1、广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案盾构下穿建筑物应急预案编制: 审核: 审批: 中铁十八局集团有限公司广州市轨道交通二十一号线工程【施工 11 标】土建工程项目经理部二一五年五月广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案目录一、编制依据 .1二、工程简介 .1三、 工程地质概况 .13.1、地形地貌 .13.2、水文地质概况 .23.3 周边环境 .3四、 区间施工风险及对策分析 .44.1 区间下穿密集居民区的施工安全 .44.2 盾构在密集居民区开仓换刀 .54.3 盾构施工过程中，
2、管片下沉 .54.4 盾构穿越砂层容易出现喷涌，地表沉降 .64.5 盾尾密封失效 .74.5 刀盘结泥饼 .74.6 地面冒浆 .7五、应急预案及应急措施 .75.1 应急预案 .75.1.1 盾构机必须停止掘进的情况： .75.1.2 地面发生较大沉降 .75.1.3 建筑物发生倾斜 .85.2 应急措施 .95.2.1 建筑物倾斜、裂缝、倒塌 .95.2.2 建筑物下沉 .105.3 应急保障体系 .105.3.1 成立应急抢险领导小组 .105.3.2 小组人员职责 .115.3.3 物资储备 .125.3.4 人员保证 .145.3.5 报告、处理程序 .145.4 应急响应 .15
3、5.5 应急救援相关制度 .17广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案0一、编制依据1、广州市轨道交通二十一号线【施工 11 标】水西站长平站盾构区间隧道施工设计图纸。2、水西站长平站区间地质补勘报告；二、工程简介本工程为广州市轨道交通二十一号线【施工 11 标】水西站长平站盾构区间工程。区间盾构隧道在右线 YDK20+045.747-YDK20+100.000、YDK20+228.747-YDK20+500.000、YDK20+480.000下穿水西村居民楼、水西村卫生院。3、工程地质概况3.1、地形地貌本层共分为 4 个亚层，各亚层的特
4、征及分布如下：1）陆相冲-洪积粉细砂层，本层代号为“”黄褐色，饱和，稍密，分选性一般，级配良好，主要成分为石英，局部含较多黏粒。2）陆相冲-洪积中粗砂层，本层代号为“”黄褐色，饱和，稍密，分选性一般，级配良好，主要成分为石英，含少量粉黏粒。3）陆相冲-洪积砾砂层，本层代号为“”黄褐色，饱和，中密，分选性一般，级配良好，主要成分为石英，局部含卵石。4）冲-洪积可塑状粉质黏土层（Q3+4al+pl） ，本层代号为“”黄褐色黄褐色，软塑，主要为粉黏粒组成，局部含粉细砂，黏性较好。5）冲-洪积可塑状粉质黏土层（Q3+4al+pl） ，本层代号为“”黄褐色，可塑，主要为粉黏粒组成，局部含粉细砂，黏性较好
5、，韧性中等，干强度中等，中压缩性。6）硬塑状砂质粘性土层（Qel） ，本层代号为“” 。褐黄色，硬塑状，由花岗岩风化而成，以粉黏粒为主，含较多石英砂粒，广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案1黏性较差，遇水易软化、崩解。7） 花岗岩全风化带（S3） ，地层代号深灰黄色、褐黄色，原岩组织结构已基本风化破坏，但尚可辨认，岩体呈坚硬土状，遇水易软化。8）花岗岩强风化带（S3） ，地层代号灰黄色、褐黄色，岩石组织结构大部分已破坏，但可清晰辨认，矿物成分已发生显著变化，钻孔揭露岩芯多呈半岩半土状，局部岩碎块状，风化裂隙发育，岩体较破碎，遇水易软化、崩
6、解。3.2、水文地质概况详勘资料显示，地下水水位受地形影响，地下水位埋深变化大，勘察期间测得各孔稳定水位埋深为 1.2028.70m，平均 15.08m，地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，并受季节变化影响，每年 510 月为雨季，大气降水充沛，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位随之下降，年变化幅度一般小于5m。根据区间沿线地下水赋存条件、含水介质及水力特征分析，地下水主要有两种基本类型，分别为松散土层孔隙水和块状基岩裂隙水。1）第四系松散岩类孔隙水第四系松散岩类孔隙水含水层主要包括欠压实的填土层、冲洪积砂层。人工填土层主要为上层滞水，其富水性差，场地内主要为由黏性土组
7、成的素填土，透水性弱。第四系冲积洪积砂层、呈透镜体状零星分布，厚度不大，含有黏粒，富水性较好，透水性中等强。此外，第四系冲洪积土层、坡积土层、残积土层，富水性差，透水性较差，为弱透水土层，但当残积土、全、强风化岩含粗颗粒较多或裂隙发育时，其透水性明显增强。块状基岩裂隙水块状基岩裂隙水主要赋存在志留纪花岗岩及元古界花岗岩的强（岩块状）风化带和中风化带，其赋存条件与岩石风化程度、裂隙发育程度等有关，岩石裂隙发育时，岩层渗透性较好，富水性较好。从本次勘察资料分析，场地内部分地段基岩强（岩块状）风化带和中风化带裂隙发育，岩石破碎，透水性可达中等；在裂隙不发育地广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】
8、 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案2段或当裂隙被充填时，地下水赋存条件相对较差，具弱透水性，富水性也较差，微风化岩其富水性较差，渗透性一般为弱。由于部分强中风化基岩上覆全风化岩和残积土等为相对隔水层，这部分基岩风化裂隙水具承压水特征。承压水水头变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，并受季节变化影响。松散土层孔隙水主要赋存在第四系砂层中，其补给主要来源于大气降水和地表水补给；排泄主要为大气蒸发及向河流排泄。基岩裂隙水补给来源主要是来自第四系砂层越流补给；排泄方式主要表现为以地下径流方式排向下游地区或人工抽汲地下水。本区间地下水对混凝土结构具微弱腐蚀性，腐蚀介质为 PH、对混凝土
9、结构中的钢筋具有微腐蚀性。3.3 周边环境水西村居民楼处于隧道正上方、水西村卫生院距离左线隧道边线 26 米、科诚山庄距离右线隧道边线 10.8 米。盾构下穿水西村（GDK20+264.92GDK20+540）275m 范围，隧道埋深约 1217m，隧道正上方房屋密集，线路正上方有不同年代居民房屋 40 栋，总面积约 12066 平米，施工影响范围（隧道 2 倍埋深）房屋 175 栋，总面积 50938 平米，村民为了得到更多的赔偿面积，加建违建现象明显，被萝岗当地人称为“握手房” ，并且房屋基础多为条形浅基础，少部分为人工挖孔桩基础，直接坐落在砂层地质上，抗扰动能力较薄弱。地表房屋的现状：广
10、州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案34、区间施工风险及对策分析过建筑物前的准备：1）在即将进入居民楼前进行刀具检查及更换。2）对设备进行全面保养及维修。3）对房屋进行监测4.1 区间下穿密集居民区的施工安全本区间在隧道边线沿线房屋建筑物相对较多，主要村民房屋、广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案4其中多数房屋为浅基础或者无基础资料，存在相当大的风险隐患，且隧道洞身为砂层、淤泥质层等软弱地层，隧道埋深较浅，失水后沉降变形较大，存在风险较大。盾构经过时，加强监测、严格控制盾构推进参数、洞
11、内加强管片同步注浆和二次注浆外。4.2 盾构在密集居民区开仓换刀在盾构掘进施工中，由于本段地质大多为砂层，刀具极易磨损，可能需要多次停机换刀。换刀风险极大，掌子面极易涌水、涌砂、坍塌，造成人员伤害。对施工进度影响较大。本工程可能存在带压换刀。带压换刀属于高风险、高难度作业。是本工程重难点，带压换刀需做好以下几点：1）超前地层加固，为确保刀盘前方周围地层的气密性和有效封堵刀盘后部来水，带压作业前需利用设备自带的超前注浆孔对刀盘前周围地层进行注浆加固，如有条件需进行地表加固；2）出土及气密性试验，为了确保带压进仓作业安全顺利进行，进仓前必须进行土舱压气试验、测定土舱 渗水量和人员舱气密性试验等工作
12、；3）带压进仓检查，为了进一步判断掌子面的地质情况和刀盘刀具磨损情况，首先要由专业工程技术人员带压进仓对掌子面的地质情况和稳定性进行检查、确认，同时对刀盘、刀具磨损情 况进行检查，确定换刀方案和各种带压换刀前的各项准备工作；4）带压进仓作业根据技术部门制定的工作方案，施工人员在专业操仓和救生人员的配合下进行换刀、处理断螺栓、凿刀槽等工作；5）完成收尾工作恢复推进换刀工作完成后，作业人员要将土舱内所有的铁制工具拿出仓外，机电技术人员要对所有的刀具安装质量进行检查，确认无误后关闭土舱门恢复推进。4.3 盾构施工过程中，管片下沉本标段盾构隧道线路埋深较浅，在隧道底部和顶部多处出现砂层，分别为粉细砂层
13、、中粗砂层和砾砂层，淤泥质层，为保证隧道在使用过程中的安全，根据砂层液化指数的判断，部分区段的的隧道底部和顶部建议进行加固处理，加固采用在洞内用复合袖阀钢管注浆的加固措施。广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案5A1PKBC23洞 内 隧 道 底 部 加 固 示 意 图4.4 盾构穿越砂层容易出现喷涌，地表沉降针对穿越砂层地质出现喷涌现象，容易导致螺旋机出土量难以控制，地面易塌陷，穿越砂层地质时需要做好以下几点：1）在水量较大的地段掘进时采用螺旋输送机双闸门控制，加注泥浆或高效聚合物，防喷涌、防涌水，必要时采用保压泵碴装置。同时，利用盾构机
14、配套的二次注浆设备及时注浆，在管片外周形成连续的封闭环，防止管片周围的地下水串通，避免喷涌。2）采用土压平衡模式掘进参数；严格控制盾构掘进方向和铰接油缸的行程差，以确保铰接密封效果。加强盾构机铰接密封检查，保证不漏水漏砂。3）经常检查盾尾密封刷密封效果，经常填加油脂，确保密封刷状态良好。4）若出现喷涌现象，立即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡，通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。然后才将螺旋输送机的后门慢慢打开，开门度为 30%，边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。5）做好盾构机及后配套设备的保障后勤工作，保持连续快速推进，不能因盾构机后配套设备故障而影响掘进。6）严密
15、监控螺旋机出土口的出土情况和土仓的压力变化情况，一旦发生喷涌现象，首先关闭螺旋机出土口处的闸门，然后在螺旋输送机出土口接驳保压泵碴系统，保证掘进，避免地下水、流砂或所添加泥浆的大量喷出，保持土仓内的土压稳定。7）向土仓中加入膨润土或发泡剂，改善土仓内土质的和易性，广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案6使土体中的颗粒和泥浆成为一个整体，连续从螺旋输送机排出，避免喷涌。4.5 盾尾密封失效采用手动或自动装置经常向密封刷注油脂。避免同步注浆浆液对钢丝刷的损害。具备气压保护下更换维修盾尾密封系统。管片应居中拼装，以防止间隙过大，从而可能降低盾尾密
16、封效果。针对漏水、渗水、漏泥浆部位进行注浆堵漏。4.5 刀盘结泥饼盾构穿越单一粘土层中，刀盘容易聚集泥饼，使开挖能力降低1）在这一地层中注意泡沫剂注入，以改良渣土。2）开启刀盘中心的冲刷系统，用高压喷嘴冲击泥饼。4.6 地面冒浆应适当减小土仓压力，适当调节双液浆的配比，减少初凝时间，进行二次注浆。五、应急预案及应急措施5.1 应急预案5.1.1 盾构机必须停止掘进的情况：盾构前方发生坍塌或遇到障碍盾构自转角度过大盾构位置偏离过大盾构顶推力较预计的过大可能发生危及管片防水、运输及注浆遇到障碍等5.1.2 地面发生较大沉降地面发生较大沉降的情况分两种情况，一是地面沉降发生盾构前方，另一个是地面沉降
17、发生在盾构经过区。沉降在盾构前方的情况。1、首先盾构司机应停机保压（根据地质条件确定保压压力、保压期间时刻关注地面沉降情况） 。广州市轨道交通 21 号线工程【11 标】 【水西站长平站】盾构区间 盾构下穿建筑物应急预案72、在第一时间将相关情况报告值班领导，值班工程师应各司其职，首先将地面较大沉降甚至坍塌部位进行封锁，并与政府相关部门联系，禁止车辆通行。3、组织人力及物资对较大沉降处进行填充，如有必要，进行加桩加固。4、在进行加固平整后，盾构机方可通过，在通过时，掘进速度不宜过快，控制好刀盘转速，以减小对土体扰动；同时，加大同步注浆量，及时进行二次补偿浆液（具体配比根据地质进行调配） 。盾构
18、机通过后，对沉降地面进行恢复。1、沉降在盾构通过段的情况（针对地面沉降较大甚至坍塌、冒浆） 。2、根据检测数据确定沉降量，如该地面下的洞内已进行二次注浆，同时地面进行填充恢复。3、如地下的洞内措施未进行到二次注浆，则应及时进行二次注浆，注浆的凝固时间应选较短的双液浆，同时地面进行填充恢复。5.1.3 建筑物发生倾斜如发生在盾构前方，则应立即停机，并进行保压；报告值班领导，封锁建筑物周边区域，减少对土体的扰动，防止建筑物的更大倾斜。同时采取措施，将建筑物进行暂时固定。另外应将建筑物进行恢复和加固工作。如发生在盾构机已通过过地带，除无须停机外，其它措施与上一条相同。盾构通过建筑物下方时，应控制好倔进参数、刀盘转速等；增加同步注浆、及时进行二次注浆。5.1.4 建筑物裂缝若发现建筑物裂缝情况，应立即进行建筑物监测：监测内容包括建筑物的四角、大转角处及沿外墙每 1020 米处。高低建筑物，新旧建筑物、纵横墙等交错处的两侧。不同结构的分界处及填挖分界处。设制监测允许值及警戒值：在允许值内的措施为保持盾构开挖面的稳定：即调整掘进参数（刀盘和土仓压力、排土量和推进速度、螺旋机转速、千斤顶总推力、注浆方式、盾构姿态及管片拼装偏差等）
