4.4盾構施工風險及管理措施

第四章地鐵施工技術——盾構大連理工大學建設工程學部宋永發(fā)課程內容contents盾構的分類盾構及其工作原理4.14.2盾構施工技術4.3盾構新發(fā)展盾構施工風險及管理措施4.44.54.4盾構施工風險及管理措施4.4盾構施工風險及管理措施任何施工中都會存在一定的安全隱患，地鐵盾構也是一樣。在對地鐵盾構進行操作管理時，需要合理識別風險，并在此基礎上制定科學合理的決策，按照規(guī)定時間對施工項目進行推進。在實際具體施工時，要著重把握控制以下要求：首先，熟悉施工時所選取的資料并對地質勘探信息進行了解；其次，了解施工途中地底隧道的地質情況，從而獲得有效水文地質信息；再次，嚴格按照相關流程標準檢查設備核對施工相關參數；最后，有效規(guī)避風險，通過制定方案并檢查管理內容來預防風險發(fā)生，強化安全風險管理，采取相應安全舉措，從而有效提升地鐵施工質量。概述4.4.1地鐵盾構施工常見風險（1）盾構施工出洞階段盾構在出洞的階段，首先要注意的就是洞口土體涌入工作井的風險，還要防止盾構機推進軸線偏離設計軸線。洞口處要有適當的加固措施，洞門密封也要處理得當，洞門的鑿除也要合理。對于始發(fā)階段的地下水位要控制好，合理的選用支護結構。此外，負環(huán)管片的安裝是關鍵。對盾構的姿態(tài)遙控控制得當，防止盾構基座和反力架失穩(wěn)變形。盾構施工出洞階段4.4.1地鐵盾構施工常見風險（2）盾構正常掘進階段盾構在正常掘進的階段，需要注意的風險源還是相對較多的，在隧道內要防止出現涌土與漏水的情況，要控制好隧道內的的土體壓力，當心地面的隆起與沉降風險，密切監(jiān)測隧道內的地質環(huán)境變化。盾構機的一切作業(yè)數據要實時觀察與檢測，保證盾構掘進的軸線不偏離，防止出現超挖與欠挖的現象，為了防止盾構機發(fā)生停機故障，要經常檢查刀盤和刀具是否磨損嚴重。此外，保證盾構螺旋輸送機出土順暢，盾構要嚴格密封。盾構正常掘進階段4.4.1地鐵盾構施工常見風險（3）同步注漿，管片拼裝，渣土運輸階段這三個階段差不多為同時進行，故而放在一起分析其風險，同步注漿要注意的是注漿設備要保持良好的運行，防止注漿管堵塞，隧道內的注漿一定要及時，同時注漿的漿料、工藝都要達到要求，注漿的壓力也要設定的合理。管片拼裝的時候要保證管片拼裝機的正常工作，管片的選材和選型也要達到要求，管片運輸機也要保持暢通，同時管片的注漿質量也要有所保證。渣土運輸中，主要是渣土運輸機要防止其發(fā)生故障，要與地面的龍門吊配合好，地面的龍門吊也要保證機器的正常運轉，渣土運輸的過程中還要注意防止脫鉤，要給予關注。同步注漿，管片拼裝，渣土運輸階段4.4.1地鐵盾構施工常見風險（4）盾構進洞掘進階段到了盾構的進洞階段，存在的風險源有洞口的土體加固問題，洞口的密封問題，洞口的鑿除問題。進洞階段盾構軸線要防止發(fā)生偏離。還需要注意的是接受托架的問題，會有一個發(fā)生偏離的風險，護筒也是同樣的，此外工作井支護也存在風險。盾構進洞掘進階段4.4.1地鐵盾構施工常見風險（5）開倉作業(yè)風險當掘進異常的時候，需要開倉進行刀具等的檢查。開倉檢查分為常壓開倉和帶壓開倉兩種。常壓開倉檢查作業(yè)需要防止地下水過多導致水壓增大，另外，開挖面要防止其失穩(wěn)塌方，準確的判斷出其穩(wěn)定性。帶壓開倉檢查作業(yè)要注意規(guī)范合理的進行壓氣作業(yè)和盾構設備的操作，防止空壓機故障。開倉作業(yè)風險4.4.1地鐵盾構施工常見風險（6）開挖面失穩(wěn)存在的風險在地鐵隧道香構施工中導致開挖面失穩(wěn)的主要原因為開挖中前方發(fā)生管涌或者遭遇流砂，引起盾構機出現磕頭或者突沉，另外若開挖中前方存在地層空洞，也會導致盾構機的軸線發(fā)生偏移、沉陷、塌方等。此外在盾構機推進過程中，還會出現超淺覆土，進而引起冒頂，若盾構機在運行過程中突然遭遇涌水，便會引起盾構機的正面出現大范圍的塌方。如果水泥漿的性能過低，不僅無法保證開挖土地的穩(wěn)定性，還會導致地表發(fā)生較大的變形。開挖面失穩(wěn)4.4.1地鐵盾構施工常見風險（7）盾構機穿越密集建筑群沉降存在的風險當前，地鐵隧道盾構掘進時容易引起地表發(fā)生變形，歸納起來主要包含以下五個階段:早期沉降、開挖面前沉降、盾構通過時沉降、盾構空隙沉降、后期沉降。在盾構施工過程中，導致沉降的因素較多，并且各個因素彼此之間聯(lián)系密切。穿越密集建筑群4.4.1地鐵盾構施工常見風險（8）盾構機掘進過程坍塌事故風險在盾構機掘進過程中，常常會因為出現塌方事故，如果不明白造成塌方的主要原因以及如何采取有效控制對策，則還會引起地表大范圍的沉降，進而阻礙盾構機的順利通過，最終拖延整個施工進度，影響地鐵隧道的施工質量。坍塌事故風險4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施1）盾構軸線質量保證措施在掘進的過程中，對于盾構機的方向和位置要嚴格的把控，保證盾構機盾構的實際軸線與設計軸線間的誤差不超過±50毫米。每一環(huán)拼裝后都應該測量其誤差，避免過長距離不測量而導致誤差積累，發(fā)現誤差后，對軸線的糾偏量不應超過5毫米。對于盾構機姿態(tài)應定期安排人工測量，做到早發(fā)現早糾正。隧道內每次循環(huán)襯砌后都要測量盾尾間隙，盾尾有偏離要及時進行糾偏，以保證盾構軸線的準確。盾構機每推進100米左右，就要沿理論軸線鋪設引測水準和直伸導線。（1）盾構施工的主要質量技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施1）盾構軸線質量保證措施在盾構機右上方管片處安裝用鋼板制作的吊籃，在其底部加工有強制對中螺栓孔，這些螺栓孔用來安放全站儀。強制對中點的三維坐標通過洞口的導線起始邊傳遞而來，并且在盾構施工過程中，吊籃上的強制對中點坐標與隧道內地下控制導線點坐標相互檢核，如較值過大，需再次復核，確認無誤后以地下導線測得的三維坐標為準。這就意味著盾構推進的過程中，測量人員要嚴格掌握盾構推進的方位，讓盾構沿著設計中心軸線推進。（1）盾構施工的主要質量技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施2）盾構進出洞段控制措施盾構在進出洞段應在其進出洞的洞口處采取注漿加固的方式，可使用管棚注漿的方式或垂直閥的方式，若洞口處土體強度較低，還可以使用打樁的方式進行土體加固，提升洞口處土體的強度，增加其地層承載力，防止出現涌土流沙的現象。（1）盾構施工的主要質量技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施3）壁后注漿質量控制措施根據之前的試掘進的結果確定注漿材料和配合比，并依據勘察的地質條件和隧道內環(huán)境選擇單液或雙液注漿方式；對于注漿材料的性能，強度，穩(wěn)定性要經過嚴格的測試，必須要滿足設計要求方可使用；注漿前要對相關設備、注漿孔進行檢查，對于機械要進行試運轉；在注漿的過程中，對于注漿量和注漿壓力要嚴格進行控制，注漿量和注漿壓力要根據地質條件，設備型號，注漿方式等確定，根據現場實際情況控制注漿的速度，確保注漿過程順利進行；注漿工序要提前進行制定，并需要根據現場及時調整注漿參數，注漿作業(yè)要連續(xù)進行，不得中斷注漿，注漿結束后要及時清洗注漿管路，防止造成堵塞。若是管片注漿，還須封堵注漿口。（1）盾構施工的主要質量技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施1）渣土及管片運輸安全技術措施在運輸渣土的過程中，應盡量使得運輸車在隧道內保持水平運輸，這樣就可以避免機車在運輸過程中偏離軌道，防止由于下坡速度控制不當而發(fā)生機車撞擊事故而出現安全風險，進洞前要確認其完好對設備采取必要的安全措施，最大速度限制在8km/h以內，在運輸車要轉彎的過程中，更要控制好速度和穩(wěn)定。對于隧道內的軌道要經常維護和調整，保持軌道面的清潔和平整，防止出現軌道松動偏離等現象，使得電機車可以正常通行。對于電機車的剎車系統(tǒng)以及警鈴的靈敏度等要經常檢查，出現問題及時進行維修。（2）盾構施工安全技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施2）盾構區(qū)間隧道施工安全措施在盾構進行掘進之前，應做好充分的準備工作，包括詳細監(jiān)測周圍地質條件，水文情況，還有注意周邊的建筑情況和地下埋設的管線位置，預先制定出施工的安全技術措施，經監(jiān)理工程師審批后，嚴格按照審批后的方案組織實施；盾構機掘進過程中，應隨時注意觀察器械儀表的變化，密切監(jiān)控電腦上顯示的掘進數據，定時查看機械是否正常運轉，對于這些變化或者故障要及時處理，消除隱患，避免影響正常施工；運輸管片和渣土的過程中，要限制電瓶車的運輸速度，對于軌道及軌道上枕木的平整度，是否松動等狀況要經常進行檢查；管片拼裝時，要對管片間連接的螺栓按要求緊固，在拼裝機作業(yè)范圍內嚴禁有人；隧道內應專門預留人行通道便于人穿行，人行通道以外，禁止人員行走或停留。（2）盾構施工安全技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施3）土方及管片吊裝安全措施進行土方作業(yè)時，地面上要有專業(yè)人員負責指揮工作，提醒提放土斗，起吊時坑內作業(yè)人員要處在一個安全處的位置，若土斗上沾有泥土，則需要鏟除，鏟除時須將土斗放置地面上方可鏟除，土斗懸空時嚴禁鏟土；起吊作業(yè)前，要安排專業(yè)的起吊人員進行起吊，對門式起重司機需要進行安全技術培訓和交底，起吊時，要求司機要操作謹慎，精力集中；管片起吊前，需要對吊帶寬度、位置和承載力進行檢測，保證吊帶滿足起吊要求；（2）盾構施工安全技術措施3）土方及管片吊裝安全措施夜間施工時必須有充足的照明設備，不得在昏暗的條件下進行起吊作業(yè)，也不得在暴雨，大風等天氣時進行起吊作業(yè)；提升架等設備的安置必須先經過計算，得出最合適的安置位置和起吊方法方可進行施工，并且在使用中經常注意檢查，保養(yǎng)和維修，確保起吊工作安全進行；始發(fā)井內與隧道內應設置獨立的通訊信號系統(tǒng)，并嚴格保持其的通訊順暢，確保土方和管片垂直或水平運輸的安全。4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施4）機械安全保證措施各種機械指派專人負責維修保養(yǎng)，以一定的運轉周期和掘進長度為時間制定好維修保養(yǎng)的計劃。并經常對機械的關鍵部位進行檢查，作出適當調整、緊固與清潔，預防機械發(fā)生故障傷害到工作人員的情況；機械安裝時應注意基礎穩(wěn)固，安裝也要固定到位，吊裝機械臂下禁止有人逗留，操作時機械距架空線要符合安全規(guī)定；施工中嚴格執(zhí)行工程機械基本安全操作規(guī)程的內容，對于施工人員要經常進行教育與指導。（2）盾構施工安全技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施5）隧道防水安全保證措施盾構的設備和材料在存放、運輸和使用的過程中都應該注意防水防潮。還有管片接縫位置，一些特殊部位也需要注意防水；對于一些防水材料也要檢驗其是否符合要求，防水密封條的粘帖，要匹配管片的型號，尤其要注意變形縫和接頭處的處理，密封條的粘帖應該牢固整齊；注漿孔注漿完畢時，對注漿孔須進行防水處理，要嚴格按要求密封，密封要準確貼合；隧道與工作井、和一些通道的連接處，也要按要求進行防水護理。（2）盾構施工安全技術措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施6）穿越密集建筑群防沉降安全措施具體來說，主要可以采取以下規(guī)避措施：一是制定監(jiān)控方案，并加強對周圍道路、附近建筑物以及管線等的監(jiān)測，并將監(jiān)測的結果及時反饋回去，以便施工隊伍根據所獲取數據對施工技術的相關參數進行優(yōu)化和調整，實現施工的信息化；二是針對經常發(fā)生沉降的位置和可能發(fā)生沉降的范圍指定專人值班，并保證施工人員、交通以及建筑物的安全；（2）盾構施工安全技術措施6）穿越密集建筑群防沉降安全措施三是采用同步注漿的方式及時填充盾尾建筑物的空隙，并注意把握好同步注漿的量、注漿的壓力以及注漿的質量，以此減少施工時土體發(fā)生變形的概率，必要時可以考慮停止掘進，利用盾構上的超前注漿設備、注漿孔等對地層注漿進行加固；四是情況必要時，針對沉降的范圍還可以利用鉆機對地表注漿加固，以此來提高地基的強度。4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施上面所述都是一些安全風險預防控制措施，意在降低安全風險發(fā)生的概率，是主要的預防手段，此外，雖然我們有了很好的與預防措施，但是安全風險仍有可能會發(fā)生，這就需要我們在安全風險發(fā)生后果斷地采取一些積極的應急措施，來減少安全風險發(fā)生后的損失。一些應急預案將下面重點闡述。（3）事故應急處理措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施（3）事故應急處理措施1）洞門涌水、流砂及坍塌應急措施在隧道內從管片壁后進行二次注漿，封住洞門加固區(qū)與加固區(qū)外的水力聯(lián)系通道，同時填充洞門內存在的空隙，可以起到封堵洞門的作用；對端頭井地面及地下管線進行監(jiān)測，如監(jiān)測數據顯示沉降速率過大，在相應位置及時進行二次注漿，增加隧道內壁的強度，控制住后期沉降，直至沉降達到穩(wěn)定；涌水流砂事故發(fā)生后，要分析事故發(fā)生原因，制定相應的整改措施，總結處理事故中的經驗，吸取事故的教訓，為后面的盾構施工提供參考。1）洞門涌水、流砂及坍塌應急措施發(fā)生洞門涌水、流砂及坍塌事故時，應立即停止盾構推進，現場人員立即上報至應急救援小組，再由應急小組商量應急措施；若有人員因該事故發(fā)生導致傷亡，則立即先由內部救護人員進行查看或救援，并及時送往臨近的醫(yī)院進行治療；可以利用在洞門預留的注漿孔，向內壓注雙液漿來進行洞門止水，如由水壓較大導致的大量涌水，則需啟動降水井來進行內部降壓，還是利用洞門預留的注漿孔，向內壓注聚氨酯進行快速止水，待涌水被止住后，再壓注雙液漿封堵洞門；4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施（3）事故應急處理措施2）臨近建筑物開裂、傾斜過大應急措施當盾構掘進臨近建筑物時，若建筑物發(fā)生開裂、傾斜過大的情況，首先立即通知應急救援小組，由應急救援小組組織補救和搶險工作；立即上報相關部門，并配合相關部門對旁邊建筑物居民進行安全疏散，并妥善安置被疏散的居民；在隧道臨近建筑物的對應位置及時進行二次注漿，注漿過程持續(xù)到建筑物穩(wěn)定不在傾斜或開裂，方可停止二次注漿；利用已有的計算機監(jiān)測技術對建筑物進行實時監(jiān)測，并及時分析、反饋監(jiān)測數據給相關的工作組，工作組憑借這些數據優(yōu)化隧道內二次注漿的參數；2）臨近建筑物開裂、傾斜過大應急措施待建筑物變化趨于穩(wěn)定后，立即恢復正常掘進，盡早使建筑物脫離盾構施工地影響范圍。同時，盾構在掘進的過程中，需要不斷的對地質環(huán)境和掘進數據進行監(jiān)測，根據數據的變化來調整施工方案和掘進參數，一些關鍵的施工參數如土壓力、同步注漿壓力、同步注漿粘稠度、同步注漿量，都是我們需要嚴格控制的參數，只有將這些參數選用和控制得當，才會減少盾構過程中的地面沉降，才會對地面建筑物的開裂傾斜具有很好的控制作用；事故處理完成后，還是應該分析事故的發(fā)生原因，完善相應的整改措施，總結施工經驗。4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施（3）事故應急處理措施3）地面及地下管線沉隆或開裂應急措施當盾構掘進至地面或地下管線附近，導致地面或管線發(fā)生沉隆或開裂的情況時，現場人員應立即上報至應急救援小組，由應急救援小組報備后，啟動救援預案；立即對道路交通進行疏導，對路面、管線沉隆或開裂處進行必要的圍護，提醒行人及車輛繞行該處，確保行人及車輛的安全；若地面出現冒漿的情況，可以用棉紗或木楔進行封堵，并相應的調整盾構施工的參數控制漿液的冒漿現象，尤其注意控制向土倉內注入泡沫劑的劑量，防止土倉內氣壓過大，盾構注漿量也需要進行控制，以免壓力過大導致地面持續(xù)冒漿；3）地面及地下管線沉隆或開裂應急措施還應檢查一下盾構姿態(tài)是否出現較大偏差，若出現較大偏差，要對盾構姿態(tài)進行合理的糾偏，糾偏量不宜過大，應緩慢逐步的進行糾偏；對盾構的注漿壓力、注漿速度和注漿量進行調整，以適應地面及地下管線的變化；控制掘土量及出土量，使得土倉土壓保持在一個穩(wěn)定的范圍內；及時報備道路交管部門、市政管線部門，詳細說明施工對地面及管線的影響，協(xié)助有關部門對路面及地下管線開裂情況妥善處理。4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施4）管片吊裝及拼裝事故應急措施發(fā)生管片吊裝、拼裝事故時，各施工人員應立刻停止管片的吊裝、拼裝施工，并及時上報應給應急救援小組，由應急救援小組根據現場情況，合理的啟動應急預案；技術人員對管片輸送機和拼裝機性能進行測試檢驗，對吊裝頭的質量和行走軌道進行全面檢查，發(fā)現故障或安全隱患時立即安排專業(yè)人員維修或處理。處理完畢后，要進行試運行以檢查處理的效果，試運行合格后方可開始管片的吊運和拼裝工作。（3）事故應急處理措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施5）溜車事故應急措施全面檢查隧道內部的運輸軌道，看看其是否會發(fā)生偏離，軌道的安裝是否達到要求，精度是否滿足；安排專業(yè)維修人員對溜車的運輸機進行全面檢查，發(fā)現問題要及時維修或更換，并利用千斤頂將運輸機車復位調整，使得運輸機車可以正常工作；檢查機車是否對隧道其它施工設備有撞損，如有損壞及時進行維修或更換；對防溜車的裝置進行檢查，保證防溜車裝置正常功能工作，并核查防溜車措施是否落實到位，調整和完善防溜車的措施。（3）事故應急處理措施4.4.2地鐵盾構施工風險管理措施（3）事故應急處理措施6）隧道滲、漏水應急措施發(fā)生隧道滲、漏水事故時，立即通知應急救援小組，若滲漏水情況出現在盾構密封系統(tǒng)，則立即停止盾構的推進，并通知應急救援小組啟動應急預案；當盾構機切削輪驅動裝置的內部密封系統(tǒng)部位發(fā)生滲、漏水時，首先應派專業(yè)人員檢查密封件前部空間是否有污染物，有污染物及時清理干凈，然后再用潤滑油對內部密封系統(tǒng)進行手工潤滑，利用潤滑油進行密封止水；當盾構機切削輪驅動裝置的外部密封系統(tǒng)部位發(fā)生滲、漏水時，派專業(yè)人員調整驅動裝置外部密封系統(tǒng)的潤滑油供應管路；6）隧道滲、漏水應急措施當盾尾鋼殼的鉸接密封部位發(fā)生滲、漏水時，立即派專業(yè)人員將鉸接密封圈重新拉緊，并對密封圈進行手工潤滑；在當盾尾外殼的密封部位發(fā)生滲、漏水時，立即派專業(yè)維修人員，對盾尾油脂壓注系統(tǒng)進行全面檢查，