成都地铁施工风险及应急预案.doc

第一章 总 则
1 编制目的
为了及时、有序、有效地控制和减少施工过程中也许发生的事故及财产损失，保证盾构施工的自身安全和社会公共安全，促进生产健康有序的发展，根据国家、四川省及成都市现行有关法律法规、规程和技术规定，以及中铁隧道集团有限公司和成都地铁有限公司安全生产管理制度、规定的规定，结合我项目的实际情况，特制定本施工风险及应急预案。
本施工风险及应急预案对本工程项目也许发生的各种紧急情况，进行了风险辨认和评估，制定了相应的应对措施和预案，同时明确项目部应急救援组织机构、资源以及应急响应的运作，实现规避施工风险及在发生重大生产安全事故时，可以调动一切也许的力量（自救、社会救援等）立即进行救援工作，尽量减少事故的危害，保障项目施工人员和周边居民的人身健康和安全及项目、周边单位和社会公共设备、设施财产的安全。
2 编制依据
(1) 成都地铁1号线一期工程【省体育馆～倪家桥～桐梓林站～火车南站】盾构区间隧道施工设计图 （铁道第二勘察设计院）；
（2）【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站】盾构区间隧道岩土工程勘察报告（四川地质工程勘察院）；
（3）【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站】盾构区间建（构）筑物及地下管线调查报告；
（4）国家、四川省及成都市现行有关法律法规、规程和技术规定；
（5）中铁隧道集团有限公司及成都地铁有限公司安全生产管理规定、制度；
（6）成都地铁1号线一期工程盾构施工4标实行性施工组织设计。

第二章 工程概况
1 工程位置和范围
成都地铁1号线一期工程盾构4标起于省体育馆站南端，止于火车南站北端。隧道总长4900.43单线延米，其中左线隧道长2328.2单线延米，右线隧道长2572.23单线延米，线路基本沿人民南路中部敷设，分省体育馆路～倪家桥站区间、倪家桥站～桐梓林站区间、桐梓林站～火车南站站区间三个区间，设3处联络通道，12个洞门，如图1所示。
图1 盾构4标工程平面示意图
2 周边环境
本区间基本上处在人民南路下方，人民南路属成都市重要交通干道，交通繁忙，施工中不能中断交通。
隧道沿线下穿中国成达化工集团、建委大楼、二环路-人南立交桥、凯宾斯基饭店、成都信息港（原电力调度中心）、美力国际俱乐部、机场立交桥以及火车南站股道等多处重要建（构）筑物，部分建（构）筑物基础距离隧道较近，需采用预加固等措施。人民南路沿道路两侧敷设有大量的城市管线，同时在交叉路口尚有一些横跨线路的管线存在。当线路处在道路两侧时，区间隧道的上方均存在管线，当线路处在道路中央时，对管线的干扰相对较小。其中在人民南路－二环路交叉路口的管线埋深较大。重要的城市管线有：污水管（最大管径达1400mm）、雨水管及管沟（最大管沟达3000×2023mm）、煤气、电力管及管沟、电信管及管沟等。
沿线建（构）筑物及地下管线的现场实际情况详见《【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站盾构区间】建（构）筑物及地下管线调查报告》。
3 工程地质、水文地质和气象条件
3.1 工程地质
标段内上覆第四系土层，下伏基岩为白垩系上统灌口组紫红色泥岩。从上至下地层如表1所示。本标段通过的的地层类型比例见图2所示，各类地层中颗粒所占比例见图3所示。详见《【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站】盾构区间隧道岩土工程勘察报告》。
表1 区间地层分层及各层性状
地层
名称
地层
编号
地 层 描 述
体育馆站～倪家桥站
倪家桥站～桐梓林站
桐梓林站～火车南站
人工填土层（Q4ml）
<1>
由杂填土及素填土组成，地表多为混凝土路面。呈褐黄、灰黑等杂色，松散为主，局部稍密，潮湿。由碎石、砂土、砖瓦碎块等建筑垃圾组成，其间充填粘性土、粉土及砂土等。
段内分布于地表，层厚一般0.7～5.9m。
段内分布于地表，层厚一般1.80～3.20m。
段内分布于地表，层厚一般1.5～5.5m。
软土（Q4al）
<2-1>
--
--
灰黄色，湿～很湿，软塑，夹薄层粉土。该层分布连续，层厚0～1.1m。
粘土（Q4al）
<2-2>
湿，可塑为主，局部硬塑。层厚0.00～2.01m。
--
--
粉质粘土（Q4al）
<2-3>
灰黄色、灰色，湿，可塑为主，部分硬塑。土体裂隙不发育。
层厚0.70～2.35m。
层厚1.10～2.20m。
层厚0.80～1.10m。
粉土（Q4al）
<2-4>
灰黄色，湿，稍密。
层厚1.45～3.37m。
层厚0.8～2m。
层厚1.2～2.3m。
粉细砂（Q4al）
<2-5>
灰、灰褐色，湿～饱和，松散，局部夹中砂薄层。成份以长石、石英为主，次为云母细片、岩屑及暗色细粒矿物，混粉土、粉砂团块。
层厚0.30～0.200m。
层厚0.30～0.200m。
层厚0.60～5.500m。
卵石土（Q4al）
<2-8>
成份以长石、石英为主，次为云母细片、岩屑及暗色细粒矿物，混粉土、粉砂团块。
灰、黄灰色，潮湿～饱和，20～200mm卵石含量约占55～75％，粒径一般以30～70mm为主，部分粒径80～120mm，最大粒径达210mm，偶见漂石。卵石以弱风化为主。充填物以砂、中砂为主，含量约10～35％。层厚6.93～9.27m。
灰、黄灰色，潮湿～饱和，20～200mm卵石含量约占55～780％，粒径一般以30～70mm为主，部分粒径80～120mm，最大粒径达210mm，偶见漂石。卵石以弱风化为主。充填物以砂、中砂为主，含量约10～35％。层厚2.6～11.1m。
灰色，饱和，稍密～密实卵石。20～200mm卵石含量约占55～80％，粒径一般以30～70mm为主，部分粒径80～120mm，最大粒径达210mm，卵石以弱风化为主。充填物以砂、中砂为主，含量约10～35％。层厚4.2～8.1m。
粘土（Q3fgl+al）
<3-1>
--
--
黄色，湿，硬塑为主，部分可塑，局部夹薄层粉质粘土。层厚0～2.4m。
砂土（Q3fgl+al）
<3-3>
--
--
灰黄、黄色，湿～饱和，松散，部分地段为粉砂。层厚0.7～1m
粉细砂（Q3fgl+al）
<3-4>
灰、褐黄色、黄色，饱和。
中密～密实，呈透镜体状分布于卵石土。层厚0～1.4m。
中密～密实，呈透镜体状分布于卵石土。0.9～1.4m。
层厚0.7～1.00m。
卵石土
（Q3fgl+al）
<3-7>
灰黄、黄色，饱和，中密为主，部分密实，含薄层细砂，卵石重要成份为花岗岩、闪长岩和石英岩，以亚圆形为主，少量圆形，分选性好。20～200mm卵石含量约占55～80％，粒径一般以30～70mm为主，部分粒径80～120mm，含少量漂石，最大粒径达210mm，卵石以弱风化为主。充填物以砂、中砂为主，含量约10～35％。
层厚2.75～10.00m。
层厚5.00～11.7m。
层厚8.1～13.6m。
强风化
泥岩
（K2g）
<5-2>
岩性以泥岩为主，局部粉砂岩，岩质较软，岩体结构已部分破坏，构造层理不清楚，具溶蚀现象。岩体被节理、裂隙分割成块状，钻孔岩芯多呈碎块状，少量短柱状，部分呈土状，岩芯碎块手可折断。该层厚度大，分布在基岩上部。
中档风化泥岩（K2g）
<5-3>
岩质较硬，岩面较新鲜，岩体结构基本未破坏，岩体被节理、裂隙分割成块状，构造层理较明显。钻孔岩芯多呈短柱状，少量长柱状及碎块状，岩芯长度60～230mm，锤击声半哑～较脆，可击碎。

图2 省体育馆～火车南站区间各地层所占比例饼图

图3 省体育馆～火车南站区间各颗粒所占比例饼图
（粒径分别为：漂石＞200mm，卵石200～20mm，砾石20～2mm，砂2～0.075mm,土＜0.075mm）
3.2 水文地质
（1）地下水的补给来源
沿线地下水重要接受大气降水及地下水侧向径流补给。
（2）地下水的补给、径流、排泄及动态特性
省体育馆～火车南站地下水补给府河，水力坡度平均值2.7‰左右。
区内地下水具埋藏浅、季节性变化明显的特点。7、8、9月份为丰水期，11、12、1月份为枯水期，8月份地下水位埋藏最浅。根据四川省地矿厅环境地质监测总站对成都市地下水动态长期观测资料，在天然状态下，丰水期地下水位正常埋深约为2米；地下水位年变幅约为1～2.5米；地下水自北西流向南东，水力坡度约为2‰。
地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，但对钢结构有弱腐蚀性。
隧道重要在含水量丰富、补给充足的强透水的砂卵石土中通过，其埋深位于地下水位以下，地下水水压力对隧道施工及衬砌结构有较大影响。
3.3 气象条件
成都平原属亚热带湿润气候区，总的气候特点是春早、夏热、冬暖、日照少、无霜期长、降雨充沛而集中。数年平均气温16.2℃，极端最高气温38.3℃，极端最低气温－5.9℃；数年平均降雨量988.5mm，最大日降雨量195.2mm，降雨量多集中在5～9月，约占全年降雨量的84.1％；数年平均蒸发量1465.1mm，数年平均相对湿度82％；数年平均日照时间1228.3h，只有28％的白天有太阳；数年平均风速1.35m/s，最大风速14.8m/s，极大风速27.4m/s（1961年6月21日），最多风向为北北东（NNE）向。
4 工程特点、重难点
（1）盾构4标为实验段工程，不可预见因素较多；
（2）盾构需在富水饱和的卵石土地层中长距离通过，对盾构机规定高；
（3）地表环境复杂，周边环境对施工沉降控制规定高；
（4）地层中含大量的大漂石，盾构机对大漂石的解决能力及采用的措施，直接影响施工进度及施工安全；
（5）线路曲线段多（设18处竖曲线和设平曲线7段，最小半径为400m），施工控制规定高；
（6）盾构机通过4站3区间，共进行6次始发，4次过站，工序转换多。

第三章 盾构施工总体方案
本工程区间隧道采用盾构法施工，左右线各用一台盾构施工，先后从火车南站始发，通过桐梓林站、倪家桥站后，在体育馆站拆机起吊出井。第一台采用泥水盾构机施工右线隧道，于2023年12月28日设备组装完毕，具有始发掘进能力。预计于2023年8月12日到达省体育馆站。第二台盾构机施工左线隧道，计划于2023年7月30日下井组装调试，2023年11月20日到达省体育馆站。
两台盾构均在火车南站竖井中始发；组装时按照4＃拖车、3＃拖车、2＃拖车、1＃拖车、设备桥的顺序下井组装后配套拖车，然后运用260T的履带吊和100T吊车配合组装盾构中体、前体、刀盘、盾尾，再安装管片安装机，主机组装完毕后，将后配套与主机连在一起，调试盾构机，安装反力架和洞门密封装置。管片由平板车运送到盾构施工场地，由16T门吊卸车，并由16T门吊垂直运送到井下的编组到车上，由编组列车将管片运到洞内，当盾构机掘进1500 mm后安装管片；管片由管片安装机安装，用风动扳手紧固螺栓。每掘进6米就要延长轨道、泥浆管、循环风管、循环水管。
泥浆由制浆系统制备，将膨润土和水通过自动控制的制浆系统制成新泥浆送入膨化池，充足膨化后的泥浆和化学浆液由泵送入储浆池，储浆池内的新制泥浆根据需要由泵送入调浆池，调制合格的泥浆由进浆泵泵送供盾构机使用，掘进时，由进浆泵将在地面泥浆池中调配好的泥浆通过管路送入盾构机泥水仓保持泥水压力平衡，同时，送入的泥水与刀盘切削下来的碴土混合后，由排浆泵通过管路输送到地面泥水分离站，泥水分离设备将泥水浆液中的碴土分离，分离的碴土由汽车外运，剩余的泥水再通过制浆系统调整合格后循环使用。
盾构衬砌管片工厂预制，采用1.5m环宽，300mm厚，分割数为3＋2＋1的形式；生产采用6套模具，采用附着式振捣器进行捣固，蒸汽养护，每套钢模天天进行两个循环的生产；管片运出车间后，进行一周的漫水养护，每次生产前由质检人员进行一次管片钢模几何尺寸检查。钢筋笼的加工采用半机械化作业，严格控制加工尺寸和质量，同时天天由实验室实验人员进行混凝土塌落度实验、骨料含水率检测和混凝土抗压试块的检查，每生产30环进行一次混凝土抗渗实验，钢筋、水泥、骨料、外掺料、外加剂等严格按照国家的相关规范规定进行检测。
盾构法施工的始发端、到达端、地面建筑物密集段、立交桥、铁路为重点监测区段，设立监测断面，监测沉降、倾斜、地下水位、土体分层沉降等；沿线路方向监测重要以沉降监测为主；隧道通过影响范围内的地面建（构）筑物增设沉降和倾斜观测点；隧道内联络通道中设隧道拱顶沉降和内空收敛监测断面；隧道主体设三维观测点；隧道内用全站仪监测管片的变形情况。

第四章 施工风险分析及评估
1 风险辨认
依据工程特点，认真分析并辨认出所有影响施工进度、工程质量、工程安全、人员安全、环境影响等方面的风险并进行分析评价。
结合本工程特殊的地理位置、工程地质水文等特点，参考国内外类似工程隧道施工经验，结合我单位在类似工程施工中的施工经验的基础上，采用专家调查法和层次分析法辨认出本工程施工存在的重要风险有：地质勘察准确性风险、盾构始发到达风险；开挖面失稳风险；开挖面有障碍物及盾构机被卡的风险；盾尾密封失效风险；刀具非正常损坏风险；联络通道施工风险；建筑物倾斜或沉降、管线损害、道路破坏风险等。
2 风险分析
2.1 地质勘察准确性风险
由于地质勘探的局限性，加之成都地层富具有大量的漂石，所以碰到未预测到的不良地质和地下障碍物的风险更大。因此，施工前必须通过地质补勘以及收集临近工程相关资料等手段对隧道工作面前方地层进一步探明。
由于存在未知地质，一方面导致盾构等重要施工机械不能很好适应工程地质条件致使掘进困难；另一方面，对施工导致了难以预料的风险，甚至产生劫难性的后果。
2.2 盾构始发到达风险
国内外盾构施工经验表白：盾构始发到达的安全是盾构法隧道施工一个非常重要的环节，目前，国内盾构法隧道多起事故均发生在盾构始发到达上，重要表现在盾构始发到达端头地层的加固（加固方案、加固范围等）、盾构始发到达盾构姿态的控制、良好的泥水平衡的尽快建立、洞口密封破坏等方面。
本工程盾构始发、到达端头地层重要为卵石层，从地质勘察钻芯取样及车站开挖观测看，卵石层中卵石空隙由粉砂填充，卵石层在饱水状态下自稳能力差。选择合理可靠的端头地层加固方案、加固范围、良好可靠的密封止水装置对盾构安全始发、到达至关重要。盾构始发到达端头地层解决不妥，在破除洞门时，洞门土层坍塌；始发基座定位不够准确、反力架刚度不够，也许使盾构机一出洞就偏离设计轴线。
2.3 开挖面失稳风险
泥水加压式盾构在掘进过程中，泥水不断循环，开挖面的泥膜因受刀盘的切削而处在形成－破坏－形成的过程中。由于地层的变化等因素，开挖面的平衡是相对的。在泥水盾构施工中，合理进行泥水管理、切口水压管理和同步注浆管理，控制每循环掘削量是开挖面稳定的必要保证，由于本工程隧道穿越地层较为复杂，因此，泥浆特性（密度、粘度、压力等）必须适应地层的变化而及时调整，合适的泥水质量和泥水压力对于开挖面稳定是至关重要的，而对于盾构掘进前方一些不拟定的地质因素，显然存在一定的风险。其产生的后果重要为：
（1）致使前方地表产生较大隆起或沉陷；
（2）工作面前方遭遇流砂或发生管涌，盾构机将发生磕头或突沉；
（3）推动过程中出现超浅覆土将导致冒顶、泥水冒溢等事故；
（4）承压水引起忽然涌水回灌，盾构正面塌方；
（5）地表产生较大变形，危及地表及周边建（构）筑物及地下管线的安全。
2.4 盾尾密封失效风险
盾尾密封重要是防止地下水、泥水和壁后注浆浆液渗入盾壳后部，保证开挖面的稳定和盾构的正常掘进。由于盾尾密封装置随盾构机移动而向前滑动，当其配置不合理或受力后被磨损和撕拉损坏时，就会使密封失效，隧道涌水涌泥，从而导致开挖面失稳引起严重后果，因此盾尾密封装置的耐久性、密封性能以及能安全方便的更换是盾构施工中一个特殊而重要的问题。盾尾密封失效后，不能保证管片背后注浆效果；加快剩余盾尾密封的磨损速度；地下水和砂也许流入隧道影响盾构掘进，导致地表过大沉陷，从而危及地表正上方及周边建（构）筑物、地下管线的安全。
2.5 开挖面有障碍物（大漂石）及盾构机被卡的风险
由于地下工程地质条件的复杂性以及地质勘探的局限性，以及成都地层存在大量大漂石的特殊性，隧道穿越的地层不也许一一查明，盾构推动工作面前方也许会出现等各类障碍物，导致刀具的非正常损坏，盾构机被卡、盾构机较大破损等情况，使盾构机无法向前推动。
2.6 刀具非正常损坏风险
在盾构机掘进过程中由于掌子面存在大漂石，导致刀具受到大漂石的冲击、偏压；泥浆与砂或破碎卵石粉末有也许形成泥饼，导致局部泥浆糊刀，从而导致刀具的非正常损坏。无论采用地层加固后开仓换刀还是人员带压进舱换刀，都也许带来难以预料的后果。此外由于盾构机换刀的复杂性，也许对工期产生严重影响，从而影响整个工程的进展。
2.7 联络通道施工风险
本工程隧道联络通道位于高地下水位的沙卵石地层中，因此选择合理的地层加固方案和联络通道施工方案，意义重大。施工控制不好，就有也许产生涌水涌砂；导致地表沉陷，建筑物及管线损坏，酿成严重后果。
2.8 建（构）筑物倾斜或沉降、管线损坏、道路破坏风险
盾构区间范围内的建（构）筑物及管线密集，隧道埋深相对较浅，对建筑物影响较大。由于在掘进过程中，对地层存在扰动，也许导致地表建筑物倾斜开裂、地下管线破损，直接影响地面建（构）筑物及管线正常、安全运营，对项目员工和周边居民的生活秩序、人身安全、周边单位财产安全导致极大危害。
3 风险评估
3.1 风险评估矩阵
风险灾害评估矩阵见表2。
表2 灾害风险评估矩阵表
灾害分类频率
(1)
可忽略的
(2)
较轻的
(3)
严重的
(4)
劫难性的
(A)不也许(10>x)
1A
2A
3A
4A
(B)难得地(10>x>10)
1B
2B
3B
4B
(C)偶而地(10>x>10)
1C
2C
3C
4C
(D)也许地(10>x>10)
1D
2D
3D
4D
(E)频繁地(x>10)
1E
2E
3E
4E
后果描述
级别
灾害风险指标
风险决策准则
后果可忽略
一
一级：1A、1B、1C
可接受且不必进行管理审阅
后果较轻
二
二级：1D、1E 、2A、2B、3A、4A
可接受，同时进行管理审阅
后果严重
三
三级：2C、2D 、3B、3C、4B
不希望发生；高层管理决策：接受或拒绝风险
劫难性后果
四
四级：2E 、3D 、3E、4C、4D、4E
不可接受；停止运营和立即整顿
3.2 施工风险评价
针对成都地铁隧道区间在施工期各个环节也许潜在的各种风险进行定性定量分析，根据表2，综合评价出重要风险源的风险等级如表3所示。
表3 风险分析综合评价表
序号
风险因素
风险出现的也许性
风险评价
风险级别
1
地质勘察准确度
中档
2C
★★★
2
盾构始发到达
中档
2C
★★★
3
开挖面失稳
较小
3A
☆☆
4
盾尾密封失效
不大
3B
★★★
5
开挖面有障碍物（大漂石）及盾构机被卡
中档
3C
★★★
6
刀具非正常损坏风险
较小
3A
☆☆
7
联通道施工
中档
3C
★★★
8
建(构)筑物倾斜或沉降、管线损坏、道路破坏
不大
3B
★★★

从上表可知：地质勘查准确度、盾构始发到达、盾尾密封失效、开挖面有障碍物及盾构机被卡、联通道施工、建（构）筑物倾斜或沉降、管线损坏风险较大，均为三级风险。

第五章 施工风险对策
1 地质补勘及建（构）筑物及地下管线调查
为了进一步查明区间隧道工程的地层岩性、地质构造、不良地质和特殊岩土、以及岩、土的物理力学性质；查明沿线卵石土的颗粒组成情况，特别应探明卵石、漂石的组成成分、最大粒径、含量、分布特性、强度等；针对各工程、结合其地质条件，提出合理的工程措施和施工方法建议；分析沿线建筑物、地下构筑物及管线在施工过程中的稳定性、安全性，并提出防护措施建议。我项目部特委托四川地质工程勘察院，对成都市地铁一号线盾构4标段进行乐岩土工程补充勘察，形成相应的岩土工程勘察报告并完毕了上报审批。详见【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站】盾构区间隧道岩土工程勘察报告。
为了在地铁施工中清楚地了解沿线建筑物、地下管线的结构、埋深、与地铁线路的位置关系以及使用情况等，以便采用相应的加固措施，减少对地铁沿线建筑物、管线的影响。现已形成具体的调查报告并完毕了上报审批。详见【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站】盾构区间建（构）筑物及地下管线调查报告。
2 盾构机适应性选型及掘进参数控制
盾构法是暗挖隧道施工中一种先进的工法。盾构法施工不仅施工进度快，并且无噪音，无振动公害，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于盾构法暗挖隧道施工的施工进度快，工程质量优良，安全限度高，对城市环境影响小的优点决定，当工程地质和水文地质条件以及周边环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时，盾构法是较好的选择。
2.1 盾构机适应性选型
基于本项目洞身地层的特殊性和成都地铁初次采用盾构法施工，盾构机选型是本工程的关键所在，且盾构掘进是本标段工程关键线路上的关键工序，做好盾构选型，保证盾构机在富水饱和卵石土地层条件下良好的适应性和安全、快速掘进是本标段工程的重点。
根据我单位数年来盾构施工经验，结合地质补勘，认真分析地层有关特性和参数，供选型参考。同时加强和国内外盾构制造商的沟通，制定科学合理的盾构选型设计。针对成都工程水文地质的特点，泥水平衡盾构机还应有如下针对性设计：
（1）在卵石土居多的条件下，盾构机应采用品有先进技术设计的调浆制浆设备，可以调制出适于成都地质透水性和颗粒分布的合适比重、粘度和含砂率的泥浆，可以在刀具切削后的瞬间迅速形成泥膜，并达成对地层应有的渗透度，对地层能有足够的附着力，可以运送含量很大的卵石。把泥水解决设备与盾构机作为一个整体考虑，首要保证掘进的安全性，另一方面才考虑泥水分离功能，以保证掘进过程中地表的沉降控制在＋10－30mm的范围内，同时保证预定的施工进度。
（2）采用泥水和气垫双仓方式，运用气垫仓较大的气体弹性消除泥水系统正常和非正常的压力波动，保证泥水仓压力的稳定，波动值在0.005Mpa以下。
（3）破碎机的破碎粒径达成450mm，使刀盘能有合适的开口尺寸（400mm）和开口率，可以最大限度的将卵石放入舱内，用碎石机破碎，减少刀盘破碎卵石的量，以减少刀盘刀具磨损和非正常损坏。
（4）破碎机的破碎能力能适于成都地层卵石土居多的情况。采用较优的设计，使碎石机可以在破碎大量卵石的同时具有足够的使用寿命。
（5）泥水输送系统可以输送较大粒径的卵石，以减少刀盘刀具和破碎机的负荷。输泥管的直径应达成12英寸。泥浆泵应能通过120mm粒径的卵石。
（6）刀盘刀具对被挡在外面的卵石具有一定的破碎能力，特别对特大漂石具有一定的破碎能力，最大限度地减少人工解决漂石的机率。
（7）在泥水仓和气垫仓之间增设闸门，保证可以方便地检修碎石机和清除气垫仓内的漂石。
（8）采用面板式刀盘，以保证解决大漂石在保压系统失误的情况下最低的稳定开挖面和保证安全的底线。迫不得已需要人工解决大漂石时，盾构机具有在主机内加固地层的功能，具有完善的气压保压功能，人仓的结构应保证能有最大的有效带压作业时间，刀盘具有一定的稳定土层的功能。
（9）盾构机配备有可以进行带压作业的双仓压力仓，保证盾构在需要进行刀具检查、更换及需带压解决大漂石时可以随时进行。
（10）刀盘刀具、破碎机、泥浆泵应具有良好的耐磨性。刀具的更换安全方便。
（11）刀盘上的重要刀具均采用背装式，在需要时可以在刀盘背后进行刀具更换。
（12）盾壳上预留超前注浆孔，在施工过程可以根据需要，进行超前地质勘探、超前钻孔和注浆作业。
2.2 掘进参数控制
（1）通过试掘进，总结出较为合理的掘进参数。重要总结出总推力、上下推力差、推动速度、泥浆比重、泥水仓压力、盾构机转速等参数。
（2）合理选择掘进参数。减少刀盘转速，减轻与卵石圆砾的碰撞冲击，减小盾构掘进对地层的扰动。适当减少掘进速度，加强盾构姿态调整与控制，保证盾构掘进方向满足规范及设计规定。
（3）严格控制盾构机的推力，避免推力波动变化幅度过大，采用相对较小的推力，根据试掘进段调整合理的推力。
（4）加强泥水管理。通过向泥水仓注入优质泥浆，在掌子面形成泥膜，维持掌子面的稳定，同时可减少卵石对刀盘、刀具的磨损。
（5）严格控制盾构机压力波动，保持有足量的压缩空气供应，以保证掘进时有稳定的泥水压力。
（6）调整注浆参数。适当加大注浆量，有效地填充盾尾空隙，并及时进行二次补充注浆，控制地表沉降。
（7）有计划的刀具检查、维修与更换。盾构始发完毕后，有计划地进行刀盘、刀具检查，预先采用在合适位置进行地层加固或带压作业等方式，有计划的进行刀具检查，并根据检查的结果进行刀具磨损分析、制定刀具维修与更换方案，进行有计划的刀具检查、维修与更换，保证设备完好率，提高施工效率，减少被动停机。
（8）加强鄂式破碎机的维护与维修保养。通过气垫仓定期对鄂式破碎机进行平常维护与维修保养，保证设备完好率。
3 监控量测
3.1 监测的目的和意义
对于地下工程，虽然在设计阶段进行了各种调查研究和分析，在一定限度上了解了周边岩、土体的特性，但毕竟周边岩、土体只通过勘探调查是不能完全把握的。因此，通过监测充足了解和判断地下工程围岩的特性，预测前方开挖面的稳定性及安全性就成为不可缺少的施工内容之一。施工现场监测正由于具有这种优越的功能，也就在现代化施工中具有了越来越重要的地位。
在城市地铁中，因受城市既有建筑和管线影响，施工难度势必增大，因此为保证既有建（构）筑和管线的安全，通过在施工中进行各种监测，综合地分析、判断其结果并反馈到设计施工中，保证施工的安全性及经济性，施工监测就至关重要了。
就施工安全性而言，监测具有如下目的：
（1）把握施工对周边岩、土体的动态影响；
（2）了解各种支护结构在施工过程中的受力状态和变形情况；
（3）确认作为构造物的隧道的安全性；
（4）把握对周边建（构）筑物、管线的影响。
（5）监测结果对设计、施工反馈，监测结果作为未来工程实行性组织计划的指导性参考资料。
3.2 监测内容
根据成都地铁一号线一期工程省体育馆至火车南站盾构工程设计文献规定及其施工特点，并考虑施工过程会对地层产生扰动，有也许引起地表或附近的建筑物、管线变形或沉陷，且有隧道直接穿越砂卵石层，故拟定以下监测方案：
以盾构法施工的始发端、到达端、隧道直接通过地面建筑物密集段、立交桥、铁路为特殊重点监测区段，设立监测断面，内容涉及沉降、倾斜、地下水位、土体分层沉降等。同时考虑区间线路较长，地面建筑及管线的多样性，沿线路方向监测断面，重要以沉降监测为主；为使获得的监测数据具有连续性，沿隧道方向在左右线的隧道中线也需布设沉降观测点；隧道通过影响范围内的所有地面建（构）筑物增设沉降和倾斜观测点；隧道内联络通道中设隧道拱顶沉降和内空收敛监测断面。隧道主体设三维观测点。
根据本工程的特点，本工程分必测项目和选测项目：
（1）必测项目：① 地表沉降、隆起监测；② 拱顶下沉量测（联络通道）； ③ 水平收敛量测（联络通道）；④ 地表建(构)筑物监测；⑤ 地层水平位移监测；⑥ 地层垂直位移监测；⑦ 土层压应力监测；⑧ 隧道三维观测。
（2）选测项目：① 水压力监测；② 地下水位监测；③ 钢筋应力监测；④ 管片混凝土应变监测；⑤ 管片接缝张开度监测；⑥ 钢支撑轴力监测（联络通道 ）；⑦ 管片外周注浆效果确认测试。
3.3 测点布置
（1）地表沉降点总体上沿盾构隧道轴线每10米布设一个；盾构掘进实验段、重要建（构）筑物每10～30米处，设立地表沉降横向沉陷槽断面。
（2）地表建构筑物的水平位移及倾斜监测，每一测区布设3至4个控制点
（3）监测点的布设在可以反映地铁施工对地层影响的原状土中，埋设深度应大于1米，其测头为半球形不锈钢沉降测头。见图4所示。

图4 现场监测点位埋设图
（4）地层水平位移、垂直位移、土层压应力监测通过设立10个典型断面进行监测；
（5）隧道三维观测通过在隧道内每隔一定距离埋点监测。
3.4 量测方法
（1）地表沉降采用精密水准仪配铟钢尺测量；
（2）建筑物的水平位移及建筑物的倾斜观测，分别采用前方交会或极坐标法测定顶部及其相应底部观测点的偏移值。
（3）地层水平位移、垂直位移、土层压应力监测采用专用仪器进行监测；

图5 测斜仪 图6 振弦式压力计
（4）隧道三维观测采用全站仪观测。
3.5 监控项目控制值
根据相关规范及设计规定，各监控项目控制值如下表4和表5所示：
表4 监控项目控制值
结构类型
监测项目
双线盾构
备注
地表沉降(mm)
隆起10，沉降30

拱顶下沉(mm)
50

内空收敛(mm)
20

桥梁均匀总沉降值(cm)
2.0√L(不涉及施工中的沉降)
L为相邻墩台间最小跨径长度，以m计；跨径小于25m时仍以25m计算。
桥梁相邻墩台均匀总沉降差值(cm)
1.0√L(不涉及施工中的沉降)
股道均匀总沉降值
L/400
L为扣轨长度，以m计
相邻股道不均匀沉降差值
L/400
围岩与管片间接触压力(MPa)
根据施工后实际地质情况拟定安全值

表5 建筑物的地基变形允许值
建筑物结构类型
地基土类型
中低压缩性土
高压缩性土
砌体承重结构
0.002
0.003
工业与民用建筑相邻桩基沉降差：

砖石墙填充边排桩
0.0007L
0.001L
框架结构
0.002L
0.00L
不均匀沉降时不产生附加力的结构多层、高层
0.005L
0.005L
高层或多层建筑物的基础倾斜：

H<24m
0.004
0.004
24m≤H<60m
0.003
0.003
60m≤H<100m
0.0025
0.0025
H≥100m
0.002
0.002
高耸结构基础的倾斜：

H<20m
0.008
0.008
20m≤H<50m
0.006
0.006
50m≤H<100m
0.005
0.005
100m≤H<150m
0.004
0.004
150m≤H<200m
0.003
0.003
200m≤H<250m
0.002
0.002
高耸结构基础沉降量（mm）:

H<100m

400
100m≤H<200m

300
200m≤H<250m

200
注： ① L指相邻柱基的中心距，mm，Hg指自室外地面算起的建筑物高度，m；
② 倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；
③ 以上控制标准采用《建筑地基基础设计规范》GB50007－2023允许值，如有关部门对建筑物的沉降有特殊规定期，以其规定为准。
由于各种管线对沉降影响的敏感性和耐受力因其材质、连接方式、接口材料、对变形的允许指标及施工质量、使用年限不同而有较大差异，为保证安全，一般以对沉降耐受力最低的砂浆接缝砼污水管作为沉降控制基准研究对象。根据结构在正常使用时其受到的应力应小于其允许应力这一标准，管道在地层沉降时产生的变形应小于或等于其允许应力的相应变形范围，得出各种常用管线材料的允许沉降值见表6。
表6 各种管线的允许沉降值
材料
允许拉应力
（MPa）
弹性模量
（×104 MPa）
允许下沉值
(mm)
C7.5
0.055
0.145
60.9
C15
0.090
0.220
63.3
C25
0.130
0.280
67.4
C35
0.160
0.315
68.8
C45
0.190
0.335
74.6
C55
0.210
0.355
76.1
水泥砂浆
0.005～0.01
0.123
20～28
灰口铸铁
38～47
11.5～16
169～180
A3钢
100～200
20～1621
221～305
注：施工过程中，如遇有关部门对建筑物的沉降有特殊规定期，以其规定为准。
根据我集团公司在北京、广州、上海、南京、深圳等地城市地铁施工监测的成功经验，我们拟采用《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》(TBJ108-92)的Ⅲ级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准，即将允许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值，将警告值和允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采用施工对策，防止最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明隧道、周边岩土体和建（构）筑物及管线是稳定的、安全的。可按表7变形管理等级指导施工。
表7 变形管理等级
管理等级
管 理 位 移
施 工 状 态
Ⅲ
U0＜Un／３
正常施工
Ⅱ
（Un／３）≤Ｕ0≤（2Un／３）
加强掘进参数控制
Ⅰ
Ｕ0＞（2Un／３）
采用技术措施
注：U0—是实测变形值；Un —是允许变形值。

3.6量测频率
各项监测项目在施工前测得稳定的初始值，并且不少于两次，各项监测工作频率见表8。 对于火车股道的监测，在盾构掘进面距离火车南站前后<20米及通过火车南站时，对轨道的监测频率为1～2次/d、其余按《铁路线路维修规则》的线路设备检查制度办理。
表8 监测项目频率规定
监测项目
监测仪器
监测频率
地表隆起、沉降
精密水准仪
铟钢尺
掘进面前后<20m时测1～2次/d
掘进面前后<50m时测1次/2d
掘进面前后>50m时测1次/周
管片变形监测
（沉降、收敛）
精密水准仪
收敛计
土体内部位移
(垂直和水平)
水准仪、磁环分层沉降仪、倾斜仪
衬砌环内力和变形
钢筋计和混凝土应变传感器
土层压应力
土压力传感器
孔隙水压力
孔隙水压计
水位观测
水位计
地表建筑物监测
精密水准仪
经纬仪、倾斜仪
管线监测
精密水准仪
铟钢尺、经纬仪
3.7 监测数据的解决及反馈
本监测工程采用地下工程智能监测数据解决软件进行数据解决分析，以数值和图形图表等多种形式描述各项监测项目的变化趋势。根据各个量测项目采集的数据，进行数据解决，并运用反分析的方法，运用计算机对量测数据进行解析分析，得出设计、施工的合理性和问题点，提供应施工方作为变更设计和决定施工方法的依据，实现监测的主线目的。

图7 监测成果反馈管理程序图
4 施工风险专项应对施工方案
4.1 盾构机过建（构）筑物及管线施工技术方案
4.1.1 施工的指导思想与原则
综合考虑该区间隧道的埋深、地质情况以及与建（构）筑物及管线的空间关系，制定本区段施工的指导思想为：“安全、连续、平稳均衡通过建（构）筑物及管线”，并确立“压力合理、防范失水、快速掘进、注浆充足、严密监测、快速反馈、预案恰当”的施工原则。
4.1.2 建（构）筑物及管线调查
盾构施工过程中为了保证地面建（构）筑物及管线不受隧道施工影响，保证所有地面建（构）筑物及管线正常、安全运营。经走访、实地调查隧道左沿线30米范围内的建（构）筑物及管线（临时设施除外）对其使用现状重点进行了现场调查。详见【省体育馆～倪家桥～桐梓林～火车南站】盾