土压盾构机施工技术风险控制及案例分析
盾构施工风险和质量控制措施方案
采购正规渠道的盾构设备，确保设备的先进性和可靠性；对设备进 行严格的检验，确保其性能良好，满足施工需要。
仓储管理
加强原材料和设备的仓储管理，防止材料设备在存储过程中发生损 坏或变质。
施工过程质量控制
施工工艺控制
施工参数监控
严格按照盾构施工的工艺要求进行操作， 确保每个施工环节的质量。
风险预警
建立风险预警机制，对监 测数据进行分析，一旦发 现异常，及时发出预警， 采取应对措施。
应急预案
制定完善的应急预案，明 确应急处置流程，提高应 对风险的效率和能力。
盾构施工风险后处理
事故调查
对发生的风险事故进行深入调查 ，查明事故原因，总结经验教训
。
损害评估
对事故造成的损失进行全面评估 ，为后续的赔偿和修复工作提供
新型盾构机和施工技术：研发 新型的盾构机和施工技术，以 适应更复杂的地质环境和更高 的施工质量要求。
对行业发展的展望。
随着科技的不断进步，我们相信盾构施工行业将 会有更大的发展空间：
绿色环保将成为行业重要趋势：在未来的发展中 ，盾构施工行业将会更加注重绿色环保，减少对 环境的影响。
科技进步将推动行业发展：随着勘测技术、人工 智能等科技的进步，盾构施工的精度和效率将会 得到显著提升。
加强施工人员培训，提高监督施工质量，确保 施工质量符合设计要求和相关标准。质量管理人员需 要对施工过程进行全面跟踪和记录，及时发现并处理 问题，确保施工质量稳定可靠。
04 盾构施工质量控 制措施
原材料与设备质量控制
原材料选择
选择优质的原材料，确保其符合相关标准和工程要求，从根本上 保证施工质量。
依据。
改进措施
根据事故调查结果，提出针对性 的改进措施，防止类似风险事故
盾构施工风险及典型事故案例
1874年第一台泥水盾构；
1806年布鲁诺尔注册专利的盾构
第一台泥水盾构 （格瑞海德泥浆盾构，1874年专利）
盾构施工概述
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1、盾构的概念及历史
盾构的历史
1876年第一台机械盾构诞生； 1886年伦敦地下铁第一次采用气压盾构； 1896年电动机械盾构； 1963年第一台土压平衡盾构在日本出现，主要因为泥水和气压盾构对环境和人
1
21
21 STATION -7.376
封门
51
52
6
71
西部未受损700m
72
Both east and west bulkhead were built by using freezing method as cutoff wall, after the debris in the tunnel were removed, R.C. bulkhead was built to protect the unaffected tunnels from the cut and cover recovery works.
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3、机械盾构结构及工作原理
电气系统； 液压系统； 冷却系统； 通风系统； 测量导向系统； 后续台车 。
电子靶 盾构机
隧道管片
激光经纬仪 黄盒子
显示器 工业电脑
控制箱
后视棱镜
控制室
后
测量导向系统
续
台
车
盾构施工概述
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盾构工作原理（EPB SHIELD）
管片接缝拉开，管片错胎，断裂 。 案例： 广州市轨道交通五号线某工地。
某项目部“盾构施工危险源评估及控制措施”实例,超实用
某项目部“盾构施工危险源评估及控制措施”实例，超实用-建筑技术在盾构施工作业中危险源存在于盾构吊装、始发、接收、开仓作业及联络通道施工等方面，为更好做到施工安全，我项目部针对危险源采取如下控制措施：1、盾构始发掘进、管片拼装中的重大危险源，主要造成机械伤害、物体打击和高处坠落。
控制措施：（1）加强作业人员的安全规章制度的学习，提高安全防范意识，作业人员正确佩戴安全帽，进入施工现场遵守我项目部的安全管理规定。
（2）管片安装进行时，非工作人员不得进入安装区域，安装人员不得站立在管片安装机上，管片安装机操作司机在操作过程中随时关注管片安装区域内人员的情况。
（3）在进行紧固螺栓时不得移动管片安装机，避免人员摔跌受伤。
拼装机上不得放置任何工具、物体，拼装机下严禁站人，以免造成人员伤害。
（4）安全管理人员积极做好盾构掘进及管片拼装过程中的机械及人员的安全检查工作，及时排除周围危险点，确保施工作业环境安全。
2、盾构机及后配套设备安装、拆卸过程中容易发生机械伤害、物体打击等重大安全事故。
控制措施：盾构机体及后配套设备重量过大，故采用大型吊车进行吊装作业，吊车作业人员严格遵守吊装操作规程。
盾构机外壳吊装，使用二氧化碳保护焊在机体上焊接吊耳。
焊接完成后，由专业单位人员进行吊耳探伤检测，合格后进行吊装作业。
（1) 严格按照施工方案的要求作业，任何变更需经各方施工人员的共同确认无误方可执行。
（2）严格遵守现场施工的各项安全规定，遵守吊车操作规程。
（3）所有作业人员上岗前不得饮酒，着装规范、戴安全帽、高空作业系好安全带，穿防滑工作鞋；各工种人员作业时佩带好本工种劳动保护用品；特殊工种人员必须持证上岗。
（4）施工人员必须服从项目部技术人员及安全人员指挥，文明施工，作业时作到三不伤害。
（5）施工前，项目部技术人员必须提前对现场管理人员、各工种施工人员做好安全交底；同时，现场管理人员要做好现场交底；各相关人员应严格按照交底要求进行施工。
盾构法施工安全技术与风险控制
盾构法施工安全技术与风险控制一、风险分析（1）在吊装作业前，钢丝绳死弯、吊钩连接松动以及限位器发生失灵状况且未及时检测维修，可能造成吊装作业中钢丝绳断裂、吊钩脱落等后果，从而造成起重伤害。
（2）始发或接收盾构工作井端头地层未加固且未及时察觉，可能造成盾构机械在接收过程中因地基承载力不足而压垮工作井，造成地基坍塌。
（3）施工前掘进参数选择错误、开挖面失稳、隧道塌陷以及地表下沉等状况，可能造成坍塌等事故。
（4）通过浅覆土地层时，因开挖深度过小可能使上方地层承载力过小而坍塌；通过小净距、小半径曲线、大坡度地段时，易因开挖半径和开挖量选择过大或过小或洞壁支护不当而造成通道渗水、冒顶片帮、坍塌等事故。
（5）施工过程中，盾构机械的刀具、刀盘、主轴承等重要部件失效失灵，可能因刀具、刀盘碎裂而飞出伤人，主轴承断裂而造成机械伤害。
（6）施工人员在端口带压时更换刀片，可能在拆卸刀片时，因刀片飞出而造成机械伤害。
（7）施工运输指挥不当，信号和制动失灵，货车汽车超速、超载及机械故障等，可能会导致货车侧翻、机械损伤甚至导致车祸发生，造成车辆伤害。
（8）未配备或极少配备消防器材或消防器材失效，可能导致在意外火情发生时无法及时处理，从而酿成火灾、人体被灼烫等事故。
（9）盾构施工前，未对地层、地下管线、地上地下的建筑物、构筑物以及障碍物进行详细而周密地调查，可能导致在施工过程中不慎破坏地上地下的建筑物、构筑物以及地下管线等设施而造成坍塌，以及破坏地基稳定性，使隧道出现冒顶片帮等问题。
若管道为输水管道，还会导致隧道渗水，造成透水事故。
（11）施工单位未建立健全完善的安全生产保障体系及规章制度，未对施工人员进行安全教育和培训，盾构作业人员未进行专业技术培训考核或者未合格且颁发相应操作证后就上岗的，这会使施工风险大大增加，特别是盾构工作中因操作人员的错误操作，可能会造成机械伤害。
（12）盾构施工各工序作业前未编制安全作业规程和作业指导书，关键工序未编制专项安全技术措施或编制后未经监理单位审批后实施，可能导致施工过程中安全监管不严，工作人员疏忽大意，造成机械伤害、物体打击等各种伤害。
盾构机始发和接收的风险及控制
盾构机始发和接收的风险及控制我国地铁隧道施工已开始使用盾构法。
随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受。
盾构的始发和接收是贯穿整个盾构施工当中的重点，也是较容易出现风险的关键环节.所以控制好始发和接收的风险尤为重要。
一，盾构基座变形1。
1、现象在盾构进出洞过程中,盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴线.1.2、控制措施(1）盾构基座形成时中心轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，应考虑盾构基座与隧道设计曲线的减缓夹角扩大方向放置，两轴线接触点必须设于洞口内侧面处；（2)基座框架结构的强度和刚度能克服进洞段过土体加固区时盾构机所产生的与基座的摩擦力，以及盾构自身的重力和刀具切入地层所产生的扭矩。
（3)合理控制盾构姿态,尽量使盾构机在没有离开基座前的轴线与盾构基座中心轴线保持一致.（4）盾构基座的底面与始发井的底板(预埋件）之间要垫平垫实，焊接紧密，保证接触面积满足要求。
基座与周边侧墙的支撑要焊接紧密、牢固。
1.3、治理办法（1）查清前方土体是否有障碍物,并采取有效措施清除。
(2)清查盾构机的结构部分是否与基座有硬性接触，并清除. （3）先停止推进，对已发生变形破坏的构件分析破坏原因，进行相应的加固,如发现强度的原因可进行补强力焊。
对需要调换的部件，先将盾构支撑牢靠,再调换被破坏构件；（2）盾构基座的变形确实严重,盾构在起上又无法修复和加固时，只能采取盾构脱离基座,创造工作条件后对基座作修复加固.二，凿除钢筋混凝土洞门产生涌土2.1、现象在破除洞门过程中，洞门前方土体从洞门间隙内涌入工作井内. 2。
2、控制措施（1）根据现场土质状况，制定合理的土体加固方案，无侧限抗压强度≥0。
8MPA时满足始发，并在破洞门前设置观察孔,检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下破洞门；（2）布置井点降水管，将地下水位降至能保证安全进洞水位; （3）根据洞门的实际尺寸，制定合理的洞门破除方案,施工安排周详，确保破洞门时安全、快速。
盾构施工风险及预防措施
目录Contents盾构施工简介盾构施工主要风险及预防措施一•盾构施工简介盾构工法定义盾构（Shield)一词的含义在土木工程领域中为遮盖物、保护物。
是指把外形与隧道截面相同，但尺寸比隧道外形稍大的钢筒或框架压入地中构成保护掘削机的外壳。
该外壳及壳内各种作业机械、作业空间的组合称为盾构机。
盾构法施工是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。
它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。
盾构施工目前已广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。
二•盾构施工主要风险及预防措施1地质风险2机械风险3施工风险1地质风险由于地质勘探的局限性，盾构掘进过程中遇到未探测到的不良地质及地下障碍物的风险很大。
A可能导致的后果①盾构设备异常损坏，工期延误；②地面沉陷，引发管线断裂、交通中断，房屋倾斜等等安全事故；③施工过程中掘进困难，姿态难以控制等。
案例北京地铁四号线颐和园站—北宫门站区间，地质报告显示穿越区多为粉质粘土、粉砂土及粉土，局部穿越风化岩石，个别部位有砂卵石层侵入隧道断面。
施工中，当盾构左线掘进至第598环和第632环时发现硬岩，造成刀具严重磨损。
B-1粉质粘土粉砂土及粉土风化岩石砂卵石B-2案例—掘进过程中遇到孤石厦门地铁一号线某区间，施工前由于其他干扰原因部分里程段未做地质补勘。
当掘进到里程段时掘进参数发生了明显的变化，掘进速度明显降低，待开仓检查发现刀盘前方存在较大孤石，大部分刀具受到严重的冲击破坏。
C预防措施1、施工前，通过地质补勘等方法，进一步查清隧道的地质条件，掌握尽可能详尽的地质资料；C预防措施预防措施C2、施工中，利用盾构机本身的超前地质钻机及超声波等超前地质探测装置，提前探测工作面前方地质情况，以便及时发现异常并采取措施进行处理。
地铁盾构施工安全风险案例
：重视施工中电缆线和用电、动明火施工的 安全保护措施，严格执行电力高压进洞的安装与洞内用电用 火的施工规范，放水材料要按照规范做到安放妥当。做到安 全第一，万无一失。
•
如果说失败是人生的一种经历，那么 这种经 历会使 我们的 人生走 向成熟 ；如果 说一个 人的成 熟，必 须历经 沧桑的 话，沧 桑就能 够成为 一种奇 特的美 丽。。2 020年8 月10日 星期一 上午7 时32分5 3秒07: 32:5320 .8.10
近年来，多数地铁隧道采用盾构法施工,出于青岛地铁安 全性考虑，非常有必要总结归纳下盾构施工过程中的事故， 以备青岛盾构施工借鉴，杜绝类似事故的发生。
盾构施工中，按照事故发生的特点，主要分为机械事故 和施工技术事故两大类。
一、机械事故
盾构项目中机械使用较多，相应的事故也较多，大约占 一半以上，主要有龙门吊事故、拼装机事故、电机车事故、 盾构机本身的事故等。
2009年1月2日9时56分，二号线钟楼站右线隧道内起火。 此次起火原因仍是工人操作不慎，致使焊渣引燃了防水材料。 约66小时，同一原因，发生两起同类火灾事故。（电焊机）
案例二 上海地铁隧道施工火灾
2009年1月8日11点15分左右，曹杨路地铁 11号线的在建工地发生火灾，现场浓烟滚滚。 消防部门出动数十辆消防车赶到现场。事故造成周边部分交 通路段拥堵。事故现场附近的地铁3号线并没有受到火灾影响， 仍照常运营。
直接原因：两个挂钩工作业时缺乏配合沟通是本 次事故发生的直接原因。 间接原因：某项经部平时对井口的作业人员教育 不严，现场缺乏监督是发生本次事故的间接原因 。工伤受害人进入工地工作仅一个多月,对配合挂 钩工卸管片不熟练。
土压平衡盾构机施工案例浅析(二)
积 地 质 设计 的 。项 目的地 质调 查 结果 显 示 ， 土层 是 含 换 ，分 别 是左 线 刀盘 的两 个 刀具 和 右线 的一 个 刀具 。 ”
晶 状 和 层 状 掺 杂 着 砂 和 硬 粘 土 直 径 达 ２ ｍ大 卵 石 的 高 ５ｃ 透 水 性 的地 质 。
２ ０
ｈｔ： ｗｗ ｒａ ｍ－ ｉ ． ｍ ｔ ／ ｐ ／ ｗ． ｃ ｃ ｎ ｃ ｏ ｌ ｈ ａｏ
管 片 变形 或推压 。 同 时 ， 盾 构 机 也 安 装 了泡 沫 注 入 系 统 以 稳 定 土 根 据 从 印度 的新 德 里 地 铁 、 美 国加 利 福 尼 亚 州西 北 主干 排 水 隧道 以及 墨 西 哥 城地 铁 十 二 号 线 工程 项 目 中 积 累 的 经 验 ， 罗 宾 斯 目前 正 在 制 造 新 一 代 的 土 压 平 衡 盾构 机 。这 种 新一 代 优 化 土压 平 衡 盾 构 机 特 别 适合
构机 进行 一 系列 的 改 良。正 因为如 此 ，罗宾斯 的盾 构机 可 以屡 次在 不 同项 目中创 下破 纪录的 佳绩 。
用 的盾构 机一 样 ， 刀盘 上 同样 也装 有４ 独 立 的泡沫 注 套 入 喷头 。
２程条件 １ ２
长达 ３ ．ｋ 的成 都地 铁 二号 线 即 将 在２ １年 年 底 施 工 方 案 １ ｍ ６ ０１ 开 通 。 最 近 贯 通 的 ｌ标 隧 道 施 工 项 目， 证 明 了 土 压 平 ８
一
个 刀 具 是 在 １ ａ的气 压 下 更 换 的 ， 另 外 两 个 刀 具 因 ．ｂｒ ５
为 土 层 十 分 稳 定 ， 所 以是 在 没 有 气 压 的情 况 下 更 换 的 。
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盾构施工场地布置图
2、端头加固
端头加固可以单独采用一种工法或多种工法相结合的加固手段，主要取决于地质情况、地下水、 覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境等因素。方法主要有旋喷桩法、注浆法、SMW法、搅 拌桩法、冻结法、灌注桩法、连续墙法。
旋喷桩法 对于砂层改良效果好，也适用于淤泥、粉土、粘土层、但砂砾地基和粘着力的的粘土有
2.泥水平衡盾构机
1）通过泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。 2）开挖的渣土以泥浆形式输送到地面，经过分离再循环至开挖面。
泥水平衡盾构机
日系泥水盾构常采用直控式，德系泥水盾构常采用气垫式。
日系
德系
二、盾构机的基本构造及工作原理
1.土压平衡盾构
主机
驱动部分
人舱
推进油缸
盾尾刷 螺旋输送机
污水站 电线储存架
6号台车
设备预留区 水管卷筒
人员舱
盾尾密封 螺旋输送机
管片安装机
土压盾构工作原理
盾构法基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢组件在初步 或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组 件被称为盾构。
盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。
刀盘
刀盘 前盾
防涌门
中盾
尾盾
螺旋机出土门 托梁 管片拼装机 拼装机抓取头
土压平衡盾构结构
刀盘 中盾
前盾尾盾连接桥源自连接桥皮带机从动滚筒
皮带机
管片吊机
管片吊机轨道
连接桥走道板
尾盾
前盾
中盾
主机
连接桥
1号台车
操作室 注浆系统
2号台车
膨润土 液压站
3号台车
油脂系统 配电柜
4号台车
循环水系统 变电站
5号台车
时不能形成满意的改良桩，施工深度在40m以下时，效果较差。
注浆法 主要适用于深度较深的砂质地层、砂砾层，地层较好的地段或与搅拌桩等工法相结合，对
于水量不大的地段进行加固止水。可进行单液和双液注浆，同时可进行跟踪注浆；浆液种类 较多，经济性和可施工性好，材料和施工方法多种多样，需根据地下水、地质、施工环境等 来确定，同时要考虑因灌浆而引起地基隆起等的处理对策。
刀盘选型
面板式：优点是开口率较小，软土口开口率一般在45%左右，复合地层开口率在30%左右，面板开 口小，强度高，易于刀具布置，对正面土体支撑效果较好，土压波动小；缺点是传感器对正面土体 的压力反映不够准确，渣土进入土仓相对困难。
幅条式：优点是开口率大，渣土易进入土仓，不易形成泥饼，刀盘不易被堵，正面土压能较准确 的反映；缺点是正面土压波动较大，容易引起地表沉降，刀盘比较薄弱，不易满足复合地层刀具 的布置和刀盘本身刚度的要求。
轴式螺旋机
带式螺旋机
铰接系统选型
主动铰接：为减小铰接油缸受力铰接尽靠前，一般在中部往前。 被动铰接：盾尾通过铰接油缸挂在前部，无需专门操作。
主动铰接
被动铰接
刀盘驱动系统选型
刀盘驱动一般分为：变频电机驱动和液压马达驱动，如下表：
驱动方式 传动效率 发热量
变频电机驱动
高
小
隧道内工作 环境
好
液压马达驱动 较低
土压盾构机施工技术、风险控制及案例分析
让世界更畅通
目录
Contents
一、盾构机简述 二、土压盾构机施工技术 三、土压盾构机施工风险控制 四、案例分析
一、盾构机简述
一 盾构机的分类 二 盾构机的基本构造及工作原理 三 盾构机的选型
一、盾构机的分类
硬岩隧道掘进机(TBM)
全
断
面
隧
均一地层盾 构机
利用盾构施加于开挖舱内渣土的压力 平衡开挖面水土压力
Earth pressure distribution diagram
Excavation chamber
100%
Low pressure gradient
95%
90% 85%
80%
Injection
70%
50%
Screw conveyor 0%
Discharge
道
掘
进
盾构机
机
（软土、软岩）
复合地层盾 构机
地层盾构机 岩层盾构机 混合盾构机
土压平衡型 盾构机
泥水盾构机
开胸模式 欠土压模式
闭胸模式 加气压模式
泥水模式 加气压模式
隧道掘进 机总称
地层分类与盾构 机之间的关系
盾构机的适应 性分类
盾构机选型 (二类)
盾构机选模式 (六种)
1.土压平衡盾构机
1）通过土压作用于开挖面以平衡开挖面的水土压力。 2）通过螺旋输送机排放渣土。
较大
较差
重量 轻 较重
短时冲击和过载承受 能力
复合地层中 使用
调速范围
一般
少
宽
略好
多
较宽
二、土压盾构机施工技术
一 准备工作 二 盾构机的始发 三 盾构机的掘进 四 盾构机的过站 五 盾构机的接收
一、准备工作
1、场地布置
盾构施工场地布置：
龙门吊 设置渣土坑 管片堆放场地及材
料堆放场地 一座高压配电房 备用变压器 一座砂浆拌合站
Earth Pressure
Plug area
Without injection With injection
100%
80% 0%
70%
50%
土压平衡盾构渣土压力分布图
Tunnelling Equipment
2. 泥水盾构 刀盘及切口环
支撑环前端
支撑环后端
盾尾
切削刀盘
刀盘驱动马达
排浆泵 操作控制台
1）软土土压平衡盾构机
主要用于软土、砂土、杂填土、粘土、粉质粘土、砂质粘土、淤泥质粘土、粉土、交杂少量砾石等地 层，如北京、上海、西安、南京、长春、苏州等地铁部分标段。
2） 复合式土压平衡盾构机
主要用于长沙、昆明、南京、南昌、南宁等中风化、微风化砂质泥质板岩、中风化泥质粉砂岩、砾砂、角 砾、块石、圆砾、碎石等交互复合地层，及用于成都、兰州、广州、深圳等中粗砂、松散卵石、密实卵石、 上软下硬、岩层等地层。
环片拼装机
气锁室 密封隔舱板
压力夹舱
推进千斤顶
密封油脂装置
泥水平衡盾构机的主要结构
泥水平衡盾构机的工作原理
开挖泥水舱
气压调节舱
气压调节管
进泥管
排泥管
三、盾构机的选型
泥水盾构与土压平衡盾构的选择
泥水盾构特点
土压平衡盾机特点
场地要求较高； 施工费用相对多；
场地要求较低； 施工费用相对少；
武汉地区掘进地层主要为粘土、淤泥 及少部分角砾，故选择复合式土压平衡盾 构机。
面板式刀盘
辐条式刀盘
刀具选型
刀具的布置方式需要充 分考虑工程地质情况，进 行针对性设计，不同的工 程地质特点，采用不同的 刀具配置方案，以获得良 好的切削效果和掘进速度。
切削刀
滚刀 齿刀
仿行刀 撕裂刀
刮刀
螺旋机选型
目前市场上螺旋机主要分两种：轴式螺旋机（通过力小，强度大）；和带式螺旋机（通过力 大，强度小）；