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地铁盾构施工风险防范及控制中铁隧道集团2015年8月基坑施工主要风险盾构施工风险案例主要内容盾构施工风险控制与管理134基坑施工风险控制与管理2基坑施工主要风险1、基坑施工的风险地铁线路所处地层的工程地质、水文地质条件复杂，尤其是车站与区间隧道埋置深，受地下水影响甚大。地铁工程施工如工程地质、水文地质条件未查清就盲目施工,或处理措施不当,则会酿成重大事故。明挖施工不仅对交通有一定的影响，由于地下管网密布，且邻近建筑物，工程环境条件十分复杂,施工不确定性因素较多，具有很大的风险。1、基坑施工的风险基坑失稳承压水突涌坑底隆起周边管线、建筑物变形过大主体结构变形1、基坑施工的风险某基坑采用土钉墙和桩锚联合支护受地下水渗漏影响导致坍塌1、基坑施工的风险北京地铁某基坑坍塌情况1、基坑施工的风险水利工程某基坑坍塌情况1、基坑施工的风险某地铁基坑渗水坍塌后造成供水管线断裂1、基坑施工的风险上海地铁因流砂造成坍塌1、基坑施工的风险某地铁基坑施工支撑体系失稳。造成6人受伤2人死亡的事故基坑施工风险的控制与管理2、风险的控制与管理基坑支护桩间土护壁钻孔灌注桩的桩间土壁，应用砂浆或混凝土封闭。如挂钢筋网时，则钢筋网应与桩体钢筋连接牢固。横撑支护横撑应在土方挖至其设计位置后及时安装，并按设计要求对坑壁施加预应力，顶紧后固定牢固。设有腰梁的横撑，其腰梁应与桩体水平连接牢固后，方可安装横撑。2、风险的控制与管理基坑开挖存土点不得选在建筑物、地下管线和架空线附近，基坑两侧10m范围不得存土。在已存回填的隧道结构顶部存土时，应核算沉降量后确定堆土高度。基坑开挖及结构施工期间应经常对支护桩、地下连续墙及支撑系统、放坡开挖基坑边坡、管线悬吊和运输便桥等进行检查，必要时尚应进行监测。雨季施工应沿基坑做好挡水埝和排水沟，冬季施工应及时用保温材料覆盖，基坑不得受冻。基坑回填基坑必须在隧道和地下管线结构达到设计强度后回填。基坑回填前，应将基坑内积水、杂物清理干净，符合回填的虚土应压实，并经检验合格后方可回填。2、风险的控制与管理基坑施工常见不规范问题（1）土方超挖、支撑架设滞后，无支撑暴露时间长；（2）支撑端头不带活络端头，支撑端头板与支座承压板间的空隙处置不符合要求（点接触），围懔后空虚，轴力计安装偏心；（3）钢支撑预加轴力达不到设计预加轴力值，或一次预加力后直至拆除期间不再进行调整；（4）围护桩间渗漏水，或明沟排水系统不完善而基坑积水；（5）基坑临边堆载。2、风险的控制与管理支撑体系架设不及时，无支撑暴露时间过长2、风险的控制与管理轴力计安装偏心，支撑形成偏压支撑端头板与支座承压板间的空隙大2、风险的控制与管理围懔后填充不实2、风险的控制与管理地铁土建施工主要风险因素（1）工程所处的工程与水文地质状况；（2）工程本身特征导致的风险；深基坑风险比浅基坑要大，宽大基坑有立柱隆起问题，长基坑有纵向滑坡问题，异型基坑存在局部节点受力不平衡问题等；（3）周边环境的影响，如保护性建（构）筑物、管线、既有铁路和地铁线、主干道、河湖等；（4）施工工艺、工序及施工能力；（5）节气、气候对工程的影响。2、风险的管理与控制风险的控制与管理（1）基坑及周围环境描述、地表沉降、周边建（构）筑物变形、地下管线沉降、围护桩（墙）顶水平位移和垂直位移、支撑轴力、地下水位、盖挖法顶板内力、盖挖法立柱内力及沉降、竖井井壁净空收敛、围护桩（墙）变形。（2）洞内及洞外观察、地表沉降、邻近建（构）筑物、地下管线沉降、初期支护结构拱顶（部）沉降、初期支护结构净空收敛、地下水位。盾构施工风险的控制与管理3、盾构施工的风险盾构法施工是在盾构机壳体的保护下进行掘进的。首先，在掘进时周围有盾壳保护，掌子面有土压（水压）平衡，施工安全性好。其次，盾构法开挖、装渣、支护全部机械化作业，衬砌环（管片）为工厂预制，施工质量易控制和保证，防水效果比较好。因此从整体上来说，盾构法施工时的安全风险性是比较小的。但由于施工中各种不确定性因素的存在，盾构法施工仍存在工程风险和发生安全事故。3、盾构施工的风险盾构施工主要风险：（1）盾构进出洞阶段：工作井坍塌、进出洞时密封失效、盾构机械故障、后支撑问题等。（2）盾构掘进阶段：压力设置不当、工作面失稳、遇到障碍物、注浆参数控制不当、盾尾密封失效、管片碎裂、盾构设备故障等。盾构基座盾构基座安置在工作井或接收井内的底板上，用作安装及稳妥地搁置盾构，更重要的是通过设在基座上的导轨，使盾构在进出洞时有正确的导向，因此导轨要根据隧道设计轴线及施工要求定出平面、高程、纵坡来进行测量定位。盾构基座可以采用现浇或预制的钢筋砼结构或钢结构形式。导轨夹角一般为60°盾构基座除承受盾构自重外，还应考虑盾构切入地层后，进行纠偏时产生的集中菏载。因此盾构基座必需保证足够的整体刚度、稳定性和各部件的强度。60°60°双圆基座砼基座常见的基座形式风险特征：在盾构进出洞中，盾构基座发生变形。存在风险：出洞时使盾构掘进轴线偏离设计轴线。有时会影响洞圈止水效果，进洞时拉坏管片，造成渗漏水、碎裂、高差等，严重的影响盾构正常进出洞。甚至不能进出洞。单圆基座现象1.1、盾构基座变形产生风险的原因1.1、盾构基座变形1、对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠（如底板未垫平、垫实等）。2、盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足。3、盾构基座多次使用，钢材发生疲劳或钢材生锈等原因。4、加工人员私自更改结构形式，焊接人员技术不够或漏焊。5、技术和质量人员未进行专项检查。风险如何预防1.1、盾构基座变形1、选用盾构基座时，基座框架结构的强度和刚度应满足盾构进出洞需要，尤其是盾构出洞时过土体加固区所形成的推力；2、盾构基座的底面与井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足基座安放的要求。3、盾构基座如需多次使用，应及时作好保养及修理工作。确保原应有的强度、刚度。风险产生后补救措施1、对已发生基座变形损坏的构件，及时进行相应的加固或调换；进出洞时应加强基座的观察，一旦发生基座正在变形时，应停止推进，及时采取措施进行补加固。2、盾构基座的变形严重时，应将盾构脱离基座，对基座作修复加固。1.2、盾构后靠、支撑位移及变形过大现象风险特征：在盾构出洞过程中，盾构后靠支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形、断裂或位移过大。存在风险：造成管片碎裂、轴线超标、十字错缝、渗漏水、高差、千斤顶行程差较大，有时会产生帘布橡胶板外翻，造成洞口土体流失等。1.盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中；2.盾构后靠、支撑受力作用面强度不够；3.盾构后靠、支撑等混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够或结合面不平整；4.后靠、支撑体系不合理，部分构件的强度、刚度不够，各钢构件间的焊接强度不够。1.2、盾构后靠、支撑位移及变形过大钢管间隙处砂浆未填实产生风险的原因支撑体系不合理(未支撑到位)1.推进过程中合理控制盾构的总推力，尽量使千斤顶编组合理，使之均匀受力；2.采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙时，除填充密实外，还必须确保填充材料强度和养护；3.对系统的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算，确保连接强度和焊接质量；4.尽快安装上部的后靠支撑构件，完善整个后靠支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后靠支撑系统受力均匀。1.2、盾构后靠、支撑位移及变形过大风险如何预防1.2、盾构后靠、支撑位移及变形过大风险产生后补救措施1、对产生裂缝或强度不够的缝隙填充料凿除，重新填充，并经过养护后达到要求强度再恢复推进；2、对变形的构件进行修补及加固。根据推进油压及千斤顶开启只数计算出发生破坏时的实际推力，对后靠体系进行校验；3、对于发现裂缝的接头及时进行修补。1.3、盾构基座定位不符合设计轴线要求现象风险特征:经测量盾构基座前端、后端的平面、高程及坡度误差偏大存在风险:1、使盾构掘进轴线偏离设计轴线。2、严重时盾构圆度变形或拉坏洞圈止水装置并影响结构，严重时导致盾构无法正常进出洞。·1·1前端后端基座产生风险的原因1、盾构基座测量放样误差导致基座定位偏差。2、工作井的底板标高不符合要求，影响基座正常定位。3、基座施工作业人员不按测量要求进行定位、施工后不进行测量复核调整。1.3、盾构基座定位不符合设计轴线要求风险如何预防1、施工前对进出洞的井的位置、底标高和洞圈等进行测量复核确认，制定基座放样定位参数和推进轴线参数。2、基座定位施工必须严格按测量数据进行定位，盾构就位后应再次测量复核确认。便于及时进行调整。风险产生后补救措施1、盾构进洞时如基座过高，应割除轨道高出部分，过低应垫高。2、盾构出洞后，盾尾脱离基座应控制千斤顶的编组、管片的楔子，及时进行纠偏。1.4、盾构进出洞时，洞圈渗漏现象风险特征：样洞勘探有渗漏,盾构进出洞时，洞圈发生渗漏水、土体塌方。存在风险：进出洞段地面沉降，危及管线和建筑物的安全。1、地基加固质量不好2、弧形板防翻强度不够。造成帘布橡胶板外翻，或帘布橡胶板损坏。风险如何预防1、最好结构完成后再进行加固。2、一定要加固先做的话，加固区与槽壁应留出30~50cm距离，等结构做好后再补充加固。3、特殊情况下加固区做长，将盾构完全包裹。通过盾构进行注浆，隔绝渗水通道。4、必要时进行井底降水。风险产生后补救措施1、停止推进，及时封堵，进行注浆加固。产生风险的原因1.5、拆封门产生涌土现象在拆除封门过程中，洞门前方土体从封门间隙涌入工作井（接收井）内。一、盾构进出洞原因分析1、封门外侧土体加固方案不当或加固效果欠佳，其自立性达不到封门拆除所需的施工时间；2、地下水丰富，土体软弱自立性极差；3、拆除工艺编制不合理或施工中发生意外，造成封门外土体暴露时间过长。一、盾构进出洞预防措施1、水平探孔检测加固效果，以确保在土体加固效果良好的情况下拆封门；2、布置井点降水，将地下水位降至能保证安全出洞水位；3、根据封门的实际尺寸，制定合理的封门拆除工艺，施工安排周详，确保拆除封门时安全、快速。一、盾构进出洞创造条件能使盾构尽快进入洞口内，对洞门口进行注浆封堵，减少土体流失，如土体流失严重，则在塌方区内填塞装土草包。治理方法一、盾构进出洞原因分析1、洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高；2、盾构正面平衡压力设定过高，导致盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮；3、未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，当推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线；4、盾构机械系统故障，造成上部千斤顶的顶力不足。1.6、盾构出洞段轴线偏离现象盾构出洞段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大。一、盾构进出洞预防措施1.正确设计出洞口土体加固方案，采用合理的加固方法达到所需的加固强度，保证加固土体的强度均匀；2.施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压；3.及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，防止盾构上浮；4.正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的功能完好。一、盾构进出洞治理方法1.施工过程中在管片拼装时加贴上部的楔子，调整管片环面与轴线的垂直度，便于盾构推进纠偏控制；2.在管片拼装时尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏，改善推进轴线；3.用注浆的办法对隧道作少量纠偏，便于盾构推进轴线的纠偏。一、盾构进出洞1.7、盾构进洞时的姿态突变现象盾构进洞后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差，影响了隧道的有效净尺寸。一、盾构进出洞原因分析1.盾构进洞时，由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生突变，使盾尾内的环管片位置产生相应的变化；2.最后两环管片在脱出盾尾后，由于洞口处无法及时地填充空隙，使管片产生沉降。一、盾构进出洞一、盾构进出洞预防措施1.盾构接收基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙；2.将进洞段的最后一段管片上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度；3.在最后几环管片拼装时，及时复紧管片的拼装螺栓，提高抗变形的能力；4.进洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。治理