淺談盾構施工風險分析及應對

淺談盾構施工風險分析及應對淺談盾構施工風險分析及應對淺談盾構施工風險分析及應對淺談盾構施工風險分析及應對淺談盾構施工風險分析及應對摘要：伴隨著我國社會主義現代化建設的發(fā)展,我國隧道施工水平有了很大的提高。隧道施工是城市化建設的重要保障，這將對我國的交通壓力帶來巨大的緩解作用。從國際上來看,我國的隧道施工技術與歐美發(fā)達國家相比還是存在著一定的差距，體現在設備上的落后與技術上的不足。在盾構法施工會出現一些風險因素，這就要求施工隊伍通過有效手段來降低事故的發(fā)生概率，從而將風險性控制到最低。關鍵詞：盾構施工；風險分析；風險應對中圖分類號：U455.43文獻標識碼：A盾構施工風險產生的因素作為六朝古都的西安擁有大量年代久遠的古建，這些建（構)筑物的基礎大多埋藏較淺。因此，對西安地鐵而言,濕陷性黃土地區(qū)地鐵隧道如何減小施工對既有結構，尤其是既有建（構）筑物的影響非常重要.建（構）筑物被看作是一個地基基礎與上部結構密切作用的整體，其對外界變形影響敏感,與其它地區(qū)不同，濕陷性黃土地區(qū)建(構)筑物在結構上更具有復雜性和特殊性，對地表變形更加敏感，破壞機制更加復雜,一旦發(fā)生破壞將嚴重威脅人民生命財產安全。(一）隧道施工地質的復雜性在隧道施工中，施工環(huán)境和工程地質十分復雜，其變動性較大.在水利特別是在市政隧道施工的過程中會出現大量的水活動情況很多不可控因素，這對于隧道施工會帶來很多技術上的困難。城市中建設地鐵，其發(fā)展情況從某種程度上會由于某些特定情況的限制會給勘察工作帶來一定的困難,使得勘察數據與實際情況有所出入。（二)建筑物結構復雜在地鐵隧道的周圍，建筑物結構十分復雜，相關部門也不能提供精確的資料，這樣會增加施工的不確定性。(三)施工準備工作不足在隧道施工前期沒有做好相應的準備工作，這樣會加大風險發(fā)生概率.(四)隧道施工安全機制還需要改進隧道施工的安全管理機制還不夠成熟。（五)缺乏相應的專業(yè)施工人員在很多隧道施工中都會聘請普通務工人員，這些工作人員缺乏專業(yè)培訓,無論是在理論知識上還是實踐經驗上都存在著不足，在人員管理上也存在著一定的缺陷。二、盾構施工風險(一)地表沉降地表沉降一般容易出現在軟土或沙層地質.如果地表是交通道路，因地表的沉降會引起交通中斷，如果地面為建筑物則會引起建筑物的不均勻沉降，其危害性將會更大。（1）掘進過程中出土量原因。一般情況下,掘進一環(huán)的出土量是固定不變的.但是根據地層的不同其松散系數是不一樣的.如果在掘進過程中出現超挖而出土過量，必定會引起地表的不同程度的沉降。(2)襯砌環(huán)背后注漿量原因。襯砌環(huán)壁后進行同步注漿一般對地表的沉降控制,有很好的效果，但是因掘進時出土量過大而且注漿量不夠,地表的沉降就不能得到及時有效的控制.反之，如果注漿量過大也會引起地表的隆起。自從1959年西安市首次在測量中發(fā)現地表以約3mm/a沉降速率沉降開始,到1978年，伴隨著改革開發(fā)，個城市掀起了城市建設的熱潮,西安沉降速度加快，最大沉降速率達到了20~90mm/a，截至1995年，已超過200km2的地面沉降量大于100mm,并且還在不斷的增大。最大沉降量905～2322mm不等。上述沉降槽均分布最為嚴重地區(qū)發(fā)生在南郊、東南郊、東郊,由于建筑物密集,不斷抽取地下水所致，先后出現了小寨、李家村、金花南路、觀音廟、西北大學、胡家廟和辛家廟等七個較大的沉降槽，地裂縫下降盤上呈橢圓形，長軸呈NE向，與地裂縫走向很相近。根據沉降槽的研究分析，沉降槽與地表所在的深層承壓水位降落的漏斗范圍基本一致,并且地面沉降中心與承壓水位的降落漏斗中心相吻合,所以可知，地面沉降的主要原因在于城市過量開采深層地下水所致。（二)盾構出洞段軸線偏離設計盾構出洞推進段的推進軸線上浮，偏離隧道設計軸線較大，待推進一段距離后盾構推進軸線才能控制在隧道軸線的偏差范圍內.（1)洞口土體加固強度太高,使盾構推進的推力提高.而盾構剛出洞時,開始幾環(huán)的后盾管片是開口環(huán),后盾支撐是在盾構機正常工作的時候,盾構后靠力和支撐不足以抵抗盾構所產生后坐力的時候,會導致盾構支撐系統(tǒng)破壞，甚至會影響隧道結構的穩(wěn)定性。所以,在盾構施工的過程中后靠支撐應該有足夠的支撐力、穩(wěn)定性、強度,并且在隧道推進的過程中要選擇合理的推力，來保證靠系統(tǒng)受力均勻。而上部后盾支撐還未安裝好，千斤頂無法使用，推力集中在下部,使盾構產生一個向上的力矩,盾構姿態(tài)產生向上的趨勢。(2）盾構正面平衡壓力設定過高導致引起盾構正面土體拱起變形，引起盾構軸線上浮.(3)未及時安裝上部的后盾支撐，使上半部分的千斤頂無法使用，將導致盾構沿著向上的趨勢偏離軸線。（4)盾構機械系統(tǒng)故障造成上部千斤頂的頂力不足.（三）管片裂縫（1)管片生產過程發(fā)生裂縫(2）管片模具精度偏差,引起管片環(huán)面不平整，千斤頂推力過大，引起新裝的管片與隧道掘進反方向的縱向出現裂紋，常常出現于拼裝的倒數第二環(huán)K塊對應的位置。（3）管片拼裝前，盾尾清理不干凈,使得管片環(huán)縫加有泥砂，從而造成整環(huán)管片的環(huán)面不平整,盾構掘進時因其不均勻受力而產生裂紋；拼裝過程中環(huán)面不夠平整，導致已拼管片受力不均勻產生裂紋；（4)盾構在硬巖段或不均勻地層中掘進，因推力過大或推力不均勻導致管片出現裂紋；（5)管片補漿時，壓力控制過高導致管片開裂；（6)姿態(tài)較難控制時，過于糾偏使得盾尾間隙過小或推力不均勻導致管片開裂。（四）障礙物問題在砂卵石地層或其他土層中常常存在大粒徑漂石，其空間分布具有較大的隨機性,很難找到規(guī)律,不易被鉆探發(fā)現,故給盾構施工造成極大困難.對施工和設備的影響主要表現在刀具磨損嚴重、刀座變形、刀具更換困難；刀盤磨耗導致刀盤強度和剛度降低,引起刀盤變形;刀盤受力不均勻導致主軸承受損或主軸承密封被破壞；刀盤堵塞，盾構機負載加大等，更有甚者是大漂石無法破碎,致使盾構掘進受阻或偏離線路。三、防范風險的有效措施（一)關于盾構進出洞施工風險的方法措施通過對我國盾構施工法使用情況以及相關事故的統(tǒng)計數據和研究結果的調查和研究我們發(fā)現,對于在盾構進出洞的過程中，其所要面對的最主要的風險就是洞口的土體穩(wěn)定.因此，要想有限的避免盾構進出洞過程中出現施工事故,就必須要做好以下幾方面工作：首先,要加強對盾構進出洞周圍的地質、地層條件的研究,要確保盾構進出洞周圍的加固地層長度大于盾構機自身的長度,如果土體開挖面的穩(wěn)定性較差或者出現影響土體開挖面穩(wěn)定性的因素，那么施工人員必須要及時的采取有效地措施進行加固，增強土體開挖面的穩(wěn)定性.常見的加固措施是旋噴樁外加降水加固法。其次,在打開洞口之前，要安排專人對地層加固效果進行二次檢查，只有確保地層加固效果符合相關的施工標準之后，才能夠始發(fā).在初始階段，要防止盾構機因自身受到的推力較小且地層硬度較低等因素出現機器叩頭現象。此外,要加強對掘金掘進速度的控制,因為盾構與地層之間并沒有摩擦力。所以，如果盾構的掘進速度不宜過快，否則容易造成密封橡膠簾布施工縫隙封堵不及時，地面沉降無法有效控制，嚴重時就會使盾構機發(fā)生側翻。因此,必須要加強對盾構掘進速度的控制。（二）避免開挖面出現失穩(wěn)情況的有效措施對于有輕微承壓水的地段來說,如果土壓力的設置不符合實際情況，就會很容易引起開挖面失穩(wěn)或者流砂等現象，嚴重時還能夠對地面安全早場造成一定的影響。因此，在地鐵工程建設的過程中，必須要行之有效的措施來防止開挖面出現失穩(wěn)、流砂等現象：首先,在正式開始掘進之前，必須要開展針對采取施工區(qū)間的地層渣土進行改良實驗,并且要確保所取得實驗結果真實可靠,只有這樣才能夠在第一時間內獲得第一手合理的參數，也只有做好這一步工作，才能夠使開挖出的渣土具有一定的止水性和易性、流動性并且能夠確保渣土充滿壓力艙。其次，必須要加強對土倉壓力的控制，只有控制好土倉的壓力，才能夠有效地避免開挖面出現失穩(wěn)或流砂現象。第三，在推進的過程中,要針對實際情況的，合理的調控推進的速度與渣土的排土量,要確保排土量能夠與開挖量保持平衡。（三)防沉降的有效措施在開展地鐵工程建設的過程中，不可避免的會對周圍的土體產生一定的影響，甚至是引起隧道周圍的地表發(fā)生一定的變形或出現位移等情況。在這樣的情況之下,如果曾經發(fā)生過較為嚴重的沉降情況，勢必會對隧道周圍的地面設施、道路等產生影響,。因此，在進行盾構施工的過程中,我們必須要加強對地表情況的檢測，并要針對具體施工情況和隧道周圍的實際情況制定行之有效的防沉降措施：首先，在盾構進行掘進的時候,施工單位必須要安排專業(yè)人員檢測周邊的管線、道路以及建筑物的情況,并要及時的對檢測數據進行分析和處理，要做到在第一時間反饋監(jiān)測數據,分析數據，對異常數據情況加強監(jiān)測和分析,只有這樣才能夠及時的發(fā)現問題調整盾構的掘進參數，全面實現信息化施工。其次,如果掘進的過程中發(fā)生沉陷或沉降等情況，施工單位和相關部門必須要指派專業(yè)人員對其進行巡視,啟動相關應急預案，即時處理。同時要做好對周圍建筑物沉降情況的記錄工作。第三，要做好同步注漿與二次注漿工作。對于盾尾的建筑空隙和因漿液收縮而產生的空隙來說，我們必須要通過同步注漿與二次注漿來對其進行填充，在填充的過程中，施工人員必須要控制好注漿的壓力與注漿量，只有這樣才能夠將空隙填充完整且不會出現土體變形情況。此外，如果沉降的情況較為嚴重，那么施工單位則應立即可以在發(fā)生沉降的區(qū)域內使用鉆機進行地表注漿加固工作，這樣能夠有效的提高地基強度，避免沉降進一步擴大。必要時對危險建筑物提前加固處理。結語盾構施工中的風險點分布面廣、跨度大且數目多，有時候因為個別小風險的疊加，就可能使施工單位蒙受巨大的損失，因此在開工前，施工單位要結合現場施工條件合理預測各道分析每個工序可能存在的風險點，制定相應的操作規(guī)范、管理制度和各項應急預案，在施工中做到有的放矢,同時認真總結經驗教訓，將盾