盾构施工风险控制

盾构施工风险控制

近年来，国内地铁区间隧道大量采用盾构法施工，盾构技术有了长足进步，但盾构施工事故还是时有发生。在盾构施工中地质是基础，设备是关键，人是根本。避免事故的核心是对风险进行辨识，采取有效措施，阻止或降低风险的发生。

一、盾构进出洞风险控制

盾构在工作井内始发掘进必须凿出预留洞口的钢筋混凝土后，才能将盾构推入洞口，盾构刀盘转动切削洞口外土体。由于凿出预留洞口的钢筋混凝土需要较长时间，洞口土体暴漏时间过长会引起土体坍塌进入工作井，影响盾构始发；如遇含水饱和的砂性土，极易引起大量水涌入工作机，造成严重的工程事故，延误工期和造成巨大的经济损失。尤其是大直径盾构由于埋设大和洞口面积大，盾构始发的风险更大。需采取以下措施：

①从设计上加强端头加固措施，如在端头洞门增加排素混凝土桩，端头加固选用效果较好如三轴搅拌桩的施工方案。

②对于富水地层，必须采用降水措施。

③对端头加固加固效果进行检测，确保端头加固的整体性和抗渗性满足设计要求。加固体与井壁密封性不能出现缺陷点。

二、小曲线半径地段盾构施工风险控制

小半径曲线上推进时，土体对盾构和区间的约束力差，盾构轴线较难控制。同时由于曲线半径过小，使得掘进时盾构机向曲线外侧的偏移量增大，对管片拼装造成一定影响。施工中严格控制油缸的分区推力，适时调整盾构姿态，严格控制盾尾间隙。小半径曲线盾构掘进时，要采取以下措施：

①盾构测量

盾构在小半径曲线段推进时，增加隧道测量的频率，确保盾构测量数据的准确性。通过测量数据来反馈盾构机的推进和纠偏。在施工时实施跟踪测量，确保盾构机良好的姿态。

由于隧道转弯曲率半径小，隧道内的通视条件相对较差，需多次设置新的测量点和后视点。在设置新的测量点后，严格加以复测，确保测量点的准确性，防止造成误测。同时，由于盾构机转弯的侧向分力较大，易造成已成环隧道的水平位移，所以必须定期复测后视点，保证成型隧道位置的准确性。

②盾尾间隙控制

小曲率半径段内的管片拼装至关重要，合理的盾尾间隙有利于管片拼装和盾构进行纠偏。

施工中，及时测量盾尾与管片间的间隙，一旦发现单边间隙偏小时，及时通过对盾构推进方向的调整，使得盾尾间隙基本相同。

在管片拼装时，根据盾尾与管片间的间隙进行合理调整，确保管片与盾尾间隙的合理，便于下环管片的拼装，也便于在下环管片推进过程中盾构能够有足够的间隙进行纠偏。

根据盾尾与管片间的间隙，合理选择楔型管片。小曲率半径段掘进时，当无法通过盾构推进和管片拼装来调整盾尾间隙时，可考虑采用楔形管片和直线形管片互换的方式来调整盾尾间隙。

③盾构纠偏量

盾构机应具有铰接功能和超挖(仿形)刀。管片的楔型量满足小曲线半径的拟合。在较硬的地层中必需启动超挖(仿形)刀，以适当扩大开挖断面，便于盾构机转弯。

盾构在小曲线上始发，应采用割线始发方式，做好割线起止点及长度设计。推进时不急于接近曲线，一般应在盾构机全部进入土体后再实施曲线掘进。要勤测勤纠，而每次的纠偏量尽量小，确保楔形块的环面始终处于曲率半径的径向竖直面内。除了采用楔型管片，为控制管片的位移量，管片纠偏在适当时候可采用软木楔子，从而达到有效地控制轴线和地层变形的目的。

针对每环的纠偏量，通过计算得出盾构机左右千斤顶的行程差，通过利用盾构机千斤顶的行程差来控制其纠偏量。推进油缸油压的调整不宜过快，否则可能造成管片局部破损甚至开裂。

④盾构同步注浆

由于在曲线段推进时地层损失量增加及纠偏次数的增加，导致了对土体的扰动的增加，因此在曲线段推进时严格控制浆液的质量及注浆量和注浆压力。在施工过程中采用推进和注浆同步的方式，注浆未达到要求时盾构暂停推进，以防止土体变形。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆参数，从而有效地控制轴线。

⑤土体损失及辅助措施

由于设计轴线为小于半径350m的圆滑曲线，而盾构是一条直线，实际掘进轴线为一段段折线，且曲线外侧出土量大。这样必然造成曲线外侧土体的损失，并存在施工空隙。因此在曲线段推进时提高曲线段外侧的压浆量，以填补施工空隙。必要时，采取二次注浆的措施，以加固隧道外侧土体，实现盾构沿设计轴线顺利推进。

⑥管片拼装

认真做好管片选型及排版，应细化到拼装点位，使盾尾间隙较均匀，防止破坏盾尾密封。为控制盾构推进轴线，管片拼装严格采取“居中拼装”。若管片无法居中拼装，且曲线管片无法满足纠偏时，采用软木楔子进行调整，使管片处于较理想状态，确保管片拼装质量及推进轴线控制在要求范围内

三、小净距隧道或相交重叠盾构施工风险控制

在建一条隧道与已建两条隧道小净距或相交重叠，需要对先建线路进行保护，对先建区间隧道控制沉降，减少影响，左右线盾构区间采取措施如下：

①必须对在软土地层小净距或相交重叠隧道施工相互影响的程度，预先进行评估和计算分析。

②对小净距隧道有条件的情况预先对两隧道隔离桩隔离，软土地层中应采用钢桁架对先行隧道管片做好纵向、径向加固，对可能塑化的夹土体应注浆加固并达到设计强度。后行隧道应至少在先行隧道完成一个月后施工。

③上下重叠小净距隧道宜先完成下行隧道。特别加强后行盾构在趋近先行隧道掘进时的监控量测，确保先行隧道的安全。

④盾构通过前对设备进行全面检查、维修，尽量不停机通过，盾构通过区域时，保持盾构机连续掘进，减少盾构机停顿时间；适当缩短浆液胶凝时间，保证注浆质量。

⑤严格控制盾构掘进参数，主要控制出土量、盾构推进压力。盾构通过后及时同步注浆，并控制注浆压力。

⑥盾构通过后进行洞内注浆，加固范围周边3m。注浆材料采用水泥浆液，注浆参数(浆液配合比、注浆压力、注浆顺序、注浆时间和注浆量)须经现场试验效果确定。

⑦提高监控量测管理级别，采取动态信息化施工，监控数据及时分析整理，用于指导施工。

四、下穿和邻近建（构）筑物地段盾构施工风险控制

应根据盾构下穿得建（构）筑物、地下管线的基础结构形式、与隧道的位置关系，分别采取地层加固、桩基托换等措施。

处于主动坍塌线范围内的建（构）筑物及地下管线作为邻近施工处理，必须采用加固、隔离桩隔离等措施。

①施工过程控制

建立完善的监测系统，在隧道及对应的地面建筑物埋设观测点，进行系统、全面的跟踪量测，实行信息化施工。

根据建(构)筑物的结构型式及与隧道的关系，制定地表建筑物最大沉降和沉降差的警界值。

在曲线段，为减少盾构轴线与隧道轴线偏角过大，造成因超挖及地层损失过大而引起的地面变形，曲线段适当降低掘进速度，及时纠偏，加大盾尾同步注浆和洞内二次注浆量。

控制掘进参数：降低掘进速度，使盾构慢速通过，同时调整掘进参数，保持土压平衡，以此确保开挖掌子面的稳定；尽量减少对地层的扰动和开挖过程中地层的损失，严格控制出土量，及时进行纠偏、