盾構(gòu)常見(jiàn)事故及防治措施

1、盾構(gòu)常見(jiàn)事故及防治措施內(nèi)容提要v1、常見(jiàn)事故v2、事故分類(lèi)統(tǒng)計(jì)v3、事故對(duì)策分析 結(jié)餅、閉塞噴涌、開(kāi)挖面失穩(wěn)、地表發(fā)生過(guò)大沉降、滲漏水、坍塌事故、其他事故 v4、特殊地段盾構(gòu)施工要點(diǎn) 淺覆土層、小半徑曲線、地下管線段、地下障礙物、穿越建（構(gòu)）筑物、小凈距隧道、穿越運(yùn)營(yíng)隧道、穿越江河、大坡度地段、復(fù)雜地質(zhì)條件 1.盾構(gòu)事故（19932005） 19932005年期間，北京、上海、廣東、臺(tái)灣、日本、韓國(guó)等地的盾構(gòu)隧道施工事故進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，以下是其中25個(gè)典型事故： (1)2002年，深圳地鐵一期工程四號(hào)線采用土壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，由于結(jié)餅而不得不停機(jī)開(kāi)艙處理。由此引發(fā)了地面塌陷以及鄰近建筑物的

2、輕微沉降等問(wèn)題，對(duì)工程產(chǎn)成了重大影響。 (2)廣州地鐵一期工程施工中，由于壓力艙的閉塞導(dǎo)致艙內(nèi)的壓力失控，造成地面隆起和扭矩上升，嚴(yán)重地影響了施工進(jìn)度。 (3)上海黃浦江上游引水二期工程臨江過(guò)江隧道施工中遇到過(guò)螺旋排土器周?chē)馏w成拱的現(xiàn)象，影響了施工的正常開(kāi)展。 (4)南京地鐵因?yàn)閲娪繂?wèn)題遇到砂層掘進(jìn)困難的現(xiàn)象。 (5)南京地鐵盾構(gòu)試驗(yàn)段遇到流砂層發(fā)生施工控制困難。 (6) 1993年2月1日，在東京江東區(qū)越中島三段五號(hào)居民區(qū)附近地下約34m 的正在掘進(jìn)中的盾構(gòu)隧道里發(fā)生瓦斯爆炸事故，5名作業(yè)人員受害。 (7) 2001年05月25日，深圳地鐵工程竹子林車(chē)輛段土石方工地發(fā)生坍塌事故，造成一死一

3、傷。 (8) 2003年3月27日，上海明珠線二期工地圍墻內(nèi)發(fā)生塌陷事故。圍墻內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)南北走向的長(zhǎng)溝，溝東面是有23 個(gè)籃球場(chǎng)面積大小、南北走向的塌陷地。塌陷最深的地方約有23m 。 (9) 2003年7月1日，正在施工中的軌道交通4號(hào)線，（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)現(xiàn)滲水，隨后出現(xiàn)大量流沙涌人，引起地面大幅沉降。一幢八層樓房發(fā)生傾斜，其群房部分倒塌。樓板開(kāi)裂達(dá)78 cm 。 (10) 2003年10月8日，在北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站工地西北風(fēng)道南側(cè)，斜撐底部地梁鋼筋意外脫落，鋼筋整體傾覆，造成兩死兩傷。 (11) 2004年1月6日，M8線地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)，一名工作人員在施工過(guò)

4、程中頭被撞扁。 (12) 2004年3月17日，廣州地鐵番禺大石地鐵3號(hào)線的建設(shè)工地發(fā)生塌方事故，一人死亡。 (13) 2004年5月30日，臺(tái)灣高雄市捷運(yùn)線大勇路興大路口的車(chē)站工地路面出現(xiàn)地層下陷、房屋龜裂狀況。高雄捷運(yùn)盾構(gòu)機(jī)穿越連續(xù)墻欲達(dá)工作井時(shí)，發(fā)生連續(xù)墻大量涌水、涌砂現(xiàn)象，造成路面塌陷最深達(dá)約5m直徑約10m坑洞，坑洞旁數(shù)十戶(hù)建筑物遭受程度不同的陷落危害。 (14)高雄捷運(yùn)（地鐵）施工處地層塌陷，導(dǎo)致地上4 棟民宅嚴(yán)重傾斜。隨著地層下陷工地一旁的4棟三層民房嚴(yán)重下陷，下陷深度達(dá)一層高度。塌陷面積達(dá)到500。共3起塌陷事故。 （15) 2004年8月2日，在復(fù)興東路隧道南側(cè)下層隧道施工的

5、人員（約211人），集體氧化鋅中毒。 (16) 2004年8月3日下午，廣州地鐵五號(hào)線施工單位在黃埔區(qū)港灣路和大沙東路交接處下鉆勘察時(shí)，不小心把煤氣管道鉆破，造成煤氣泄漏，附近數(shù)萬(wàn)人被緊急疏散。 (17) 2004年9月21日，因工地一條下水道發(fā)生破裂，位于上海松江區(qū)境內(nèi)嘉松公路東側(cè)的軌道交通9號(hào)線（申松線）工地在受水浸泡后，發(fā)生面積約700的地面塌陷。正在施工的地鐵基坑里開(kāi)始出現(xiàn)少量滲水，隨后出現(xiàn)大面積管涌，基坑旁的水泥地面開(kāi)始下降，長(zhǎng)約50m的路面發(fā)生大面積垮塌。 (18) 2004年9月25日，廣州地鐵二號(hào)線延長(zhǎng)段琶洲塔至琶洲區(qū)間工地自來(lái)水管被壓斷，引起大量涌水，造成工地的基坑擋土墻急劇

6、變形，基坑北側(cè)及南側(cè)出現(xiàn)局部小范圍塌方。 (19) 2005年3月17日，辰野二期工程因施工不當(dāng)以致路基形成空洞，路面下沉。前后共9起。 (20)地鐵4號(hào)線施工卡殼，北京西四新華書(shū)店沉降。 (21)廣州地鐵2號(hào)井盾構(gòu)穿越珠江的施工過(guò)程中發(fā)生噴涌，江底塌方。 (22) 1996年廣州地鐵1號(hào)線長(zhǎng)壽路-陳家祠區(qū)間泥水盾構(gòu)掘進(jìn)引起華貴路房屋坍塌事故。 (23)上海地鐵2號(hào)線進(jìn)出洞口部位管片接縫處滲漏情況嚴(yán)重。 (24) 2004年2月韓國(guó)釜山地鐵3號(hào)線工程現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生鋼筋混凝土板崩塌事故，1人當(dāng)場(chǎng)死亡，12人送往醫(yī)院急救。 (25)廣州地鐵3號(hào)線施工導(dǎo)致沿線地面塌陷受廣州地鐵3 號(hào)線施工影響，廣州番禺區(qū)

7、大石鎮(zhèn)某村一房屋小院出現(xiàn)深達(dá)lm的大面積塌陷，塌陷最深處已涌出地下泥水。3 3、調(diào)查的、調(diào)查的2525項(xiàng)工程事故進(jìn)行分類(lèi)項(xiàng)工程事故進(jìn)行分類(lèi)3 3、事故對(duì)策分析、事故對(duì)策分析 v3.1 3.1 結(jié)餅結(jié)餅(l)掘進(jìn)時(shí)注泡沫劑，改善土體的和易性，預(yù)防粘土結(jié)塊；(2)盾構(gòu)刀盤(pán)在設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮對(duì)泥巖的切削功能，使刀盤(pán)盡少出現(xiàn)粘結(jié)堵塞，如果施工時(shí)對(duì)切削的土體進(jìn)行適當(dāng)處理，改善其特性，則粘結(jié)堵塞現(xiàn)象則會(huì)很少產(chǎn)生。如果土壓艙確實(shí)發(fā)生堵塞纏連則需要人工清理；(3)在刀盤(pán)背面和土艙胸板上增設(shè)空心攪動(dòng)棒，增加攪拌強(qiáng)度和范圍，并且空心棒內(nèi)還可以預(yù)留注水孔，以便清洗刀盤(pán)和土艙；(4)空轉(zhuǎn)刀盤(pán)，使泥餅在離心力的作用下脫落。

8、v3.2 3.2 閉塞閉塞 為了消除伴隨閉塞時(shí)的掘進(jìn)障礙，降低掘進(jìn)速度，同時(shí)將切削扭矩和推力降低?？紤]地基土的影響，將后背壓注的設(shè)定壓力提高。使障礙物能容易排出的同時(shí)，防止開(kāi)挖面坍塌。 由于密閉艙內(nèi)的障礙物是形成閉塞的原因，因此應(yīng)將障礙物一一排出。為了排出障礙物，需要完全停止掘進(jìn)時(shí)，可采用以下幾種方案： (l)從人孔進(jìn)人到密閉艙內(nèi)除去障礙物； (2)加固好開(kāi)挖面前的地基土，將盾構(gòu)機(jī)停留在加固體范圍中，從盾構(gòu)機(jī)側(cè)面除去障礙物（存在埋設(shè)物和作業(yè)帶的制約）; (3)在開(kāi)挖面前筑工作井，牽行盾構(gòu)機(jī)入內(nèi)，從地面一側(cè)除去障礙物（要增加費(fèi)用和工期）。v3.3 3.3 噴涌噴涌 防止噴涌的工程對(duì)策如下所示：

9、(l)關(guān)閉螺旋輸送器情況下繼續(xù)掘進(jìn)，讓切削下的土體擠出土艙內(nèi)的水。采取這種措施時(shí)，要預(yù)防艙內(nèi)壓力過(guò)高，造成盾構(gòu)前方隆起、冒漿以及盾尾被擊穿等。 (2)提前采用氣壓平衡模式掘進(jìn)，但要預(yù)防漏氣事件的發(fā)生。 (3)加入高濃度泥漿或泡沫，改善土體的和易性，使土體中的顆粒和泥漿成為一整體。 (4)盾構(gòu)選型方面，螺旋輸送器選擇具有土塞效應(yīng)的中軸式螺桿和簡(jiǎn)短式螺桿。v3.4 3.4 開(kāi)挖面失穩(wěn)開(kāi)挖面失穩(wěn) 造成開(kāi)挖面失穩(wěn)的工程對(duì)策有以下幾點(diǎn)： (1)施工單位控制好壓力艙的應(yīng)有壓力，防止開(kāi)挖面失穩(wěn)； (2)使開(kāi)挖下來(lái)的土砂具有塑性流動(dòng)性，并使土砂確實(shí)充滿(mǎn)壓力艙內(nèi)，同時(shí)還應(yīng)使開(kāi)挖下來(lái)的土砂具有止水性。 (3)維持

10、排土量和開(kāi)挖量的平衡。3.5 3.5 地表發(fā)生過(guò)大沉降地表發(fā)生過(guò)大沉降 (l)在發(fā)生沉降的地點(diǎn)，在沉陷范圍派專(zhuān)人值班，負(fù)責(zé)人員、交通、建筑物的安全； (2)盾構(gòu)關(guān)閉進(jìn)土閥門(mén)，建立土壓，所設(shè)的土壓比所處 位置的水土壓力高0.2kg/c，盾構(gòu)停止掘進(jìn)，用盾構(gòu)上的超前注漿設(shè)備和注漿孔向地層注漿加固。不停地向管片背后注漿，并調(diào)整漿液配合比，使其具有足夠的強(qiáng)度和快速凝結(jié)； (3)在沉陷范圍內(nèi)采用鉆機(jī)進(jìn)行地表注漿加固方法，增加地基的強(qiáng)度； (4)增加沉降觀測(cè)，及時(shí)反饋信息。3.6 3.6 滲漏水滲漏水 (l)在治理過(guò)程中，堅(jiān)持表里兼治、引堵結(jié)合。在地下結(jié)構(gòu)逐步趨于穩(wěn)定的過(guò)程中，加強(qiáng)觀測(cè)，積累經(jīng)驗(yàn)，摸索規(guī)律

11、，作出系統(tǒng)的治本措施。 (2)對(duì)于集中滲漏區(qū)段，可利用回填注漿孔鉆穿管片注入超細(xì)早強(qiáng)水泥和水溶性聚氨醋漿液。 (3)區(qū)間混凝土管片存在的邊、角缺損部位，可采用高強(qiáng)、快凝、粘結(jié)良好的修補(bǔ)材料，如NC聚合物快速修補(bǔ)劑。 3.7 3.7 坍塌事故坍塌事故 對(duì)類(lèi)似的塌方事故，在初步分析問(wèn)題的原因后，應(yīng)該果斷采取以下措施，以制止地表沉降擴(kuò)大化，確保盾構(gòu)機(jī)安全通過(guò)沉陷區(qū)域。 (l)攔截塌陷四周的地表水，防止地下水進(jìn)一步滲人隧道 內(nèi)，降低隧道內(nèi)的涌水量。及時(shí)對(duì)塌孔進(jìn)行回填，尤其是漏水口處，回填密實(shí)，形成相對(duì)隔水層。 (2)控制好推進(jìn)速度和出土速度，維持開(kāi)挖面土壓平衡，減少地表沉降量。 (3)加大注漿量，確保

12、地面沉降范圍不再向前擴(kuò)展。增加輔助添加劑量，改善土渣的和易性。 (4)加強(qiáng)監(jiān)控測(cè)量，特別是出土量和土倉(cāng)壓力，注漿量等參數(shù)，并及時(shí)根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。 (5)在掘進(jìn)速度極其緩慢，刀盤(pán)推力、扭矩持續(xù)增加的情況下，可以考慮進(jìn)行換刀。至于開(kāi)挖面地下水和上覆土層的處理，可以從地面上采取攪拌樁（水泥-水玻璃雙液漿）進(jìn)行加固，割斷砂層及水力聯(lián)系。 3.8 3.8 其他事故其他事故 (l)(l)盾構(gòu)隧道瓦斯爆炸事故盾構(gòu)隧道瓦斯爆炸事故防止對(duì)策： 在具有瓦斯的地層中選擇盾構(gòu)通過(guò)的位置時(shí)，應(yīng)盡量選擇變化小較穩(wěn)定的地層。特別在通過(guò)上層部分是透水性弱的粘性土，下面是砂層、砂礫層的地方時(shí)，因在砂層、砂礫層上部往往

13、有游離瓦斯存在，需加強(qiáng)管理并慎重進(jìn)行施工。 施工前進(jìn)行周邊工程實(shí)例調(diào)查，獲取過(guò)去的瓦斯資料，同時(shí)收集周邊既有地層調(diào)查資料，做出承壓游離瓦斯積存地層的等高線圖。鉆探調(diào)查，對(duì)于確認(rèn)滯水砂層、砂礫層圓弧形向上處和傾斜層頂部易于積存承壓游離瓦斯，要引起注意。 結(jié)合盾構(gòu)的掘進(jìn)情況，加強(qiáng)風(fēng)管吹出口（壓入口）的管理，設(shè)備應(yīng)具備充分的余力，要防止氣體滯留就要注意加強(qiáng)局部通風(fēng)和增加洞內(nèi)風(fēng)速，要保證風(fēng)管在長(zhǎng)距離時(shí)的通風(fēng)量。在萬(wàn)一遇到承壓游離瓦斯層時(shí)，不僅要考慮隧道的密封性，而且還要考慮瓦斯涌出時(shí)洞內(nèi)的通風(fēng)量。 (2)隧道內(nèi)中毒事故隧道內(nèi)中毒事故防止對(duì)策： 在隧道防腐處理，特別是在噴鋅作業(yè)后，要采取有效的措施消除施

14、工區(qū)域氧化鋅濃度。確保隧道內(nèi)通排風(fēng)措施到位。4.4.特殊地段及復(fù)雜地質(zhì)條件施工特殊地段及復(fù)雜地質(zhì)條件施工 v4.14.1淺覆土層施工淺覆土層施工 盾構(gòu)隧道覆土小于1倍盾構(gòu)直徑為淺覆土施工，應(yīng)控制盾構(gòu)開(kāi)挖面土壓、掘進(jìn)速度等參數(shù)，減少施工對(duì)環(huán)境的影響。 應(yīng)控制盾構(gòu)姿態(tài)，防止發(fā)生抬頭和上浮。 當(dāng)盾構(gòu)開(kāi)挖面上部為硬粘土下部為承壓水砂性土?xí)r，應(yīng)向粘土層壓注泥漿使之軟化并加大盾構(gòu)下部千斤頂頂力，增大對(duì)砂性土壓力以嚴(yán)防砂性土液化流失而引起盾構(gòu)磕頭隧道下沉。 4.2 4.2 小半徑曲線施工小半徑曲線施工 應(yīng)防止由于盾構(gòu)推進(jìn)反力不均引起的管片環(huán)變形、移動(dòng)、管片錯(cuò)臺(tái)、管片嚴(yán)重開(kāi)裂、滲水等。 使用超挖裝置時(shí)，應(yīng)控制

15、超挖量。 壁后注漿應(yīng)選擇體積變化小、早期強(qiáng)度高、速凝型的注漿材料。 應(yīng)增加施工測(cè)量頻率。 應(yīng)采取措施防止后配套車(chē)架脫軌或傾覆。 4.3 4.3 地下管線段施工地下管線段施工 應(yīng)詳細(xì)查明地下管線類(lèi)型、位置、允許變形值等，制定專(zhuān)項(xiàng)施工方案。 對(duì)受施工影響可能產(chǎn)生較大變形的管線，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行加固或改移。 應(yīng)根據(jù)管線隆沉監(jiān)測(cè)反饋及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)開(kāi)挖面土壓、掘進(jìn)速度、出碴量等施工參數(shù)，減少地層土體的隆沉和變形，確保管線安全。 4.4 4.4 地下障礙物處理地下障礙物處理 施工前應(yīng)查明障礙物，并制定處理方案。 從地面處理地下障礙物時(shí)，應(yīng)選擇合理的處理方法，處理后應(yīng)進(jìn)行回填，確保盾構(gòu)安全通過(guò)。 在開(kāi)挖面拆

16、除障礙物時(shí)，可選擇帶壓作業(yè)或加固地層的施工方法，并配備所需的設(shè)備及設(shè)施，應(yīng)防止地層漏氣漏水，控制地層的開(kāi)挖量，確保開(kāi)挖面支撐穩(wěn)定。4.5 4.5 穿越建（構(gòu)）筑物施工穿越建（構(gòu)）筑物施工 盾構(gòu)施工前，應(yīng)對(duì)穿越建（構(gòu)）筑物地段進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，評(píng)估施工對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響，并有針對(duì)性地采取保護(hù)措施，控制地層變形。 宜根據(jù)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、現(xiàn)狀，采取地基加固或樁基托換措施。 必須加強(qiáng)地表和建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測(cè)，并及時(shí)反饋，優(yōu)化調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)和同步注漿參數(shù)。 應(yīng)根據(jù)建（構(gòu)）筑物沉降速率進(jìn)行多次壁后注漿，宜選擇體積變化小、早期強(qiáng)度高、速凝型的注漿材料。4.6 4.6 小凈距隧道施工小凈距隧道

17、施工 施工前，應(yīng)分析施工對(duì)已建隧道的影響或平行隧道掘進(jìn)時(shí)的互相影響，并采取相應(yīng)的施工措施。 施工時(shí)，應(yīng)控制掘進(jìn)速度、土倉(cāng)壓力、出土量、注漿壓力等，減少對(duì)鄰近隧道的影響。 應(yīng)對(duì)先行和既有隧道加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。 宜采取加固隧道間的土體、先行隧道內(nèi)支設(shè)鋼支撐等輔助措施控制地層和隧道變形。 4.7 4.7 穿越江河的盾構(gòu)隧道施工穿越江河的盾構(gòu)隧道施工 應(yīng)詳細(xì)查明盾構(gòu)穿越江河地段的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、河床狀況、岸邊建（構(gòu)）筑物情況及保護(hù)要求，制定專(zhuān)項(xiàng)盾構(gòu)施工技術(shù)和監(jiān)測(cè)方案。 穿過(guò)江河前，應(yīng)對(duì)盾構(gòu)密封系統(tǒng)做全面檢查和處理；必須配備足夠的排水設(shè)備與設(shè)施。 盾構(gòu)開(kāi)挖面土壓應(yīng)經(jīng)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，并在施工中調(diào)整優(yōu)化，加

18、強(qiáng)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)控制管理，防止地層坍塌。 應(yīng)對(duì)河床隆沉進(jìn)行監(jiān)測(cè)，宜采用測(cè)量船作業(yè)。 4.8 4.8 穿越運(yùn)營(yíng)隧道施工穿越運(yùn)營(yíng)隧道施工 盾構(gòu)穿越運(yùn)營(yíng)隧道施工前，應(yīng)對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)、位置、水文地質(zhì)、環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，預(yù)估施工對(duì)其影響，編制并實(shí)施控制運(yùn)營(yíng)隧道變形的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)方案。 盾構(gòu)穿越施工引起的地鐵隧道變形應(yīng)小于5mm。 距運(yùn)營(yíng)地鐵隧道邊緣前后各6環(huán)為盾構(gòu)穿越段，在盾構(gòu)推進(jìn)至穿越段前1040 環(huán)范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)盾構(gòu)穿越前的試驗(yàn)段，長(zhǎng)度宜2030環(huán)；試驗(yàn)段上沿盾構(gòu)推進(jìn)軸線上每隔5 環(huán)布置深層沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，埋深與地鐵隧道底點(diǎn)相等，每3環(huán)布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在原狀土內(nèi)。 在運(yùn)營(yíng)隧道內(nèi)必須進(jìn)行沉降實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析反饋，調(diào)整盾構(gòu)土倉(cāng)壓力，微調(diào)掘進(jìn)速度、出土量、注漿量、注漿壓力等參數(shù)。 盾構(gòu)穿越后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行襯砌環(huán)的壁后補(bǔ)強(qiáng)注漿，在穿越段隧道襯砌預(yù)留的注漿孔中進(jìn)行多點(diǎn)、少量、多次、均勻的分層雙液注漿，加固范圍及強(qiáng)度指標(biāo)按設(shè)計(jì)和專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)方案要求確定。 4.9 4.9 復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)隧道施工復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)隧道施工 穿過(guò)復(fù)雜地層、地段（軟硬不均互層），應(yīng)優(yōu)先選