盾构始发风险

2 始发风险

（1）破壁时涌水涌砂

在对洞门凿除时，正面土体由于采用高压旋喷桩加固，强度较高，不易出现坍塌，主要风险因素为加固土体与竖井外壁表面结合薄弱，以及高压旋喷桩之间的密实度未达到施工要求，在高外水压力作用下，形成渗漏通道，大量的涌水涌砂会对始发造成严重影响，甚至会威胁到井内人员和设备的安全。

（2）盾构密封失效

盾构施工中，盾构内部是完全密封的，始发过程中，在强大的外部压力下，盾尾密封装置若配置不合理或受力后被磨损、撕拉后容易失效，造成隧洞内部涌水涌砂。管片由于拼装出现质量问题也有可能产生裂缝，形成渗漏，从而影响施工进度，严重时可能造成安全事故。

（3）泥水压力达不到平衡

盾构机刀盘切入掌子面后，要建立泥水压力平衡，由于洞门钢圈与盾壳之间存在缝隙，有可能出现泥水外溢现象，造成泥水大量损失，盾构机泥水平衡难以建立。

（4）盾构前方土体塌方

盾构机掘进时，泥水不断循环，保持开挖面相对平衡，但由于本工程地层条件复杂，在遇到砂土、卵石以及泥砾石层和砂砾石层时，渗透系数突然加大，会导致泥水大量流失从而引起泥水仓失去平衡造成盾构机前方土体坍塌。

（5）高水压下主驱动密封系统失效

在掘进施工过程中，还应特别注意主驱动密封系统的稳定性。

（6）隧洞上浮

在建立泥水平衡开始正常掘进时，具有一定压力的泥水会从开挖面沿着盾壳窜至盾尾，甚至窜到已建成的隧洞衬砌外。实际施工中发现，泥水会从开挖面一直窜至盾尾约30米处，已建成的隧洞就会处于泥水的包裹中而产生上浮的风险。

（7）其它风险

大雨台风等恶劣天气、隧洞内燃烧和焊接事故等。

3 防范措施

（1）为防止洞门凿除时发生涌水涌砂，对盾构始发区地基采用高压旋喷桩进行加固，提高土体承载力，降低土体渗透系数，为提高安全系数，对洞口区正面土体又进行全面冷冻

加固，冻结板厚1.2米，弧长13.3米，高14米。对洞门凿除前，采用水平孔对洞门区域进行检查，查看土体含水量及土体强度，必要时进行高压旋喷补灌。洞门凿除时做好封堵准备，备有注浆泵、排污泵，设有安全通道，少量渗漏可以引流排出，不影响正常始发；出现大量涌水涌砂立即采用注浆泵和导流管进行引流注浆封堵，直至封堵完毕后方可进行下一步施工。

（2）对于盾尾密封装置，按1米Pa的密封压力设计，盾尾密封设置为：三排密封刷加一道紧急止水装置加一排密封刷，密封刷失效时，可以启用紧急止水装置，对密封刷进行更换。并且要经常向密封刷内压注油脂，以防渗漏。管片安装应居中安装，以防盾构与管片之间空隙一边过大，一边过小，引起盾尾密封失效。若发生盾尾漏浆，则在相邻盾尾最近的管片注浆孔内注入聚氨酯，进行堵水；在保证开挖面稳定的情况下，适当调低切口水压；同时在盾尾处，使用10厘米厚的海绵条沿着管片与盾壳塞满整个盾尾间隙。

对于管片引起的渗漏，对管片裂缝采用高强砂浆处理，手孔出现渗水时，采用107胶水与水泥混合物封堵，对近洞口10环管片安装时，采用槽钢通过管片吊装孔进行拉紧，确保在盾构反推力较小的情况下，管片环间的缝隙不至于加大，避免管片间因密封失效而发生渗漏。

（3）始发阶段要建立泥水平衡，主要问题是保证泥水不流失，除采用盾尾加注油脂、降低切口压力等措施外，还可及时进行同步注浆，在盾构机一边推进时，一边通过管片注浆孔进行同步注浆，从而填充盾构机与隧洞之间的缝隙，降低泥水对洞门钢圈的压力。

（4）为防止盾构机前方土体坍塌，要选择正确的舱压，一般舱压为静止水土压力的1.2倍左右；采取气垫调压仓来实现泥土压力平衡的动态控制，通过补偿空气压力控制膨润土悬浮液压力，从而实现仓面压力的精细调节；推进过程中，根据不同的地层条件配置优化泥浆参数；还要控制推进速度与泥渣排出量，确保掘进时泥渣切削及排放量与新鲜泥浆补给量保持一致；还可在泥浆中加入适当的添加济（泡沫、膨润土）来增加土体的密实性和粘性，防止大量砂土进入刀盘，有利于保持开挖面稳定。

施工中利用安装在盾构顶部的探测装置定期进行检查，判断盾构前方的土体有无崩塌，一旦发生坍塌，盾构机必须连续推进，快速通过塌方区域，盾尾通过塌方区时进行超量注浆，以补充塌方造成的土体空隙。严重塌方需要回填时，进行逐层回填夯实。

（5）主驱动内外部密封均由耐磨聚合物制成，外部密封系统是通过带有永久性润滑油脂润滑和渗漏控制四重唇形密封系统来实现的：最外侧采用专用HBW脂密封保护外侧唇形密封；第二道密封以润滑脂保护唇形密封；第三道密封采用润滑油保护密封；第四道密封为空腔设计，可以随时在盾构机壳体内检查主轴承密封状况。内层密封系统包括一个双层X 形式的唇型密封和硬化处理的密封支撑面，密封的润滑在定期的日常维护时集中进行。

（6）为防止隧洞上浮，施工期间应严格控制隧洞轴线，使盾构机准确按设计轴线推进，每环均匀纠偏，减少对土体扰动；提高同步注浆质量，要求浆液有较短的初凝时间，并有一定的流动性，能均匀地布满隧洞一周，及时充填空隙；在同步注浆的基础上，结合聚氨脂注浆在隧洞周围形成环箍，使隧洞纵向形成间断的止水隔离带，以减缓、制约隧洞上浮；加强隧洞纵向变形监测，并根据监测结果进行针对性的注浆纠正。

（7）盾构始发时逢黄河汛期，必须做好防汛防台风安全预案。隧洞内部配置灭火设备，盾构机内各项操作严格按规程作业，防止火灾和焊接事故。

穿黄工程针对始发过程中的各种风险因素，经过认真研究准备，采取了严密的防范措施。以防万一，又建立了始发快速反应程序，针对始发过程中可能出现的各种事故情况，制定了详细的处理方案，并在始发前进行现场演练，一旦出现事故，立即启动快速反应程序，将事故引起的各种损失减少到最低程度。