【文章內容簡介】 作，明知會有問題仍不修改操作方法程序。主要的事故案例有盾構始發(fā)措施不當造成始發(fā)管片拼裝偏移超限，始發(fā)架反力架設計顯得薄弱，導向軌安裝不到位盾構機進洞栽頭。都是因為始發(fā)操作措施不到位，沒有嚴格按照方案執(zhí)行導致。還有操作人員誤操作，由于注漿設備壓力機損壞，對管片壁后盲目加壓注漿 ，注漿壓力過大管片破碎。隧道掘進軟土淤泥地層都會出現成型隧道上浮現象，有的地層富含承壓水但同步注漿量未跟進也會導致隧道上浮，隧道變形后測量人員沒有實踐經驗盲目偏心自動導航系統，盾構操作手過猛糾偏，導致成型隧道偏移、蛇形等現象。操作不當致使盾構機翻轉、卡盾構事故、施工參數選擇不當造成隧道整體旋轉、添加劑使用不當造成噴涌和結泥餅這些事故基本都是從“人”身上有跡可循，這就關系到施工過程中管理制度執(zhí)行問題，基本上是可以杜絕的。 盾構機換刀事故盾構施工在掘進時由于刀具刀盤磨損原因，需要停機開倉換刀，開倉分為常壓開倉和加壓開倉兩種方式，常壓開倉直接打開艙門做好輔助安全措施，人員進入掌子面進行換刀作業(yè)。加壓開倉往往是在掌子面不穩(wěn)定情況下，對開挖艙進行加壓維護后，人員進入作業(yè)，加壓開倉換刀承擔著掌子面不穩(wěn)塌陷和高壓作業(yè)對人員身體損害的雙重風險。但大量事實證明，由于沒有及時換刀造成切削故障，嚴重影響了盾構最終推進速度更加延誤工期。典型事故案例廣州地鐵五號線在花崗巖層掘進時平均30m就更換一盤刀（39把），又如在江河湖海下面的軟土地層施工，特別是那些大、長盾構隧道，開倉換刀絕非易事，又如在重要建筑物管線下換刀，風險都是很大的。深圳地鐵換刀快結束后開挖面塌方2死1傷。廣州地鐵3號線開倉換刀遇到不明氣體爆炸3死。盾構換刀作業(yè)只有在主觀認識、客觀分析上做好充足的功夫，才能確保換刀的安全性，俗話說的“磨刀不誤砍柴工” 地下障礙物處理地下障礙物大體上分為兩類：一是天然障礙物，比如球狀風化體、大的礫石孤石漂石等。二是人為建筑物，地下樁基礎、地下構筑物、人工拋石等地下天然障礙物的危害主要體現在刀盤受力不均造成面板變形及面板與盾構機軸線之間的變形。人為障礙物主要是盾構掘進時對設備的損害和對構筑物的損害兩個方面。典型案例：深圳地鐵盾構掘進遭遇到花崗巖球狀風化體，導致刀盤變形無法推進，對球狀風化體的處理主要有人工破除、盾構機破巖、地面鉆探下藥爆破和沖孔樁破巖四種方法。長沙地鐵二號線7標五芙區(qū)間巖溶區(qū)內就遭遇了孤石情況，掘進參數異常、螺旋機堵塞，中鐵十二局采用了倉內人工爆破處理的方式確保施工安全。，中鐵十二局通過優(yōu)化設計，對立交橋樁基進行了筏板加固，盾構掘進是采用優(yōu)化參數、加強二次注漿的方式順利通過，監(jiān)測顯示零沉降，很好的控制了地面沉降對立交橋的影響。 其他安全事故 隧道內安全事故不勝枚舉，溜車事故、水泥灌倒塌事故、觸電事故、鑿洞門事故很多。事故案例不再重復贅述。第二章 盾構施工技術與質量控制 盾構施工的發(fā)展方向㈠盾構直徑向兩個極端發(fā)展目前，盾構直徑不受限制，根據隧道的功能出現兩種極端，最小的盾構直徑不足2米，最大直徑約16米。㈡盾構隧道埋深向超淺埋與超深度發(fā)展根據施工規(guī)范，盾構隧道覆土必須大于盾構直徑，但也不易過深，目前，也有些盾構埋深超過60米。㈢盾構施工自動程度越來越高目前，盾構施工逐漸智能化，如管片選型可以有盾構機自行選擇。㈣盾構施工適應地層越來越廣盾構機必須適應地層，根據施工總結，通過盾構機優(yōu)化和增加各種功能，盾構機可以通過改變掘進方式來適應更多地層。 盾構施工工法簡介盾構機施工工法主要有泥水盾構施工和土壓盾構施工兩種，但是，隨著施工技術的發(fā)展，盾構施工工法也不斷開發(fā)出來，這方面，日本比較成功，日本盾構主要有12種工法。 盾構施工工藝及驗收規(guī)范說明盾構機施工工藝流程①盾構選型②盾構制造③盾構工作井及配套設施施工④盾構機組裝⑤盾構始發(fā)⑥盾構正常段掘進⑦盾構接收盾構施工驗收規(guī)范說明我國目前有《盾構法隧道施工與驗收規(guī)范》，地方盾構施工規(guī)范主要有北京和上海，他們比國標要嚴格，主要是由于他們有自己的特殊環(huán)境。 盾構施工關鍵技術與驗收㈠盾構機選型與制造盾構機的選型盾構機要根據施工地層進行優(yōu)化設計，保證盾構機能順利完成施工任務，并能用在下一工地。盾構機制造質量驗收盾構制造過程中要進行監(jiān)造，對制造質量進行監(jiān)控，確保盾構各功能滿足設計要求。㈡盾構配套設施修建工作井修建⑴工作井定義：盾構組裝、拆卸、調頭、吊運管片和出渣等使用的工作豎井，包括盾構始發(fā)井和盾構接收井。⑵盾構井設計形式盾構井大多是設計在車站兩端，有些盾構區(qū)間長或特殊情況下，可以設計在區(qū)間中間。⑶盾構井施工標段根據不同標段劃分，有些盾構井是屬于盾構標段施工，如果車站是其他標段施工，則工作井施工為車站標，無論盾構井是否是本標段施工，都要在盾構進場前施工完成。⑷盾構始發(fā)井施工要求由于盾構井是要吊裝盾構，因此，盾構井長度應比盾構主機長3米，比盾構機寬3米。要滿足盾構始發(fā)，則車站標準段必須要完成80米。⑸盾構接收井施工要求盾構接收井大小與始發(fā)井一樣，唯一區(qū)別就是，接收井只要自身完成則可，對于標準段施工長度無要求。⑹盾構井驗收無論是始發(fā)還是接收井，施工完后必須滿足設計強度，只有滿足設計要求，才能進行始發(fā)或接收施工條件驗收。盾構基座加工⑴定義盾構基座：用于保持盾構始發(fā)、接收等姿態(tài)的支撐裝置。 ⑵設計要求盾構基座的尺寸要滿足始發(fā)與接收要求，同時要有一定的剛度和強度，確保始發(fā)或接收過程中不易變形，因此設計中常常采用軟件進行受力分析。⑶驗收加工完后，必須按設計進行驗收，主要是尺寸在誤差范圍，焊接質量采用滲透探傷與外觀檢查，確保使用質量。反力架⑴定義反力架：為盾構始發(fā)掘進提供反力的支撐裝置。⑵設計要求反力架設計，主要滿足盾構始發(fā)不變形，因此，需要對始發(fā)進行受力分析，在始發(fā)最大推力上加一個安全系數。⑶驗收加工完后，必須按設計進行驗收，主要是尺寸在誤差范圍，焊接質量采用滲透探傷與外觀檢查，確保使用質量。渣坑建設⑴修建位置確定土壓盾構施工渣坑修建在工作井四周，主要依據龍門吊的設計來確定位置，保證龍門吊能把渣吊到在渣坑里。⑵渣坑的大小一般一個工作井有兩臺盾構施工，因此，渣坑的大小要能容納兩臺盾構一天施工高產量。⑶驗收渣坑施工完后，還要設置挖機通道，便于渣土進行外運，因此，要對挖機通道進行安全驗收，避免影響龍門吊工作。漿液站修建⑴修建位置確定漿液站主要是為盾構掘進提供同步注漿漿液，因此，位置要離盾構井越進越好，同時要滿足制造。⑵漿液站配置漿液站的大小要滿足兩臺盾構高產掘進，一環(huán)同步注漿至少需要9方。漿液站要配置水泥罐、粉煤灰罐、砂場和外加劑庫房，另外，還要在工作井中層設一儲漿罐㈢輔助工程端頭加固在軟巖或在透水性較強的基巖里，無論始發(fā)還是接收，端頭必須進行加固。⑴加固方式選擇根據設計人員的經驗，不同的地層有不同的加固形式，但加固形式主要旋噴加固、攪拌樁加固、袖閥管注漿加固、冷凍加固，鋼插板加固等。⑵加固范圍一般情況下，加固范圍為隧道四周3米，長度為9~10米。這個設計是管片長度為1~，現在管片加長，盾構機也比以前盾構機相對要長，因此，端頭加固長度應該為盾構主機長度再加上3~4米。在卵石層等特殊情況下，加固高度需要加固到地面，才能滿足安全要求。⑶加固質量檢查加固后，一般需要抽芯檢查加固強固。并做滲透試驗，要求滲透系數小于106m/d。⑷補救措施加固后，從設計理論上能滿足規(guī)范要求，但是，由于注漿加固有其許多技術難題，如旋噴加固越深，底部不容易旋噴咬合成一體，在強透水卵石層選則袖閥管滲透注漿容易形成盲區(qū)，粘性地層選擇攪拌樁加固不易攪拌成樁，因此，加固后，一般都需要進行水平滲透補救注漿。聯絡通道加固聯絡通道一般采用礦山法施工，因此，軟巖地段或破碎基巖地段設計聯絡通道，需要進行加固。⑴加固地點選擇可以選擇地面加固或洞內加固。⑵加固時機選擇地面加固，需要在盾構機掘進前實施，如果采用洞內加固，需要在盾構通過后進行施工，如果選擇冷凍，無論是在地面還是在洞內，只能在聯絡通道施工前1個月進行。⑶加固范圍如果采用地面加固，需要加固到整個隧道斷面內，如果在洞內加固，要根據地層而定，一般是開挖面外3米也要加固。⑷加固質量要求聯絡通道加固要滿足加固體有一定強度，確保開挖面有一定自穩(wěn)性，還要有止水效果，確保開挖面不滲水。建筑物加固盾構隧道難免會旁穿或下穿建筑物，根據建筑物結構形式與隧道相對關系，需要對建筑物進行加固保護。⑴加固方式的選擇如果旁穿建筑物，可以選擇隔離樁加固，如果下穿建筑物，可以選擇斜向注漿加固。也可以選擇在隧道內徑向注漿加固。⑵加固時機隔離樁與斜向注漿加固必須在盾構掘進前實施。隧道內徑向注漿加固必須當盾構掘進后及時實施。⑶加固要求這種加固主要保證建筑物安全，其加固要求是使掘進后沉降控制在允許范圍內，這個允許值與建筑物基礎、高度和自身質量有關。樁基托換盾構施工常常需要截除樁基礎，但在截除前，需要進行樁基托換。⑴樁基托換方法最常見樁基托換方法為樹根樁，現在也出現閥板與注漿聯合托換。⑵樁基托換方法的選擇樁基托換方法主要與樁的類型與受力情況來確定的，如果，盾構需要截除的是多根鋼筋混凝土樁，那么，需要采用鉆孔樁對原來的樁進行托換，然后人工破除原樁。如果盾構可以直接截除樁基礎，可以選擇閥板與注漿聯合托換。⑶托換要求無論采用何種托換，其要求都是確保盾構通過后，樁基礎不下沉、不破壞。特殊地層加固盾構施工常常遇到淤泥層、溶洞、破碎帶等特殊地層，這種地層需要進行預加固。⑴加固方式選擇淤泥層可以采用攪拌或粉噴加固，溶洞可以采用填充加固，破碎帶可以采用滲透注漿加固。⑵加固目的淤泥層加固，是為了盾構掘進姿態(tài)控制和成型隧道不變形，溶洞加固主要是防止盾構磕頭或掉入溶洞，同時也是為了運營安全，破碎加固主要是確保盾構順利通過。⑶加固范圍淤泥層加固范圍是隧道下半部到隧道底以下3米；溶洞加固范圍是隧道四周5米，破碎加固范圍是隧道全斷面及隧道外3米。⑷加固要求淤泥層加固要求提高基底承載力；溶洞加固要求填充滿溶洞，并要求減少溶洞涌水通道，破碎加固要求是確保開挖面穩(wěn)定。㈣盾構組裝盾構組裝㈤盾構始發(fā)定義盾構始發(fā)：盾構開始掘進的施工過程。盾構始發(fā)形式盾構始發(fā)通常有直線始發(fā)和曲線始發(fā)。負環(huán)形式根據負環(huán)拼裝情況，可以分為滿環(huán)始發(fā)和半換始發(fā)。其負環(huán)管片是為盾構始發(fā)掘進傳遞推力的臨時管片。止水簾布安設盾構始發(fā)是盾構敞開向土壓平衡過渡，因此，需要安設止水簾布，根據地層加固情況和盾構大小，止水簾布有單層和雙層。簾布外為折頁翻版。始發(fā)前洞門破除⑴洞門破除原由由于始發(fā)洞門圍護結構配有鋼筋，因此，始發(fā)前需要對圍護結構進行破除，便于盾構機刀盤安全。⑵玻璃纖維筋成功應用在成都地層多為卵石地層，洞門破除風險大，通過引進玻璃纖維筋，減少洞門破除，確保盾構刀盤直接破除洞門。⑶長沙地鐵2號線玻璃纖維筋引用長沙地鐵2號線盾構始發(fā)與接收洞門均采用玻璃纖維筋，但由于大多車站施工與盾構施工不是同一單位，在玻璃纖維筋籠加工中，增加了鋼筋焊接來固定，這就給始發(fā)帶來隱患，因此，始發(fā)前需要鑿除鋼筋，其次是長沙地層相對較好，多數車站主體結構為800~900mm厚，而且采用單層止水簾布，這就不能滿足盾構始發(fā)，如果不破除一部分，刀盤就會把止水簾布切割壞，因此，2號線盾構始發(fā)基本上都破除圍護結構20cm。⑷長沙地鐵1號線洞門設計1號線洞門取消玻璃纖維筋，改為鋼筋，這是由于施工和設計原因造成2號線采用玻璃纖維筋也要破除一層圍護結構，但是，這種只破除一層，對施工還是比較安全的，而且避免了第一層玻璃纖維筋堵塞螺旋輸送機的隱患。但是，1號線盾構始發(fā)必須全部破除圍護結構，特別是洞門位于砂卵石地層，風險較大。 始發(fā)注意事項盾構始發(fā)主要施工風險，防止洞門密封失效，另外還要控制盾構姿態(tài)，防止盾構磕頭或隧道抬頭。㈥盾構掘進盾構掘進姿態(tài)控制⑴姿態(tài)定義通常指盾構空間狀態(tài)，通常采用橫向偏差、豎向偏差、俯仰角、方位角、滾轉角和切口里程等數據描述。⑵盾構姿態(tài)允許偏差盾構本體滾動角要小于3176。；盾構軸線偏離不能大于隧道設計軸線50mm.⑶姿態(tài)調整原則盾構姿態(tài)要滿足隧道設計軸線，管片姿態(tài)要適應盾構姿態(tài)。⑷糾偏原則當盾構姿態(tài)出現偏差時，要采取“勤糾偏、少糾偏、慢慢糾”的原則。壁后注漿⑴定義壁后注漿：用漿液填充隧道襯砌環(huán)與地層之間空隙的施工工藝。⑵漿液選擇漿液有單一漿和雙液漿，一般日本盾構采用雙液漿進行同步注漿，國內一般采用水泥砂漿進行同步注漿。管片拼裝⑴定義管片：隧道預制襯砌環(huán)的基本單元，管片的類型有鋼筋混凝土管片、纖維混凝土管片、鋼管片、鑄鐵管片、復合管片等。防水密封條：用于管片接縫處的防水材料。⑵管片類型盾構管片分通用性管片和特殊管片，所謂特殊管片就轉彎管片。長沙地鐵是采用楔形量為45mm的通用管片。⑶管片分塊一般盾構管片分為3塊標準塊，2塊相鄰塊和1塊封頂塊。⑷拼裝形式管片拼裝分為通縫拼裝和錯縫拼裝，國內除上海采用通縫拼裝外，其他采用錯縫拼裝。㈦盾構接收定義盾構接收：盾構到達接收位置的施工過程。盾構接收前準備盾構接收前需要檢查端頭加固效果，安設接收基座和止水簾布。接收測量盾構掘進還剩100m是進行接收測量，對接收洞門進行定位，同時對盾構姿態(tài)進行測量，使盾構順利按實際洞門方向進洞。盾構接收盾構到達接收井10內開始減速，主機進入接收工作井后，快速密封管片環(huán)與洞門之間的間隙。㈧盾構調頭和過站定義⑴吊頭：盾構施工完成一段隧道后調轉方向的過程。⑵過站：利用專用設備把盾構拖拉或頂