盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)及質(zhì)量控制措施-2

盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)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(gòu)施工概述1、盾構(gòu)的概念及歷史2、盾構(gòu)分類3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理4、盾構(gòu)施工工序二、盾構(gòu)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措施1、盾構(gòu)始發(fā)9、進(jìn)倉(cāng)作業(yè)15、水平運(yùn)輸2、盾構(gòu)到達(dá)10、盾構(gòu)通過重要建筑物、16、垂直運(yùn)輸3、不均勻地層掘進(jìn)構(gòu)筑物、鐵路、障礙物及17、管片安裝4、粘性土層掘進(jìn)江河湖海底施工18、火災(zāi)5、軟弱地層掘進(jìn)11、盾構(gòu)機(jī)械故障19、水淹6、全斷面硬巖掘進(jìn)12、測(cè)量錯(cuò)誤20、盾構(gòu)吊裝7、土洞、溶洞地層掘進(jìn)13、盾構(gòu)空推過礦山法21、高聳設(shè)備8、其它特殊地層掘進(jìn)14、聯(lián)絡(luò)通道施工*2一、盾構(gòu)施工概述*31、盾構(gòu)的概念及歷史盾構(gòu)的概念盾構(gòu)法施工是以盾構(gòu)這種施工機(jī)械在地面以下開挖隧道的一種施工方法。盾構(gòu)（shield

）是一個(gè)既可以支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒的前端設(shè)置有支撐和開挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂；鋼筒的尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝（或現(xiàn)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(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)承擔(dān)。盾構(gòu)施工概述*4盾構(gòu)的概念盾構(gòu)施工前應(yīng)先修建一豎井，在豎井內(nèi)安裝盾構(gòu)，盾構(gòu)開挖

出的土體由豎井通道送出地面。按盾構(gòu)斷面形狀不同可將其分為：?jiǎn)螆A盾構(gòu)、雙園盾構(gòu)，矩形盾構(gòu)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(jiǎn)便，可采用通用構(gòu)件，易于更換，

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

Thames河底隧道直到1843年才完成，經(jīng)歷了5次嚴(yán)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(tái)泥水盾構(gòu)；1806年布魯諾爾注冊(cè)專利的盾構(gòu)第一臺(tái)泥水盾構(gòu)（格瑞海德泥漿盾構(gòu)，1874年專利）盾構(gòu)施工概述*61、盾構(gòu)的概念及歷史盾構(gòu)的歷史1876年第一臺(tái)機(jī)械盾構(gòu)誕生；1886年倫敦地下鐵第一次采用氣壓盾構(gòu)；1896年電動(dòng)機(jī)械盾構(gòu)；1963年第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)在日本出現(xiàn)，主要因?yàn)槟嗨蜌鈮憾軜?gòu)對(duì)環(huán)境和人員健康、安全有害。1876年第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)(英國(guó)John

Dickinson

Brunton和GeorgeBrunton)1963年第一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)1、盾構(gòu)的概念及歷史盾構(gòu)施工概述*72、盾構(gòu)分類盾構(gòu)施工概述*8按開挖方式不同可將盾構(gòu)分為：手工挖掘式、半機(jī)械挖掘式和機(jī)械挖掘式3種；按盾構(gòu)前部構(gòu)造不同可將盾構(gòu)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(gòu)分為：人工井點(diǎn)降水、泥水加壓、土壓平衡式，局部氣壓盾構(gòu)，全氣壓盾構(gòu)等。3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理刀盤盾構(gòu)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(cāng)壁及主軸承：前者為隔斷水土的密封板，后者為刀盤和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)之間連接軸承；驅(qū)動(dòng)馬達(dá)：驅(qū)動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力；推進(jìn)千斤頂和鉸接千斤頂：盾構(gòu)前進(jìn)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)馬達(dá)盾構(gòu)施工概述*10推進(jìn)千斤頂3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理·

排渣系統(tǒng)：泥水管道或螺旋機(jī)、皮帶機(jī)；泥水管道排渣系統(tǒng)螺旋機(jī)、皮帶機(jī)排渣系統(tǒng)3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理盾構(gòu)施工概述*11·

注漿系統(tǒng)：管片背后充填注漿；3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理盾構(gòu)施工概述*12前倉(cāng)注入系統(tǒng)：改善土體；盾構(gòu)機(jī)油脂注入系統(tǒng)：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)必須，防水必須；管片輸送和安裝系統(tǒng)：隧道結(jié)構(gòu)形成；壓氣系統(tǒng)，及氣壓倉(cāng)：各種注入泵都需要壓氣，不穩(wěn)定地層需要?dú)鈮簜}(cāng)；氣壓倉(cāng)管片安裝器3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理盾構(gòu)施工概述*13電氣系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)；測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng)；后續(xù)臺(tái)車。后續(xù)臺(tái)車測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng)3、機(jī)械盾構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理盾構(gòu)施工概述*14盾構(gòu)工作原理（EPB

SHIELD）盾構(gòu)施工概述*15盾構(gòu)工作原理（MIX

SHIELD）盾構(gòu)施工概述*164、盾構(gòu)施工工序盾構(gòu)機(jī)下井盾構(gòu)機(jī)就位調(diào)試初始掘進(jìn)正常掘進(jìn)再次始發(fā)到達(dá)終點(diǎn)站盾構(gòu)機(jī)解體外運(yùn)設(shè)備調(diào)整始發(fā)端頭加固反力架安裝洞門密封圈安裝洞門圍護(hù)墻鑿除到達(dá)端頭加固洞門密封圈安裝盾構(gòu)機(jī)托架到達(dá)車站過

站再次就位調(diào)試盾構(gòu)始發(fā)井車站施工盾構(gòu)吊出井端頭加固盾構(gòu)施工概述*17*二、盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措施181、盾構(gòu)始發(fā)始發(fā)端頭洞門漏水（1）端頭加固加固質(zhì)量不好導(dǎo)致無(wú)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(shè)計(jì)采用正確的加固方法和施工質(zhì)量的確?？梢员苊馐?/p>

故發(fā)生。案例：廣州市軌道交通三號(hào)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(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施192、盾構(gòu)到達(dá)洞門出現(xiàn)漏水、漏砂端頭加固砂層中尤其是粉細(xì)砂加固質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性后果。案例：南京地鐵某項(xiàng)目；西氣東輸武漢過江隧道。盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施20盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施21盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)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(nèi)環(huán)形板的焊縫拉裂情況盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施23（2）洞門障礙物可能導(dǎo)致刀盤變形。案例：·

廣州市軌道交通四號(hào)線某工地。2、盾構(gòu)到達(dá)盾構(gòu)栽頭管片接縫拉開，管片錯(cuò)胎，斷裂。案例：廣州市軌道交通五號(hào)線某工地。測(cè)量錯(cuò)誤無(wú)法從預(yù)留洞門出來，隧道廢除重建。案例：天津地鐵某項(xiàng)目。盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施242、盾構(gòu)到達(dá)3、不均勻地層掘進(jìn)（包括上軟下硬、孤石地層）刀盤磨損前后對(duì)比盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施25（1）刀盤變形或損壞案例：·

廣州市軌道交通四號(hào)線某工地。刀盤損壞維修后出洞時(shí)的刀盤盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施26刀具單邊磨損3、不均勻地層掘進(jìn)（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(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施27（3）地面及建筑物沉降沉降引起的房屋傾斜盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施283、不均勻地層掘進(jìn)（包括上軟下硬、孤石地層）地下水導(dǎo)致噴涌盾構(gòu)上飄案例：廣州市軌道交通三號(hào)線北延線；廣佛線。盾構(gòu)下栽案例：廣佛線。盾構(gòu)水平偏移案例：廣州市軌道交通三號(hào)線北延長(zhǎng)線。噴涌帶來隧道內(nèi)大量泥漿3、不均勻地層掘進(jìn)（包括上軟下硬、孤石地層）盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施294、粘性土層掘進(jìn)（1）結(jié)泥餅盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施305、軟弱地層掘進(jìn)（1）飽和砂層中掘進(jìn)噴涌案例：盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施31廣州市軌道交通三號(hào)線；廣佛線。噴涌帶來隧道內(nèi)大量泥砂（2）砂層中掘進(jìn)鉸接密封漏砂案例：·

天津地鐵某項(xiàng)目。（3）盾尾密封漏砂、漏漿盾尾漏漿（4）螺旋機(jī)漏砂案例：·

天津地鐵某項(xiàng)目。盾尾漏水盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施325、軟弱地層掘進(jìn)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(jìn)盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施34上海地鐵四號(hào)線事故機(jī)頭下栽案例：杭州地鐵某項(xiàng)目。隧道結(jié)構(gòu)下沉、偏移案例：上海地鐵總體下沉；杭州地鐵某項(xiàng)目。5、軟弱地層掘進(jìn)盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施35東部未受損:1000m西部未受損700m東封堵墻修復(fù)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(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施366、全斷面硬巖掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)滾動(dòng)案例：廣州市軌道交通四號(hào)線；廣佛線。盾構(gòu)機(jī)卡殼案例：廣州市軌道交通三號(hào)線；廣州市軌道交通三號(hào)線北延線；廣州市軌道交通二、八號(hào)線延長(zhǎng)線。盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施37管片錯(cuò)臺(tái)管片開裂隧道上浮管片錯(cuò)臺(tái)管片開裂造成的滲漏6、全斷面硬巖掘進(jìn)盾構(gòu)在全斷面硬巖中掘進(jìn)盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施387、土洞、溶洞地層掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)栽頭噴涌土洞、溶洞地面預(yù)處理溶洞盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施398、其他特殊地層：沼氣及可燃?xì)怏w地層，鐵板砂地層，卵石地層沼氣地層打孔放氣，加強(qiáng)通風(fēng)，防止火災(zāi)，設(shè)備采用防爆設(shè)計(jì)。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(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施40可燃?xì)怏w2008年4月15日6時(shí)15分廣州地鐵六號(hào)線某在建地鐵隧道地下23米爆炸2死5傷。盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施418、其他特殊地層：沼氣及可燃?xì)怏w地層，鐵板砂地層，卵石地層8、其他特殊地層：沼氣及可燃?xì)怏w地層，鐵板砂地層，卵石地層（2）鐵板砂和卵石地層對(duì)刀盤磨損較大，盾構(gòu)選型尤其是刀盤設(shè)計(jì)和耐磨措施重要。案例：北京地鐵某項(xiàng)目；成都地鐵。R515mmR1615mm最大磨損深度為100mm刀盤磨損前后對(duì)比盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施429、進(jìn)倉(cāng)作業(yè)（刀具更換、修復(fù)刀盤、處理障礙物）坍塌及泥砂突涌案例：深圳地鐵某項(xiàng)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(hào)線和三號(hào)線北延線掘進(jìn)產(chǎn)生可燃?xì)怏w盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)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(jī)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(yùn)專線南京某過江隧道Hyperbaric

Helmet氧氣頭盔盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施44Transport

shuttle潛水員傳送艙Living

chamber潛水員生活艙9、進(jìn)倉(cāng)作業(yè)（刀具更換、修復(fù)刀盤、處理障礙物）10、盾構(gòu)通過重要建筑物、構(gòu)筑物、鐵路及障礙物及江河、湖泊、海底施工針對(duì)具體問題和地質(zhì)條件編制專項(xiàng)方案主要風(fēng)險(xiǎn)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(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)通過水閘前預(yù)埋注漿管盾構(gòu)通過寬約600米的珠江盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施4511、盾構(gòu)機(jī)械故障（1）主軸承齒輪斷裂案例：·

廣州軌道交通一號(hào)線、五號(hào)線裂紋盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施46（2）減速箱損壞案例：·

廣州軌道交通一號(hào)線、五號(hào)線11、盾構(gòu)機(jī)械故障盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施47（3）液壓馬達(dá)接反11、盾構(gòu)機(jī)械故障盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施4812、測(cè)量錯(cuò)誤案例：廣州軌道交通二八號(hào)線某項(xiàng)目成都地鐵某項(xiàng)目天津地鐵某項(xiàng)目挖除已施工的盾構(gòu)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)監(jiān)控盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施4913、盾構(gòu)空推過礦山法隧道盾構(gòu)空推過礦山法隧道盾構(gòu)上抬管片止水條無(wú)法壓緊管片背后充填不密實(shí)盾構(gòu)機(jī)翻轉(zhuǎn)隧道上浮盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施5014、聯(lián)絡(luò)通道施工砂層中施工花崗巖殘積層施工砂層中聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)通道二襯施工盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施51上海地鐵四號(hào)線：風(fēng)道和旁通道采用凍結(jié)法施工旁通道風(fēng)道風(fēng)井底板盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施52上海地鐵四號(hào)線事故盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施5315、水平運(yùn)輸大坡度溜車井口溜車制動(dòng)失靈連接件斷裂脫軌特殊的線型設(shè)計(jì)案例：·

廣州軌道交通六號(hào)線海北區(qū)間單向坡土斗側(cè)翻電瓶車運(yùn)輸?shù)牟牧瞎蔚狗浪┕ぜ芏軜?gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施5416、垂直運(yùn)輸防過卷裝置失效傳動(dòng)軸斷裂案例：·

廣州軌道交通二、八號(hào)線（3）鋼絲繩斷裂鋼絲繩斷裂盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施55龍門吊側(cè)翻龍門吊卷?yè)P(yáng)機(jī)剎車失靈盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)、典型案例及應(yīng)對(duì)措*施56制動(dòng)系統(tǒng)失效龍門吊側(cè)翻16、垂直運(yùn)輸17、管片安裝