1、盾构始发风险事故分析与对策内容提要：盾构始发是盾构法隧道施工的关键工序，也是盾构施工风险较大的一道工序。阐述了盾构始发过程中的准备工作内容，主要的风险分析以及预控技术。 关键词：始发 风险分析预控 中图分类号：TL364+.5 文献标识码：A 文章编号： 1工程概况 宁波市轨道交通 1 号线一期工程地下工程标段包括 2 个区间隧道：福明路站世纪大道站、樱花公园站福明路站。 樱花公园站福明路站世纪大道站区间隧道位于江东区中山东路路下，沿线多为居民楼，情况复杂。线路须下穿五座桥梁：洞桥、过旧桥、太古桥、七里垫桥及史家桥。下穿的五条河流均为后塘河支流。区间隧道采用盾构法施工，隧道主要穿越地层为2-2
2、 层灰色淤泥质粘土、2 层灰色粉质粘土夹粉砂及2 层灰色粉质粘土。 本工程区间隧道施工采用一台日本小松公司产的外径为 6340mm，长度为 8680mm 的带铰接土压平衡式盾构掘进机。 盾构机从福明路站东端头井下井，从右线始发掘进，到达世纪大道站西端头井后盾构调头，然后沿隧道左线施工至福明路站。到达福明路站后盾构机主体分解吊出端头井，从福明路站西端头井下井，后配套从福明路站底板上过站。在隧道右线完成盾构机连接后，沿隧道右线继续施工到达樱花公园站，在樱花公园站东端头井调头，然后沿隧道左线施工至福明路站西端头井结束施工。详见图 1.1-1。 图 1.1.-1 盾构施工流程图 2盾构始发施工 2.1
3、 盾构始发准备工作 2.1.1 洞门土体加固 盾构始发前进行洞门土体加固，采用三轴搅拌桩和高压旋喷桩加固，凿除洞门混凝土（地连墙围护结构）之前，对洞门加固土体进行钻芯取样，检测土体的加固强度是否达到设计要求（28 天后强度不小于 1Mpa） 。然后在洞圈内上下、左右、中心凿五个观测孔，用来观察外部土体情况。2.1.2 洞门凿出 洞门围护结构为钢筋混凝土结构，分 9 块凿除，施工顺序为：先上后下、先内后外。 凿除混凝土时，先暴露出内排钢筋，割去内排钢筋，按照分块顺序凿除洞圈内地下连续墙混凝土，凿至外排钢筋并保留外排钢筋，落在洞圈底部的混凝土碎块应清理干净，然后按照先上后下的顺序逐块割除外排钢筋，
4、并将混凝土块吊出端头井，清理剩余残渣。洞口凿除必须连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量。 2.1.3 洞门密封装置安装 由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构始发时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由帘布橡胶板、圆环板、固定板、翻板等组成的洞口防水密封装置。 2.2 盾构始发施工 洞门混凝土凿除并清理干净后，将盾构机刀盘贴近土体，盾构始发后，正面土体为加固区，土质较硬，为控制推进轴线、保护刀盘，耐心磨削旋喷桩和水泥土搅拌桩，使加固区土体得到充分切削。当盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突然变化，平衡压力设定值应略高于理论值。 3盾构始
5、发风险事故分析 盾构始发作为盾构施工的一个必经阶段，也是盾构施工风险控制的关键阶段，是整个盾构隧道施工成功的关键。宁波市轨道交通 1 号线一期工程地下工程标段盾构始发共四次，宁波属于软土地层，盾构始发风险性大，整个盾构始发过程将是盾构施工的关键。根据盾构始发施工工序分析可能发生的风险事故类型和事故原因如下： 3.1 打观测孔时漏水、涌砂 盾构洞门外侧土体加固方案不当、加固深度范围不够、加固效果欠佳，造成加固体质量有缺陷时，将会在搭设观测孔时发生漏水、涌砂事故。 3.2 破除外层洞门漏水、涌砂 洞门外侧土体加固方案不当或加固效果欠佳，造成漏水漏砂；由于地下水丰富，形成通路，造成漏水涌砂。 3.3
6、 破除里层洞门发生洞门土体坍塌 洞门外侧土体加固方案不当或加固效果欠佳，自立性达不到洞门拆除所需的施工时间。 地下水丰富，土体软弱自立性极差。 洞门拆除施工工艺不合理或施工中发生意外，造成洞门外土体暴露时间过长。 3.4 洞门防水装置处出现漏水 洞门密封装置安装不好，止水橡胶帘带内翻，造成水土流失。 洞门密封装置强度不高，经不起较高的土压力，受挤压破坏而失效。 盾构机损坏密封装置。 3.5 盾构机贴近土体后并开始掘进施工后，盾构机螺旋输送器口漏水、涌砂 洞门外侧土体加固方案不当、加固深度范围不够、加固效果欠佳，造成加固体质量有缺陷。 洞门外承压水位过高，水压力过大。 3.6 支撑体系失稳 盾构
7、推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中。 盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够。 组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够，各构件间的焊接强度不够。 后靠与负环管片间的结合面不平整。 3.7 盾构机磕头 盾构机离开加固体时没有及时建立土压。 3.8 周边道路、建筑物、管线沉降大 洞口土体加固质量不好，强度未达到设计或施工要求而产生塌方，或者加固不均匀，隔水效果差，造成漏水、漏泥现象。 在凿除洞门混凝土或拔除洞门钢板桩后，盾构未及时靠上土体，使正面土体失去支撑造成塌方。 洞门密封装置安装不好，止水橡胶帘带内翻，造成水土流失。 洞门密封装置强度不高，经不
8、起较高的土压力，受挤压破坏而失效。 盾构外壳上有突出的注浆管等物体，使密封受到影响。 土体塌陷涌入车站内。 4盾构始发风险预控技术 4.1 洞门土体加固预控技术 加固体与围护结构之间的冷缝处理很重要，必须采用高压旋喷桩进行嵌缝处理，靠近围护结构一侧的两边应采用“丁”字形进行旋喷桩的施工，根据现场实际情况可将搅拌桩和旋喷桩的深度适当加深，保证加固区的止水效果； 通过水平和竖向取芯对旋喷桩的效果进行判断，尤其是成桩率及芯样的连续性，如不满足要求必须进行注浆补强处理。 控制洞门加固质量，保证垂直度偏差1%，确保水泥参量。加固土体达到龄期后，进行钻心样，如发现强度不达标，对该部位进行注浆补强或重新加固
9、处理； 4.2 打设观察孔 在拆洞门前根据地质情况，土体加固情况、周边管线情况等来布置洞门内部探孔位置、探孔深度及探孔数量。检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下拆洞门； 4.2 破除里层洞门发生洞门土体坍塌 根据洞门的实际尺寸，制定合理的洞门拆除工艺，施工安排周详，确保拆洞门时安全、快速。 里层地连墙凿除必须连续施工，及时清除洞口内杂物、混凝土碎块、钢筋等，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的暴露时间。 可采用木板、木撑对暴露土体进行简单加固，防止土体坍塌。 在整个作业过程中，对洞口土体稳定性进行监测，并注意洞门渗水情况，确保洞口土体稳定和洞门附近作业人员的安全。布置井点降水管，紧急情
10、况启动降水； 4.3 洞门防水装置控制技术 检查洞门防水装置螺栓是否拧紧、帘布橡胶板是否紧贴预埋洞圈。 盾构始发前，在外围刀盘和帘布橡胶板外侧涂抹润滑油以免盾构机刀盘刮破帘布橡胶板影响密封效果。 安排专人观察洞圈是否漏水。 盾构机刀盘严禁在洞门范围内转动，防止损坏密封装置。 4.4 盾构机螺旋输送器口漏水、涌砂预控技术 盾构掘进时做好施工参数调整，保证土压和推力。注入泡沫，进行土体改良。始发过程中安排专人观察螺旋机密封情况。 4.5 支撑体系失稳 支撑体系失稳基本只会出现在加固区推进的过程中，可通过开启盾构上半环的超挖刀减小推进阻力。 施工中必须对盾构施工进行动态管理，对土压力设置、盾构掘进速
11、度等重要参数详细计算并严格管理，建立现场旁站制度，监测反力架连接点及直撑体系安全。 在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力； 采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁。在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作； 对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度； 尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均。 4.6 盾构
12、机磕头 当刀盘还有一环管片距离离开加固体时就建立土压；将平衡土压力值设定稍高于理论值；盾构推进轴线略大于设计坡度。根据地层变形量等监控信息对平衡压力设定值、推进速度等施工参数及时调整。 4.7 周边道路、建筑物、管线沉降大 始发前做好周边建筑物、管线调查，制定建筑物、管线保护措施。建筑物、管线监测点始发前布置完成，并完成初始值采集，加大监测频率，控制建筑物、管线沉降值。 控制降水，做好降水井降水记录每天观察水位变化，确保按需降水。 始发前做好周边管线调查，制定管线保护措施。 管线监测点始发前布置完成，并完成初始值采集，加大监测频率，控制管线沉降值。 控制降水，做好降水井降水记录每天观察水位变化
13、，确保按需降水。 盾构出洞前应对影响范围内的管线做详细调查，尤其要注意上水管、雨污水管爆裂后，管中水喷出对盾构出洞安全的不利影响。 盾构将进入进洞口土体加固区时，要降低正面的平衡压力； 在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注重出土量及土压情况； 5结束语 盾构法隧道工程是一项风险较大的施工技术，而出洞又是盾构施工中一个关键的风险源，出洞的成功与否对于整条隧道施工具有举足轻重的意义。通过多年来前人的不断摸索和实践，盾构出洞施工技术也在原有的基础上不断的发展和完善，施工人员要不断摸索和总结，根据不同的地质条件制定适用的预案，具体条件具体分析，同时加强管理，以保证在出洞时能顺利完成。 参考文献： 1周文波 盾构法隧道施工技术及应用 中国建筑工业出版社 2004.11 2GB 50446-2008 盾构法隧道施工与验收规范2008.6 3陈馈等主编 盾构施工技术 人民交通出版社 2009.5
