6-2.中铁隧道局案例(盾构)

五、事件防范措施
在刀盘维修及刀具更换完成后，为确保剩余地段顺利掘进，制定了专项盾构掘进方 案，要点如下：
对刀盘中心区域磨损刀梁剩余宽度进行精 确测量，同时测量该区域刀梁之间的位置 关系，即平面度、平行度、垂直度。
根据初步测量尺寸下料刀盘主梁、 主梁筋板，制备坡口。（与其他 工序可同步进行）。 校核、修整 校核、修整
刀盘结构焊接修复，注意焊接顺序。刀盘 在此过程中需旋转，以便钢板焊接。﹡﹡
中心刀箱和单刃刀箱定位、焊接，根据新制刀箱 背部与原刀箱背部的同平面位置关系定位。
2.1盾构机设计概况 区间施工采用中铁工程装备制造的中铁 41号盾构机，刀盘直径6460mm，刀盘开口 率 37% ，刀盘转速为 0～ 3r/min ，最大推力 3400t ，最大掘进速度 80mm/min ，额定扭矩 5500KNm，脱困扭矩6800KNm。 复合地层段盾构刀具配置
序号 名称 数量 刀高mm
右CK16+254位置横剖面地质分层图
2.2.3盾构刀盘位置横断面地质分层 地面坍陷点竖井开挖完成后，确定地层情况为：掌子面70％为中风化石英砂岩，平 均强度为80MPa，在刀盘的右上处存在3-2b2粉质粘土层。
粉质粘土区域
石英砂岩区域
刀盘位置现场钻孔实测地质剖面图
开挖竖井揭示石英岩照片
2.2.4主要土体抗剪强度
序号 1 2 3 4 5 管线名称及特征 380v铜电缆 200*200光缆 500mm钢管 胶管 波纹管 根数 1 1 1 2 2 埋深（m） 0.39 0.39 0.89 地表 0.84 与隧道关系 上方，影响小 上方，影响小 上方，影响较大 影响小 影响小
三、事件经过及应急处置
盾构掘进过程中，项目部安排专人进行地面巡视及监测，在盾构掘进至652环位置， 地面巡视人员在绿化带路沿石部位发现裂缝，项目部及时与政府部门及地铁公司做了沟 通，立即组织人员对绿化带停机位置进行围挡封闭，绿化带植被进行清除，探明地下管 线并采取保护措施，地面塌陷后及时回灌混凝土稳定周边环境，并迅速联系专家研究解 决方案。 3.1进仓检查情况 653环停机后，完成准备工作后带压进仓，检查情况如下： 3.1.1刀具磨损情况 滚刀磨损情况：1-14#滚刀部分脱落或磨损严重，15#-18#正面滚刀偏磨，21#-30# 正面滚刀正常磨损20mm左右。切刀磨损情况：检查共计 40把，部分切刀磨损量在2/3左 右，12把切刀磨损量在1/3左右，15把切刀完好。边缘刮刀磨损情况：共计检查 16把， 其中4把边缘刮刀合金部分磨损2/3左右，12把边缘刮刀合金部分少量磨损。 3.1.2刀盘检查情况 刀盘磨损范围以1-3#双联滚刀为中心，2.65m直径的圆形区域。
南京地铁四号线工程TA03标
鼓楼站～鸡鸣寺站区间右线 盾构掘进中刀盘磨损事件情况说明
二○一五年十月
目 录
一、事故情况简述
二、工程概况 三、事件经过及应急处置 四、事件原因分析 五、事件防范措施
一、事故情况简述
鼓楼站～鸡鸣寺站盾构区间右线施工至 611环，刀盘进入石英砂岩和粉质粘土的复 合地层，为保证盾构顺利通过该段复合地层，采用带压换刀的方式将原有38把撕裂刀更 换为滚刀，同时更换部分受损切刀和边缘刮刀。掘进39环后，即650环，出现掘进速度 骤降，由12mm/min降至2mm/min，项目部立刻组织人员进行二次带压进仓作业，检查 并更换了部分面板及周边滚刀。由于更换8把滚刀之后掌子面不稳定（顶部坍塌高度约 2.0米），为了保证人员安全，停止换刀，中心滚刀未检查更换。 为确保盾构机通过掌子面坍塌区后安全换刀，恢复掘进了651、652环。掘进速度23mm/mim，推进速度无明显改善，且出现喷涌现象。在掘进过程中，刀盘处地面出现 塌陷，直径约2.8m，塌坑区域位于快车道和非机动车道中间的绿化带内。当晚将塌陷处 采用混凝土回填控制险情。 经过地面加固后，再次带压进仓检查，发现刀盘磨损范围以1-3#双联滚刀为中心， 2.65m直径的圆形区域。
层号 取值 直剪快剪 CqkPa φ q度 直剪固快 CcqkPa Φ cq度 天然休止角 а c а w
平均值 3-2b2 标准值
33.2 28.7
14.4 13.5
34.3 29.3
16.7 15.4
2.2.5主要土体标贯指标
实测值 层号 名称 平均值 3-2b2 粉质粘土 标准值 平均值 标准值 N(击) 10.8 10.2 16.8 14.5 杆长修正值 N'(击) 7.6 7.2 11.4 10.0
准备
土仓整体加固，包括地下 水阻隔，确保掌子面稳定。 刀盘及土仓渣土清理。 作业竖井开挖。 新制磨损滚刀刀箱、刮刀刀座、 刮刀保护块、刀盘喷口，包括采 购滚刀及刮刀安装所需螺栓。 （与其他工序可同步进行）。
刨除刀盘中心区域磨损滚刀刀箱、刮刀刀 座、加强筋板和喷口，对磨损刀梁进行打 磨或切割修整。确保仓内空气流通、时刻 检测仓内CH4、CO 含量，作业人员每小时 轮换，人仓与土仓通道派人不间断值守。
程中容易出现喷涌现象，区间详勘报告中岩层强度远低于实际岩石强度，在强度高的石 英砂岩和粉质粘土的复合地层掘进容易导致刀盘磨损。
2、该复合地层段详勘报告中纵断面与横断面严重不符，且线路位于南京市北京东路 下方，为城市主干道，来往车流量大，无补充勘察条件，勘察资料不能准确反映该复合 地层长度、土岩分界面、岩石强度、地下水等关键地质情况。 3、项目部在该区间施工前根据地勘资料制定了相应地层条件下的刀具配置，并同时 规定了相应的换刀里程，但在该里程换刀过程中，刀盘顶部塌陷（顶部坍塌高度约 2.0 米），如继续带压进仓危险性较高，地面无加固条件，为了保证人员安全，停止换刀继 续掘进，导致部分刀具未更换完成。 4、650环部分刀具更换完成，在中心刀具未检查到位情况下恢复掘进，651及652环 掘进速度异常，项目部对该参数异常情况认识不足，未及时停机研究对策解决问题。
1
2 3
滚刀
周边刮刀 切刀
38
16 40
165
120 120
4
周边保护刀
16
2.2工程地质 2.2.1盾构停机位置 鼓楼站～鸡鸣寺站区间隧道右线盾构推进至 653环，刀盘位于659环，盾构因刀盘磨 损、地面坍陷停机，此处盾构机顶部埋深13.35m。 2.2.2隧道右线详勘地质情况 根据设计提交的详细勘探资料显示，隧道右线从600环到653环范围纵剖面地质从上 至下依次为杂填土、粉质粘土、 2-3b4 淤泥质粉质粘土（厚度为 4.7m ）、 2-4b2 粉质粘 （厚度 4.6m ）。盾构机主要穿越 3-2b2 、 3-1b1 粉质粘土地层。但从地质详勘右线 CK16+254里程横断面图显示，右线盾构区间在本里程前既已进入复合地层，上部地层 为粉质粘土，下部地层为石英砂岩，Frb为45Mpa左右。
3-1b1
粉质粘土
2.2.6主要地层工程地质评价
层号 ③-2b2 岩土名称 粉质粘土 岩性特征 灰黄、灰 不良地质评价 可塑 开挖后稳定状态 强度中等，压缩性中等，微透水 岩芯为长柱、短柱状,取芯率7090%,块状构造,主要由石英颗粒、 （j1）-2xn-3 中风化石英 砂岩 浅灰色 较硬 少量长石颗粒组成。局部发生深 度变质,为较硬岩,岩体基本质量 等级为Ⅳ级
2.3工程水文情况 2.3.1设计情况 根据详勘显示，中风化岩层中含有裂隙水，基岩裂隙水是本标段重要水源之一，富 水程度差异较大，基岩中风化层由于裂隙连通性差，又多被填充，其渗透性较差，且具 多变性和不均匀性。接受大气降水的补给及上层微承压水的补给，由于受裂隙分布及相
互连通条件的影响，具多变性。 2.3.2掘进过程中喷涌情况 复合地层掘进过程中，螺旋输送机出渣口有喷涌现象，地层中含水量很大。 2.4地下管线情况
二、工程概况
南京地铁4号线3标工程主要位于南京市鼓楼区、玄武区，沿北京西路（省政府及省 属单位）、北京东路（市政府及市属单位）敷设。标段主要施工任务包含云南路站、云 南路站～鼓楼站矿山法区间、鼓楼站、鼓楼站～鸡鸣寺站（鸡鸣寺站非本标段施工范围） 盾构区间工程，线路全长2.214km。 鼓楼站～鸡鸣寺站盾构区间由鼓楼站出发以半径 500m曲线转向东北方向，沿北京 东路敷设至鸡鸣寺站，区间进入鸡鸣寺站前采用半径 2000m及1500m反向曲线与3号线 市政府站相接。
标 高
(m)
10
Q5Z15A
11.42
Q5Z14
10.45 10
① -1 ② -1b2 ② -3b4
8.05 6.95 2.40 3.50
9.42 7.72
2.00 3.705N=ຫໍສະໝຸດ 054.15 6.30
② -4b2
0
③ -2b2
-2.95 13.40
0
-5
[j1] -2xn-3
-7.25 fr=45.81MPa frb=4.01MPa 17.70
-5
-10
fr=43.80MPa frb=62.11MPa frb=22.56MPa
左线隧道
右线隧道
-10
frb=54.71MPa fr=28.78MPa
-15
(-13.38)24.80 N63.5 30 60 90 120 150 (-15.75)26.20
-15
水平间距(m) 里 程
32.44
左CK16+255 右CK16+254
道路边缘线
刀
18
2.3
橡胶管并排 根 地表 电缆线并排 根 埋深
19 7 6
盾构机
盘
加
3.6
16
17
0.3
松树
15
14 13
0.8
固
12 11 10
燃气管道 直径
注浆范围及注浆孔位平面布置图
20
5
4
3
2
1
0.6
区
波纹管 根 直径