盾构法隧道施工阶段的风险控制要点

发布时间:2018-10-31

盾构始发/到达风险

1风险因素分析

（1）盾构始发时发生栽头、左右姿态偏差等，会导致后续轴线位置偏离，对施工精度产生较大影响；

（2）盾构始发和到达时发生涌水涌砂；

2风险控制措施

（1）盾构机始发托架离掌子面距离不宜太大；

（2）反力架和始发架的设计应考虑不利荷载。

（3）设计和确保实施恰当的降水、回灌、止水帷幕等承压地下水治理措施；

（4）围护结构SMW工法桩中H型钢拔除不能过早；

（5）优化端头加固方案；

（6）在合适的时间进行注浆；

（7）始发前应检查洞门密封系统安装情况。

盾构机刀盘刀具出现故障风险

1风险因素分析

盾构机刀盘刀具是盾构机的主要开挖装置。在掘进过程中容易发生磨损或故障，造成掘进速度降低或中止。造成盾构机刀盘刀具出现故障的原因主要有：

（1）刀具迎土面、刀盘外圈硬化耐磨保护不足，在刀具有磨损迹象时，没有及时换刀；

（2）在石英含量高的砂砾岩等硬岩中掘进；

（3）泡沫入口少、泡沫管堵塞导致刀具缺少润滑；

（4）刀盘上未设先行刀，造成齿刀磨损快； 

（5）超前注浆加固时水泥浆液灌入土舱导致刀盘开口堵塞，渣土不能顺利进入土舱。

（6）地下不明构筑物。

2风险控制要点

为了降低刀盘刀具的磨损，在盾构隧道施工中要考虑隧道沿线地质情况，针对性地对刀盘结构、刀具分布进行设计，在施工阶段要综合考虑和采取以下措施：

（1）对刀具、刀盘采取硬化耐磨措施，刀具有磨损迹象须及时换刀；

（2）在硬质岩层中掘进时应针对性调整刀盘构造和刀具分布设计，做好应急预案；

（3）设计盾构机时应设置足够泡沫入口，泡沫管堵塞时应及时疏通；

（4）设置先行刀；

（5）超前注浆加固工作应选择适当的时机和位置。

盾构开仓风险

1风险因素

开仓作业过程中存在着气体中毒、泥水喷涌、坍塌等风险，人员在高压下工作可能患减压病。

2风险控制要点

（1）开仓后先观察掌子面的稳定情况，经判断稳定后，再进入土仓作业；

（2）在作业过程中必须由专人负责掌子面稳定情况观察，一旦发现异常及时撤出施工人员，并关闭仓门，经观察，有坍塌发生时，在可能的情况下必须立即进行处理，若坍塌现象严重必须立即关闭仓门；

（3）带压进仓人员必须提前进行身体检查才允许进行带压作业。

（4）带压进仓前必须在盾构机前体、刀盘四周注浆加固使其能保住进仓作业环境的气压。

（5）进仓前先加压试验，气压大小根据作业地点土层埋深来定，气压能保持稳定方可进仓作业。

（6）带压进仓作业不得过长，先关土仓门，然后减压，减压时必须慢而稳。

盾构机吊装风险

1风险因素分析

（1）盾构吊装场地地基承载力不足；

（2）吊装时发生倾斜、折臂、脱钩、断绳等风险；

2风险控制要点

（1）施工前对施工区域进行检查保证场地承压能力达到要求；

（2）施工应对参加施工的机械、机具进行检查，特别是吊机的安全防范措施，确认其性能及状况处于良好状态。

盾构空推风险

1风险因素分析

（1）盾构机在空推时，不良的行进姿态可能会对管片拼装质量产生影响；

（2）盾构机到达空推段前，随着刀盘前方岩土逐渐减少，盾构机对前方岩体及矿山法段与盾构段接口位置的扰动也逐渐增加，到达部位可能发生失稳；

（3）盾构机在空推段内阻力较小，可能使管片之间挤压力达不到设计要求，从而造成密封性降低。

2风险控制要点

（1）应保证混凝土导台的施工精确度，确保盾构机行进姿态良好；

（2）盾构机在到达空推段前，应设定合适的掘进参数，保证顺利到达；

（3）在盾构机推进过程中需要在刀盘前堆积适量的豆粒石并不断补充，为盾构空推提供足够的反力。

盾构施工过程中穿越风险地质或复杂环境风险

1风险因素分析

（1）施工过程中，由于挖掘土体体积大于隧道所占体积，土体损失引起沉降；从而对既有建构筑物、管线等造成破坏；

（2）由于盾构推进过程中的挤压、扰动，使土体结构变化，发生固结，所导致的沉降，对既有建构筑物、管线等造成破坏。

2风险控制要点

（1）尽量避免超挖、欠挖导致地面沉降（隆起）；

（2）设定合理的推进速度、盾构推力、注浆压力和正面土压力；

（3）及时注浆，避免注浆量不足；另一方面，也要避免注浆量过大劈裂土体造成地面冒浆；

（4）控制盾构姿态，减少地层扰动；

（5）建立隧道监控测量与超前地质预报联合分析；设定不良后果的应急补救措施。

泥水排送系统故障风险

1风险因素分析

随着软土地区盾构隧道施工越来越多，泥水平衡式盾构的使用也越来越普遍。泥水盾构排送管路出现故障时，可能导致舱内压力增大、地面冒浆等风险。造成泥水排送系统故障的原因主要有：

（1）排浆管直径过小，石块、木块等造成管路堵塞；

（2）结泥饼造成排浆管出口和过滤箱堵塞，舱压变化造成砂粒超量进入切削舱，引起地面沉降。

（3）泥浆当中的岩块砾石崩断的刀具等在排浆管中高速流动过程中对泥浆泵产生冲击，使得泥浆泵被击穿。

2风险控制要点

（1）在排浆管前设置沉淀槽或沉淀箱，安装竖向隔栅；

（2）做好防结泥饼措施；排浆管发生堵管应及时处理。

（3）对刀盘刀具应进行监控，发现刀具脱落及时进行处理。

在上软下硬地层中掘进中土体流失风险

1风险因素分析

在上软下硬地层中进行掘进时，可能造成土体流失、地面塌方等风险。在上软下硬地层中掘进的主要风险因素有：

（1）上软下硬地层导致刀具磨损速度快、推进速度慢，上部地层被扰动向下流失，导致地面发生塌陷；土舱压力上升导致螺旋输送机喷涌，使地面发生塌方；

（2）在掘进速度过快的情况下，盾构机出渣能力不够充分，土舱内土压、温度上升导致结泥饼。

2风险控制要点

在上软下硬地层中掘进，要注意：

（1）及时更换磨损刀具，对上部软土进行加固；

（2）发现出渣量多于正常时要及时采取措施；盾构掘进速度应根据盾构出渣能力制定。

盾尾注浆时发生错台、涌水、涌砂风险

1风险因素分析

在盾尾注浆时，如果注浆参数控制不当，可能造成盾尾击穿、管片错台和涌水涌砂等风险，盾尾注浆时的主要风险因素有：

（1）盾尾油脂注入不及时、注入量不足，导致漏水；

（2）盾尾注浆压力过大，导致盾尾击穿，产生涌水涌砂；

（3）二次注浆压力过大，导到管片被压破裂，产生错台和涌水涌砂。

2风险控制要点

（1）及时注入足量盾尾油脂；

（2）设定合适注浆压力。

管片安装机构出现故障风险

1风险因素分析

在盾构管片安装过程中，油压动力系统、吊装头等可能会出现故障，影响工程的正常推进，严重时导致管片坠落等事故的发生，盾构管片安装机构的主要风险因素有：

（1）油压控制管路故障，使盾构安装机构失去动力；

（2）管片拼装时由于管片撞击，使吊装头断裂。

2风险控制要点

（1）对于管片安装器油压控制管路应定期检查和维修；

（2）拼装机管片就位速度不宜过快，以防管片相互撞击。

敞开式盾构在硬岩掘进中发生岩爆风险

1风险因素分析

敞开式盾构在硬岩掘进中发生岩爆的主要风险因素有：

（1）岩层地应力较高；

（2）掘进过程中发生应力集中。

2风险控制要点

（1）预报措施：在施工勘察阶段，确定可能发生岩爆的里程和部位。在施工过程中加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力大小。

（2）喷水软化围岩：对于轻微岩爆地段，利用盾构设备上的喷水系统，采取喷水软化围岩面；

（3）快速加固围岩：围岩一旦从护盾后露出，即利用锚杆、注浆等手段对围岩进行迅速的加固；

（4）应力释放：围岩从护盾后露出后，在拱部一定范围内施做部分应力释放短孔；

（5）应急支护：发生岩爆时，快速安装支护拱架，或采用喷射混凝土进行应急支护。

（6）紧急避险：岩爆非常剧烈时，应在危险范围以外躲避一段时间，待围岩应力释放，岩爆平静为止，再采取合适手段处理岩爆段。

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