盾构隧道施工风险与控制.ppt

盾构隧道施工风险分析与控制,中国中铁隧道集团有限公司,目录,一、盾构隧道施工风险认知,二、盾构隧道施工风险分析及控制,三、总结,中国中铁隧道集团有限公司,2013年1月28日 广州地铁施工地段塌陷,2013年7月25日，郑州市南阳路一处地铁施工塌方,一、盾构隧道施工风险认知,中国中铁隧道集团有限公司,一、盾构隧道施工风险认知,2015年2月10日 武汉地铁盾构施工导致地面坍塌,2013年5月6号，西安地铁三号线始发井发生塌方,中国中铁隧道集团有限公司,一、盾构隧道施工风险认知,2014年7月31日 ，杭州地铁四号线在盾构机出洞导致河床坍塌，河水倒灌隧道,中国中铁隧道集团有限公司,一、盾构隧道施工风险认知,2015年6月26日 ，深圳地铁开仓作业过程中导致地面坍塌。,中国中铁隧道集团有限公司,一、盾构隧道施工风险认知,盾构隧道施工风险的原因可分为自然因素、人为因素和盾构机因素。,中国中铁隧道集团有限公司,一、盾构隧道施工风险认知,地铁盾构隧道施工风险发生机理,中国中铁隧道集团有限公司,一、盾构隧道施工风险认知,1、地质与盾构选型风险 2、盾构组装与调试风险 3、盾构始发与到达作业风险 4、盾构下穿建筑物风险 5、特殊地段盾构施工风险（孤石、上软下硬地层、粘土层） 6、盾构机下穿江河水体风险 7、盾构掘进遇障碍物施工风险 8、盾构开仓作业风险,盾构施工的风险主要有：,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,1、地质与盾构选型风险,盾构机的选型应依据地质条件；开挖面稳定性能；隧道埋深、地下水位；隧道设计断面、路线、线性、坡度；环境条件、沿线场地；管片衬砌类型；工期造价等。所以如果盾构机选型失误，对地质条件不适应，是盾构施工最大的风险。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,盾构机选型原则,综合考虑工程地质条件和水文地质条件，确保盾构设备与地层的适应性，同时确保盾构管片结构自身安全。 考虑隧道区间平、纵断面设计，确保盾构施工满足设计线路要求。 重点考虑施工环境条件和相关风险工程及地表变形控制标准，确保环境风险工程安全。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,主机 1.盾构主机由前盾、中盾和盾尾三部分组成，且具备足够的强度和刚度。 2.土舱内土压力计不少于3个，且应该按上、中、下不同区位布置在土舱隔板内。 3.土舱内土体改良剂注入口不少于4个，且应合理分散布置在土舱隔板上的相应位置。 4.主机长度及其铰接设计应满足隧道设计最小转弯半径的要求，且应满足线路半径为200m曲线的要求，特殊情况下应满足线路半径为150m曲线的要求。 5.盾尾至少具备三道密封刷，两道密封舱，且能够承受土压、水压及同步注浆产生的压力，不低于0.5MPa。 6.每道盾尾密封舱密封油脂注入口不少于6个，且应能监测到每个注入口油脂注入压力，及总油脂注入量。,选型技术要求,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,1 开挖面 2 刀盘 3 土舱 4 主轴承 5 推进千斤顶 6 螺旋输送机 7 管片拼装器 8 管片,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,刀盘 1.刀盘开口率应根据开挖地层的特点来确定，以保证渣土顺利进入土舱内，适应快速掘进和建立土压的要求。 2.刀盘上刀具布置应充分考虑地质条件并具有一定高差，层次感强，且为满足正反方向旋转的要求，对于磨蚀性较强的砂卵石地层和砂层，刀具应增加耐磨性。 3.刀盘前方土体改良剂注入口不少于5个，应合理分散布置，且刀盘中心须至少设置一个注入口. 4.配备扭矩应根据开挖地层的特点来确定，对于砂卵石地层，直径为6280mm刀盘额定扭矩不低于5000kNm，脱困扭矩不低于6500kNm。 5.刀盘背面应设置搅拌棒，通过刀盘的旋转带动搅拌棒对渣土进行搅拌改良。 6.应充分考虑地层对刀盘的磨蚀性（尤其是砂卵石地层和砂层），刀盘正面及侧面应具有足够的耐磨性。,选型技术要求,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,带滚刀复合式面板式刀盘,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,推进系统 1.推进系统提供的最大推力应根据地层条件和管片强度综合考虑，应能克服盾构推进过程中所遇到的最大阻力。 2.推进油缸行程应根据管片的环宽和K块管片插入的长度来综合确定。 3.推进系统提供的最大推进速度不低于10cm/min。 4.推进油缸撑靴在与管片接触时能保证推力缓和均匀地作用在管片上，并保证密封止水橡胶条的完好。,选型技术要求,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,根据本项目工程地质、水文地质情况和环境风险工程情况和设计要求以及施工中可能遇到的各种风险因素对选定的盾构机进行适应性评估。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,2、盾构组装与调试风险,盾构机进场的运输,盾构吊装调试现场作业，主要风险有超宽超高运输风险，超大超重吊装风险，超大型设备协调配合调试风险。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,应对措施,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,3、盾构始发与到达风险,盾构始发是盾构施工中风险较大的环节之一，极易发生安全质量事故。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,安全风险分析,端头加固质量不能满足施工需要 1.端头加固工法的选择不合理（旋喷桩、搅拌桩、袖阀管、冷冻法）。 2.端头加固范围不够。主要体现在加固长度、深度上。 3.端头加固质量未能达到设计要求。 加固体本身强度不够，难以满足抗滑移或剪切的要求。 加固体不连续，局部出现渗漏。 加固节点处理不好，特别是围护桩与加固体之间的间隙处理、不同工法之间的界面处理。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,安全风险分析,洞门密封渗漏 （1）洞门密封钢环脱落或开裂，造成密封失效。 （2）洞门帘布橡胶板开裂或未拉紧造成密封失效。 （3）盾构机始发姿态偏差过大造成密封失效。 为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失，以及盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失，在盾构始发时需安装洞门临时密封装置，临时密封装置由帘布橡胶、压板、垫片、螺栓和钢丝绳等组成。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,安全风险分析,反力架加固不能提供足够的反力，造成反力架失稳 （1）反力架结构强度不够 （2）反力架加固不牢固。 （3）始发台加固不牢固，未做好有效的防扭和抗浮措施。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,始发施工对策,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,始发施工对策,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,到达施工对策,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,到达施工对策,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,到达施工对策,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,运营地铁隧道、越江公路隧道及立交桥、高速铁路、房屋等重要构筑物的变形要求极其严格。在盾构的穿越施工过程中稍有不慎，易对高灵敏度软土产生相对较大的扰动，从而引起较大的地层损失率，导致被穿越的重要建造物产生过大不均匀的变形，严重威胁人民生命财产，对社会产生较严重的后果。,4、盾构下穿建筑物风险,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,5、特殊地段盾构施工风险,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,5、特殊地段盾构施工风险,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,5、特殊地段盾构施工风险,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中心刀磨损破坏严重,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,土仓内的孤石,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,刀具更换,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,盾构刀盘面板和刀具布置图,未使用的螺旋输送机耐磨块情况,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,渣土情况,破碎的大粒径卵石,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,渣土情况,破碎的大粒径卵石,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,5、盾构开仓施工风险,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及控制,5、盾构开仓施工风险,2015年6月26日 ，深圳地铁开仓作业过程中导致地面坍塌。,中国中铁隧道集团有限公司,二、盾构隧道施工风险分析及