成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策
地铁盾构施工中的安全风险和管控对策

地铁盾构施工中的安全风险和管控对策摘要:随着当前我国城市整体发展水平的提高,对于地铁工程施工建设的整体进程也在不断的加快。
通过地铁交通运输方式能够有效的缓解城市的交通压力,减少对周围环境的污染。
因此,在一些大型的城市中地铁工程已经成为城市交通系统的重要组成部分。
在具体的地铁工程建设过程中需要较大的资金投入,同时由于工程施工环境的特殊性会存在很大的安全风险因素。
这些需要施工企业加强对工程施工中各项因素的分析和研究,采取合理的控制措施,保证整个地铁工程能够全面,顺利的开展。
地铁工程施工中盾构施工技术是整个工程施工的重要组成部分,目前我国地铁盾构施工技术的应用过程中由于周围环境较为复杂,对于周边建筑的影响比较大。
所以盾构技术的应用中相关的风险认识存在一定的不足,这样会增加工程安全事故发生的概率,也会给施工人员带来严重的安全威胁,要对盾构施工中的安全风险进行正确的认识。
关键词:地铁工程;盾构施工;安全风险;管控对策引言地铁工程建设作为大型城市重要的交通工具引起了相关部门的高度重视,在工程建设过程中工程的施工难度比较大、需要较高的施工技术,这样才能够保证工程的施工安全和施工质量。
其中,盾构施工方法在地铁工程中比较常见,它与传统的施工模式相比具有很大的优势,能够提高工程的施工效率、节约工程的造价成本。
但是在这一技术应用的过程中仍然会存在诸多问题,这样会导致各项隐患问题的出现。
作为相关部门要引起高度的重视,通过合理的控制措施将安全事故降到最低。
1地铁盾构施工的相关分析地铁盾构技术在当前我国地铁工程施工中是一种比较常见的技术,尤其是针对软弱地基施工盾构法发挥了非常重要的优势。
这一技术在应用的过程中需要借助盾构机械设备开展作业,这样才能够保证整个结构有一个强有力的支撑。
其中,千斤顶的应用可以促进开挖作业的顺利实施,从而实现整个工程全面的开展。
为了确保地铁盾构施工技术的应用效果,还需要在前端刀盘开挖的时候进行注浆作业。
成都地铁盾构施工重难点及对盾构机的要求

工程地质
成都地铁地质情况极为复杂,包 括人工填土、粉质粘土、粉土、细砂土 层、卵石土层及泥岩地层等,但主要穿 越砂卵石、泥岩及二者混合的地层,砂 卵石地层中卵石含量高达50%~85%, 粒径以20~80mm为主,部分粒径大于 100mm,最大粒径达180mm,砂卵石 地层有松散体、稍密、中密和密实之 分;卵石、砾石以岩浆岩、变质岩组 成,填充物为中细砂、随机分布在透 明体砂层,均匀性差、自稳能力差; 砂卵石地层中还局部散步着粒径超过 500mm的高强度漂石,卵石和漂石单 轴抗压强度达55~165MPa。
施工环境
线路大部分均在繁华的城市中穿 过,而且主要沿市政道路下行进,因而 要穿越普通房屋、商场、酒店、加油 站、停车场、河流、铁路、公路隧道、 军事设施等,具有极高的风险。
盾构区间需要穿过的房屋许多为 上世纪80年代以前、甚至更早修建的砖 混结构民房,多为一层或者多层建筑, 基础结构稳定性差,许多房屋受5.12大 地震影响结构已早破坏,有的房屋墙壁 也已开裂严重,给盾构的安全施工带来 很大隐患。
砂卵石地层掘进时盾构刀盘、刀 具的磨损问题
砂卵石地层对刀盘、刀具的磨损 非常强烈,不仅表现在刀盘转动切削 时,而且切削下来的卵石碴土对刀盘 和刀具还会产生二次磨损和冲击,使 得刀盘盘体和刀具很易损坏,根据1、 2号线部分单位的施工经验,刀具一般 150~200m就需要更换一次,刀盘在 出洞后磨损较为严重。所以,对刀盘和 刀具采取必要的耐磨保护和科学合理的 设计布置至关重要,而且,要满足长距 离掘进的要求,尽量减少换刀次数。
隧道设计为单园盾构区间,衬 砌管片外径为D6000mm,内径为 D5400mm,宽度为1200mm,错缝拼装, 为3+2+1结构,即3个标准块、2个邻 接块、1个封顶快,弯螺栓连接;纵 向螺栓分度36度,曲线环每环楔形量 38mm。
成都富水砂卵地层中盾尾漏水漏浆的控制及处理措施

成都富水砂卵地层中盾尾漏水漏浆的控制及处理措施【摘要】成都地铁建设中盾构施工过程中,盾尾漏水漏浆一直是一个难以避免的问题。
本文从问题背景和意义入手,分析了盾尾漏水漏浆的原因,提出了相应的控制措施和处理技术,总结了预防方法和处理经验。
结合成都富水砂卵地层特点,探讨了对该问题的认识和未来研究方向,并展望了可能的解决方案。
通过本文的研究,可以更好地认识和处理成都地铁施工中的盾尾漏水漏浆问题,为相关工程提供参考和借鉴。
【关键词】成都、富水砂卵地层、盾尾漏水、盾尾漏浆、控制措施、处理技术、预防方法、经验总结、研究背景、问题意义、认识、未来研究方向、总结与展望。
1. 引言1.1 研究背景成都富水砂卵地层中盾尾漏水漏浆是盾构施工中常见的问题之一,对于保隧道工程的安全和质量具有重要影响。
在盾尾区域发生漏水漏浆会导致地表沉降、地基沉陷、地下水位波动等问题,严重影响周边建筑物和地下设施的安全。
通过对成都富水砂卵地层中盾尾漏水漏浆问题进行深入分析和探讨,可以为今后类似工程的设计和施工提供参考和指导,为实现地下空间的安全开发和利用提供技术支撑。
这也是本文所要探讨的重要议题之一。
1.2 问题意义成都富水砂卵地层中盾尾漏水漏浆是一种常见且严重的地质工程问题,给隧道施工和地下工程安全造成了一定的影响。
解决盾尾漏水漏浆问题,不仅能够保障工程的顺利进行,还能够提高工程的质量和可靠性,降低工程的风险和成本。
研究如何有效地控制和处理盾尾漏水漏浆问题,具有重要的实际意义和工程应用价值。
在成都富水砂卵地层中,盾尾漏水漏浆问题常常由于地层的特殊性质以及施工过程中的一些因素所引起。
深入探讨盾尾漏水漏浆问题的原因,制定科学有效的控制措施和处理技术,对于改善施工环境,提高施工效率,保障工程安全具有重要的现实意义。
通过总结盾尾漏水漏浆的处理经验,可以为今后类似工程提供参考和借鉴,进一步完善相关技术和方法,提高工程质量和安全性。
加强对成都富水砂卵地层中盾尾漏水漏浆问题的研究,对于推动地下工程建设水平的提高具有重要的意义。
地铁盾构施工安全风险管理与控制措施

地铁盾构施工安全风险管理与控制措施发布时间:2022-05-07T10:05:36.935Z 来源:《新型城镇化》2022年9期作者:雷荡[导读] 地铁盾构法是借助于盾构机完成地下施工作业的施工工法,具有结构安全可靠、速度快及施工效率高等特点。
中铁四局安徽省合肥市 230011摘要:地铁盾构法是借助于盾构机完成地下施工作业的施工工法,具有结构安全可靠、速度快及施工效率高等特点。
目前随着我国发展进程加快,地面土地使用率越来越高,所以地铁建设规模也随之越来越大,盾构机凭借其兼具经济性、安全性等的特点,成为了现今城市轨道交通施工中的关键技术。
但是盾构法也存在安全风险,因此需要做好地铁盾构施工安全风险管理与控制,保证施工安全进行。
关键词:地铁;盾构;施工;安全;风险;管理;控制1地铁盾构施工管理中存在的安全风险1.1开挖面失稳的安全风险在地铁盾构施工中,存在开挖面失稳风险,对地铁盾构安全施工造成很大影响。
在地铁盾构施工中,导致出现开挖面失稳原因主要有以下几个原因。
一是在地铁盾构施工中,会遇到管涌和流沙问题,会造成盾构机发生突沉。
二是在地铁盾构施工中,会遇到地层空间,会造成盾构机轴线的偏移。
三是在地铁盾构施工中,会遇到涌水问题,会导致出现塌方问题,对地铁盾构施工的顺利进行造成影响。
1.2盾构机掘进过程坍塌事故的安全风险在地铁盾构施工中,容易发生塌方问题,对地铁盾构安全施工造成很大影响。
在地铁盾构施工中,如果对塌方不能很好地进行处理,就会造成地表沉降,对地铁工程的顺利进行造成很大影响。
2盾构施工安全控制措施2.1完善地铁盾构施工安全管理体制在地铁盾构施工中安全风险的管理首先要进行管理体制的创新和完善。
管理体制的创新要摒弃旧的发展模式,对以往的管理体制中的弊端进行调整,将整体功能发挥到最大程度。
对地铁盾构施工的管理不能一板一眼,需要灵活多变,面对不同程度、不同大小、不同规模的施工要合理规划管理模式,在管理体制上可以采用不完全相同式管理。
地铁盾构施工中的安全风险和管控对策

地铁盾构施工中的安全风险和管控对策摘要:地铁盾构施工作业优势较为明显,可以较好提升整体施工水平,但是其中存在的各类隐患问题依然不容忽视,需要将安全管理工作落实到位,在切实做好地质勘察工作的基础上,优化施工方案,注重从设备、用电以及人员等多个角度入手予以把关,降低安全事故发生率。
关键词:地铁盾构施工;安全风险;管控对策前言轨道交通成为当前城市重要交通工具,地铁项目施工建设也越来越受到高度关注。
在地铁项目施工建设中,因为其施工难度比较大,需要注重施工技术层面的创新优化,力求体现较强适应性。
盾构施工方法在当前得到了广泛应用,相对于传统施工模式,其表现出了明显优势,施工效率以及经济性得到了有效提升。
但是在盾构施工过程中依然存在问题需要高度关注,尤其是各个施工安全隐患,需要予以高度重视,力求采取相匹配的策略予以防控,以便最大程度上降低安全事故影响程度。
1地铁盾构施工概述盾构施工方法是当前地铁项目施工建设中较为常用的技术手段,尤其是在软弱土质区域,盾构法的应用更是表现出了明显优势。
盾构施工方法的应用主要依托盾构机开展作业任务,其涉及到了推进千斤顶以及钢制壳板等结构,在利用钢制壳板针对相应结构进行必要支撑的基础上,千斤顶可以逐步推动前端刀盘进行开挖作业,以此实现对于地铁项目的稳步施工处理。
为了更好优化地铁盾构施工处理效果,往往还需要在前端刀盘开挖完成后及时进行注浆作业,要求在盾构机尾端设置相应注浆结构,以此确保形成较为稳定的整体结构。
对于地铁项目施工建设而言,往往其面临着较为紧张的工期要求,涉及到的地质条件同样也并不是特别理想,施工处理难度相对较大,盾构施工方法的应用表现出了明显的适应性,有效解决了传统开挖模式应用中存在的开挖和衬砌不协调问题,明显加快了施工进度。
2地铁工程盾构法施工风险分析2.1 盾构始发阶段的风险在盾构施工的始发作业阶段,施工风险主要体现在以下方面:始发段的施工作业容易导致前方存在各种空洞,引起出现塌方事故,威胁施工人员的生命;在始发段的施工过程中,若是顶部与护壁的加固不牢,则可能会引起涌水塌方;应用盾构法施工时,需要使用到盾构机,若是盾构机的基座不稳、质量差,这就容易出现盾构机倾翻的情况,为施工人员带来安全风险;在盾构施工中,还存在反力架不稳定的情况,这也会存在安全风险;在盾构施工中,对于洞封门的凿除,若是没有及时清除土则可能会造成涌土,为施工的顺利进行带来了风险。
成都地铁17号线一期工程盾构施工风险管控

6g坊Sichuan Building Materials 第45卷第11期2019年11月Vol.45,No.llNovember,2019成都地铁17号线一期工程盾构施工风险管控赵小潘(中交机电工程局有限公司,北京100088)摘要:随着我国经济社会的发展,城市人口急剧增多,规模越来越大,城市地面交通严重受阻。
为解决此问题,国内各大中城市均在加快地铁建设。
以成都地铁为例,目前成都地铁有9条线路10个建设项目同时在建,盾构法被广泛应用于地铁区间隧道施工中。
成都地层主要为富水砂卵石地层,盾构施工存在诸多技术安全风险。
因此,盾构施工前应预先判别安全风险,做好盾构施工安全风险管控显得尤为重要。
本文就盾构施工安全风险管控进行探讨,希望为类似工程施工提供参考和借鉴。
关键词:盾构施工;风险管控;富水砂卵石中图分类号:U231.3文献标志码:B文章编号:1672-4011(2019)11-0172-02DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2019.11.0880前言成都地铁17号线一期工程范围为金星站~机投桥站,线路全长约26.136km,其中高架段长约4.744km,路基过渡段长约0.361km,地下段长约21.031km o共设置车站9座,其中,高架站2座,地下站7座。
该线路为市域快线,区间隧道施工采用中交天和08580mm土压平衡盾构机。
盾构施工工序多、技术复杂,采用盾构施工面临众多安全风险,如何采取措施实现盾构施工安全风险管控,并保证工程进度和质量,已成为地铁施工管理者的重要难题和挑战。
1盾构下穿重要管线风险管控17号线一期工程区间盾构掘进穿越重要管线众多,如DN1800供水、DN529高压燃气管线、110kV电力线、DN1200污水管等。
穿越型式基本分为:相交穿越和侧穿越。
穿越前应根据设计图纸会同管线产权单位现场认真调查和核实,编写保护方案和检测方案,并应征求产权单位意见。
在盾构下穿过程中应加强检测和分析,确保管线安全。
成都地区富水砂卵石地层盾构到达施工技术
2富水砂卵石地层盾构到达施工技术
2.1到达端头加固
2.1.1超前大管棚加固
区间盾构到达洞门拱部采用“大管棚+注浆”方式超前加固,主要施工参数如下:(1)大管棚钢管采用φ108mm,壁厚6mm的无缝钢管管棚分节安装施作,规格3m×5节=15m;(2)管棚布置范围为拱顶120°范围内,管棚孔口位置在盾构拱部开挖轮廓线外200mm位置环形布置,钢管环向中心间距400mm;(3)注浆管上钻孔,孔径10mm,孔间距200mm,梅花形布置;(4)注浆浆液采用水泥浆,水泥浆水灰比0.8:1,注浆压力控制0.2~0.4Mpa。
引言
盾构到达施工是盾构施工高风险之一,处理不当将出现端头涌泥涌沙、端头坍塌导致地面沉陷及管线破坏等不良事件。盾构到达段地层覆盖较薄、地层松散,存在较厚透水性较差的砂层地质;地下管线较多且错综复杂,降水井设置及降水难度大。为保证盾构顺利到达接收降低施工风险,本文依托成都地铁三号线二三期工程龙桥路站~双凤桥站区间盾构到达接工程情况,对盾构到达中施工环节加以简要阐述和总结。
成都地区富水砂卵石地层盾构到达施工技术
摘要:盾构到达施工是盾构施工高风险之一,本文根据成都地铁3号线二三期工程龙桥路站~双凤桥站区间盾构机到达施工为工程背景,简要概述了富水砂卵石地层盾构机到达接收端头加固的相关施工控制技术,总结了施工过程中的几个关键注意事项,可为以后类似工程提供参考和借鉴。
关键词:富水砂卵石地层;盾构到达;端头加固
2.2.2地面钻孔加固
地面辅以袖阀管深孔注浆加固,袖阀管采用直径Ф38mm的PE管,注浆孔间距5m,每排3个注浆孔,车站端头15m范围梅花型布置,孔深至隧道中心位置处。地表打孔前进行人工探挖深度不小于3m,以免对管线造成破坏,钻孔完成后放入PE管采用后退式注入水泥浆进行地层加固。
盾构机施工中的风险分析与应对策略
盾构机施工中的风险分析与应对策略一、引言盾构机作为一种先进的地下施工设备,广泛应用于隧道、管道等工程的建设中。
然而,在盾构机施工过程中,一些风险和隐患也时常出现,可能导致工期延误、工程质量下降甚至损失人员生命安全。
为了确保盾构机施工的安全和有效进行,本文将对盾构机施工中的风险进行分析,并提出相应的应对策略。
二、盾构机施工中的风险分析1. 地质风险:地下地质情况的不确定性是盾构机施工中的重要风险源,包括岩土层的稳定性、断裂带和地下水位等问题。
如果地质风险得不到有效处理和防范,可能导致盾构机卡钻、坍塌等事故。
2. 设备故障:盾构机作为复杂的机械设备,其各个部件的正常运行对于施工的顺利进行至关重要。
设备故障可能导致施工的暂停、工期延误和维修成本的增加。
3. 安全管理风险:盾构机施工需要有经验丰富、高素质的施工人员进行操作和管理。
如果安全管理不到位,可能导致人员伤亡和事故发生。
4. 施工质量风险:盾构机施工的质量问题可能会导致隧道的稳定性和使用寿命出现问题,严重影响工程的安全性和可持续性。
5. 环境保护风险:盾构机施工会产生大量的噪音、振动和废水等对环境的影响,如果不加以控制和治理,可能导致环境的破坏和污染。
三、盾构机施工中的应对策略1. 在施工前进行详细的地质勘察,了解地质情况,制定相应的施工方案和风险评估,采取合适的地质处理措施,如加固岩土层、处理断裂带和降低地下水位等。
2. 做好设备的定期检修、维护和保养工作,加强对盾构机设备状态的监测和管理,及时处理设备故障,确保设备的可靠运行。
3. 设立专职安全管理团队,建立完善的安全管理制度,制定详细的安全操作规程,加强安全宣传教育,实施严格的安全监控,确保施工过程中的人员安全。
4. 引入国际标准和先进技术,加强施工质量的监控和检验,建立质量控制体系,严格执行质量验收标准,确保盾构机施工的质量。
5. 按照环保法规要求,制定合理的环境管理措施,控制噪音、振动和废水等对环境的影响,加强环境监测和治理,保护周边生态环境。
地铁盾构施工中的安全风险和管控对策
地铁盾构施工中的安全风险和管控对策摘要:现阶段,社会进步迅速,我国的地铁工程建设的发展也有了创新。
随着经济的发展,地铁工程的建设也加快了步伐。
因为地铁出行的交通方式具有载量大、污染少等优点,已成为大中型城市解决交通出行问题的主要方式。
而城轨交通工程由于投资巨大,因此其风险管理非常重要。
地铁区间隧道盾构施工相比传统施工方式具有很多优势,但盾构施工中也存在一些弊端,如设备投资大等,往往会由于不确定因素而存在各种风险。
近年来,我国地铁工程盾构施工发生多起安全事故,严重威胁了群众生命财产安全。
鉴于此,研究盾构施工安全管理方法是十分必要的。
关键词:地铁盾构施工;安全风险;管控对策引言轨道交通成为当前城市重要交通工具,地铁项目施工建设也越来越受到高度关注。
在地铁项目施工建设中,因为其施工难度比较大,需要注重施工技术层面的创新优化,力求体现较强适应性。
盾构施工方法在当前得到了广泛应用,相对于传统施工模式,其表现出了明显优势,施工效率以及经济性得到了有效提升。
但是在盾构施工过程中依然存在问题需要高度关注,尤其是各个施工安全隐患,需要予以高度重视,力求采取相匹配的策略予以防控,以便最大程度上降低安全事故影响程度。
1地铁盾构施工风险识别盾构法是指用盾构机在地下进行暗挖隧道的方法,主要使用盾构机器在地下围岩中推进,且会在地下进行开挖衬砌等作业修建隧道的方法。
隧道盾构施工优点体现在施工噪音小、自动化程度高、劳动强度低、施工占地小等。
其缺点是施工设备维护费用高、小曲率半径隧道施工掘进困难等。
盾构施工法主要包括土压平衡式盾构、泥水加压平衡盾构等,工序包括盾构机下井安装、掘进等。
风险识别分为工程内外部风险。
外部风险指自然灾害风险等,本文研究盾构法施工风险为内部风险。
对此,要从盾构施工法流程出发来识别项目风险。
地铁盾构施工主要风险包括前期准备阶段、出洞掘进阶段、同步注浆阶段。
工程前期主要进行地质条件勘察,对盾构机信号选择;盾构出洞阶段主要包括洞口土体涌入工作井的风险,因此要在洞口处和始发阶段控制地下水位,以防止盾构基座失稳变形,另外,由于盾构掘进需注意的风险源较多,因此要控制好隧道内土体压力,以密切监测隧道内地质环境变化;同时,必须保证盾构掘进轴线不偏离,经常检查刀盘是否磨损严重,从而保证盾构螺旋输送机出土顺畅。
成都地铁区间工程的施工难点及对策
留核 心 土 环 形 开 挖 法 时 ,核 心 土 断面 应 大于 开挖 断 面 的
5 0 % 。
( C) 严 格控 制 循 环 进 尺 ,当临 近 既 有 建筑 物 时 不 宜 超过1 m:严 格控 制 台阶长 度 ,台阶 长度 宜控 制在3  ̄ 5 m范 围 ,必 要时应 作 临时仰拱 封底 。 ( d) 开 挖 后 及 时 进行 初 期 支 护或 临 时 支 护 ,工 序 要
3 . 2 盾构下穿 时的环 境保 护及地表沉 降控制
成都 地 铁盾 构 大部 分 处于 市 区交通 要 道地 段 ,在 不 同 地段 需 分 别下 穿建 筑 物基 础底 部 、 河流 、铁 路 和桥 梁 等 ,
3 工程难点与 防范对策
3 . 1 个别 暗挖隧道需下 穿营运中的铁路
≯ - -
( a) 施工技术人员认真控制盾构参数 :根据盾构穿
作 奄 址: 上 海 市 凯 龟 路 3 l 3 l 号 明 申 大 催 ( 2 o 0 0 3 o ) 。 : … 。曩 薯 ∞ 霉 鼍 羞 i
” ; 越及上覆地层情况 ,设定适当的掘进参数,并严格控制各
本工 程采 用 对于 矿 山法 隧道 施工 ,在施 工 中要 求施 工 单位 严格 遵 循 “ 管 超前 ,严注 浆 ,短 开挖 ,强支 护 ,快 封 闭 ,勤 量测 ” 的十八字 方针进 行施 工。
( a)施 工 单 位 按 先加 固及 护 顶 ,后 开 挖 原则 进 行 施 工 ,隧道 内用小 导管注 浆加 固前 方围岩和 预支 护。 ( b)采 用合 理 的开挖 方式 ,边开 挖 边 支 护 。在 采 用
江 新 文
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成都地铁砂卵石地层盾构施工风险分析及对策 (所属杂志:此文章来自原稿) 发布时间:2008-11-11 已阅读:1374
钟山,刘世杰,段绍和 (中铁二局股份有限公司,成都610032) 摘 要:针对成都地铁盾构施工的特点,提出风险分析在盾构施工中的重要性。对盾构施工中蕴含的风险源进行辨识与风险分析,并提出具体的风险控制对策。 关键词:盾构施工;富水砂卵石;风险分析;对策 中图分类号:U455.43 文献标识码:B
随着城市化进程的加快,城市交通量急剧增长,发展城市地铁已成为必然的选择。由其自身的优势,盾构法施工在城市地铁隧道建设中正扮演越来越重要的角色。 我国上海、广州、北京等城市已经采用盾构法成功实施了不少工程,但成都的地质情况与这些城市截然不同,成都地铁施工具有独特的“三高”特点,即地层具有高富水、砂卵石含量高、卵石和漂石强度高的特点。这种不良地质条件增大了盾构施工难度,因此,加强盾构施工技术风险分析并找出相应的对策是极其必要的。 本文以成都地铁某盾构区间隧道为例,对施工中存在的风险进行辨识,并提出相应的控制措施,以确保盾构在富水砂卵石地质条件下的顺利掘进。 1 工程概况 成都地铁某盾构区间隧道最大埋深13.5m,最小坡度2‰,最大坡度26.99‰,左右线间距13~l3.5m,最小曲线半径400m. 隧道穿越的地层主要为卵石土层,含夹薄层粉细砂透镜体,20~200mm卵石含量约占55.0~75.4%,粒径一般以30~70mm为主,部分粒径80~120mm;填充物以细砂、中砂为主,夹少量粘性土及砾石,含量约为10.0~25.0%;漂石含量一般为5~10%,随机分布,地勘揭露漂石最大粒径为340mm。卵石单轴极限抗压强度为90.9~91.7MPa,漂石单轴极限抗压强度为88.6~95.3MPa,。 地下水系为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。孔隙潜水主要埋藏于砂卵石土地层中,渗透系数为k=20.0m/d,为强透水层。地下水位埋藏较浅,丰水期地下水位正常埋深约为3m,成都充沛的降雨量是地下水的重要补给源之一。基岩裂隙水主要赋存于泥岩强风化裂隙带中,透水性较差。
隧道下穿南河与滨江路下穿隧道,并近距离水平穿越锦江大桥与开行大厦(26层)。 地层“三高”特点及沿线建(构)筑物,对隧道掘进主要有以下几个方面的影响: ①隧道围岩均为卵石土夹透镜体砂层,自稳能力差,透水性强,地下水位较高,水量十分丰富。区间隧道盾构施工,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失稳、地面沉降甚至塌陷。 ②隧道顶部覆土为人工填筑土、粉质粘性土、卵石土夹透镜体砂层,均为松散土体,自稳能力差,盾构掘进可能引起地面沉降或塌陷。 ③隧道围岩均分布有高强度、大粒径的卵石、漂石,容易造成超挖和排碴困难;另外,对盾构设备磨损严重,均对盾构顺利施工有较大影响。 ④盾构掘进需要先后穿越南河、滨江路下穿隧道,近距离通过开行大厦和锦江大桥。盾构掘进,对周围土体产生扰动,从而造成周围建(构)筑物变形和破坏。 ⑤通过南河时,地下水位较高,砂卵石地层渗透性强,开挖面易涌水、涌砂,容易发生喷涌现象,从而引起河床的沉陷,甚至发生冒顶事故。 2盾构施工风险分析及对策 根据国内外盾构施工经验及成都地质调查分析,笔者对盾构施工存在的风险源进行辨识、分析并提出了相应解决对策。 2.1盾构进出洞地表坍陷风险 2.1.1 风险辨识 盾构进出洞时,洞门外侧地面坍陷。 2.1.2 风险分析 由于成都地铁盾构工作井洞门围护结构采用玻璃纤维筋桩,盾构能直接破除洞门,因而未对端头地基进行特殊加固处理。因此,盾构进出洞时,可能会由于洞门密封失效引起洞门漏水、喷砂,大量土体从洞口流入端头井内;或由于车站施工长期降水导致端头地层中砂土流失,地层受盾构掘进扰动而坍陷。 2.1.3 风险控制措施 加强降水井的降水、排水措施;提高洞门密封性能。同时,对端头地层预留加固注浆孔,当地层沉降变形较大时,及时对端头补充注浆加固。 2.2盾构掘进轴线偏差风险 2.2.1风险辨识 盾构掘进过程中,盾构推进轴线过量偏移导致隧道设计轴线发生偏差。 2.2.2 风险分析 造成轴线偏差的主要原因包括盾构超挖或欠挖,纠偏不及时、测量误差与同步注浆量不够。 2.2.3 风险控制措施 正确设定平衡土压力,使得盾构的出土量与理论值接近,减少超挖与欠挖现象,控制好盾构姿态;盾构姿态发生偏差时及时纠偏,使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进;盾构掘进过程中经常校正、复测及复核测量基站;施工按质保量做好注浆工作,保证浆液质量和注浆量。 2.3掘进中地表塌陷风险 2.3.1 风险辨识 在盾构掘进过程中,地表发生塌陷。 2.3.2 风险分析 隧道顶部覆土为人工填筑土、粉质粘性土,粉细砂,自稳能力差,盾构掘进时平衡土压力过小,可能引起地面塌陷;受砂卵石土层和较大渗透率的影响,土仓内不易形成不透水流塑性状态的碴土而不能建立土压平衡机理,或土仓压力不稳定,而造成地表塌陷;隧道开挖范围为卵石土夹透镜体砂层,透水性强,地下水位较高,水量丰富,开挖面容易产生涌水、涌砂,造成细颗粒物质大量流失,引起开挖面失稳和地面塌陷;掘进过程中,实际出土量远大于理论出土量,地层损失过大;盾构掘进过程中,如果同步注浆不及时,也会引起地面塌陷。 2.3.3 风险控制措施 根据地质情况、隧道埋深等参数,设定合理的土仓平衡土压力,并防止过大波动;配置强大的碴土改良系统,选取优质膨润土和泡沫作外加剂,提高土仓中砂卵石土的流塑性和止水性,防止涌水、涌砂现象发生,保证开挖面稳定,建立土压平衡,从而避免地表沉陷;严格控制出土量,防止超挖。控制盾构姿态,防止超量纠偏、蛇形摆动;及时进行同步注浆,确保合理的注浆压力和注浆量。地表沉降过大时,进行二次注浆;加强施工监控量测,根据监测资料反馈,优化盾构掘进参数。 2.4盾构穿越南河风险 2.4.1 风险辨识 穿越南河时,发生盾构机内涌水、涌砂,河床沉陷甚至冒顶。 2.4.2 风险分析 盾构在南河下方主要穿过的土层为卵石土层,局下部全风化泥岩层,隧道拱顶距河床最小距离7米。当盾构通过该地段时,土层受到扰动过大,或开挖面平衡土压力控制不当,易造成盾构机内涌水、涌砂,河床塌陷甚至盾构机冒顶。 南河采用人工河堤,河堤基础和墙身均为浆砌片石。盾构穿越引起扰动基础,引起河堤变形、破坏。 2.4.3 风险控制措施 穿越前对盾构机进行全面检查与保养,确保盾构以良好状态通过南河;穿越前实测南河水深度,随时调整盾构施工参数,减少盾构的超挖和欠挖;选取优质膨润土和泡沫作外加剂,改善碴土的流塑性,盾构机配置双螺旋输送机、双闸门,形成双保险,防止喷涌而造成土体失稳和河床沉陷;盾尾钢丝刷内充满优质油脂,确保盾尾无漏浆现象;加强姿态控制;派专人观察河面变化情况,若发现水面气泡或出现浑水时立即暂停掘进,关闭螺旋输送机;盾构穿越河堤时,覆土层厚度发生突变,要及时调整平衡土压力,减少对河堤基础的扰动,保护南河河堤;加强施工监控量测,根据监测资料反馈,优化盾构掘进参数。 2.5盾构侧通过锦江大桥风险 2.5.1 风险辨识 盾构近距离侧通过导致锦江大桥破坏风险。 2.5.2 风险分析 锦江大桥为跨度17.15米的三跨连续拱桥,桥长51.45米,桥面宽50米,始建于1958年,后经多次扩建。大桥为台阶形扩大基础,厚3米,基础最下层为110级砼基础,其余二台为50级水泥砂浆砌条石基础,桥墩为50级水泥砂浆砌城砖,拱部为100级水泥砂浆砌城砖拱。 左线盾构隧道距锦江大桥基础最小水平距离仅2米、最小竖向距离仅5.2米,锦江大桥的基础及拱式结构,对环境变形敏感。而盾构隧道通过时,容易造成地基土体扰动,从而导致大桥基础变形、位移,大桥结构开裂、破坏。
图1 锦江大桥与隧道关系图
2.5.3 风险控制措施 通过锦江大桥时,严格控制盾构姿态,严禁超量纠偏、蛇形摆动;对掘进参数及时进行调整,刀盘转速1~1.5rpm,土压力值逐渐减小,推进速度3~4cm/min;严格控制出土压力值和出土量,以免造成盾构前方土体发生坍塌;加强碴土改良的控制,选取优质膨润土和泡沫作外加剂,改善碴土的流塑性,防止突涌而造成水土流失、土体失稳及河床沉降;优化同步注浆配合比,加大同步注浆压力,保证同步注浆量,使注入的浆液能及时有效的填充管片与围岩之间的空隙;采用高压旋喷桩对左线盾构隧道与桥基之间土体进行隔离加固,旋喷桩有效直径φ500mm,桩间距1m。 加强河床、锦江大桥基础与结构监测,一旦变形过大,及时进行隧道二次注浆,或对大桥地基进行补充注浆加固。 2.6 卵石、漂石风险 2.6.1 风险辨识 盾构刀具、刀盘与螺旋输送机磨损严重,失去掘进与出碴能力。 盾构无法排除较大粒径卵石、漂石。 2.6.2 风险分析 大粒径卵石与漂石具有含量高、高强度的特点,对盾构的刀盘、刀具与螺旋输送机磨损严重,影响正常掘进效率,甚至失去掘进与出碴能力。
盾构所通过的地层漂石含量约为5~10%,局部富集层高达20~30%,揭露漂石最大粒径为340mm,而且漂石单轴极限抗压强度高达98.4MPa。漂石粒径大,难以通过刀盘开口和螺旋输送机,甚至造成盾构无法继续掘进。 2.6.3 风险控制措施 在刀盘和螺旋输送机表面加焊耐磨钢板和耐磨条,增加刀盘的耐磨性能;对碴土进行改良,碴土减少对盾构刀盘、刀具及输送机的磨损;定期检查,发现刀具、刀盘磨损及时更换或维修。 优化刀具布局,选择合适的刀具组合形式,从而加强盾构破除高强度卵石与漂石的能力,利用刀盘上的单刃、双刃滚刀将大粒径的卵石、漂石破成碎块;增大刀盘与螺旋输送机的开口尺寸,使盾构机能直接排出直径小于280mm的卵石、漂石;对于盾构机不能破损的大直径漂石,采用进入土仓利用岩石分裂机进行岩石分裂破碎处理。 2.7更换刀具风险 2.7.1 风险辨识 人员进入土仓检查、更换刀具时,掌子面失稳导致人员的伤害或地表坍陷。 2.7.2 风险分析 在检查、更换刀具时,必须清空出土仓内的部分碴土以提供工作空间,原有的土压平衡被打破,由于卵石土层自稳能力差,掌子面土体容易坍塌,导致作业人员伤害,或引起地面坍陷。 2.7.3 风险控制措施 减少掘进对刀具的磨损,提高刀具耐磨性能,从而降低进仓更换刀具的频率;改进盾构设备,增加刀盘开口挡板,阻止塌落下的土方人员对作业人员造成的伤害;采用气压换刀,提高掌子面稳定性能;加强工人培训,完善开仓管理制度,制定详尽的应急预案。 3 结束语 由于成都地铁具有“高富水、砂卵石含量高、卵石和漂石强度高”的特点,使得盾构施工存在较大的安全风险。 在施工前,对掘进过程中潜在的安全风险进行全面、充分的分析,并采取安全可靠的控制措施,制定合理的施工方案,是可以杜绝施工安全事故的发生,真正做到防患于未然。截至目前为止,该区间盾构隧道已顺利