盾構施工風險及質量控制措施-2

盾構施工風險及典型事故案例廣州市盾建地下工程有限公司張良輝提

綱：一、盾構施工概述1、盾構的概念及歷史2、盾構分類3、機械盾構結構及工作原理4、盾構施工工序二、盾構施工過程中的風險、典型案例及應對措施1、盾構始發(fā)9、進倉作業(yè)15、水平運輸2、盾構到達10、盾構通過重要建筑物、16、垂直運輸3、不均勻地層掘進構筑物、鐵路、障礙物及17、管片安裝4、粘性土層掘進江河湖海底施工18、火災5、軟弱地層掘進11、盾構機械故障19、水淹6、全斷面硬巖掘進12、測量錯誤20、盾構吊裝7、土洞、溶洞地層掘進13、盾構空推過礦山法21、高聳設備8、其它特殊地層掘進14、聯絡通道施工*2一、盾構施工概述*31、盾構的概念及歷史盾構的概念盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下開挖隧道的一種施工方法。盾構（shield

）是一個既可以支承地層壓力又可以在地層中推進的活動鋼筒結構。鋼筒的前端設置有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂；鋼筒的尾部可以拼裝預制或現澆隧道襯砌環(huán)。盾構每推進一環(huán)距離，就在盾尾支護下拼裝（或現澆）一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環(huán)承擔。盾構施工概述*4盾構的概念盾構施工前應先修建一豎井，在豎井內安裝盾構，盾構開挖

出的土體由豎井通道送出地面。按盾構斷面形狀不同可將其分為：單圓盾構、雙園盾構，矩形盾構等。圓形因其抵抗地層中的土壓

力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可采用通用構件，易于更換，

因而應用較為廣泛。1、盾構的概念及歷史盾構施工概述*5盾構的歷史1806年Brunel發(fā)明盾構原理并申報專利；1818年Brunel發(fā)明類似土壓平衡概念的螺旋盾構；1825年Brunel利用一臺方形盾構開鑿英國

Thames河底隧道直到1843年才完成，經歷了5次嚴重突水事故；1828年Callodan提出過采用氣壓，未被采納；1869年Greathead在Thames河下建了一條圓形隧道，首次采用鑄鐵管片襯砌，很順利；1874年第一臺泥水盾構；1806年布魯諾爾注冊專利的盾構第一臺泥水盾構（格瑞海德泥漿盾構，1874年專利）盾構施工概述*61、盾構的概念及歷史盾構的歷史1876年第一臺機械盾構誕生；1886年倫敦地下鐵第一次采用氣壓盾構；1896年電動機械盾構；1963年第一臺土壓平衡盾構在日本出現，主要因為泥水和氣壓盾構對環(huán)境和人員健康、安全有害。1876年第一臺盾構機(英國John

Dickinson

Brunton和GeorgeBrunton)1963年第一臺土壓平衡盾構1、盾構的概念及歷史盾構施工概述*72、盾構分類盾構施工概述*8按開挖方式不同可將盾構分為：手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種；按盾構前部構造不同可將盾構分為：敞胸式和閉胸式2種；按排除地下水與穩(wěn)定開挖面的方式不同可將盾構分為：人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式，局部氣壓盾構，全氣壓盾構等。3、機械盾構結構及工作原理刀盤盾構施工概述*9殼體主軸承刀盤：用來切削巖土，裝有各類刀具；殼體：包括前體、中體和后體；前倉壁及主軸承：前者為隔斷水土的密封板，后者為刀盤和驅動馬達之間連接軸承；驅動馬達：驅動刀盤轉動的動力；推進千斤頂和鉸接千斤頂：盾構前進和轉向系統(tǒng)；驅動馬達盾構施工概述*10推進千斤頂3、機械盾構結構及工作原理·

排渣系統(tǒng)：泥水管道或螺旋機、皮帶機；泥水管道排渣系統(tǒng)螺旋機、皮帶機排渣系統(tǒng)3、機械盾構結構及工作原理盾構施工概述*11·

注漿系統(tǒng)：管片背后充填注漿；3、機械盾構結構及工作原理盾構施工概述*12前倉注入系統(tǒng)：改善土體；盾構機油脂注入系統(tǒng)：機器運轉必須，防水必須；管片輸送和安裝系統(tǒng)：隧道結構形成；壓氣系統(tǒng)，及氣壓倉：各種注入泵都需要壓氣，不穩(wěn)定地層需要氣壓倉；氣壓倉管片安裝器3、機械盾構結構及工作原理盾構施工概述*13電氣系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；通風系統(tǒng)；測量導向系統(tǒng)；后續(xù)臺車。后續(xù)臺車測量導向系統(tǒng)3、機械盾構結構及工作原理盾構施工概述*14盾構工作原理（EPB

SHIELD）盾構施工概述*15盾構工作原理（MIX

SHIELD）盾構施工概述*164、盾構施工工序盾構機下井盾構機就位調試初始掘進正常掘進再次始發(fā)到達終點站盾構機解體外運設備調整始發(fā)端頭加固反力架安裝洞門密封圈安裝洞門圍護墻鑿除到達端頭加固洞門密封圈安裝盾構機托架到達車站過

站再次就位調試盾構始發(fā)井車站施工盾構吊出井端頭加固盾構施工概述*17*二、盾構施工各工序風險、典型案例及應對措施181、盾構始發(fā)始發(fā)端頭洞門漏水（1）端頭加固加固質量不好導致無法破洞門，端頭坍塌，洞門漏水漏砂，密封環(huán)板撕開，人員傷亡等；端頭加固設計采用正確的加固方法和施工質量的確?？梢员苊馐?/p>

故發(fā)生。案例：廣州市軌道交通三號線、北延線；珠江新城APM線。人員傷完端頭加固原理示意圖盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施192、盾構到達洞門出現漏水、漏砂端頭加固砂層中尤其是粉細砂加固質量問題會導致災難性后果。案例：南京地鐵某項目；西氣東輸武漢過江隧道。盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施20盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施21盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施22刀盤外圈變形區(qū)域刀盤外圈拉裂情況2＃輻條筋板與內環(huán)形板的焊縫拉裂情況盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施23（2）洞門障礙物可能導致刀盤變形。案例：·

廣州市軌道交通四號線某工地。2、盾構到達盾構栽頭管片接縫拉開，管片錯胎，斷裂。案例：廣州市軌道交通五號線某工地。測量錯誤無法從預留洞門出來，隧道廢除重建。案例：天津地鐵某項目。盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施242、盾構到達3、不均勻地層掘進（包括上軟下硬、孤石地層）刀盤磨損前后對比盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施25（1）刀盤變形或損壞案例：·

廣州市軌道交通四號線某工地。刀盤損壞維修后出洞時的刀盤盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施26刀具單邊磨損3、不均勻地層掘進（包括上軟下硬、孤石地層）（2）刀具更換刀圈斷裂軸承損壞刀圈塑性變形盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施27（3）地面及建筑物沉降沉降引起的房屋傾斜盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施283、不均勻地層掘進（包括上軟下硬、孤石地層）地下水導致噴涌盾構上飄案例：廣州市軌道交通三號線北延線；廣佛線。盾構下栽案例：廣佛線。盾構水平偏移案例：廣州市軌道交通三號線北延長線。噴涌帶來隧道內大量泥漿3、不均勻地層掘進（包括上軟下硬、孤石地層）盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施294、粘性土層掘進（1）結泥餅盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施305、軟弱地層掘進（1）飽和砂層中掘進噴涌案例：盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施31廣州市軌道交通三號線；廣佛線。噴涌帶來隧道內大量泥砂（2）砂層中掘進鉸接密封漏砂案例：·

天津地鐵某項目。（3）盾尾密封漏砂、漏漿盾尾漏漿（4）螺旋機漏砂案例：·

天津地鐵某項目。盾尾漏水盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施325、軟弱地層掘進HK_S442_english_short_720p*33（5）軟弱地層沉降和隆起路面沉降5、軟弱地層掘進盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施34上海地鐵四號線事故機頭下栽案例：杭州地鐵某項目。隧道結構下沉、偏移案例：上海地鐵總體下沉；杭州地鐵某項目。5、軟弱地層掘進盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施35東部未受損:1000m西部未受損700m東封堵墻修復段:274mBoth

east

and

west

bulkhead

were

built

by

using

freezing

method

ascutoff

wall,

after

the

debris

in

the

tunnel

were

removed,

R.C.bulkhead

was

built

to

protect

the

unaffected

tunnels

from

the

cut

andcover

recovery

works.黃浦江西封堵墻STATIONSTATION盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施366、全斷面硬巖掘進盾構機滾動案例：廣州市軌道交通四號線；廣佛線。盾構機卡殼案例：廣州市軌道交通三號線；廣州市軌道交通三號線北延線；廣州市軌道交通二、八號線延長線。盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施37管片錯臺管片開裂隧道上浮管片錯臺管片開裂造成的滲漏6、全斷面硬巖掘進盾構在全斷面硬巖中掘進盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施387、土洞、溶洞地層掘進盾構機栽頭噴涌土洞、溶洞地面預處理溶洞盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施398、其他特殊地層：沼氣及可燃氣體地層，鐵板砂地層，卵石地層沼氣地層打孔放氣，加強通風，防止火災，設備采用防爆設計。案例：武漢某隧道；西氣東輸線錢塘江過江隧道。含可燃有毒氣體的土層盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施40可燃氣體2008年4月15日6時15分廣州地鐵六號線某在建地鐵隧道地下23米爆炸2死5傷。盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施418、其他特殊地層：沼氣及可燃氣體地層，鐵板砂地層，卵石地層8、其他特殊地層：沼氣及可燃氣體地層，鐵板砂地層，卵石地層（2）鐵板砂和卵石地層對刀盤磨損較大，盾構選型尤其是刀盤設計和耐磨措施重要。案例：北京地鐵某項目；成都地鐵。R515mmR1615mm最大磨損深度為100mm刀盤磨損前后對比盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施429、進倉作業(yè)（刀具更換、修復刀盤、處理障礙物）坍塌及泥砂突涌案例：深圳地鐵某項目高空墜落溺水觸電有毒有害氣體，窒息案例：廣州軌道交通六號線和三號線北延線掘進產生可燃氣體盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施43壓氣作業(yè)：工作面坍塌、有毒氣體、突然失壓、減壓病機械系統(tǒng)（刀具更換、刀盤，泥水系統(tǒng)）誤操作案例：廣深港客運專線南京某過江隧道Hyperbaric

Helmet氧氣頭盔盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施44Transport

shuttle潛水員傳送艙Living

chamber潛水員生活艙9、進倉作業(yè)（刀具更換、修復刀盤、處理障礙物）10、盾構通過重要建筑物、構筑物、鐵路及障礙物及江河、湖泊、海底施工針對具體問題和地質條件編制專項方案主要風險還是沉降，水下隧道施工容易擊穿江底案例：·

廣州軌道交通四號線某盾構區(qū)間盾構通過水閘前預埋注漿管盾構通過寬約600米的珠江盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施4511、盾構機械故障（1）主軸承齒輪斷裂案例：·

廣州軌道交通一號線、五號線裂紋盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施46（2）減速箱損壞案例：·

廣州軌道交通一號線、五號線11、盾構機械故障盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施47（3）液壓馬達接反11、盾構機械故障盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施4812、測量錯誤案例：廣州軌道交通二八號線某項目成都地鐵某項目天津地鐵某項目挖除已施工的盾構隧道盾構掘進姿態(tài)監(jiān)控盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施4913、盾構空推過礦山法隧道盾構空推過礦山法隧道盾構上抬管片止水條無法壓緊管片背后充填不密實盾構機翻轉隧道上浮盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施5014、聯絡通道施工砂層中施工花崗巖殘積層施工砂層中聯絡通道設計聯絡通道二襯施工盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施51上海地鐵四號線：風道和旁通道采用凍結法施工旁通道風道風井底板盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施52上海地鐵四號線事故盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施5315、水平運輸大坡度溜車井口溜車制動失靈連接件斷裂脫軌特殊的線型設計案例：·

廣州軌道交通六號線海北區(qū)間單向坡土斗側翻電瓶車運輸的材料刮倒防水施工架盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施5416、垂直運輸防過卷裝置失效傳動軸斷裂案例：·

廣州軌道交通二、八號線（3）鋼絲繩斷裂鋼絲繩斷裂盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施55龍門吊側翻龍門吊卷揚機剎車失靈盾構施工各工序風險、典型案例及應對措*施56制動系統(tǒng)失效龍門吊側翻16、垂直運輸17、管片安裝