土压平衡盾构施工关键技术与风险控制要点-2013-07-06.ppt

Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,土压平衡盾构施工关键技术与,安全风险控制要点,中国矿业大学（北京）,江玉生,Tel:[phone],Email:yusheng.jiang,目 录,盾构法施工简述,1,一,施工准备期盾构施工关键技术与安全风险控制要点,1,二,施工期盾构施工关键技术与安全风险控制要点,三,回顾与展望,四,一、盾构法施工简述,我国自,1950,年开始将小型盾构运用于下水道工程，经过,60,多年的不断发展，盾构法今已成为我国隧道施工中一种重要的施工工法。,一、盾构法施工简述,城市盾构法地铁工程受周边环境限制与工程、水文地质条件影响，存在大量的工程建设安全风险。在目前地铁工程建设高速发展的背景下，,安全风险控制形势日趋严峻,。,一、盾构法施工简述,盾构法施工一般包括：,盾构整体筹划,、,组装调试,、,盾构始发,、,盾构隧道掘进,、,盾构到达,、,盾构解体吊出,等过程。,土压平衡盾构施工关键技术与安全风险控制可分为以下两个阶段：,组段划分；,始发,/,到达端头加固设计；,盾构设备适应性评估；,施工组织设计。,始发与到达施工；,盾构施工参数的设定与控制；,施工质量。,施工期,施工,准备期,一、盾构法施工简述,目 录,盾构法施工简述,1,一,施工准备期盾构施工关键简述与安全风险控制要点,1,二,施工期盾构施工关键简述与安全风险控制要点,三,回顾与展望,四,二、施工准备期盾构施工关键简述与安全风险控制要点,1,、盾构隧道组段划分：,组段划分的概念？,依据盾构穿越的,地层,条件，结合隧道沿线的地面,/,地下,环境,风险状况，综合分析地层、环境风险与盾构施工的相互影响，按照影响程度、危险系数的不同将区间隧道划分为若干个安全风险等级不同的组段，进而合理确定各组段的,盾构施工参数控制范围,，以有针对性的进行监控管理，,实现盾构施工的规范化和施工管理的标准化,。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,1,、盾构隧道组段划分：,隧道穿越的土层性质,：盾构施工参数确定的基本原则，,AF,共六级。,考虑因素,盾构施工环境条件的组合影响因素,：,三级。,隧道的埋深；,地面和地下环境条件；,特殊地质情况；,上覆土层性质。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,1,、盾构隧道组段划分：,隧道穿越的土层性质,：,A,段：粘土、粉质粘土、粘质粉土和粉土以及这四种土层组成的复合地层；,B,段：沙层，包括粉沙、细沙、中沙和粗沙；,C,段：砾石（卵石）层；,D,段：土与沙的复合土层；,E,段：土、沙、砾石（卵石）的复合地层；,F,段：土岩混合地层。,盾构施工环境条件的组合影响因素,：,I,级：盾构下穿或上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建（构）筑物，或下穿重要市政管线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于,9m,的浅埋隧道，或以上两种及以上情况的组合。,II,级：隧道埋深大于,9m,，或隧道上方地层中有一般的市政管线，或隧道临近或者下穿一般建筑物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况。,III,级：隧道埋深大于,13m,，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线（如电力管线、电信管线、广播管线等）且管线埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较远，或地层中无不良地质情况等特殊地质情况。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,1,、盾构隧道组段划分：,综合等级,综合等级：在盾构穿越,土层组段划分的基础上,按照盾构,施工环境的组合安全风险级别,对各个组段进行更详细的划分，共可划分为,18,种等级。对任何一个盾构区间隧道而言，都是由,18,种组段中的一种或几种组段组合而成。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,1,、盾构隧道组段划分：,案例（北京地铁八号线二期某区间）,特级风险工程,I,级环境风险,一级风险工程,I,级环境风险,二级风险工程,级环境风险,一级风险工程,I,级环境风险,二级风险工程,级环境风险,土沙复合,D,段,土沙卵石复合,E,段,土沙复合,D,段,埋深均大于,13m,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,1,、盾构隧道组段划分：,案例,序号,里程,长度（,m,）,环号,隧道穿越土层,隧道埋深,h(m,),隧道上覆土层,特殊地质情况,地下水位情况,施工环境,综合等级,1,K17+943.394K17+913.394,30,025,粉土、粘土、粉质粘土、粉细砂,18.218.5,粉土填土、房渣土、圆砾,-,卵石填土、卵石、细粉砂、粉土,无,无,盾构始发,(08,环,),D,2,K17+913.394K17+792.194,121.2,26126,粉土、粘土、粉细砂、卵石、粉质粘土,14.418.5,房渣土、粉土填土、圆砾,-,卵石填土、细粉砂、粉质粘土、粉土,盾构下穿鼓楼立交桥及既有,M2,鼓楼大街站及其风道（,5277,环）、下穿北护城河（,97122,环）、临近旧鼓楼桥（,91126,环）、下穿平板房（,117126,环）,E,3,K17+792.194K17+670.113,122.4,127228,粉土、粘土、粉细砂、卵石、粉质粘土,14.418.5,房渣土、粉土填土、圆砾,-,卵石填土、细粉砂、粉土,盾构下穿大量平瓦房（,127228,环）,E,4,K17+670.113K17+309.913,360.2,229528,粉土、粉质粘土、粉细砂,1718.8,房渣土、粉土填土、粉土、粘土、细粉砂、粉质粘土,盾构下穿大量平瓦房（,229315,环）、联络通道（,338344,环）、临近工人出版社综合楼宿舍（,459515,环）,D,5,K17+309.913K17+270.140,39.6,529561,粉细砂、粉质粘土,14.617,房渣土、细粉砂、粉质粘土,临近北京教育学院（,529552,环）、下穿北中轴,1,号过街通道（,542561,环）,D,6,K17+270.140K17+076.060,194.4,562723,粉细砂、粉质粘土,14.617,房渣土、粉质粘土,临近,11,层居民楼（,604673,环）、六铺坑,#8,楼（,692723,环）、盾构到达（,715723,环）,D,结合组段划分和盾构设备具体情况，设定盾构主要施工参数控制范围，并将其录入“,盾构施工实时管理信息系统,”，可实现盾构施工的实时监控和施工参数的自动报警（在施工期安全风险控制部分将进行具体讲述）。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,始发端头土体失稳,到达端土体被推出,到达端地表塌陷,到达端涌水流沙,盾构始发,/,到达过程中，当端头地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水黏土时，破除封门后，开挖面土体将完全暴露，端头土体在侧向水土压力作用下，地层受力平衡状态被打破，如果,不预先对盾构始发,/,到达端头土体进行加固,，或者,端头土体加固效果不好,，很可能会导致开挖面由于支护强度不足而发生,失稳破坏,，随之大量土体和地下水可能会向工作井内,塌陷,，严重时会发生,塌方,、,透水,等事故，危及地下管线和附近周围建筑物，导致盾构始发与到达的失败。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,目的,满足土体强度的要求,满足稳定性的要求,加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定性；,加固土体的扰动影响，破洞门时振动过大对土体的扰动等,。,满足加固,(,土体,),的渗透性要求,(,特别是水,+,沙,+,压力的情况,),满足加固土体的变形特征要求,(,土压建立前和土压消失后,),满足土体扰动极限平衡理论（,横向加固,）,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,风险原因,始发,/,到达端头加固,风险原因,简析：,端头加固工法的选择不合理；,端头加固范围不足；,端头加固质量未能达到设计要求；,水平或垂直抽芯的方法不合理导致效果判断有误。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,评估指标,始发,/,到达端头加固设计的,评估主要内容,：,加固后土体的强度（如,c,、,、单轴抗压强度等）；,加固范围（主要为纵向加固长度、加固宽度、上方及下方加固高度）；,加固后土体的渗透性（主要评估指标为土体的渗透系数）；,设计采用的加固方法。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,需要注意的问题,强度和稳定性,参数的选取，特别是土体的抗拉强度和水土压力；,稳定性验算只适合于粘性土（滑移失稳理论）；,长期稳定性问题没有解决；,加固土体的扰动问题没有解决。,渗透性问题,渗透系数,10,-7,m/s,的根据？,水,+,沙,+,压力对加固长度的要求,变形特征,保持在土压建立起来之前（盾构始发）和消失之后（盾构到达）的一段时间里，上覆土体变形的可控。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,加固土体的强度要求,（板理论）,强度验算示意图,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,强度计算公式,国外,日本,JET GROUT,协会,(JJGA),规范的计算公式，加固厚度为：,其中：,P,：洞门中心处的水土压力合力；,D,：封门直径；,：加固土体的极限抗拉强度；,安全系数,K,0,取,1.5,2.0,，计算系数 取,1.2,。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,强度计算公式,国内,（静力理论）,最大弯曲应力（中心处）：,最大剪力（支座处）：,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,整体稳定性要求,（滑移失稳理论）,整体稳定性验算图,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,稳定性计算公式,抗滑安全要求：,其中：,M,：滑动力矩；,M,抗,：抗滑力矩；,C,：加固前土体的粘结力；,C,：加固后土体的粘结力；,H,：上覆土体的厚度；,P,1,：地面荷载。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,端头土体纵向加固范围,盾构始发,无水,有水（,特别是水,+,沙,+,压力,）,盾构到达,无水,有水（,特别是水,+,沙,+,压力,）,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,始发端头土体加固长度,无水始发,满足条件：强度,+,稳定性,+,变形特征（土压建立前）,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,始发端头土体加固长度,有水始发,满足条件：,强度,+,稳定性,+,变形特征（土压建立前）,+,渗透性（水,+,沙,+,压力）,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,到达端头土体加固长度,无水到达,当盾构到达端头地层条件较好，且无地下水时，可以不用对端头土体进行加固，但是必须采用相应的辅助措施,当盾构到达端头地层中虽然无地下水，但土层条件较差时，主要为软土、淤泥质地层时，基于强度与稳定性的考虑，必须对端头土体进行预先的加固处理,端头土层自我稳定性较好，但端头地层结构较为复杂时，必须采用采取相应的辅助措施，必要时必须进行预先加固,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,到达端头土体加固长度,有水到达,满足条件：,强度,+,稳定性,+,变形可控特征（土压消失后）,+,渗透性（水,+,沙,+,压力）,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,端头土体横向加固范围,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,端头土体横向加固范围,直径,范围,/m,D,1,1,D,3,3D,5,5,D,8,简图,B,1.0,1.0,1.5,2.0,H,1,1.0,1.5,2.0,2.5,H,2,1.0,1.0,1.0,1.0,根据理论分析和工程实践经验，孔洞口周围土体的最小加固宽度和高度可参考下表：,土体横向加固最小尺寸表,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,案例（北京地铁大兴线某区间）,前期污水管线改移至盾构接收洞口上方，,右线,到达端头无法按设计进行加固，导致,端头加固效果较差,盾构到达推进过程中,施工参数控制不当,（土压未降至,0,，刀盘前方凌空，主动土压为,0,，而舱内被动施加过大压力）,桩间土部分失稳、管线爆裂,接收端地面坍塌,土体从洞门涌入车站,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,2,、始发,/,到达端头加固设计：,案例（北京地铁大兴线某区间）,鉴于右线发生的坍塌事故，左线进行了二次端头加固,.,下部,1/3,洞门未喷浆,补喷下部洞门,刀盘距围护桩,2,环时面层被挤破,所幸支护较到位，且迅即采取了小导管注浆等措施，,左线安全到达。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估,：,盾构选型,合理的盾构选型是保证盾构法安全施工的必要条件,。,盾构选型以,工程地质,、,水文地质,为主要依据，综合考虑施工长度、地面及地下建,/,构筑物等,环境条件,，同时考虑工期、环保等因素，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范等，对盾构及辅助设备的配置等进行研究。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,为确保盾构施工安全,：,盾构设备进场前，应结合区间隧道,组段划分,进行盾构设备的适应性,评估,；,盾构组装完毕后，应进行相关,验收,；,穿越重大风险源前，应对盾构状态进行检查。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,主要内容,刀盘,型式和,刀具,布置与地层的适应性评价，计划换刀地点和换刀方案。,同步注浆,及二次补浆设备与盾构主体设备和地层的适应性评价。,泡沫、膨润土等土体改良设备的性能、能力及其适应性评价。,螺旋输送机,的地层适应性评价。,皮带输送机的相关特性及其适应性评价。,润滑及密封系统的适应性评价。,推力,和,刀盘扭矩,的地层适应性评价。,盾构主体设备使用年限超过,8,年或已累计施工隧道长度超过,10,公里（含）的盾构，需明确盾构,主轴承及其密封,的残余寿命。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,案例,北京地铁,9,号线某区间右线盾构在推进至,3#,检修井时，发现,刀盘、刀具磨损,异常。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,案例,北京地铁,9,号线某区间左线盾构在推进至,144,环时，,螺旋输送机,叶片连接轴损坏。,叶片中部断面凹凸不平,螺旋输送机轴焊接处,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,案例,北京地铁,10,号线二期某区间右线盾构,主驱动大齿圈,约有一半齿轮根部出现裂纹。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,案例,北京地铁,6,号线一期某区间左线盾构因,主轴承密封损坏,，土舱只能建立较低土压力，致使地表沉降控制欠佳。,0.6bar,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,3,、盾构设备适应性评估：,案例,北京地铁,6,号线一期某区间右线盾构因,螺旋输送机轴,断裂，盾构突然停机进行检修。,螺旋输送机扭矩极具增大,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,4,、施工组织设计：,盾构施工前充分调查和详细掌握隧道工程的,地质情况,、,水文情况,、,施工环境情况,对盾构施工的安全风险规避是至关重要的，同时盾构施工与,施工组织设计,、专项施工方案、应急预案的合理性、可行性，也能,对规避盾构施工安全风险起到积极的作用,。,盾构施工组织设计：应全面考虑拟建工程的各种具体施工条件，确定合理的施工方案、施工顺序、应急方法和人员组织，合理统筹安排施工进度，在施工准备期应该对盾构施工组织设计进行评估以减小施工阶段盾构施工出现安全风险事件的可能性。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,4,、施工组织设计：,评估的主要内容,施工前工程地质和水文地质条件调查情况；,施工环境调查情况，主要包括各类管线、建筑物、构筑物、地下基础和其它施工环境的调查情况；,换刀地点,的选择和,换刀方案,的确定；,工期安排和施工场地布置情况；,施工组织机构、施工队伍、人员安排情况；,施工组织设计、专项施工方案和应急施工预案情况。,二、施工准备期盾构施工安全风险控制,4,、施工组织设计：,案例（北京地铁,9,号线某区间）,盾构在砂卵石层中掘进，刀盘、刀具及螺旋输送机磨损较严重，,2011,年,5,月,20,日以前施工单位采用,被动换刀的方式致使盾构长时间停机检修,，,2011,年,5,月,20,日以后施工单位,采取主动换刀,，提前施做检修竖井，待盾构到达后迅速换刀，,有效地加快了盾构推进速度,。,线路,区间长度,前期（,2011.5.20,以前）,后期（,2011.5.20,以后）,平均,进度,长度,换刀方式,综合进度,长度,换刀方式,综合进度,左线,852,环,1371,环,被动,4.2,环,/,天,372852,环,主动,16.3,环,/,天,7.9,环,/,天,右线,893,环,1317,环,被动,5.5,环,/,天,318893,环,主动,14.4,环,/,天,9,环,/,天,目 录,盾构法施工概述,1,一,施工准备期,盾构施工安全风险控制,1,二,施工期,盾构施工安全风险控制,三,回顾与展望,四,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,始发,渗水,浆液和泡沫沿洞门密封处涌出,盾构始发，是指在盾构始发工作竖井内利用反力架和临时组装的负环管片等设备或设施，将处于始发基座上的盾构推入端头加固土体，然后进入地层原状土区段，并沿着设计线路掘进的一系列作业过程。,盾构始发是盾构施工中,风险较大,的环节之一，极易发生安,全事故,。如何对盾构始发的安全和质量风险进行评估，并形成风险对策以付诸实施，是确保盾构始发安全和质量必不可少的工作。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,始发步骤,安装始发基座,端头土体加固,盾构组装调试,加固效果检验,安装反力架,凿除洞门,安装洞门密封,拼装负环管片,始发掘进，盾尾通过洞门压板加固，壁后注浆,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,始发,盾构始发施工前：,应对,端头加固效果,进行,检验,；,在洞门处安装,止水橡胶帘布,和,扇形压板,；,应合理选择围护结构的,破除顺序,，确保破除过程中端头处土体的稳定；,复核测量,盾构测量控制基点,。,旋喷加固,效果,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,始发,盾构始发施工过程中：,洞门破除后应,立即,推进盾构；,盾构在加固区内的施工，土压建立前应,严格控制出土量,，正确使用加固土体松散系数；,盾构始发在快出加固区时应,将土压建立到略高于正常值,，以确保在盾构出加固区后不会因土压过低而造成地表塌陷事故；,总推力和扭矩控制在反力架及始发基座所能承受的范围内。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,到达,盾构的到达，是指盾构在掘进过程中由原状土进入到达竖井端头加固土体区域，然后将盾构推进至到达竖井的围护结构处后，从竖井外侧破除井壁进入竖井内接收台架上的一系列作业过程。,盾构到达相较始发而言，具有,更大的危险性,。实际施工中应引起高度重视，其成功与否直接关系着工程的成败。,渗水,带出大量细砂,地表塌陷,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,到达步骤,调整掘进参数,到达端头加固,接收基座安装,控制掘进方向,安装洞门密封,到达段掘进,接收盾构,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,到达,盾构到达施工前：,应对,端头加固效果,进行,检验,；,在洞门处安装,止水橡胶帘布,和,扇形压板,；,应合理选择围护结构的,破除顺序,，确保破除过程中端头处土体的稳定；,对隧道轴线进行测量，,精确定位接收基座,。,扇形压板,橡胶帘布,锁紧用钢丝绳,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,到达,盾构到达施工过程中：,盾构到达进入加固区后应,逐步减小土压直至降为,0,，同时降低推进速度，缓慢向洞门推进，同时,严格控制出土量,；,盾构到达过程中，当刀盘距离围护结构小于,4,环（,4.8m,）时，应该,停止注入土体改良剂、添加剂,（泡沫、膨润土等）；,盾构贯通时，对进洞口段至少,1015,环管片进行纵向拉紧作业。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,始发与到达风险原因,盾构始发与到达施工,风险原因,简析：,端头加固方法及质量存在问题；,盾构始发,/,到达施工参数控制不合理（土压、注浆压力、推力等）；,洞门密封质量差，或安装方法有误，导致密封渗漏；,洞门破除过早。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁八号线二期某区间）,左线盾构在到达中间风井过程中，,土压控制较差,，出土过多，引起地层损失，致使中间风井西侧地表,塌陷,。,塌陷进一步发展,回填后,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁九号线某区间）,右线端头加固效果差，盾构,始发段,初始掘进过程中,出土量控制不当,，导致地表,塌陷,。,左线端头,加固效果差,，盾构到达时仍然向前方土体注入,泡沫,和,膨润土,，造成有水条件，土体失稳，导致洞门处土体涌入车站，地表,塌陷,。,左线接收端,分钟寺站,十里河站,东三环,分钟寺桥,中间风井,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,右线自分钟寺站始发、中间风井接收及始发、十里河站接收共,4,处洞门,均,未安装止水橡胶帘布,，造成不同程度,渗漏水,，中间风井始发前,提前破桩,造成水土流失。,左线自分钟寺站始发、中间风井接收共,2,处洞门未安装止水帘布,，造成不同程度渗漏水，距风井接收,600,环距离即破除风井接收洞门，造成水土流失。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,2011,年,8,月,9,日,左线分钟寺站始发端,头加固效果差，土体自稳性较差，洞门封层后出现,空洞,，且伴随着,渗水,现象，未波及到地面。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,2011,年,9,月,4,日右线到达中间风井过程中,未安装止水橡胶帘布及扇形压板,，洞门边缘,3,点钟和,8,点钟方向有水涌出，且,水量较大,；,9,月,18,日开始采取注浆等措施进行堵水；,9,月,27,日基本无渗水现象。,流出的粉细砂,流水流砂,流水流砂,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,9,月,9,日右线到达中间风井情况,到达端头涌水情况,9,月,15,日右线到达中间风井情况,9,月,22,日右线到达中间风井情况,采取喷射混凝土堵水,9,月,25,日右线到达中间风井情况,采用二次补浆堵水,到达端头涌水情况,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,2011,年,9,月,4,日左线盾构在距离中间风井约,600,环时即开始破除中间风井接收洞门，在预警发布后，施工单位随即停止破除洞门，于,9,月,18,日对破除部分补喷了混凝土。,提前破桩,补喷了砼,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,接收端大量土体被推出,端头处流水带出大量细砂,2011,年,10,月,12,日左线盾构中间风井接收端头,渗水,较为严重（洞门处中间部分存在厚度约,0.6m,的,2,粉细砂层），同时,未安装橡胶帘布和扇形压板,，盾构到达过程中,大量土体被推出,。随后施工单位在采取,堵漏灵堵漏,并用,引流管引水,等措施。,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,流水带砂,接收端渗水,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,钢板封闭管片和洞门空隙,接收端地表出现裂缝,2011,年,10,月,18,日右线盾构到达十里河站接收端，洞门处,1,点钟方向有水涌出且水势较大，,未安装橡胶帘布和扇形压板,，,10,月,21,日采取,引流管引水,，,堵漏灵堵水,等措施。,涌水,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,2011,年,11,月,15,日左线盾构在到达十里河站接收端过程中，直接将桩体推入接收端车站，未安装橡胶止水帘布，,流水涌砂,。,只有压板，无橡胶止水帘布，一旦出水涌沙，无法阻挡,尚未推倒的桩体,桩体直接推入接收端车站，存在安全隐患,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,出水涌砂情况,现场水沙情况,三、施工期盾构施工安全风险控制,1,、始发与到达施工：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,11.16,盾构已上接收架，扇形挡板被推掉,另一侧突然大量涌沙出水,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,盾构施工前合理设定盾构施工参数，同时施工过程中严格控制盾构施工参数，是确保,盾构安全施工的必要条件,。,施工准备期进行的组段划分在考虑地层及环境条件等的共同影响下，将区间隧道分为了几个组段。因此，可通过建立,适宜不同组段的施工参数控制准则和控制范围,，来指导实际施工过程中盾构施工参数的设定与控制标准。,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,不同组段施工参数控制准则,土压力,：控制范围为,E,a,E,p,之间，或根据隧道埋深计算地应力后乘以水平应力系数。,总推力：,必须根据隧道的埋深、土舱内的土压、盾壳与土之间的摩擦力、盾尾与管片间的摩擦力和后配套设备所需的牵引力来综合考虑。,刀盘扭矩：,必须根据刀盘切削土体所需的转矩、刀盘自重产生的阻力矩、密封装置对主轴承的阻力矩、刀盘周边的摩擦阻力矩和搅拌装置对土体的搅拌转矩来综合考虑。,推进速度、刀盘转速和贯入度参数,：盾构在沙层、卵砾石层和沙、卵石复合地层中施工时，采用低转速，高贯入度等措施。,同步注浆压力,：根据隧道的埋深来确定，且不能超过,0.45MPa,。,同步注浆量,：根据盾构外径与管片内径之间空隙的体积,V,来确定。每环量一般控制在,1.2V1.8V,。,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,不同组段施工参数控制准则,二次补浆压力、补浆量和补浆频率,：二次补浆压力一般控制在隧道埋深处水土压力,+0.05,MPa,，每次补浆量一般控制在,0.7m,3,以下，补浆频率宜在管片脱出盾尾,6-8,环时进行，,5-10,环为一组。,推进油缸伸缩组数,：管片安装时，推进油缸同时收回的最大组数为,2,组（仅在安装封顶块时），一般情况下为,1,组。,盾构姿态和,TBM,滚动角,：盾构姿态横向偏移最大允许值为,50mm,，竖向偏移最大允许值为,25mm,。,TBM,转动角允许值在,-55,之间。,由以上盾构施工参数控制准则，并考虑不同组段的具体特点，得到主要盾构施工参数控制范围参考表。,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,盾构施工主要参数控制范围参考表,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,盾构施工实时管理信息系统,结合组段划分及盾构设备具体情况，设定各个组段土压力、推力、刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速、贯入度、注浆压力、注浆量等主要参数控制范围，并将其录入“,盾构施工实时管理信息系统,”，实现盾构施工的实时监控和施工参数的自动报警。,区间长度、风险工程,位置、进度、盾构等,刀盘参数,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,盾构施工实时管理信息系统,螺旋机、铰接油缸、,盾尾密封、,VMT,参数等,材料消耗统计,施工参数单环分析,施工参数多环分析,控制值,1bar,控制值,1bar,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,序号,风险事件,位置,时间,主要原因,1,树林地面,塌陷,9,号线,02,标丰,科区间,2009.9.30,盾构土压控制偏低,2,兴华大街路面,塌陷,大兴线,05,标清,黄区间,2009.10.24,盾构,土压控制偏低,，且,雨水管沟底板破裂,致使内部水源渗入地层,3,北京西机务段铁路,塌陷,10,号线二期,11,标六,莲区间,2011.8.27,盾构土压控制偏低,4,建材城,房屋开裂,10,号线二期,08,标草,纪区间,2011.12,盾构土压控制偏低，,且,同步注浆浆液质量欠佳,北京地铁建设过程中，因盾构施工参数控制欠佳曾发生,路面塌陷,、,铁路段地面塌陷,及,房屋开裂,等风险事件，选取主要事件列举如下：,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁九号线某区间）,2009,年,9,月,30,日，右线盾构推进过程中土压控制偏低，导致出土量增加，地层过量损失，引起隧道上方地表发生塌陷（深约,3m,、直径约,1m,）。,地表塌陷位置,回填土,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁九号线某区间）,土压异常区域,土压异常区域,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁大兴线某区间）,2009,年,10,月,24,日，右线在沿兴华大街推进（平行下穿雨水方沟）过程中，由于,雨水管沟底板破裂,致使内部水源渗入地层，造成有水条件，降低了土体强度和稳定性，而盾构推进过程中,土压控制过低,，使得出土量不易控制而出土增加，引起地层损失、,开挖面失稳,（长约,4.5m,，宽约,4.0m,，深约,2.0m,）。,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,北京西站机务段铁路,特级风险工程,始发井,接收井,北京地铁十号线二期六,莲区间双线先后下穿北京西机务段铁路（,特级风险工程,）。,左线先行，施工参数控制基本合理，安全通过；,右线盾构在通过过程中，“盾构施工实时管理信息系统”显示,土压控制偏低,，导致出土量偏大，引起地层损失，,2011,年,8,月,27,日隧道上方（,5658,环）北京西机务段铁路区域发生,塌陷,。,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,4550,环土压,01,情况,5058,环土压,01,情况,0.6bar,0.2bar,0.6bar,0.2bar,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,北京西机务段铁路,始发井,右线塌陷位置,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,0.6bar,0.2bar,右线盾构在恢复推进后，施工参数控制基本合理。,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,2011,年,12,月份，左线盾构在推进过程中,土压控制偏低,，,同步注浆浆液质量欠佳,，导致建材城商铺墙体出现开裂。,墙体开裂,现场采取加固措施,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,案例（北京地铁十号线二期某区间）,土压控制偏低,0.2bar,浆液,6h,未初凝,三、施工期盾构施工安全风险控制,2,、盾构施工参数的设定与控制：,盾构推进过程中的施工参数，尤其是,土压力,和,出土量,的控制，往往是导致地表沉降超限的,直接因素,。若开挖面具备较强的自稳能力，为避免盾构设备磨损而适当降低土压的做法一定程度上可行，但部分施工单位对盾构穿越地层的稳定性不具备足够的判断认识，且技术和管理上的措施未执行到位，,一味采取较低的土舱压力对地表沉降的控制是非常不利的,，此上问题务必引起足够的重视，需要从认识上纠正，从根本上解决。,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,盾构隧道施工质量的好坏直接关系着隧道的使用寿命,。目前施工过程中，因施工队伍的作业水平和操作能力参差不齐，管片拼装质量、盾构姿态控制问题等应引起大家的重视。,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片拼装质量,管片破损,管片错台,管片渗漏水,管片掉块,管片裂缝,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片破损,管片掉块,：主要是由于管片拼装过程操作不当，导致管片破损。一般采用的补救措施为水泥浆回填。,管片拼装操作不规范,管片掉块（螺栓附近）,水泥浆回填,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片破损,管片裂缝,：,管片制作质量问题表现,出来的裂缝,管片拼装过程由于操作,不规范出现的裂缝,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片错台,管片错台对隧道的影响,：,管片错台较大可能会在不同程度上减少了隧道结构的受力厚度，使得该处成为隧道的不利受力点；,管片错台往往会造成管片的破损，特别是在螺栓孔的部位；,在管片错台的部位，密封止水带往往受到一定的破损，因此，常常发生漏水和渗水现象。,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片错台,管片错台原因,：,管片拼装过程施工不规范；,在掘进过程中，由于盾构姿态控制控制不当，造成管片错台，特别是在线路的小曲率半径部位更容易出现这类问题；,隧道管片上浮造成管片错台。,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片渗漏水,螺栓处渗水,管片本身渗水,管片间渗水,管片环间渗水,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,管片渗漏水,管片渗漏水原因,：,管片本身质量问题引起管片渗水；,管片错台引起管片间渗水；,施工原因导致的管片橡胶止水条移位。,错台引起的管片间渗水,橡胶止水条移位,管片本身质量问题,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,盾构隧道管片的,破损、错台、渗漏水,，三者往往是相伴产生的，可采取的措施如下：,管片的出场要严格控制质量要求；,无论出现什么问题，对盾构姿态都不应,“,急纠,”,，要缓慢纠偏；,要按照相关的规范进行操作，包括管片的吊装和安装，及盾构参数的控制；,应采取及时有效的措施避免隧道管片上浮。,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,盾构掘进方向与盾构姿态控制,隧道内一般采用自动测量系统，即实时检测盾构位置（三维坐标）和姿态（倾斜、横斜、高差）的设备。,水准点导入竖井,自动测量设备,三、施工期盾构施工安全风险控制,3,、施工质量：,盾构掘进方向与盾构姿态控制,测量倒站,，即随着盾构推进，在盾构洞内依次设置基准点和临时水准点。,由于管片承受盾构推力发生变形和位移，所以盾构洞内设置的基准点也存在微小位移，故必须定期检核；尤其在曲线段及到达应进行检测。,目 录,盾构法施工概述,1,一,施工准备期,盾构施工安全风险控制,1,二,施工期,盾构施工安全风险控制,三,回顾与展望,四,四、回顾与展望,盾构法施工安全风险控制要点回顾：,组段划分,设定施工参数,控制施工参数,始发,/,到达端头加固,加固效果检验,始发,/,到达施工,施工组织设计,设备适应性评估,施工质量,施工准备期,施工期,四、回顾与展望,我国轨道交通建设盾构施工历史较短，参建人员对盾构施工安全管理和风险还缺乏必要的认识。实际建设过程中，安全事故时有发生，造成了较大的经济损失。,加强盾构施工安全管理与风险防范，确保施工安全，需要我们大家的共同努力！,汇报完毕，谢谢！,