盾构隧道施工风险与控制

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二、盾构隧道施工风险分析及控制
始发施工对策
盾构始发施工过程中
洞门破除后应立即推进盾构； 盾构在加固区内的施工，土压建立前应严格控制出土量，正确使用加固土体松 散系数； 盾构始发在快出加固区时应将土压建立到略高于正常值，以确保在盾构出加固 区后不会因土压过低而造成地表塌陷事故； 总推力和扭矩控制在反力架及始发基座所能承受的范围内。

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二、盾构隧道施工风险分析及控制
选型技术要求
主机 1.盾构主机由前盾、中盾和盾尾三部分组成，且具备足够的强度和刚度。 2.土舱内土压力计不少于3个，且应该按上、中、下不同区位布置在土 舱隔板内。 3.土舱内土体改良剂注入口不少于4个，且应合理分散布置在土舱隔板 上的相应位置。 4.主机长度及其铰接设计应满足隧道设计最小转弯半径的要求，且应满 足线路半径为200m曲线的要求，特殊情况下应满足线路半径为150m曲线的要 求。 5.盾尾至少具备三道密封刷，两道密封舱，且能够承受土压、水压及同 步注浆产生的压力，不低于0.5MPa。 6.每道盾尾密封舱密封油脂注入口不少于6个，且应能监测到每个注入 口油脂注入压力，及总油脂注入量。
3.端头加固质量未能达到设计要求。
①加固体本身强度不够，难以满足抗滑移或剪切的要求。 ②加固体不连续，局部出现渗漏。
③加固节点处理不好，特别是围护桩与加固体之间的间隙处理、不
同工法之间的界面处理。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
安全风险分析

洞门密封渗漏 （1）洞门密封钢环脱落或开裂，造成密封失效。 （2）洞门帘布橡胶板开裂或未拉紧造成密封失效。 （3）盾构机始发姿态偏差过大造成密封失效。 为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
到达施工对策
始发与到达风险原因
端头加固方法及质量存在问题； 盾构始发/到达施工参数控制不合理（土压、注浆压力、推力等）； 洞门密封质量差，或安装方法有误，导致密封渗漏； 洞门破除过早。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
4、盾构下穿建筑物风险
运营地铁隧道、越江公路隧道及立交桥、高速铁路、房屋等重要构筑物的 变形要求极其严格。在盾构的穿越施工过程中稍有不慎，易对高灵敏度软土产 生相对较大的扰动，从而引起较大的地层损失率，导致被穿越的重要建造物产 生过大不均匀的变形，严重威胁人民生命财产，对社会产生较严重的后果。
m/s
泥水式盾构
坡度；环境条件、沿线场地；管片
衬砌类型；工期造价等。所以如果 盾构机选型失误，对地质条件不适 应，是盾构施工最大的风险。
土压式、泥水式盾构
土压式盾构
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
盾构机选型原则
综合考虑工程地质条件和水文地质条件，确保盾构设 备与地层的适应性，同时确保盾构管片结构自身安全。 考虑隧道区间平、纵断面设计，确保盾构施工满足设 计线路要求。 重点考虑施工环境条件和相关风险工程及地表变形控 制标准，确保环境风险工程安全。
中国中铁隧道集团有限公司深圳地铁11号线BT项目11301标项目经理部
盾构隧道施工风险分析与控制
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一、盾构隧道施工风险认知
二、盾构隧道施工风险分析及控制 三、总结
目录
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一、盾构隧道施工风险认知
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
到达施工对策
盾构到达施工前
应对端头加固效果进行检验； ①竖直抽芯过程：孔位、深度、连续性判断抽芯孔封堵的效果 ②水平抽芯孔的确定，检查、及时封堵采用竖直抽芯和水平探孔相结合的方式 检查洞门加固效果。 在洞门处安装止水橡胶帘布和扇形压板； 密封装置安装前应对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程度等进行检查，对圆环 板的成圆螺栓孔位等进行检查，并提前把帘布橡胶的螺栓孔加工好。盾构机进入 预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶 板影响密封效果。盾构推进中注意观察、防止刀盘周边损伤橡胶带；洞圈扇形钢 板要及时调整，提高密封圈的密封性；备好注浆堵漏及承压水井点的施工条件， 以应洞口涌水时急用。 对隧道轴线进行测量，精确定位接收基座。 对盾构机出洞姿态进行人工复测,确保盾构机出洞姿态满足施工要求。
盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置， 临时密封装置由帘布橡胶、压板、垫片、螺栓和钢丝绳等组成。
锁紧用钢 丝绳 扇形压板
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
安全风险分析

反力架加固不能提供足够的反力，造成反力架失稳
（1）反力架结构强度不够
（2）反力架加固不牢固。 （3）始发台加固不牢固，未做好有效的防扭和抗浮措施。
盾构设备适应性评估的主要内容
1.刀盘型式和刀具布置与地层的适应性评价，计划换刀地点和换刀方案。 2.同步注浆及二次补浆设备与盾构主体设备和地层的适应性评估。 3.泡沫、膨润土等土体改良设备的性能、能力及其适应性评估。 4.螺旋输送机的地层适应性评估。 5.皮带输送机的相关特性及其适应性评估。 6.润滑及密封系统的适应性评估。 7.推力和刀盘扭矩的地层适应性评估。 8.盾构主体设备使用年限超过8年或已累计施工隧道长度超过10公里（含）的盾 构，盾构设备适应性自评估盾构主轴承及其密封的残余寿命。
2013年7月25日，郑州市南阳路一处地 铁施工塌方
2013年1月28日 广州地铁施工地段塌陷
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一、盾构隧道施工风险认知
2013年5月6号，西安地铁三号线始发井 发生塌方
2015年2月10日 武汉地铁盾构施工导致 地面坍塌
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一、盾构隧道施工风险认知
2014年7月31日 ，杭州地铁四号线在盾构机出洞导 致河床坍塌，河水倒灌隧道
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
1、地质与盾构选型风险
地层渗透系数
盾构机的选型应依据地质条件；开
挖面稳定性能；隧道埋深、地下水 位；隧道设计断面、路线、线性、
10 1 -1 10 中细砂砾层 10-2 10-3 粉细砾层 10-4 粗砂层 10-5 中砂层 10-6 细砂层 10-7 淤泥质粘土 10-8 淤泥 10-9 10-10 10-11 粘土 10-12 卵石层 粗砂砾层

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二、盾构隧道施工风险分析及控制
1 3 8
4 2
6
5
7

1 开挖面 2 刀盘 3 土舱 4 主轴承 5 推进千斤顶 6 螺旋输送机 7 管片拼装器 8 管片
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
选型技术要求
刀盘 1.刀盘开口率应根据开挖地层的特点来确定，以保证渣土顺利进入土舱 内，适应快速掘进和建立土压的要求。 2.刀盘上刀具布置应充分考虑地质条件并具有一定高差，层次感强，且 为满足正反方向旋转的要求，对于磨蚀性较强的砂卵石地层和砂层，刀具应 增加耐磨性。 3.刀盘前方土体改良剂注入口不少于5个，应合理分散布置，且刀盘中 心须至少设置一个注入口. 4.配备扭矩应根据开挖地层的特点来确定，对于砂卵石地层，直径为 6280mm刀盘额定扭矩不低于5000kN•m，脱困扭矩不低于6500kN•m。 5.刀盘背面应设置搅拌棒，通过刀盘的旋转带动搅拌棒对渣土进行搅拌 改良。 6.应充分考虑地层对刀盘的磨蚀性（尤其是砂卵石地层和砂层），刀盘 正面及侧面应具有足够的耐磨性。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
始发施工对策
盾构始发施工前
应对端头加固效果进行检验； ①竖直抽芯过程：孔位、深度、连续性判断抽芯孔封堵的效果 ②水平抽芯孔的确定，检查、及时封堵采用竖直抽芯和水平探孔相结合的方式 检查洞门加固效果。 在洞门处安装止水橡胶帘布和扇形压板； 密封装置安装前应对帘布橡胶的整体性、硬度、老化程度等进行检查，对圆环 板的成圆螺栓孔位等进行检查，并提前把帘布橡胶的螺栓孔加工好。盾构机进入 预留洞门前在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂润滑油以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶 板影响密封效果。盾构推进中注意观察、防止刀盘周边损伤橡胶带；洞圈扇形钢 板要及时调整，提高密封圈的密封性；备好注浆堵漏及承压水井点的施工条件， 以应洞口涌水时急用。 应合理选择围护结构的破除顺序，确保破除过程中端头处土体的稳定； 对盾构机始发姿态进行人工复测,确保盾构机始发姿态满足施工要求。
4.推进油缸撑靴在与管片接触时能保证推力缓和均匀地作用在管片上，
并保证密封止水橡胶条的完好。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
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二境风险工程情况和设计要
求以及施工中可能遇到的各种风险因素对选定的盾构机进行适应性评估。
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一、盾构隧道施工风险认知
2015年6月26日 ，深圳地铁开仓作业过程中导致地面坍塌。
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一、盾构隧道施工风险认知
盾构隧道施工风险的原因可分为自然因素、人为 因素和盾构机因素。
人为因素 自然因素 盾构机设备
地铁盾构 施工风险
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一、盾构隧道施工风险认知
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
3、盾构始发与到达风险
浆液和泡沫 沿洞门密封 处涌出
盾构始 发是盾 构施工 中风险 较大的 环节之 一，极 易发生 安全质 量事故。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
安全风险分析

端头加固质量不能满足施工需要
1.端头加固工法的选择不合理（旋喷桩、搅拌桩、袖阀管、冷冻法）。 2.端头加固范围不够。主要体现在加固长度、深度上。

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二、盾构隧道施工风险分析及控制
带滚刀复合式面板式刀盘
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
选型技术要求

推进系统 1.推进系统提供的最大推力应根据地层条件和管片强度综合考虑，应能
克服盾构推进过程中所遇到的最大阻力。
2.推进油缸行程应根据管片的环宽和K块管片插入的长度来综合确定。 3.推进系统提供的最大推进速度不低于10cm/min。
地铁盾构隧道施工风险发生机理
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一、盾构隧道施工风险认知
盾构施工的风险主要有：
1、地质与盾构选型风险
2、盾构组装与调试风险 3、盾构始发与到达作业风险
4、盾构下穿建筑物风险
5、特殊地段盾构施工风险（孤石、上软下硬地层、粘土层） 6、盾构机下穿江河水体风险 7、盾构掘进遇障碍物施工风险 8、盾构开仓作业风险
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
2、盾构组装与调试风险
盾构机进场的运输,盾构吊装调试现场作业，主要风险有超宽超高运输风险，
超大超重吊装风险，超大型设备协调配合调试风险。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
应对措施
盾构机吊装安全措施
1、吊装前对吊装环境进行验收。吊装场地地面硬化及吊装设备承重处地面承 载力情况，当承载力不满足要求时，应采取铺垫钢板、施工承载桩等措施来解决； 2、吊装前对盾构设备吊环进行探伤，确保吊环满足要求，台车应采取吊装保 护措施。 3、吊装前对吊装设备吊索进行安全检查，对吊装设备操作等人员的操作证书 进行核查。 4、吊件起升过程中，操作必须平稳，速度均匀，避免吊索受冲击力。 5、根据盾构各个部件的重量、尺寸、场地条件和吊装设备性能，制定完善的 吊装方案。 6、吊装过程中应派专人看守，尤其重点巡视吊装设备承重处地面情况。
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二、盾构隧道施工风险分析及控制
到达施工对策
盾构到达施工过程中
盾构到达进入加固区后应逐步减小土压直至降为0，同时降低总推力,降低推进 速度，缓慢向洞门推进，同时严格控制出土量； 盾构到达出洞前一环,逐步出空土仓内所有渣土,防止盾构机出洞时发生喷涌； 盾构贯通时，对进洞口段至少10~15环管片进行纵向拉紧作业。 盾构机贯通后,应及时拉紧帘幕橡胶板钢丝绳,使帘幕橡胶板包紧盾构机前体, 确保洞门密封，防止洞口处涌水涌沙，同时保证同步注浆砂浆不流失。 做好同步注浆，保证管片壁后注浆，控制地表沉降。