盾构施工掘进风险控制

盾构施工掘进风险控制盾构工程施工风险像幽灵一样游趟在天地之间、阴阳之间，总是利用或寻找“地质复杂性”、“盾构机的不适应性”、“人认知的局限性、责任性、方案和措施的不合理性”等薄弱环节或漏洞作为突破口，扩张盾构工程的风险概率和级别，制造盾构工程事故。1、盾构工程的施工风险控制盾构工程的风险和事故的“竺三条”原则：地质是基础，盾构机是关键，人是根本。或定义或解释了一系列的盾构名词：复合地层，泥饼，滞胀，有效推力，启动扭矩……不仅专注于具体的工程技术实践和理论，还上升为哲学性思辨。4、典型案例分析3、控制风险管理2、盾构工程常见风险事故及风险因素1、盾构工程的施工风险提

纲盾构工程的施工风险——地质风险a.复合地层（广州五号线省基础过铁路）（广州、深圳、北京、南京）b.富水断裂带或破碎带（广州三号线礼村断裂、五号线火西草区间、佛山雷岗公园站，南京）c.溶洞、土洞（广州北部、佛山、深圳北部）d.极其耐磨的硅质、铁质岩屑e.含承压水的粉细砂层（广州、佛山、南京、苏州杭州）f.瓦斯、煤成气（广州北部、西部、南部、杭州、武汉）g.球状风化体和网格状或构造风化硬岩（广州东部、深圳、南京和北京）h.砂砾石地层（沈阳、北京、成都、南宁、南昌、西安和广州）盾构工程的施工风险——地质风险盾构工程的施工风险——盾构机风险：选型功能性缺陷（成都、北京、沈阳、南京长江隧道、广州狮子洋隧道）a)泥水还是土压（成都泥水不适用，深圳没有泥水）b）开口率（沙砾层中采用63％开口率）c）刀具配置（复合刀具）d）刀间距设计（在硬岩中）盾构工程的施工风险——盾构机风险：大轴承或三大密封损坏（广州一号线、五号线）刀盘损坏（解体、开裂、磨损）刀具磨损（正常磨损、非正常磨损……+刀盘漂移磨损）减速箱和小齿轮损坏盾构工程的施工风险——人的风险认知的局限性（没有一个明白人不能全面系统地了解地质变化、盾构机性能）责任心方案和措施的合理性问题地质是基础，盾构是关键，人是根本

顺向的分析法（选型）

逆向的分析法（判断并采取针对性措施）.盾构施工的管理原则和分析方法2、盾构工程常见风险事故及风险因素提

纲2、盾构工程常见风险事故及风险因素2.1．常见风险事故（现象）（1）沉降（水土流失）、隆起（土体压缩变形）、塌陷（沉降的发展结果），尤其是端头、联络通道和盾构换刀前后（2）盾构机损坏：……南京地铁二号线中和村-元通区间到达端涌沙南京地铁二号线中和村-元通区间到达端涌沙（3）工程质量事故轴线偏离：“力的大小和方向、作用面或点”、人为和客观、水平和垂直（超过±5cm的报告制度，严禁擅自修改隧道设计轴线）管片设计：a）黄河水利隧道，张开角过大；b）武汉长江隧道，手孔过大管片生产、制造、拼装（蒸养、喷淋养护）（3）管片工程质量事故

黄河水利隧道，封顶块张开角过大，封顶块下坠严重错台，近30mm（3）管片工程质量事故

外弧面破损（3）管片工程质量事故

（3）管片工程质量事故

地铁隧道小封顶块设计（3）管片工程质量事故

黄河水利隧道，封顶块张开角过大，封顶块下坠（3）管片工程质量事故

黄河水利隧道，封顶块张开角过大，封顶块下坠注浆失误导致隧道破损和渗漏（广州三号线大塘-沥滘区间）（3）管片工程质量事故

2.2高概率的风险因素（定数）平衡与“拉风箱”泥饼喷涌（水）卡壳（常见在塌陷、喷涌和岩石节理裂隙发育地段）和卡刀盘（南京长江隧道和广州三号线市番区间隧道）掘进困难和有效推力滞排效应和铁板沙问题3、控制风险管理（易理）提

纲用易经的思想对工程风险展开哲学性思辨。《易经》要求人们的行为符合“时”与“中”这两个概念。

这种时中概念是一种很高的生存智慧，它要求人“时行时止”，要求人的行为与天地人万物的运动变化产生协动、发生共振，在顺应性的相通相协的一致性中，顺畅地实现人的存在。

1、“中”指中庸之道：在天地自然之道正中运行，既不太过，又不不及。

2、“时”指与时势一致：

观时之变：能够看到时机的变化，并随着它的变化对自己的行为做出调整。

时行时止：在恰当的时机开始，恰当的时机停止，在与天地万物相通相协中，顺畅地实现人的存在。

《易经》的这种主动性适应、创造性顺应的“时中”生存智慧构成了中国人积极进取和待时而动的品格。要重视人的主观能动性在工法方案选择上，重视明挖和矿山法的特点和优点中式的人工灵活多变VS西式的工厂模块化要重视人的主观能动性针对复杂地层，可以采用盾构与矿山法相结合盾构拼装管片过矿山法3、控制风险管理（易理）1)“懂”：认知到位，象数易理，超前预控2)“准”：立足实据，全面调查、准确判断（成因）、判断决策方案（时空）3)“狠”：制度齐全、责任清晰、奖罚分明、严肃执行4)“细”：全员、全方位、全过程（温家宝）精细管理风险因素

有礼有节应对社会媒体：面对网络化的媒体时代，在“急于求成”的社会风气下，必须有礼有节的与媒体单位共处，掌握真相，正确导向。否则会将一般性的工程风险放大或演变成影响社会稳定和谐的政治风险。

4、典型案例分析提

纲

狮子洋隧道位于广深港客运专线东涌站至虎门站之间，穿越珠江入海口的狮子洋，河面宽度6100m。隧道建筑全长10.8km，其中盾构段长9340m。盾构段隧道外径10.8m，内径9.8m。4.1、超大直径混合盾构的“刀盘飘移”问题

盾构始发的下坡段处于富水砂层；随着深度增加逐渐进入岩层，存在上软下硬的过渡段；隧道的中间段处于岩层内狮子洋隧道处于典型的复合地层：地质复杂

刀具W型磨损4.2、砂卵地层盾构掘进的“滞排”问题岩土颗分与盾构机选型的关系磨损的边缘铲刀某9米直径盾构铲刀的磨损情况完好边缘铲刀边缘刀具的磨损刀盘磨损区域示意图南京过江隧道石块岩样刀具磨损螺旋机磨损（西安）砂卵石地层盾构选型:大开口率盾构（沈阳）砂卵石地层盾构:膨润土添加剂使用（沈阳）沈阳地铁经膨润土改良过的沙砾土广州地铁经高分子改良的中粗砂砂卵石地层盾构:沈阳某盾构使用效果1526m右线隧道区间连续掘进施工中途未更换刀具，平均掘进速度为3O-50mm/分

面板和刀具都发生磨损4.3、盾构刀具损坏的“骨排效应”1）分类盾体（盾建三、四号线）刀盘+盾体（六局深圳）刀盘（十四局水泥浆）2）原因（岩暴、膨胀岩、破碎岩石、砾石、砂层等）3）处理方法：松动法/清除法4.4、盾构机被卡的分类、原因及处理方法土压平衡式盾构机

挖掘岩盘的TBM本体形状

优点

・尾部空隙少，不容易产生地盘下沉。・在挖掘岩盘时，尾部空隙间不容易被夹粉尘以及细小岩块等物。缺点

・在挖掘岩盘时，容易被夹粉尘以及细小岩块物，由此与本体产生较大的摩擦力。・由于尾部空隙大，容易产生地盘下沉。・壁后材料容易转到前面，由此使本体容易被夹住。对策

・安装注入管于本体外周侧，注入膨润土等。・安装逆流防止板于尾部。盾壳构造广州“市番”区间刀盘卡死广州“市番”区间刀盘卡死广州“市番”区间凿除岩石市番区间凿除岩石化学浆注浆封堵管片外开挖间歇土仓内被注浆材料塞死刀盘被注浆材料塞死水土压力4.5、高土压、欠土压、“拉风箱式”掘进的负作用问题塌崩土压传感器土仓土压空隙

房屋塌方

(buildingscollapse)4.6、气压法换刀的拓宽应用问题1、泥水/土压盾构2、泥膜3、加气量全程保养维修：高压下人工介入工作面技术HyperbaricHelmet氧气头盔Transportshuttle潜水员传送舱Livingchamber潜水员生活舱全程保养维修：高压下人工介入工作面技术焊接维修维护保养压力舱盾构机滚动的恢复4.7、盾构机整体旋转复位问题盾构机整体旋转的复位盾构机整体旋转的复位4.8、盾构端头加固的方法创新理念

1）胶结物代替水，置换水加固（旋喷，水平注浆）

2）降水，排水加固

3）冻结加固，水－冰转化固结

4）土体置换加固，素混凝土＋玻璃纤维或合成树脂、或竹子

5）止水帷幕，截水加固（深圳）

玻璃纤维筋洞门10000與鋼筋搭接區域水平筋G22@175mm(V)c/c垂直鋼筋束G32@150mm(H)c/cP3P4P5盾搆前進路徑竹筋笼砼桩Φ1200mm@1200mm钻孔灌注桩，实现挡土的目的，桩体混凝土标号C30，钻孔灌注桩分A、B两种类型，A型桩为全素混凝土桩，B型桩内插Φ100mm毛竹筋笼，竹筋笼砼桩富水高水压砂层中采用钢套筒进站4.9、网状风化硬岩掘进的盾构刀盘损坏问题4.10、花岗岩球状风化体处理花岗岩的球状风化是该类岩石的一种特殊的风化现象，即在深度风化的花岗岩岩体中残留了微风化的较新鲜坚硬的球状花岗岩体。4.10、花岗岩球状风化体处理人工挖孔桩破除黄河流域长江流域珠江流域武汉南京