盾构区间隧道偏差超限案例

1、案例一成都地铁1号线南延线华广区间盾构隧道偏差超限质量事故成都地铁1号线南延线华阳站广都北站右线 （以下简称：华广 区间右线）全长708.667m,采用盾构法施工。该盾构机于 3月7日 从广都北站始发，3月13日项目部测量组对112环进行管片姿态 测量，测量成果显示隧道高程最大偏差为 19mm; 3月19日项目部对 156环管片姿态进行复测，发现17-56环（GDYK25+533.3+593.3） 均出现不同程度的超限，其中 56环垂直偏差达到+2010mm、水平偏 差+52mm,但盾构机测量导向系统56环处显示的盾构垂直偏差为盾 首-29mm、盾尾-25mm,水平偏差盾首+41mm、盾尾+3

2、5mm,成型隧 道实测偏差与盾构机测量导向系统显示偏差严重不符。经过调查，确认是盾构机 VMT系统（盾构机上使用的一种测量 自动导向系统）中输入了错误的盾构推进计划线数据文件，致使盾构机按照错误的计划线推进，导致盾构隧道轴线偏差。加之项目部未按 照测量规定的频次（每20环人工复测一次）进行人工复核，致使偏 差不断扩大而未能及时被发现。造成直接经济损失273万余元，构成 市政基础设施工程质量一般事故。一、工程概况成都地铁1号线南延线土建1标盾构区间，由科技园站锦江 站华阳北站华阳站广都北站 4个区间组成，线路沿天府大道西 侧辅道敷设，设计总长6039m。华阳站广都北站盾构区间右线起点里程 YDK

3、24+901.7,终点里程 YDK25+617.3 ,短链 6.933m,全长708.667m。二、事故经过1 .该盾构所用的数据文件形成的经过2013年10月，项目部完成华广区间左右线设计轴线计算后，将 计算结果报三级公司精测队进行复核， 设计轴线计算结果正确，项目 部收到经复核后的电子文件为“华广区间右线.DT2”，该文件保存在 测量组共用工作U盘中。三级公司复核后的书面材料于 2014年2月 23日返给项目部。2013年11月，三级公司精测队队长郑某到工地对测量人员进行 了 VMT系统的使用培训。2014年1月，项目部测量人员汪某在自己 的电脑上练习VMT系统（SLS-T版本）使用时，采

4、用了华广区间右线 的设计要素，生成了自己的练习文件“华广区间右线 .DTA”，由于软 件在试用期后其电脑无法打开“华广区间右线.DTA”练习文件，汪 某将文件拷入测量组共用工作 U盘，准备在其他电脑上打开继续练 习（至此，埋下并初步形成了事故隐患）。项目部测量组在始发前将三级公司精测队复核的计划线数据“华 广区间右线.DT2”导入盾构机VMT系统，发现该文件只可用于左线 盾构机，无法直接用于右线盾构机。原因在于左线隧道S-537盾构机VMT系统为高版本（SLS-SL版本），右线隧道S-395盾构机VMT系 统为低版本（SLS-T版本），两个版本的区别在于导入的文件格式不 同，后缀为“ .DTA

5、”文件只能用于“ SLS-T”低版本VMT系统，后缀为“.DT2”文件只能用于“ SLS-SL”高版本VMT系统为解决导入问题，项目部测量组请三级公司邀请当地另一项目的 测量主管陈某于2014年3月5日到现场指导，项目部测量人员郑某 在指导下，在其电脑上安装的高版本（SLS-SL版本）VMT系统软件 上将测量组共用工作U盘中的“华广区间右线.DT2”文件通过转换 成为“华广区间右线.COO”数据文件（“.COO”格式文件是“SLSI” 版本和“SLS-SL”版本均可打开的中间格式文件），并存入共用工作 U盘，拟作为导入右线盾构机 VMT系统的隧道计划线数据。（该工 作步骤为隐患继续发展成为事故

6、又创造了一个条件，此时以上3人相互间未完全沟通可能诱发错误的其它文件信息。）至此，测量组共用U盘中存在3个计划线数据文件，分别为：“华 广区间右线.DTA”（后来实际导入VMT的文件）、“华广区间右 线.DT2”、“华广区间右线.CO。2 .数据导入及人工复测2014年3月5日下午，项目部测量人员3人和陈某一同来到右 线盾构机上，进行始发前盾构机测量准备工作。在盾构机操作室，打 开测量系统电脑时发现测量系统通讯出现故障，陈某等3人在盾构机 上排查和处理通讯故障，由郑某在盾构操作室导入盾构隧道计划线数 据（导入的数据实为汪某练习用的“华广区间右线.DTA”错误文件， 但导入人员并不知情，成为隐患

7、转化为事故的直接原因），数据导入 完成后郑某也参与通讯故障的排查处理。故障排除后，郑某用 VMT 系统进行了盾构始发姿态的测量，并显示盾构姿态正常，就离开了操作室3月7日，项目部未对该盾构机进行始发前 VMT系统计划线进 行验收即开始盾构始发掘进，3月12日掘进至13环，项目部测量组 对1-12环的管片姿态进行了测量，测量数据显示：高程方向上最大 偏差20mm。3月14日18日，在华广区间右线盾构正常施工过程中，项目 部安排所有测量人员到华广区间左线进行移交铺轨前的贯通测量和 资料整理，期间测量人员未按规定频率复测右线管片姿态。3月19日盾构掘进至第57环，项目部测量组对1-56环管片姿态 进

8、行了人工复测，测量数据显示：高程方向上最大偏差为2010mm。三、原因分析1 .直接原因项目部测量人员未认真核对测量文件，因误操作而导入了错误的 右线计划线数据，在盾构导向系统中生成了错误的推进计划线，造成华广区间右线盾构隧道严重超限，是导致此次事故的直接原因。2 .管理原因 项目部上级公司（三级子公司）测量管理工作存在职责不清、 责任不明的现象，管理流程上只重视了原始计划线的计算和复核工作， 未建立现场原始计划线数据导入和导入后复核的制度，致使现场录入了错误的数据而未能发现，是导致此次事故的主要原因。 项目部未严格执行人工复测的规定。华广区间右线盾构机从 始发至56环止，在3月13日对第11

9、2环管片进行了第1次复测后， 未按每20环人工复测1次的规定在推进到第32环时进行人工复测， 致使错误的计划线在施工中未能及时发现和纠正，是扩大此次事故损 失的重要原因。 项目部上级公司对盾构机自动导向系统相关知识培训不到位， 导向系统管理的关键环节卡控不严密，是导致此次事故的重要原因。 盾构项目部总工未对本项目盾构操作人员进行隧道线形技术 交底，未按要求对工程部及测量组工作进行检查， 是造成此次事故的 原因之一。 项目部上级公司对项目部管理不到位， 对项目指导帮助不够， 过程检查不力，未能及时发现项目管理中存在的问题， 致使该项目测 量管理工作存在的严重问题未能及时纠正， 是导致此次事故的管

10、理原 因。二级公司指挥部和二级公司本部对该项目管理制度的建立健 全和执行情况监督检查不力，对测量管理工作检查不到位，是导致此 次事故的又一管理原因。四、事故性质此次事故是一起因导入了错误的计划线数据、测量复核不到位、 教育培训不到位、项目管理不到位等因素造成的责任事故。五、处理方案事故发生后，采用增设吊出井将现有盾构机吊出， 超限隧道采用 暗挖法进行改造，将线路恢复至原设计标高，并增加1台盾构在华广 明挖区间始发，掘进剩余的盾构隧道。为消除质量事故造成的缺陷，造成了 273万元返工损失，洞通工期延后 2个月。六、防范措施1 .组织对所有盾构掘进自动导向系统录入的计划线数据进行全面核查，确保录入

11、数据的正确可靠；对在建成型盾构隧道进行复测， 对导线网、水准点、吊篮等进行全面复核测量，杜绝类似事故再次发 生。2 .对所有盾构施工项目开展自动导向系统相关知识的专项技能 培训，确保项目相关人员能够熟练掌握相应的技能。3 .进一步规范盾构机自动导向系统管理工作流程和权限，对用于盾构自动导向系统的计算机和移动存储设备建立专项管理制度，确保数据安全可靠。4 .进一步完善项目测量管理制度，明确各级测量人员的职责和分 工，并确保测量管理体系的有效运行。5 .深刻汲取事故教训，举一反三，组织开展测量工作专项检查，重点检查测量管理制度的建立健全和测量复核制的执行情况，对发现的问题，建立问题库并按照“五定”

12、原则进行整改，确保测量管理工 作可控。6 .编制测量事故典型案例，开展警示教育，以让所有项目汲取教 训，全面强化测量管理工作。案例二一、工程概况长沙市轨道交通2号线一期工程土建施工9标盾构隧道总长 3864m,包括迎宾路站袁家岭站区间、袁家岭站长沙火车站站区 间、长沙火车站站锦泰广场站区间，共三个盾构隧道施工区间。根 据地质资料显示，区间原始地貌单元属浏阳河二级侵蚀堆积阶地， 阶地主要由第四系上更新统粉质粘土、 砂砾石层组成，具明显的二元 结构。根据勘察各钻孔中潜水位初见水位埋深 0.906.80m,潜水稳 定水位埋深1.286.10m。二、盾构施工中发现的质量问题简述及分析在盾构隧道的施工过

13、程中，通过对三个盾构区间质量情况的长期 观察和总结，发现在隧道形成过程中出现轻微或严重的质量问题主要 归纳成轴线超限问题、渗漏问题、管片错台问题、管片破损问题、裂 缝问题五大类。现针对此五类质量问题的出现条件进行了说明，并就其后果影响的严重程度阐述如下：（一）盾构隧道轴线超限问题盾构隧道施工过程中尤其是在穿越长沙火车站既有铁路线路时， 由于特殊且复杂的地质条件和测量误差等原因导致隧道轴线出现了 偏差，并在采取一些补救措施时出现了地面沉降过大的情况。规范要求盾构隧道施工过程中高程和平面偏离中心线允许范围为士50mm;地铁建成后中线允许偏差为士 100mm,当衬砌结构高程及平面偏差超 过 100m

14、m将侵入建筑限界（简称轴线侵限），一般通过调线调坡来 解决轴线超限问题，如果超出调线调坡允许范围，将会建筑物丧失部 分使用功能，该质量问题一般被判定为严重质量缺陷。三、盾构隧道轴线超限的原因、处理的对策和预防措施1 .主要有以下几种原因：(1)工程施工测量误差引起盾构姿态超出轴线控制范围内，如 仪器精度、测量内业计算误差大，甚至出现盾构测量数据输入错误的 问题都会引起隧道轴线超限。(2)盾构自动测量系统没有定期检定或自身故障原因导致未能 自动修正环境、测量架变形及盾构体发生扭转等施工因素引起的误差。(3)成型隧道后，由于外界地层因素导致隧道“上浮” “下沉” 等变形，这种现象是目前引起隧道侵限

15、最常见的原因， 也是施工质量 控制中最难掌握的因素。(4)地质条件复杂，软硬不均、含水量丰富、水位高水压大， 也是引起隧道侵限重要原因。比如局部地层遇到非常坚硬的岩石令盾 构掘进缓慢，并导致盾构滑向软地层方向，这种情况纠偏非常困难， 盾构姿态越来越差，最终超出设计轴线的允许范围。2 .针对以上四种原因，通常施工中从以下几方面采取预防措施控 制：(1)在测量方面要加强管理，通过组织专业测量队、勤测量、 多级测量校核来确保隧道控制轴线测量成果的正确。(2)在盾构掘进施工中，除了依靠盾构自动测量系统指导施工外，还要加强人工测量来校核自动测量系统的误差，降低施工环境 等外界因素引起的测量误差。(3)首

16、先要加强盾构施工的注浆管理，保证注浆程序和质量符 合要求，提高管片与围岩的填充质量，减少变形。同时加强对隧道变 形的监测，及时正确发现隧道变形的情况，采取有效的措施。当隧道 管片“上浮” “下沉”变形量很大时，可通过同步注浆和背衬二次注 浆提高填充的质量，并提高水泥用量和加入速凝剂双液注浆来保证注 浆的效果，能减少隧道变形。(4)在盾构掘进中，根据隧道变形监测的情况，通过调节盾尾 各千斤顶的推力，适当改变盾构在轴线上的姿态，使隧道变形后轴线 仍在受控制范围内。案例三深圳地铁9线深圳湾公园站下沙站区间左线长 2927m,右线 长3131m。本工程采用2台新购的直径6250mm中铁装备盾构机从下

17、沙站东端先后始发，掘进到达风井，再空推穿过风井竖井&4 400m) 矿山法路段后，继续向东掘进到达深圳湾公园站接收。本区间盾构机从下沙站始发掘进到达风井，空推到达竖井后开始进行后续的掘进施工，此时通过盾构机自动导向系统发现盾构机发生“低头”现象，其姿态发生竖向偏差， 导致隧道轴线在竖直方向上偏离线路设计纵坡，且盾构纠偏困难。该段隧道设计平曲线半径R=990m,线路纵坡沿盾构推进方向(风井至 深圳湾公园站方向)为3.33%。的上坡，竖曲线半径R=5000m。再采用人工复测，结果显示第13621378环管片底标高低于设计轴线标高-91mm1013mm,最大偏离轴线达 1m以上。2轴线偏离原因及后果

18、分析2.1 轴线偏离原因(1)导向系统故障。盾构机在通过封堵墙后，导向系统发生故障， 输出错误的导向信息数据，在盾构机已偏离隧道设计轴线的情况下仍 然显示其姿态正常，客观上导致了盾构姿态发生偏差后未能及时采取 纠偏措施，而继续沿偏差路径推进，直至人工复测发现轴线偏差。(2)技术人员经验不足。盾构机导向系统自动化程度较高，属精 密测量及计算仪器，盾构测量人员工作经验不丰富，对其可靠性的盲 从在主观上导致人工复测管片轴线偏差及标高、盾构姿态不及时，造 成盾构发生较大竖向偏差后未能及时发现和纠偏，尽管及时采取了纠 偏措施，仍导致管片发生一 1013mm的最大竖向偏差，间接导致盾构 轴线发生较大偏差。

19、(3)施工管理不到位。盾构姿态出现波动、“突变”等情况后现场 仅对全站仪固定螺栓进行简单处理即恢复掘进，而未对导向系统进行 详细检修、检测；在未安装全站仪的情况下即恢复掘进， “盲推”掘 进导致盾构姿态偏离隧道设计轴线，并形成一 47mm/ m的下行趋势， 造成纠偏困难。从轴线偏差原因分析中可看出，造成偏差的主要原因 是人为因素，是主观原因形成的。2.2 轴线偏离后果竖向轴线偏离过大，主要影响盾构隧道顶部接触网的安装高度和底部整体道床的施工厚度，目前的轴线偏离值已超过该两项的允许极 限值。2.3 线路初步调整后的情况经充分利用接触网支架高度及整体道床厚度最大可调余量对原设计线路纵坡进行初步调整

20、，YDK4+316 . 5+345. 3段隧道管片结 构仍超出限界要求，长度约28. 8m,共分为3处，需进行特殊处理以 满足后续施工要求。案例四事故情况：2014年12月，华北某城市地铁XX区间盾构机接收 时发现掘进轴线与设计轴线存在偏差 159mm,造成盾构机姿态与洞 门下缘相抵触，割除局部洞门钢环后，勉强接收，但造成洞口加固区 出现小面积坍塌。主要原因分析：洞内控制导线最末端的控制点，精度超限，未能 及时检核发现，在精度超限的控制导线的指引下，盾构机掘进，导致 接收段落成型隧道超限，并造成接收困难。事故处理：通过调线调坡后，满足使用功能。相关案例：2003年11月华南某城市地铁沥大区间隧道轴线超限案例五事故情况：2008年12月，华南某城市XX区间左线在掘进完成 后，贯通测量时发现，约119m成型隧道偏离轴线，最大偏移量1793mm。主要原因分析：在盾构机接收前150m范围内，VMT系统出现 异常，数据丢失，测量人员重新输入计划线数据时，出现错误，曲线 要素少输入“-”号，导致曲线转为反向。掘进过程中，相关人员已 觉察异常，但未引起重视。随后，测量人员自己发现了问题的所在， 出于畏惧心理，没敢向上汇报实情，而是错上加错，私自设置了迂