀的成功實(shí)施，安全和工期得到有效保障，創(chuàng)造了巨大效益；隧道掘進(jìn)的長(zhǎng)度不再受刀具壽命的限制。⑶

綠色建造技術(shù)盾構(gòu)機(jī)泥水無污染處理技術(shù)大盾構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)全預(yù)制拼裝技術(shù)B1A1B2KA4A3A2A5A6邊箱涵 中箱涵邊箱涵⑷

風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)15次安全穿越包括長(zhǎng)江大堤在內(nèi)的各類堤防，在建大盾構(gòu)項(xiàng)目還要穿越堤防施工20次。在城市中穿越老舊建筑物、市政道路和管線更是數(shù)不勝數(shù)。始發(fā)井⑸

高耐久性管片制備技術(shù)長(zhǎng)期高水壓作用下防水耐久性配合比設(shè)計(jì)以機(jī)加工精度進(jìn)行管片生產(chǎn)，精度達(dá)到0.3mm。形成4項(xiàng)專利技術(shù)。中鐵十四局集團(tuán)建立了北京、成都、濟(jì)南、青島、蕪湖、太原、福州、杭州、金華、臺(tái)州十大管片生產(chǎn)基地，采用自動(dòng)化生產(chǎn)線，管片年生產(chǎn)能力達(dá)14萬環(huán)。我們目前承建的所有大直徑及水下盾構(gòu)隧道管片均由我們自己生產(chǎn)。⑹

大盾構(gòu)隧道運(yùn)營(yíng)管養(yǎng)技術(shù)中鐵十四局目前承擔(dān)著九條大直徑及水下隧道的管養(yǎng)任務(wù)，已成為橋隧強(qiáng)電、弱電、供電照明、消防給排水、通風(fēng)與空調(diào)、綜合監(jiān)控等系統(tǒng)管養(yǎng)與維護(hù)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，也是中國(guó)鐵建系統(tǒng)唯一的一支隧橋管養(yǎng)專業(yè)隊(duì)伍。3 施工進(jìn)度穩(wěn)定勻速南京地鐵十號(hào)線過江隧道（開挖直徑11.64m）和武漢地鐵八號(hào)線過江隧道（開挖直徑12.74m）先后創(chuàng)造了月進(jìn)度636m、686m的施工紀(jì)錄。蘇通GIL綜合管廊工程4 成熟的團(tuán)隊(duì)，專業(yè)化施工管理精確識(shí)別——線路設(shè)計(jì)、地質(zhì)和水文條件、環(huán)境條件精確設(shè)計(jì)——量身定做、盾構(gòu)機(jī)完全適應(yīng)性精確管理——工藝標(biāo)準(zhǔn)、大數(shù)據(jù)5 施工領(lǐng)域全行業(yè)2005公路、鐵路、特高壓越江、市政道路、城市綜合管廊、軌道交通等多個(gè)領(lǐng)域珠江、黃河、沅江、海域等各大水系，城市核心區(qū)公路交通隧道長(zhǎng) 江軟土、砂卵石基巖突起、孤石等各種地層淮南~南京~上海1000千伏交流特高壓輸變電工程是華東特高壓主網(wǎng)架的重要組成部分江中立塔減少到2基，最大跨越檔距增大至2600米、跨越塔高提高至455米，塔重由6000噸增至12000噸，基礎(chǔ)尺寸由90米×90米增加至120米×130米（37個(gè)），單基跨越塔基礎(chǔ)混凝土由10萬立方米增加至20多萬立方米。綠色施工高鐵進(jìn)城京沈高鐵望京隧道京張高鐵清華園隧道這兩個(gè)項(xiàng)目具有重要示范作用，意義深遠(yuǎn)。這兩個(gè)項(xiàng)目的順利實(shí)施必將為今后高鐵站點(diǎn)引入主城區(qū)、市中心起到示范和推動(dòng)作用。5月7日，發(fā)改委、自然資源部、住建部與中國(guó)鐵路總公司聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)高鐵站周邊區(qū)域合理開發(fā)建設(shè)的指導(dǎo)意見》。《意見》提出要充分發(fā)揮高鐵車站的輻射帶動(dòng)作用，避免高鐵沿線產(chǎn)業(yè)布局同質(zhì)化和單一房地產(chǎn)功能開發(fā)，防范各種隱患、風(fēng)險(xiǎn)和損失。同時(shí)，《意見》在“重點(diǎn)任務(wù)”一節(jié)中提出，要求合理確定高鐵車站選址和規(guī)模。具體來看，新建鐵路選線應(yīng)盡量減少對(duì)城市的分割，新建車站選址盡可能在中心城區(qū)或靠近城市建成區(qū)，確保人民群眾乘坐高鐵出行便利。高鐵車站建設(shè)要規(guī)模適當(dāng)、經(jīng)濟(jì)適用，切忌貪大求洋、追求奢華。13年來大直徑盾構(gòu)技術(shù)不斷發(fā)展成熟，尤其在水域條件限制、老城區(qū)和城市密集區(qū)，環(huán)境保護(hù)、拆遷和交通影響是制約工程建設(shè)的難題，而大直徑盾構(gòu)正是破解這些難題的有效技術(shù)手段。三

大直徑盾構(gòu)施工安全質(zhì)量控制技術(shù)泥水環(huán)流系統(tǒng)----地質(zhì)是基礎(chǔ)----設(shè)備是關(guān)鍵----人才是根本----技術(shù)是支撐盾構(gòu)機(jī)選型設(shè)計(jì)刀具配置始發(fā)接收刀具更換泥漿成膜同步注漿1 盾構(gòu)選型原則：技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，生產(chǎn)適用，時(shí)間充足對(duì)施工地段的地質(zhì)、水文和環(huán)境等情況分析（補(bǔ)勘）盾構(gòu)機(jī)制造商比選盾構(gòu)機(jī)選型專家會(huì)福州地鐵1號(hào)線達(dá)道站～上藤站區(qū)間14,000kw18,000kw3750kw盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)、監(jiān)造、工廠組裝和調(diào)試刀盤刀具配置開口率刀具的適用性沖刷系統(tǒng)排漿管耐磨設(shè)計(jì)盾構(gòu)機(jī)運(yùn)輸方案盾構(gòu)機(jī)工地組裝組裝方案制定和評(píng)審場(chǎng)地布置和組裝順序確定設(shè)備與始發(fā)井尺寸核查盾構(gòu)機(jī)調(diào)試1、原則：先弱電后強(qiáng)電，先輔電后主電，先單機(jī)后聯(lián)動(dòng)。2、各系統(tǒng)安裝完成后要交叉檢查無誤并填寫確認(rèn)單后方可通電調(diào)試。泥水處理場(chǎng)地2 始發(fā)和接收技術(shù)始發(fā)——萬事開頭難接收——行百里者半九十

盾構(gòu)始發(fā)是掘進(jìn)施工的開始，也是盾構(gòu)機(jī)整個(gè)系統(tǒng)工作的開始，同時(shí)也是設(shè)備檢測(cè)、調(diào)試的時(shí)刻，更是極易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。

始發(fā)階段的工作較多，涵蓋多方面、多專業(yè)，為保證始發(fā)安全、順利進(jìn)行，需達(dá)到以下條件方可始發(fā)掘進(jìn)：

盾構(gòu)機(jī)調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)；

地面泥水處理系統(tǒng)調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)；

地面附屬設(shè)備如冷卻塔、空壓機(jī)房等調(diào)試；

各系統(tǒng)間管線連接；

端頭加固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，洞門破除安全；

始發(fā)準(zhǔn)備工作就緒，洞門密封安裝、反力架前鋼管支撐制安、軌道延伸等。

其他工作（如人員培訓(xùn)上崗、班組組建、材料物資就位等）。-9-9鋼管撐反力架始發(fā)定義：負(fù)環(huán)拼裝→

壓力建倉(cāng)→ 二次密封-5-5-6-6-7-7-8-8⑴

土體加固三軸攪拌、旋噴、鉆孔咬合樁和注漿等⑵

密封裝置⑶

始發(fā)的幾個(gè)關(guān)鍵工序密封鋼環(huán)與盾構(gòu)機(jī)中線吻合洞前加固達(dá)到效果第一環(huán)負(fù)環(huán)拼裝很關(guān)鍵，起到基準(zhǔn)面的作用，其端面將影響到后續(xù)所有管片的走向與姿態(tài)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)保持和負(fù)環(huán)管片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定控制反力架⑷

接收的幾個(gè)關(guān)鍵工序在距離接收井100m對(duì)盾構(gòu)機(jī)位置、接收洞門位置進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，確定糾偏計(jì)劃管片間連接加固3 泥漿及成膜技術(shù)在實(shí)際施工中，

泥膜的形成是至關(guān)重要的。當(dāng)泥水壓力大于地下水壓力時(shí)，泥水滲入前方地層，泥膜就此形成。隨著時(shí)間的漸漸推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強(qiáng)，當(dāng)泥膜抵抗力遠(yuǎn)大于正面水土壓力時(shí)，產(chǎn)生泥水平衡效果。同樣的泥漿，在不同地層中，形成泥膜的種類不同，泥膜的形成存在泥漿與地層的匹配性的問題泥皮地層泥水泥水的滲透域地層k

(cm/s)泥膜類型成膜敏感因素成膜要求k＜10-2泥皮型泥漿密度泥漿中的粉粘粒含量對(duì)泥膜的形成有利10-2～10-1既有泥皮型，也有滲透帶型泥漿密度、級(jí)配泥漿的密度、粘度、級(jí)配均對(duì)成膜質(zhì)量有影響10-1～1部分泥皮-滲透帶型，部分難以成膜泥漿級(jí)配泥漿中需含有一定量的粉?；蛘叻奂?xì)砂k＞1難以成膜泥漿級(jí)配泥漿中須含有足夠的堵塞地層孔隙的顆粒比重：1.15～1.28

g/cm3（過高影響泥水的輸送能力，過低破壞開挖面的穩(wěn)定）粘度：17～25s含砂率：15～25％析水量和PH值：析水量控制在5%以下，PH值為9～10氣壓泥漿泥漿壓力土壓力地下水壓力氣壓備用儲(chǔ)漿池4 同步注漿施工技術(shù)盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)方向隧道最大上浮處注漿體剪力最大上浮量后續(xù)隧道s漿液指標(biāo)注漿壓力注漿量效果檢測(cè)強(qiáng)度、塌落度、比重、穩(wěn)定性等地層充盈系數(shù)管道壓力損失測(cè)定二次注漿5 盾構(gòu)施工技術(shù)切口壓力掘進(jìn)參數(shù)管片拼裝物流管理應(yīng)急預(yù)案盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)工作壓力刀具配置扭矩、推力沖刷系統(tǒng)試掘進(jìn)100m或100環(huán)——設(shè)備最終調(diào)試和驗(yàn)收；掘進(jìn)參數(shù)摸索；各系統(tǒng)的協(xié)同配合穿越樓房大堤等重要建（構(gòu)）筑物施工穿越施工前：建（構(gòu)）筑物調(diào)查；盾構(gòu)參數(shù)；專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案盾構(gòu)推進(jìn)施工：快速平穩(wěn)，減少周邊土體的擾動(dòng)良好的姿態(tài)，避免糾偏作業(yè)加強(qiáng)泥漿質(zhì)量控制，確保掌子面穩(wěn)定同步注漿及時(shí)、足量推進(jìn)完成后的交接驗(yàn)收掘進(jìn)參數(shù)控制轉(zhuǎn)速————0.7～1.2r/min錐入度——10～45mm/r推進(jìn)速度——25～45mm/min推力————總推力的70％

扭矩————設(shè)計(jì)的30%～40%嚴(yán)禁壓力大的波動(dòng)，精細(xì)操控盾尾保護(hù)保頭護(hù)尾——盾尾是安全線油脂注入盾尾間隙糾偏控制管片拼裝管片選型合理連接螺栓三次緊固防水密封條保護(hù)千斤頂拼裝配合準(zhǔn)確盾構(gòu)姿態(tài)控制掘進(jìn)時(shí)應(yīng)控制好掘進(jìn)方向，在直線掘進(jìn)時(shí)避免盾構(gòu)蛇行，在曲線掘進(jìn)時(shí)適當(dāng)設(shè)置變向提前量，盡量減小糾偏幅度。在盾構(gòu)掘進(jìn)中常糾偏、小角度糾偏從而達(dá)到減少地層擾動(dòng)和地面沉降的效果。提前量的大小應(yīng)在實(shí)踐中不斷總結(jié)，提前量應(yīng)與隧道穩(wěn)定時(shí)的反方向偏移量相吻合。隧道曲線掘進(jìn)和大角度糾偏易引起管片安裝的錯(cuò)臺(tái)和整體隧道的反方向偏移，也應(yīng)引起高度重視。盾構(gòu)機(jī)維保核心思想全員參加定期檢查按需保養(yǎng)責(zé)權(quán)制一致性進(jìn)度保養(yǎng)并重分級(jí)保養(yǎng)確保安全某一個(gè)部件的故障可能導(dǎo)致整個(gè)工程停工設(shè)備利用率設(shè)備完好率42%89.50%53%95.50%初期

中后期6 刀具檢查和更換技術(shù)無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無“x”無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無無壓氣作業(yè)——專業(yè)隊(duì)伍和作業(yè)人員完備的作業(yè)規(guī)程盾構(gòu)機(jī)操作7

管片預(yù)制生產(chǎn)管片是構(gòu)成隧道永久結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件，管片制作的質(zhì)量對(duì)拼裝影響很大致險(xiǎn)因子施工技術(shù)設(shè)備運(yùn)行施工操作孕險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)在環(huán)境因素工程水文地質(zhì)條件外在環(huán)境因素工程管理決策四

風(fēng)險(xiǎn)管理施工風(fēng)險(xiǎn)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)施工設(shè)備施工人員社會(huì)環(huán)境第三方社會(huì)環(huán)境自然環(huán)境自然生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)損失經(jīng)濟(jì)損失工期損失人員傷亡社會(huì)影響生態(tài)環(huán)境持證上崗責(zé)任到人檢查落實(shí)到位人為因素控制盾構(gòu)隧道風(fēng)險(xiǎn)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性和可靠性盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞開挖面失穩(wěn)盾尾密封失效軟硬不均且差異性較大地層施工江底段刀具檢查和更換開挖面有障礙物隧道上浮由于地質(zhì)勘探的局限性，加之隧道位于江底河床，通過深水進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)比在地面的地質(zhì)勘測(cè)更困難，而且準(zhǔn)確性相對(duì)較低，所以遇到未預(yù)測(cè)到的不良地質(zhì)和地下障礙物的風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，施工前及施工中必須通過地質(zhì)補(bǔ)勘以及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等手段對(duì)隧道工作面前方地層進(jìn)一步探明。由于盾構(gòu)機(jī)選擇不當(dāng)，以及機(jī)械性能問題所造成的風(fēng)險(xiǎn)事故有以下幾種可能：⑴刀盤、刀具磨損：無法正常推進(jìn)；刀具由于過度磨損需要更換。⑵主軸承密封件防水失效：嚴(yán)重影響主軸承壽命；⑶盾尾密封：導(dǎo)致周邊水土流失，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)涌水或沉陷；⑷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器失靈：無法準(zhǔn)確獲得盾構(gòu)機(jī)工作狀態(tài)及正面艙壓。卵石層粗砂礫層中細(xì)砂礫層粉細(xì)礫層粗砂層中砂層細(xì)砂層淤泥質(zhì)粘土淤泥粘土10110-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-1110-12地層滲透系數(shù)m/s土壓式、泥水式盾構(gòu)土壓式盾構(gòu)泥水式盾構(gòu)盾構(gòu)機(jī)是隧道掘進(jìn)的唯一設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)的選型一定要慎之又慎，良好的適應(yīng)性和可靠性是保證安全施工的前提。施工經(jīng)驗(yàn)表明：盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞的安全是盾構(gòu)法隧道施工一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。盾構(gòu)法隧道多起事故均發(fā)生在盾構(gòu)進(jìn)出洞上，主要包括盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞端頭地層的加固（加固方案、加固范圍等）、盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制、平衡狀態(tài)建立等。選擇合理可靠的端頭地層加固方案、良好可靠的密封止水裝置對(duì)盾構(gòu)機(jī)安全進(jìn)出洞至關(guān)重要。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，開挖始終處于平衡－破壞－平衡的過程中，開挖面的平衡是相對(duì)的。在泥水盾構(gòu)機(jī)施工中，合理進(jìn)行泥水管理、切口水壓管理和同步注漿管理，控制每循環(huán)掘削量是開挖面穩(wěn)定的必要保證，泥漿特性（密度、粘度、壓力等）必須適應(yīng)地層的變化而及時(shí)調(diào)整，合適的泥水質(zhì)量和泥水壓力對(duì)于開挖面穩(wěn)定是至關(guān)重要的，而對(duì)于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)前方一些不確定的地質(zhì)因素，顯然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。盾尾密封主要是防止地下水、泥水和壁后注漿漿液滲入盾殼后部，確保開挖面的穩(wěn)定和盾構(gòu)機(jī)的正常掘進(jìn)。由于盾尾密封裝置隨盾構(gòu)機(jī)移動(dòng)而向前滑動(dòng)，當(dāng)其配置不合理或受力后被磨損和撕拉損壞時(shí)，就會(huì)使密封失效，隧道涌水涌泥從而造成開挖面失穩(wěn)引起嚴(yán)重后果，因此盾尾密封裝置的耐久性、密封性能以及能安全方便的更換是盾構(gòu)機(jī)施工中一個(gè)特殊而重要的問題。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中同一開挖斷面地層均一性差，對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向的控制、掘進(jìn)速度及盾構(gòu)機(jī)刀具的合理配置有一定的難度，從而使盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)。盡管盾構(gòu)機(jī)刀具的配置可以做到較高，但考慮到施工中不確定因素多，刀具檢查和更換不可避免，換刀作業(yè)時(shí)仍具有風(fēng)險(xiǎn)。由于地下工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及地質(zhì)勘探的局限性，隧道穿越的地層不可能一一查明，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)工作面前方可能會(huì)出現(xiàn)各類障礙物，造成盾構(gòu)機(jī)刀盤刀具受損甚至無法正常推進(jìn)。泥水盾構(gòu)機(jī)在建立泥水壓力開始正常掘進(jìn)時(shí)，具有一定壓力的泥水會(huì)從開挖面沿著盾殼竄至盾尾，甚至竄到已建成的隧道襯砌外。有些工程實(shí)踐表明，泥水從開挖面竄至盾尾后約30m處，已建成的隧道就會(huì)處于泥水的包裹中而產(chǎn)生上浮的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，漿液參數(shù)及配比的適應(yīng)與否，也會(huì)使盾構(gòu)隧道產(chǎn)生上浮的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后果描述級(jí)別定 義采取相應(yīng)措施后果可忽略一更少地引起次要結(jié)構(gòu)、次要系統(tǒng)或環(huán)境的破壞，更少的傷人、更少的職業(yè)病害可不采取控制措施后果較輕二次要結(jié)構(gòu)、次要系統(tǒng)或環(huán)境破壞，輕度傷人、輕度職業(yè)病害?？蛇m當(dāng)采取措施后果嚴(yán)重三主要結(jié)構(gòu)、主要系統(tǒng)或環(huán)境破壞，重度傷人、重度職業(yè)病。必須采取措施災(zāi)難性后果四結(jié)構(gòu)毀壞、系統(tǒng)失效或嚴(yán)重的環(huán)境毀壞，人員死亡。必須排除災(zāi)害分類頻率363121（1）可忽略的（2）較輕的（3）嚴(yán)重的（4）災(zāi)難性的（A）不可能（10-6>x）1A2A3A4A（B）難得地（10-3>x>10-6）1B2B3B4B（C）偶而地（10-2>x>10-3）1C2C3C4C（D）可能地（10-1>x>10-2）1D2D3D4D（E）頻繁地（x>10-1）1E2E3E4E后果描述級(jí)別災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)決策準(zhǔn)則后果可忽略一一級(jí)：1A、1B、1C可接受且不必進(jìn)行管理審視后果較輕二二級(jí)：1D、1E

、2A、2B、3A、4A可接受，同時(shí)進(jìn)行管理審視后果嚴(yán)重三三級(jí)：2C、2D

、3B、3C、4B不希望發(fā)生；高層管理決策：接受或拒絕風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)難性后果四四級(jí)：2E

、3D

、3E、4C、4D、4E不可接受；停止運(yùn)營(yíng)和立即整頓序號(hào)風(fēng)險(xiǎn)因

素風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的可能性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別1地質(zhì)勘察準(zhǔn)確度中等2C★★★2盾構(gòu)機(jī)的適應(yīng)性和可靠性不大3B★★★3盾構(gòu)進(jìn)出洞中等2C★★★4開挖面失穩(wěn)較小3A☆☆5盾尾密封失效不大3B★★★6軟硬不均且差異性較大地層施工較大2D★★★7江底段換刀較小4A☆☆8地層損失和不均勻沉降不大3B★★★9開挖面有障礙物較小3A☆☆10隧道上浮不大2B☆☆從上表可知：地質(zhì)勘查準(zhǔn)確度、盾構(gòu)機(jī)的適應(yīng)性和可靠性、盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞、盾尾密封失效、軟硬不均且差異性較大地層施工，均為三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，施工中必須予以重點(diǎn)關(guān)注。盾構(gòu)選型應(yīng)充分考慮工程地質(zhì)水文條件

，環(huán)境保護(hù)的要求超前探測(cè)換刀設(shè)備盾尾刷更換壓濾設(shè)備泥水/土壓刀具檢查和更換維保制度盾構(gòu)機(jī)選型首先要考慮盾構(gòu)機(jī)是否有利于開挖面的穩(wěn)定，其次才考慮環(huán)境工期等其余因素，同時(shí)還必須將宜用的輔助工法加以考慮開倉(cāng)作業(yè)1.盾構(gòu)開倉(cāng)安全專項(xiàng)施工方案編審（包括應(yīng)急預(yù)案）專家論證、審批手續(xù)齊全。2.按方案要求的地面或洞內(nèi)土體加固措施已完成，并通過驗(yàn)收。3.盾構(gòu)機(jī)所處位置定位測(cè)量完畢，開倉(cāng)區(qū)域地面警示標(biāo)識(shí)及隔離帶設(shè)置合理。4.開倉(cāng)區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)完成，初始值已讀取。5.

作業(yè)施工準(zhǔn)備完成。有害氣體檢測(cè)設(shè)備、常壓開倉(cāng)通風(fēng)設(shè)備已報(bào)驗(yàn)合格。6.作業(yè)人員體檢、安全教育、安全交底和技術(shù)培訓(xùn)完成。7.建構(gòu)筑物及管線核查，地上、地下管線標(biāo)識(shí)，針對(duì)性保護(hù)措施落實(shí)到位。8.應(yīng)急設(shè)備及材料配備齊全，配備救援藥品及救援人員。9.材料及構(gòu)配件，質(zhì)量證明文件齊全，復(fù)試合格。10.各種儀器儀表工作正常，施工工具及更換刀具準(zhǔn)備到位，盾構(gòu)刀盤已鎖定。11.分包隊(duì)伍資質(zhì)、許可證等資料齊全，安全生產(chǎn)協(xié)議已簽署，人員資格滿足要求。12.

施工風(fēng)、水、電滿足施工需求。1.個(gè)人防護(hù)。特別是帶壓進(jìn)倉(cāng)更換、維修刀具的個(gè)人防護(hù)措施必須到位，禁止身體不適人員進(jìn)入作業(yè)。2.動(dòng)火作業(yè)。3.高處作業(yè)。盾構(gòu)接收1.對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；2.洞內(nèi)拉緊裝置安裝；3.洞門穩(wěn)定情況及土體加固效果的檢查，并根據(jù)情況確定是否進(jìn)行洞門鑿除施工；4.進(jìn)行條件驗(yàn)收及專家論證；5.洞門密封裝置的檢查；6.防止盾構(gòu)接收時(shí)發(fā)生異常坍塌。1.掘進(jìn)施工掘進(jìn)速度應(yīng)適當(dāng)，防止洞門垮塌；2.對(duì)于地層穩(wěn)定段可以采用盾構(gòu)機(jī)直接破除洞門圍護(hù)樁的方法進(jìn)行掘進(jìn)；3.嚴(yán)格控制出洞門時(shí)推進(jìn)速度和出碴量；4.盾構(gòu)接收臺(tái)必須平整，中線保持一致；5.做好盾構(gòu)機(jī)臨時(shí)固定。1）敏感而認(rèn)真地對(duì)待施工過程中的任何細(xì)微變化，并切實(shí)做好應(yīng)急預(yù)案的準(zhǔn)備。比如壓力控制是泥水盾構(gòu)施工的生命線。泥水壓力的設(shè)定與控制盡量采用氣墊倉(cāng)壓力控制，切口壓力進(jìn)行隨時(shí)校核的控制方式，嚴(yán)禁出現(xiàn)較大的壓力波動(dòng)，推進(jìn)過程中的壓力波動(dòng)值控制在-10～+10kPa（通過氣墊倉(cāng)液面調(diào)整）；理論計(jì)算必須通過地表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證修正；按照不同地層分別采用水土分算和水土合算方式進(jìn)行理論計(jì)算；過水段在汛期前后進(jìn)行江底地形測(cè)量為準(zhǔn)確的壓力計(jì)算提供依據(jù)等。幾點(diǎn)體會(huì)2）掘進(jìn)過程中要嚴(yán)格控制掘進(jìn)姿態(tài)和管片拼裝姿態(tài)一致性，保持盾尾間隙的均勻性，避免盾尾間隙出現(xiàn)較大偏差，防止盾尾泄露等重大風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。3）盾構(gòu)施工必須保持不間斷快速平穩(wěn)推進(jìn)，嚴(yán)格控制切口壓力、壓力波動(dòng)和泥水偏差流量，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)。4）同步注漿要采取注漿壓力和注漿量雙控制，其中壓力為主控，并隨推進(jìn)速度及時(shí)調(diào)整注漿流量，確保管片背后注漿飽滿密實(shí)。漿液流動(dòng)性能最好以坍落度和擴(kuò)散度來控制，嚴(yán)禁出現(xiàn)離析、大量泌水等，同時(shí)要加強(qiáng)背后注漿效果監(jiān)測(cè)。5）接收要根據(jù)實(shí)際工況充分考慮軸線控制偏差、壓力逐級(jí)消減控制、切斷盾構(gòu)接收時(shí)的密封通路、提供足夠的接收反力，避免偏位、冒頂、管涌、坍塌、沉降變形等重大接收風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)管理——不管什么原因形成的風(fēng)險(xiǎn)源，最終都要現(xiàn)場(chǎng)解決。真正的風(fēng)險(xiǎn)管理，不應(yīng)該是單獨(dú)的，每一道工序?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員手中規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。工藝設(shè)計(jì)五

關(guān)于盾構(gòu)施工安全的幾個(gè)案例2017年8月中旬，德國(guó)萊茵河谷的客貨兩用的鐵路干線下方，一條盾構(gòu)法隧道在進(jìn)行凍結(jié)法施工時(shí)發(fā)生了坍落事故，導(dǎo)致鐵路交通中斷，并不得不使用混凝土回填