1、TBM/盾構(gòu)施工技術(shù)風(fēng)險管理,主要內(nèi)容,1、TBM的概述 2、TBM的優(yōu)缺點(diǎn) 3、TBM的施工特點(diǎn) 4、盾構(gòu)隧道施工簡述 5、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險研究的必要性 6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,1TBM的概述定義,TBM是英文Tunncl Boring Machinc的縮寫,其意義是隧道鉆掘機(jī)器,是指利用回轉(zhuǎn)刀具開挖（同時破碎及掘進(jìn)）隧道的整個斷面的機(jī)械總稱,通常稱為巖石隧道掘進(jìn)機(jī)或隧道掘進(jìn)機(jī),歐美等國統(tǒng)稱為TBM.而在日本把用于軟土地層施工的隧道鉆掘機(jī)械稱為盾構(gòu),我們也跟著這么稱謂.按破巖方式,大致分為擠壓破碎與切削破碎式.前者是將大的推力給予刀具,通過刀具的楔子作用進(jìn)行巖石的擠壓破碎；后者利用旋

2、轉(zhuǎn)扭矩在刀盤上通過刀具的切線方向及垂直方向上進(jìn)行切削的方式.從TBM的構(gòu)造來講,由切削破碎裝置、行走推進(jìn)裝置、驅(qū)動裝置、裝碴運(yùn)輸裝置等組成.,2TBM（盾構(gòu)）的優(yōu)缺點(diǎn),2.1 優(yōu)點(diǎn) 1)開挖作業(yè)能連續(xù)進(jìn)行.因此,施工速度快,工期得以縮短.特別是在穩(wěn)定的圍巖中長距離施工時,其特征尤為明顯； 2)沒有鉆爆法那樣對圍巖造成大的沖擊,對圍巖的擾動小,幾乎不產(chǎn)生松馳、崩塌的危險,可以減少支護(hù)工作量.此外,超挖小,襯砌也省； 3)開挖表面光滑,在水工隧洞,后襯砌區(qū)間的阻力??； 4)震動、噪音小,對周圍的居民和結(jié)構(gòu)物的影響??； 5)因機(jī)械化施工,安全,作業(yè)人員少.可在防護(hù)棚內(nèi)進(jìn)行刀具的更換,密閉式的操作室,

3、高性能的集塵器的應(yīng)用,使作業(yè)環(huán)境有了較大的改善； 6)施工受天氣狀況和氣候條件影響?。?7)地表占地面積小,施工占地和征地費(fèi)用少.,2.2缺點(diǎn)： 1）機(jī)械的購置費(fèi)和運(yùn)輸、組裝、解體等費(fèi)用高,機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造時間長、初期投資大.因此,很難用于短隧道.（適用于7km以上的隧道）； 2）施工途中不能改變開挖直徑,形狀變更難,在應(yīng)用上受到一定的制約； 3）地質(zhì)的適應(yīng)性受到一定限制,例如遇到溶洞或巖石抗壓強(qiáng)度超過250Mpa且又完整性好的地層,刀具的使用成本急劇增大,就是采用鑲有硬質(zhì)合金的刀具也難以奏效,開挖速度大大降低.,2TBM的優(yōu)缺點(diǎn),3TBM的施工特點(diǎn),3.1 因?yàn)門BM施工是將隧道作業(yè)工廠化的

4、工法,因此要求與TBM施工配套的各主、輔設(shè)備均應(yīng)滿足高效率的生產(chǎn)要求（盾構(gòu)施工也同樣）.在這時不能說誰重要、誰次要.在不斷的連續(xù)掘進(jìn)中,哪怕最不起眼的輔助設(shè)備出現(xiàn)故障,都將導(dǎo)致整個隧洞施工的停止.因此通常一天24小時,起碼要有6個小時保證設(shè)備的維修、保養(yǎng),這樣才能保證在另外18小時內(nèi)掘進(jìn)機(jī)能連續(xù)掘進(jìn)（除非現(xiàn)場配置完備的設(shè)備狀態(tài)檢測儀和故障診斷儀等）.,3.2建立一支組織嚴(yán)密、紀(jì)律嚴(yán)明、素質(zhì)較高、技術(shù)精湛的員工隊(duì)伍.無論是設(shè)備保養(yǎng)(6h)或掘進(jìn)(9hx2)內(nèi)都必須有一支熟悉TBM/盾構(gòu)性能,遇到故障能及時處置的隊(duì)伍.在每天6h的設(shè)備保養(yǎng)時間內(nèi),按設(shè)備作業(yè)文件要求進(jìn)行維修保養(yǎng),使設(shè)備的故障在保養(yǎng)期

5、間排除掉,這一點(diǎn)絲毫不能容忍馬虎和草率的行為發(fā)生.時刻記住,因保養(yǎng)工作不到位,就會造成TBM/盾構(gòu)的停機(jī). 掘進(jìn)中遇到故障要求主司機(jī)及時正確判斷,以增加掘進(jìn)時間. 3.3現(xiàn)場管理人員要具備一流疏導(dǎo)和指揮生產(chǎn)調(diào)度的能力.如根據(jù)TBM/盾構(gòu)掘進(jìn)的進(jìn)度,提前作好如仰拱塊管片、噴漿料 注漿料的生產(chǎn)、軌線、風(fēng)管及電纜延伸用料的準(zhǔn)備,稍有疏忽,必將制約掘進(jìn)速度.根據(jù)已施工的統(tǒng)計(jì)資料顯示,所謂的工序停機(jī)大多是等砂漿、等管片、等電瓶車、等鋼軌等事由.,3TBM的施工特點(diǎn),3.4認(rèn)真仔細(xì)的做好隧道施工的前期準(zhǔn)備,包括地質(zhì)勘探,選擇適合該地質(zhì)條件的TBM/盾構(gòu)、施工場地策劃、洞口門吊的選 型配置等等,這些都應(yīng)滿足

6、以后最快日進(jìn)度的要求,因前期考慮不周,會嚴(yán)重制約今后的掘進(jìn).,3TBM的施工特點(diǎn),3.5由于TBM/盾構(gòu)屬于超大型的施工設(shè)備,涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣,主件、輔助件、零部件的生產(chǎn)廠商很多,有些還必須選用進(jìn)口件（TBM,盾構(gòu)國內(nèi)生產(chǎn)的話）,如主軸承、主油泵等,供應(yīng)周期又較長,一旦工程中標(biāo)后,留給設(shè)備生產(chǎn)的時間和工程施工的時間又不多了,產(chǎn)生了倒排工期,造成TBM/盾構(gòu)在制造廠沒有組裝調(diào)試好就運(yùn)往工地,急急忙忙帶著“問題”進(jìn)洞施工,造成的后果是可想而知.到目前為止,這種現(xiàn)象尚未根本改變.,3TBM的施工特點(diǎn),4、 盾構(gòu)隧道施工簡述,盾構(gòu)隧道施工系指使用盾構(gòu)機(jī),一邊控制開挖面使圍巖不發(fā)生坍塌失穩(wěn),一邊進(jìn)行

7、隧道襯砌,并及時向盾尾后面的開挖隧道周邊與襯砌環(huán)外圍之間的空隙中壓注足夠的漿液,以防止圍巖松馳和地面下沉.在盾構(gòu)推進(jìn)中可以從開挖面不斷地排出適量的土體. 自1841年世界第一座用盾構(gòu)法修建的英國泰晤士河水底隧道以來,盾構(gòu)法迄今已有160余年歷史,在世界發(fā)達(dá)國家美、英、德、前蘇聯(lián)、法國、日本等得到充分發(fā)展和廣泛應(yīng)用.,我國自上世紀(jì)50年代開始將小型盾構(gòu)用于下水道工程,1966年開始用盾構(gòu)法修建穿越黃浦江水下公路隧道工程,自此以后盾構(gòu)隧道在京、津、滬、穗等城市地鐵中及過江隧道中得到迅速發(fā)展；北京地鐵自2001年開始采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)修建了地鐵5號線雍和宮一北新橋站區(qū)間試驗(yàn)工程,取得成功后得到推廣應(yīng)

8、用,北京地鐵新線工程5號線、10號線一期及奧運(yùn)支線、4號線、機(jī)場線共114 km,其中用盾構(gòu)法修建區(qū)間隧道達(dá)30 km(擁有盾構(gòu)機(jī)l8臺),修建的北京地鐵9號線、8 號線、10號線二期、大興線等區(qū)間也大部分采用盾構(gòu)法修建（初估需用盾構(gòu)機(jī)約90臺）.,4、 盾構(gòu)隧道施工簡述,4、 盾構(gòu)隧道施工簡述,此外,北京鐵路之北京站與北京西站之間的直徑線沿前三門大街下敷設(shè),采用泥水盾構(gòu)修建,全長9.15km,其中盾構(gòu)法修建長度為5. 227 km,盾構(gòu)直徑12.04m,盾構(gòu)隧道內(nèi)徑10. 5m、外徑11.6m,采用0.55m厚鋼筋混凝土管片,這在北京尚屬首次.,5、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險研究的必要性,隧道與地下工

9、程與其他工程項(xiàng)目相比,由于具有隱蔽性、復(fù)雜性和不確定性等突出的特點(diǎn),風(fēng)險大,無論是設(shè)計(jì)、施工、決策都會遇到很多困難和障礙.尤其是在城市繁華地段或周圍環(huán)境復(fù)雜的地帶,隧道與地下工程的施工和運(yùn)營要涉及到過多的拆遷、對周圍環(huán)境及管線的影響,如果決策考慮不周,在其規(guī)劃、設(shè)汁施工和運(yùn)營中均會對社會和國家造成不必要的重大的損失和不可估量的社會負(fù)面影響.,5、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險研究的必要性,例如：在上海地鐵四號線2003年7月1日發(fā)生的重大工程事故已經(jīng)給我們敲響了警鐘.因此,規(guī)避盾構(gòu)施工風(fēng)險已經(jīng)成為亟待解決的核心問題.為解決這一問題,就必然要借助風(fēng)險評估和決策理論.風(fēng)險評估可以對這些不確定因素進(jìn)行系統(tǒng)全面地分

10、析,將不可預(yù)見的風(fēng)險因素轉(zhuǎn)化為定量的指標(biāo),并通過計(jì)算風(fēng)險效益來選擇風(fēng)險控制措施,降低各種工程風(fēng)險以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、高效的建設(shè)目標(biāo)風(fēng)險.,5、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險研究的必要性,風(fēng)險評估研究的最終目的是為工程建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)層的決策提供依據(jù),從領(lǐng)導(dǎo)層的角度來說,其價值可以體現(xiàn)在領(lǐng)導(dǎo)層決策時信心的增強(qiáng)、對工程進(jìn)展情況的掌控以及對資金流向的有效控制上.而工程風(fēng)險研究的最高境界應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)“工程精算”,即所有的風(fēng)險子項(xiàng)均可由費(fèi)用損失來表示. 圖1為盾構(gòu)隧道工程風(fēng)險發(fā)生機(jī)理分析圖,因此,對領(lǐng)導(dǎo)層來說,風(fēng)險評估能夠把決策變得簡單化、準(zhǔn)確化以及專業(yè)化,進(jìn)而對風(fēng)險實(shí)行有效地化解、轉(zhuǎn)移或規(guī)避.如何對工程風(fēng)險進(jìn)行控制,在盡可能安

11、全的情況下獲取最大的利益,這也需要對風(fēng)險控制措施的風(fēng)險效益進(jìn)行評估.,5、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險研究的必要性,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,盾構(gòu)隧道安全風(fēng)險預(yù)測方法與評價,是指安全風(fēng)險管理中的識別與風(fēng)險評估和評價,將盾構(gòu)隧道施工中存在的物理危險因素、人為危險因素、心理危險因素及危險事故判定識別出來.在盾構(gòu)隧道施工中對安全的風(fēng)險識別,通常是根據(jù)施工設(shè)計(jì)中提到的安全風(fēng)險項(xiàng)目,以往隧道施工中出現(xiàn)的風(fēng)險項(xiàng)目、運(yùn)用先進(jìn)的儀器設(shè)備超前探測出的風(fēng)險項(xiàng)目.盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險主要有下述幾個方面.,6.1地質(zhì)預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確性風(fēng)險 6.1.1地質(zhì)預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確性風(fēng)險 由于地質(zhì)勘探的局限性,盾構(gòu)掘進(jìn)過程中遇到未預(yù)測的不良地質(zhì)和

12、地下障礙物的風(fēng)險較大. 例如：在深圳地鐵一期工程2B標(biāo)段盾構(gòu)工程（福民站-會展中心站）右線區(qū)間盾構(gòu)推進(jìn)過程中就出現(xiàn)了因地質(zhì)勘探不準(zhǔn)而造成盾構(gòu)機(jī)不能正常掘進(jìn),刀具及刀盤磨損嚴(yán)重,甚至釀成安全事故（見圖2-4）.因此施工前地質(zhì)勘探力求精細(xì),施工中應(yīng)通過地質(zhì)補(bǔ)勘以及超前地質(zhì)預(yù)報等手段對隧道工作面前方地層進(jìn)一步探明.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,圖2 崩齒的切刀,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,圖3 上部膠結(jié)致密的卵石層及撕裂刀崩齒,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,圖4 磨損的撕裂刀,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.1.2地質(zhì)預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確性風(fēng)險對策 1）工程施工

13、前,通過補(bǔ)充地質(zhì)鉆孔和回聲測探儀,進(jìn)一步查清隧道的地質(zhì)條件和覆土厚度,為盾構(gòu)機(jī)選型、盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的選取及制定相應(yīng)的輔助措施提供第一手準(zhǔn)確資料. 2）盾構(gòu)機(jī)本身配有超前地質(zhì)鉆機(jī)等探測裝置,在施工中進(jìn)一步對工作面前方地層進(jìn)行探明,以便早發(fā)現(xiàn)、早處理. 6.2盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性和可靠性風(fēng)險及對策 6.2.1盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性和可靠性風(fēng)險 盾構(gòu)機(jī)的選擇及其施工的可靠性,包括保持開挖面的穩(wěn)定、切削刀盤的種類、出土方式、主驅(qū)動的扭矩、推進(jìn)能力以及最為關(guān)鍵的盾構(gòu)機(jī)械的密封性能等方面,均應(yīng)緊密結(jié)合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件認(rèn)真研究,對選用的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的比較.盾構(gòu)機(jī)選用正確與否關(guān)系到工程成敗.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避

14、對策,6.2.2盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性和可靠性（即盾構(gòu)選型）風(fēng)險對策 a.要認(rèn)真研究工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,根據(jù)擬建工程特點(diǎn)明確施工對盾構(gòu)性能和功能的要求,盾構(gòu)機(jī)必須有應(yīng)付突發(fā)事故的設(shè)備配置. b.保證盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)中不出現(xiàn)現(xiàn)場無法維修更換的機(jī)械故障,要求盾構(gòu)機(jī)主要部件、原材料性能優(yōu)良,無損傷.大軸承在長時間擠壓力和扭轉(zhuǎn)力矩負(fù)荷的作用下,應(yīng)不變形、耐磨損.廣州地鐵施工,日本產(chǎn)的二手盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)地鐵區(qū)間隧道時曾發(fā)生大軸承斷裂事故,這種事故如果發(fā)生在城市中心區(qū)交通干道或水下隧道中,則將造成不可彌補(bǔ)的損失.因此,要求盾構(gòu)大軸承使用壽命超過15000h,液壓推進(jìn)系統(tǒng)品質(zhì)優(yōu)良.（目前均為進(jìn)口件） c.配置耐磨性的刀盤和

15、滾刀,防止砂礫復(fù)雜地質(zhì)條件下刀具快速磨損,刀具易于在常壓或局部氣壓下更換.盾構(gòu)機(jī)必須具有滿足人員帶壓進(jìn)倉的保壓裝置（即人倉設(shè)施）.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.3 盾構(gòu)進(jìn)出洞施工風(fēng)險及對策 6.3.1盾構(gòu)進(jìn)出洞施工風(fēng)險 國內(nèi)盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)表明：盾構(gòu)進(jìn)出洞安全是盾構(gòu)法隧道施工的一個重要環(huán)節(jié).目前國內(nèi)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)進(jìn)出洞端頭地層的加固方案、加固范圍等,盾構(gòu)進(jìn)出洞姿態(tài)的控制、良好的土壓或泥水平衡盡快建立等.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盾構(gòu)安全進(jìn)出洞至關(guān)重要.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.3.2盾構(gòu)進(jìn)出洞施工對策 1)認(rèn)

16、真研究盾構(gòu)進(jìn)出洞端頭地層條件,借鑒類似工程盾構(gòu)端頭地層加固經(jīng)驗(yàn),制定出安全可靠的地層加固方案.根據(jù)有關(guān)工程經(jīng)驗(yàn),盾構(gòu)進(jìn)出出端頭地層加固長度宜不小于盾構(gòu)機(jī)的長度. 2)洞口打開前,必須對地層的加固效果進(jìn)行檢驗(yàn),只有符合規(guī)定后才能打開. 3)在進(jìn)行始發(fā)臺、反力架和首環(huán)負(fù)環(huán)管片的定位時,要嚴(yán)格控制始發(fā)臺、反力架和負(fù)環(huán)的安裝精度,確保盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與設(shè)計(jì)線路基本重合. 4)第一環(huán)負(fù)環(huán)管片定位時,管片的后端面應(yīng)與線路中線垂直,負(fù)環(huán)管片軸線與線路的中線重合.待管片定位后,將管片與反力架之間的空隙填實(shí).,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,5)出洞前應(yīng)在基座軌道上涂抹油脂,減少盾構(gòu)推進(jìn)阻力；在刀頭和簾布橡膠板上涂

17、抹油脂,避免推進(jìn)時刀頭損壞洞門簾布橡膠板. 6)在始發(fā)階段,由于盾構(gòu)機(jī)推力較小、地層較軟,而盾構(gòu)始發(fā)基座相對不會沉降變形,要特別注意防止盾構(gòu)機(jī)低頭.由于盾構(gòu)與地層間無摩擦力,盾構(gòu)易旋轉(zhuǎn),宜加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)測量,如發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)有較大轉(zhuǎn)角,可以采用刀盤正反轉(zhuǎn)的措施進(jìn)行調(diào)整.始發(fā)掘進(jìn)速度宜緩慢,盡量減少對土體的擾動. 7)在始發(fā)階段由于設(shè)備處于磨合階段,要注意推力、扭矩的控制,同時也要注意各部位油脂的有效使用.掘進(jìn)總推力應(yīng)控制在反力架承受能力以下,同時確保在此推力下刀具切入地層所產(chǎn)生的扭矩小于始發(fā)臺提供的反扭矩. 8）盾構(gòu)整機(jī)進(jìn)入隧道后,就要考慮管片背后注漿的問題,注漿壓力根據(jù)隧道埋深及地層透水性,通常略高

18、于盾構(gòu)掘進(jìn)時的土壓力0.02mpa,注漿量由于是始發(fā)階段,因地層滲透不同而異,但必須要充填密實(shí).,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.4開挖面失穩(wěn)及對策 6.4.1開挖面失穩(wěn) 可能造成開挖面失穩(wěn)的風(fēng)險因素是開挖中前方遭遇流沙或發(fā)生管涌,盾構(gòu)機(jī)將發(fā)生磕頭或突沉；開挖中前方地層出現(xiàn)空洞,導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)軸線偏移、沉陷以及隧道塌方冒頂；盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中,出現(xiàn)超淺覆土,則導(dǎo)致冒頂；盾構(gòu)推進(jìn)中突然遇到涌水,導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)正面發(fā)生大面積塌方；由于泥漿性能較差,泥水盾構(gòu)不能保證開挖面土體穩(wěn)定,致使地表產(chǎn)生過大變形.,6.4.2開挖面失穩(wěn)對策 1)控制推進(jìn)速度和泥渣排土量及土壓平衡盾構(gòu)控制 旋輸送機(jī)出土量、泥水盾構(gòu)控制

19、進(jìn)出碴流量及新鮮泥漿補(bǔ)給質(zhì)量. 2)超淺覆土段,一旦出現(xiàn)冒頂、冒漿隨時開啟氣壓平衡系統(tǒng)（EPB） 或有條件的給予先進(jìn)性注漿加固. 3)地表沉降與信息反饋.地表沉降是反映盾構(gòu)正面穩(wěn)定的一個方面,跟蹤測量因盾構(gòu)掘進(jìn)而引起的地表沉降情況.一般每天需對盾構(gòu)前1020m,盾構(gòu)后3050m軸線區(qū)域內(nèi)的各沉降點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測.開挖面不穩(wěn)定而產(chǎn)生的地表沉降往往發(fā)生在盾構(gòu)切口前方,這時應(yīng)檢查泥水質(zhì)量（泥水盾構(gòu)EPB）及切口水壓. 4）開挖面土壓信號檢查.在檢查開挖面水壓時,應(yīng)注意檢查開挖面水壓信號傳感器,有時會因管路堵塞而影響正常的數(shù)據(jù)采集.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.5盾尾密封失效及對策 6.5.1盾尾密

20、封失效 盾尾密封主要是防止地下水、泥水和壁后注漿液滲入盾殼后部,確保開挖面的穩(wěn)定和盾構(gòu)的正常掘進(jìn).由于盾尾密封裝置隨盾構(gòu)機(jī)移動而向前滑動,當(dāng)其配置不合理或受力后被磨損和撕拉損壞時,就會使密封失效,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地更換是盾構(gòu)施工中一個特殊而重要的問題.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.5.2 盾尾密封失效對策 1）通過自動注脂系統(tǒng)對尾刷注夠油脂；初始時必須加夠足量油脂,經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是10kg/m（長度）. 2）避免同步注漿漿液對鋼絲刷的損害. 3）具備氣壓保護(hù)下更換維修盾尾密封系統(tǒng).（設(shè)備采購階段要具有在洞內(nèi)修復(fù)第

21、一環(huán)尾刷的功能.） 4）管片應(yīng)居中拼裝,以防盾構(gòu)與管片之間建筑空隙一邊過分增大,一遍過分減少,從而可能降低盾尾密封效果. 5）針對漏水、滲水、漏泥漿部位集中壓注盾尾油脂. 6）配置初凝時間較短的雙液漿壓降盾尾后510環(huán). 7）對發(fā)生漏水、漏泥漿部位進(jìn)行注漿堵漏,達(dá)到允許標(biāo)準(zhǔn),防止由此引起不均勻沉降.,6.6 軟硬不均且差異性較大地層施工及對策 6.6.1軟硬不均且差異性較大地層施工及對策 開挖斷面地層均一性差,對盾構(gòu)掘進(jìn)方向的控制、掘進(jìn)速度及盾構(gòu)刀具的合理配置有一定的難度,從而使盾構(gòu)在該地層掘進(jìn)產(chǎn)生一定的風(fēng)險. 掘進(jìn)中地層的多變性嚴(yán)重的影響機(jī)器的掘進(jìn)速度和刀具的壽命.推力沿每環(huán)的變化,可以看到

22、由土層到風(fēng)化巖層變化時,推力在瞬間發(fā)生巨大變化.,6.6.2軟硬不均且差異性較大地層施工對策 1）對工作面前方地層情況進(jìn)行探測,提前鉆孔勘測,及時了解前方巖層分布情況,從而設(shè)置合理的盾構(gòu)推進(jìn)方案. 2）通過對盾構(gòu)機(jī)滾刀、齒刀互換組合不同的刀具配置形式,以滿足該地層的掘進(jìn)要求. 3）根據(jù)地質(zhì)勘察資料及所收集的掘進(jìn)參數(shù),選擇合理的掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行施工. 4）對應(yīng)于圍巖軟硬部位控制盾構(gòu)機(jī)各組油缸推力,采用硬巖區(qū)油缸推力大于軟巖區(qū)油缸推力進(jìn)行試推,同時測量相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)量,以調(diào)整推進(jìn)油缸的行程,直到效果最佳. 5）加強(qiáng)人工測量,檢核激光自動導(dǎo)向系統(tǒng),盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制及隧道線型控制；使盾構(gòu)機(jī)軸線、管片成型軸線偏差

23、控制在隧道設(shè)計(jì)軸線允許偏差范圍內(nèi).,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.7較大的地層損失及不均勻沉降及對策 6.7.1較大的地層損失及不均勻沉降 盾構(gòu)在粉質(zhì)黏土和粉細(xì)砂層等軟弱地層中掘進(jìn),由于對同步注漿壓力等參數(shù)控制不好或盾尾密封處理不當(dāng)就有可能產(chǎn)生較大的地層損失以及不均勻沉降.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.7.2較大的地層損失及不均勻沉降施工對策 1）在盾構(gòu)機(jī)試掘進(jìn)段,通過信息化施工積累盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù),使盾構(gòu)機(jī)正常掘進(jìn)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化,并通過信息反饋對盾構(gòu)泥水倉壓力進(jìn)行調(diào)整. 2）加強(qiáng)盾構(gòu)設(shè)備的保養(yǎng)與維修,避免盾構(gòu)發(fā)生故障. 3）嚴(yán)格盾構(gòu)糾偏量等姿態(tài)控制,使盾構(gòu)均衡勻速施工,減少泥水壓

24、力波動對地層的影響. 4）通過同步注漿及時充填盾尾建筑空隙,嚴(yán)格同步注漿量,注漿壓力和注漿質(zhì)量的控制,減少施工過程土體變形.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,5）根據(jù)地表的變形情況和監(jiān)測結(jié)果及時通過管片預(yù)留注漿孔進(jìn)行二次注漿. 6）若地面沉降過大,二次注漿改為雙液漿. 7）做好盾尾油脂的壓注,確保盾尾密封效果. 8）制定監(jiān)控量測方案,施工中加強(qiáng)對周圍道路、管線和臨近建筑物的監(jiān)測,并及時反饋信息,據(jù)此調(diào)整和優(yōu)化施工技術(shù)參數(shù),做到信息化施工. 9）在需要保護(hù)的關(guān)鍵建筑物四周布置跟蹤注漿監(jiān)測孔,盾構(gòu)穿越時根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果,必要時通過跟蹤注漿孔進(jìn)行跟蹤注漿.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.8開挖

25、面有障礙物及對策 6.8.1開挖面有障礙物 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)推進(jìn)工作面前方可能會出現(xiàn)各類障礙物,如廢棄鋼筋混凝土樁,舊橋臺、人防工事等,造成盾構(gòu)機(jī)較大破損甚至無法正常推進(jìn). 例如：南京地鐵一期工程TA15標(biāo)盾構(gòu)許府巷玄武門區(qū)間在推進(jìn)過程中,發(fā)現(xiàn)了未經(jīng)探明的廢棄的房屋基礎(chǔ)樁,對盾構(gòu)機(jī)刀具造成了一定的損害.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.8.2開挖面有障礙物的施工對策 1）對開挖面前方20m實(shí)行超聲波障礙物探測,及時查出大石頭、廢樁等；設(shè)置從密封艙隔板中向工作面延伸的鉆機(jī),對障礙物破除. 2）設(shè)氣壓進(jìn)出閘門,局部氣壓下進(jìn)入密

26、封艙排障,對刀具更換、刀盤維修.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.9隧道上浮及對策 6.9.1隧道上浮 泥水盾構(gòu)在建立泥水壓力開始正常掘進(jìn)時,具有一定壓力的泥水會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.實(shí)際施工發(fā)現(xiàn),泥水會從開挖面沿著盾殼竄至盾尾后約30m處,已建成的隧道就會處于泥水的包裹中而產(chǎn)生上浮的風(fēng)險,同時,漿液參數(shù)及配比的適應(yīng)與否,也會是盾構(gòu)隧道產(chǎn)生上浮的風(fēng)險.土壓平衡盾構(gòu)施工中也存在隧道上浮.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.9.2防止隧道上浮對策 1）施工期間嚴(yán)格控制隧道軸線,使盾構(gòu)盡量沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn),每環(huán)均勻糾偏,減少對土體的擾動. 2）同步注漿采用水硬性

27、漿,注入量一般為盾構(gòu)開挖尺寸和管片外徑之間建筑空隙的150200%,實(shí)際注入量要根據(jù)施工過程中地表沉降觀測的監(jiān)測資料進(jìn)行調(diào)整,同步注漿的注入速度必須與盾構(gòu)的實(shí)際掘進(jìn)速度相匹配,避免注入過多導(dǎo)致漿液前竄或地面隆起,或注入量過少或注漿壓力過低導(dǎo)致泥水后竄,造成隧道上浮甚至地面產(chǎn)生沉降. 3）為防止正面泥水后竄至盾尾,造成成環(huán)隧道上浮,應(yīng)每隔10m在隧道外周利用雙漿液打環(huán)箍,必要時采用聚氨酯漿液.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,4）當(dāng)發(fā)現(xiàn)隧道上浮量較大,且波及范圍較遠(yuǎn)時應(yīng)立即采取對已建成隧道進(jìn)行補(bǔ)壓漿措施,割斷泥水繼續(xù)流失的途徑.補(bǔ)壓漿要均勻,壓漿后漿液成環(huán)狀,補(bǔ)壓漿采用雙漿液與聚氨酯漿液相結(jié)合的

28、注漿方法,注漿范圍為510環(huán). 5）加強(qiáng)隧道縱向變形的監(jiān)測,并根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行針對性的注漿糾正,如調(diào)整注漿部位及注漿量,配置快凝及提高早期強(qiáng)度的漿液.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.10聯(lián)絡(luò)通道施工及對策 6.10.1聯(lián)絡(luò)通道施工 隧道聯(lián)絡(luò)通道施工,選擇合理的地層加固方案和施工方案,意義重大,稍有不慎,就有可能釀成嚴(yán)重后果.上海軌道交通四號線聯(lián)絡(luò)通道事故有著深刻的教訓(xùn). 如2003年7月1日軌道交通4號線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)現(xiàn)滲水,隨后出現(xiàn)大量流沙涌入,致使地面發(fā)生沉降,引起隧道部分結(jié)構(gòu)損壞及周邊地區(qū)地面沉降,造成3幢樓房嚴(yán)重傾斜、下沉,直接經(jīng)濟(jì)損失約為1.5億

29、元.由于報警及時,所有人員都已經(jīng)提前撤出,因而無人員傷亡（見下圖）.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,圖5 事故發(fā)生時的地面情況.,6.10.2 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險對策 1）根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道處地層的特性及水文地質(zhì)條件,宜采用凍結(jié)法或注漿法加固地層,在確保加固效果良好的前提下,打開管片進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工. 2）加強(qiáng)施工管理,嚴(yán)格按照凍結(jié)法或注漿加固地層的程序進(jìn)行施工,在保證強(qiáng)度的情況下才能進(jìn)行開挖. 3)在旁通道兩側(cè)設(shè)置防護(hù)門,一旦出現(xiàn)管涌,及時用砂袋等進(jìn)行封堵,如封堵無效,封閉防護(hù)門,并對內(nèi)注水或注漿充填,避免更大事故的發(fā)生. 4)為減小凍脹對隧道及地層的影響,在對側(cè)隧道管片內(nèi)側(cè)敷設(shè)冷凍管和保溫層,減

30、小凍結(jié)孔與對側(cè)隧道管片的距離；并采用小開孔距、較低鹽水溫度、較大鹽水流量等措施,以加快凍結(jié)速度,并在適當(dāng)部位布設(shè)卸壓孔,以減小土層凍脹對隧道的影響, 5)通過測溫孔和泄壓孔,監(jiān)測凍土帷幕的形成過程和形成狀況,特別監(jiān)測凍土帷幕與對面隧道管片的膠結(jié)情況.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6)根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)孔施工的成功經(jīng)驗(yàn),用金剛石取芯鉆開孔,跟管鉆進(jìn)法下凍結(jié)管.凍結(jié)孔開孔前,在布孔范圍內(nèi)打若干小孔徑鉆孔,探測地層穩(wěn)定情況；如發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重漏水冒砂現(xiàn)象,先進(jìn)行水泥-水玻璃雙液壁后注漿或采用化學(xué)漿液,以提高孔口附近地層穩(wěn)定性,然后再鉆進(jìn)凍結(jié)孔. 7)加強(qiáng)凍結(jié)過程檢測.在凍土帷幕內(nèi)布置測溫孔和壓力釋放的觀

31、測孔,以便正確判斷凍土帷幕是否交圈和測定凍土帷幕厚度.對側(cè)隧道管片附近土層的凍結(jié)情況將成為控制整個凍上帷幕安全的關(guān)鍵,為此、在對側(cè)隧道管片上沿凍土帷幕四周安裝測溫孔,以全面監(jiān)測凍土帷幕的形成過程.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,8)由于聯(lián)絡(luò)通道的開挖和支護(hù)施工時間很短,比凍土帷幕的化凍時間要短得多,根據(jù)礦山井筒凍結(jié)工程實(shí)踐,偶然停凍對開挖安全不會產(chǎn)生大的影響：但是,為了進(jìn)一步提高施工安全性,還將采取以下措施：選用可靠的凍結(jié)施工機(jī)械；安裝足夠的備用設(shè)備；加強(qiáng)停凍時的凍土帷幕監(jiān)測；盡快施工襯砌,必要時用堆土法密閉開挖工作面. 9)在整個施工過程中,嚴(yán)密監(jiān)測隧道變形,確保隧道安全.在凍土帷幕關(guān)鍵部

32、位,多布置測溫孔,監(jiān)測凍土帷幕的形成過程和形成狀況. 10)為盡快消除融沉對橫通道結(jié)構(gòu)影響,可利用凍結(jié)孔對稱間隔人工解凍,有序分批進(jìn)行,在解凍區(qū)進(jìn)行注漿.解凍和注漿過程中,不間斷檢測通道及地表變形情況.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.11盾構(gòu)始發(fā)和接收井明挖基坑失穩(wěn)的風(fēng)險及對策 6.11.1明挖基坑失穩(wěn)的風(fēng)險 基坑穩(wěn)定性破壞往往具有突發(fā)性、災(zāi)難性的特點(diǎn),且難以補(bǔ)救.基坑失穩(wěn)的主要形式有：整體失穩(wěn)破壞、承載力不足導(dǎo)致的破壞、基底滑動破壞、基底潛蝕與管涌、滲流、支擋結(jié)構(gòu)破壞、被動土壓區(qū)被動土壓力喪失等.在施工過程中發(fā)生事故的主要原因有：一是施工方法不當(dāng),二是施工質(zhì)量欠佳,三是對施工風(fēng)險認(rèn)識不足.,6、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險與規(guī)避對策,6.11.2 明挖基坑失穩(wěn)的風(fēng)險對策 a .做好基坑降水 降水施工應(yīng)遵循：圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工先行完成后再降水,降水隨開挖區(qū)域安排分區(qū)進(jìn)行,降深隨開挖深度分段到位. 加強(qiáng)降水管理.井點(diǎn)的抽水工作安排專門班組負(fù)責(zé),晝夜值班,確保降水工作的持續(xù)進(jìn)行. b. 土方開挖與支護(hù)措施 當(dāng)基坑開挖前