盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)與規(guī)避對(duì)策

盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)與規(guī)避對(duì)策2023年7月25日，鄭州市南陽(yáng)路一處地鐵施工塌方一、地鐵隧道的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知2023年7月20日，青島地鐵南京路和哈爾濱路交叉口路面塌陷2023年7月11日，青島地鐵3號(hào)線08標(biāo)保兒站龍門(mén)吊傾倒2023年6月13日長(zhǎng)春地鐵一號(hào)線圍護(hù)樁鋼支撐意外脫落2023年5月6號(hào)，西安地鐵三號(hào)線始發(fā)井發(fā)生塌方2023年1月28日廣州地鐵施工地段塌陷近年來(lái)，全國(guó)已經(jīng)開(kāi)通和待開(kāi)通地鐵的城市有28個(gè)，正在建設(shè)中、獲得審批及規(guī)劃中的有31個(gè)。在助推中國(guó)成為全世界最大的“城市地鐵建設(shè)市場(chǎng)〞的同時(shí)，也帶來(lái)了層出不窮的平安事故，造成人員死亡的典型事件有——

2023年4月1日，深圳龍崗區(qū)的地鐵3號(hào)線工地進(jìn)行橋墩澆鑄混凝土施工時(shí)發(fā)生事故，造成3死2傷；11月15日，杭州蕭山區(qū)風(fēng)情大道地鐵施工工地發(fā)生大面積地面塌陷事故，導(dǎo)致212死24傷；

2023年1月8日，上海工地在建地鐵11號(hào)線地下施工工地突發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致1死6傷；8月2日，西安地鐵1號(hào)線施工現(xiàn)場(chǎng)因溝槽開(kāi)挖支護(hù)不及時(shí)導(dǎo)致塌方，造成2人死亡；

2023年7月14日，北京地鐵M15號(hào)線車(chē)站施工過(guò)程中，支撐鋼架脫落，導(dǎo)致2死8傷；

2023年6月1日，北京地鐵6號(hào)線內(nèi)發(fā)生塌方事故，1人死亡；2023年12月31日，上海地鐵12號(hào)線某停車(chē)場(chǎng)在施工中發(fā)生坍塌，造成5死18傷；

2023年1月2日，廣西南寧一在建地鐵工地的污水管線遷改施工中發(fā)生塌方，3人被困，其中2人最終死亡，6月13日，長(zhǎng)春地鐵一號(hào)線，衛(wèi)星廣場(chǎng)車(chē)站工程由于局部圍護(hù)樁鋼支撐意外脫落，1死2傷……一、地鐵隧道的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知地鐵盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生機(jī)理地鐵盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的原因可分為自然因素、人為因素和盾構(gòu)機(jī)因素。一、地鐵隧道的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知地鐵盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)可分為管理風(fēng)險(xiǎn)、人工風(fēng)險(xiǎn)、材料風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)、社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)六類(lèi)。風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)自然因素包括不可抗拒的地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害等不可控因素，和不良地質(zhì)條件造成的地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)的因素。盾構(gòu)施工過(guò)程中，大局部不良地質(zhì)可以探測(cè)或預(yù)測(cè)，如果措施得當(dāng)，其中的局部甚至全部風(fēng)險(xiǎn)可以躲避。杭州地鐵一號(hào)線勘察遇到儲(chǔ)氣層自然因素盾構(gòu)穿越巖土復(fù)合地層、構(gòu)造帶、破碎帶等。成都某車(chē)站基坑剖面廣州地鐵四號(hào)線杭州地鐵一號(hào)線復(fù)合地層，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，刀盤(pán)上下部受力不均，盾構(gòu)姿態(tài)控制困難，磨損刀具。盾構(gòu)施工過(guò)硬黏土層，結(jié)泥餅，含沙礫時(shí)，磨損刀具。盾構(gòu)施工過(guò)流塑狀淤泥地層，工后沉降可能過(guò)大，管片錯(cuò)臺(tái)、開(kāi)裂、盾構(gòu)機(jī)“栽頭〞，工作井/橫通道發(fā)生底涌。盾構(gòu)施工過(guò)粉細(xì)砂層和砂層，橫通道/工作井加固失效導(dǎo)致粉細(xì)砂涌入，造成結(jié)構(gòu)破壞、地面塌方。盾構(gòu)施工過(guò)中粗砂，土壓力控制困難，砂涌入密封艙，造成地面沉降。盾構(gòu)施工過(guò)礫石地層，刀盤(pán)、刀具磨損嚴(yán)重，地面工后沉降較大。盾構(gòu)施工遇到土洞、溶洞。盾構(gòu)施工遇到有害氣體。人為因素包括戰(zhàn)爭(zhēng)、政變、恐怖襲擊等不可預(yù)知、不可控因素，和政治、決策、設(shè)計(jì)、施工、合同、財(cái)務(wù)、環(huán)境、技術(shù)等可以采取得當(dāng)措施，局部甚至全部可以躲避的風(fēng)險(xiǎn)的因素。人為因素天津地鐵二號(hào)線建國(guó)道站至天津站區(qū)間盾構(gòu)透水事故，氣焊切割盾構(gòu)機(jī)螺旋傳送機(jī)點(diǎn)檢口，致高壓水柱噴涌，造成塌陷。盾構(gòu)機(jī)是地鐵盾構(gòu)施工過(guò)程中唯一的施工工具，而且是不可代替的一種工具，在盾構(gòu)施工過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)一旦發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，往往會(huì)使工程不得不停頓下來(lái)。盾構(gòu)機(jī)改造與修復(fù)盾構(gòu)機(jī)因素刀盤(pán)開(kāi)挖直徑與噸橋直徑之間形成的施工間隙不能立即填充補(bǔ)償。刀盤(pán)開(kāi)挖直徑與隧道管片直徑差形成的間隙不能立即填充補(bǔ)償。刀盤(pán)與前體盾殼之間間隙易造成盾構(gòu)機(jī)上部地層損失或變形。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)擾動(dòng)前方土體，破壞局部地層穩(wěn)定性。盾構(gòu)推進(jìn)產(chǎn)生震動(dòng)，影響上部建〔構(gòu)〕筑物。常見(jiàn)事故盾構(gòu)機(jī)機(jī)械故障舊盾構(gòu)機(jī)再使用風(fēng)險(xiǎn)異常磨損造成的設(shè)備和刀盤(pán)刀具損壞施工操作或材料原因造成的設(shè)備損壞或故障電路、油路、管路故障盾尾刷失效不明原因造成的設(shè)備損壞漏漿漿液盾尾漏漿情況圖盾構(gòu)施工造成地面隆沉超標(biāo)和建筑物損壞盾構(gòu)施工振動(dòng)、盾構(gòu)超挖等造成地面建筑物不均勻沉降過(guò)砂層和粉砂層施工引發(fā)涌砂、噴涌、地面塌陷、隧道變形廣州地鐵二八號(hào)線上海地鐵四號(hào)線盾構(gòu)施工造成地面隆沉超標(biāo)和建筑物損壞刀盤(pán)結(jié)泥餅造成地面沉降螺旋輸送機(jī)噴涌造成地面沉降盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出工作井及橫通道施工事故泥砂涌入工作井地面塌陷盾構(gòu)施工操作不當(dāng)造成事故始發(fā)措施不當(dāng)造成盾構(gòu)糾偏超限超壓注漿導(dǎo)致管片破碎負(fù)環(huán)加固管片錯(cuò)臺(tái)涌水盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制不當(dāng)造成隧道軸線超限施工措施不充分造成隧道上浮操作不當(dāng)造成盾構(gòu)機(jī)翻轉(zhuǎn)放水卸壓廣州地鐵四號(hào)線旋轉(zhuǎn)29°盾構(gòu)施工操作不當(dāng)造成事故盾構(gòu)機(jī)卡殼施工參數(shù)不當(dāng)導(dǎo)致隧道整體旋轉(zhuǎn)南京緯三隧道施工遇地層突變盾構(gòu)機(jī)卡死盾構(gòu)施工操作不當(dāng)造成事故添加劑使用不當(dāng)造成噴涌和結(jié)泥餅換刀、氣壓作業(yè)問(wèn)題盾構(gòu)施工操作不當(dāng)造成事故地下障礙物造成事故特殊地質(zhì)體障礙物地下人工障礙物切割巖塊盾構(gòu)過(guò)江河湖海隧道永久結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題平安事故地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)控制應(yīng)考慮人為因素、盾構(gòu)機(jī)械、施工技術(shù)三方面因素，從多方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小分別采取事前躲避、實(shí)施時(shí)防范，事后的及時(shí)補(bǔ)救等全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)控制?？刂萍夹g(shù)二、地鐵盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)人為因素控制提高平安意識(shí)，杜絕僥幸心理。標(biāo)準(zhǔn)施工操作，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。盾構(gòu)機(jī)因素控制盾構(gòu)機(jī)選型控制與工程地質(zhì)匹配對(duì)周?chē)h(huán)境影響小可以輔以合理的輔助工法性能滿足施工長(zhǎng)度和線形要求盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)能力與后配套設(shè)備匹配刀具檢查與更換砂卵石地層和復(fù)合地層，盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)刀具磨損嚴(yán)重，頻繁換刀加大了施工風(fēng)險(xiǎn)和工程費(fèi)用。選擇合理的刀具類(lèi)型配備合理的刀具數(shù)量設(shè)置不同種類(lèi)刀具配置的高度常規(guī)換刀，切實(shí)開(kāi)挖面支護(hù)與加固、工作面通風(fēng)與照明、地面監(jiān)測(cè)等準(zhǔn)備工作，換刀過(guò)程中切實(shí)做好平安保障措施。埋設(shè)較淺，地面有施工條件時(shí)，可選擇地面工作井換刀。盾構(gòu)機(jī)定期維修保養(yǎng)施工參數(shù)控制盾構(gòu)推力控制由于施工環(huán)境的變化，在掘進(jìn)過(guò)程中，盾構(gòu)機(jī)的有效推力在設(shè)計(jì)推力所占比例是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。掘進(jìn)時(shí)，掌握盾構(gòu)的施工因素，包括地層變化、中途停機(jī)、盾構(gòu)偏移及襯背注漿質(zhì)量等，以此控制總推力，提高有效推力，正確指導(dǎo)施工。盾構(gòu)姿態(tài)控制盾構(gòu)姿態(tài)控制包括：機(jī)體滾轉(zhuǎn)控制和前進(jìn)方向控制，施工中，合理糾偏。施工技術(shù)控制盾構(gòu)過(guò)不良地層施工控制對(duì)工作面前方地層進(jìn)行探測(cè)配備合理的刀具選擇合理施工參數(shù)調(diào)節(jié)差異地層注漿壓力復(fù)合地層，調(diào)節(jié)分區(qū)油缸壓力加強(qiáng)人工量測(cè)地表隆沉控制嚴(yán)格盾構(gòu)姿態(tài)控制，減小地層擾動(dòng)選擇合理漿液類(lèi)型控制注漿量、注漿壓力和漿液質(zhì)量，及時(shí)同步注漿根據(jù)地表變形情況，及時(shí)二次注漿加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，信息化施工開(kāi)挖面穩(wěn)定控制控制推進(jìn)速度、泥渣排土量、新泥漿補(bǔ)給量利用探測(cè)裝置進(jìn)行土體崩塌檢查建立地表沉降與信息反響機(jī)制及時(shí)檢查開(kāi)挖面水壓信號(hào)信息化施工進(jìn)出洞施工控制制定合理的地層加固方案洞口翻開(kāi)前，進(jìn)行加固效果檢驗(yàn)確保盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與設(shè)計(jì)軸線根本重合負(fù)環(huán)定位時(shí)確保管片軸線與線路切線重合始發(fā)階段防止盾構(gòu)機(jī)低頭、旋轉(zhuǎn)加強(qiáng)推力、扭矩控制，注意油脂有效性橫通道施工控制選擇合理加固技術(shù)開(kāi)挖前進(jìn)行檢驗(yàn)旁通道兩側(cè)設(shè)置防護(hù)門(mén)減小土層凍脹對(duì)隧道的影響監(jiān)測(cè)凍土帷幕的形成狀態(tài)凍結(jié)開(kāi)孔前，探測(cè)地層穩(wěn)定性加強(qiáng)凍結(jié)過(guò)程檢測(cè)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)隧道變形，確保平安隧道上浮控制嚴(yán)格控制隧道軸線，減小土體擾動(dòng)選擇合理的同步注漿漿液采用雙液漿打環(huán)箍出現(xiàn)上浮且范圍較大時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)壓漿加強(qiáng)縱向變形監(jiān)測(cè)，針對(duì)性注漿糾正過(guò)開(kāi)挖面障礙物控制對(duì)開(kāi)挖面前方進(jìn)行探測(cè)對(duì)前方障礙物進(jìn)行破除所謂不良地層是針對(duì)盾構(gòu)法而言。在黏土中采用明挖發(fā)或者采用礦山法，不一定有困哪，但是采用盾構(gòu)發(fā)生施工時(shí)，結(jié)泥餅將會(huì)是大問(wèn)題，在20世紀(jì)八九十年代，結(jié)泥餅是世界性的難題。如果富水砂層采用礦山法施工，恐怕是如履薄冰，但采用泥水盾構(gòu)那么沒(méi)有太大風(fēng)險(xiǎn)。三、地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策盾構(gòu)施工的不良地層1、作為永久結(jié)構(gòu)的盾構(gòu)隧道本身是不穩(wěn)定，工后沉降可能性很大，以至于造成線路縱波的變化及管片的錯(cuò)臺(tái)、開(kāi)裂和破損。2〕盾構(gòu)機(jī)機(jī)體的重量在軸向上是不均句的,其前部的1/3包括刀盤(pán)主軸承和螺旋輸送機(jī)等,大約占盾杓機(jī)重量的2/3以上。在這種流塑狀於泥地層中掘進(jìn)時(shí),易出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)“栽頭〞問(wèn)題。其結(jié)果是盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)難以控制，進(jìn)而造成管片的錯(cuò)臺(tái)、開(kāi)裂、破損等。3〕假設(shè)盾構(gòu)機(jī)的工作井或隧道的橫通道位于這種地層中,主要的問(wèn)題是如何保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量及防止基坑開(kāi)挖時(shí)的底涌〔一〕第四系流塑狀淤泥層盾構(gòu)機(jī)在軟粘土中遇到的問(wèn)題可能會(huì)小一點(diǎn),在硬塑狀的粘土中問(wèn)題會(huì)大一些。粘土中含有一定的沙粒成分，對(duì)道具磨損會(huì)有影響。在均一粘土中，盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)和刀具的配置相對(duì)容易和簡(jiǎn)單，但在復(fù)合地層難度就大多了。因?yàn)樵谶x擇刀盤(pán)和刀具力是，既要考慮盾構(gòu)機(jī)的大開(kāi)口率，又要考慮在巖石地層中破巖功能對(duì)刀盤(pán)強(qiáng)度的要求：既要防止?jié)L到在粘土中的偏磨，有又不能不配置一定量的滾到。

添加劑的使用,特別是泡沫的使用,已經(jīng)很好解決了粘土中結(jié)泥餅的問(wèn)題?！捕车谒南嫡惩恋貙?1)粉細(xì)砂層：使用上圧平衡盾構(gòu)機(jī)時(shí)，只要添加劑使用得當(dāng),也沒(méi)有大同題。假設(shè)使用泥水盾構(gòu)機(jī),除了泥水別離困難外，掘進(jìn)本身沒(méi)有難題。在這種地層中，施工出現(xiàn)的主要問(wèn)題是發(fā)生在盾構(gòu)隧道間的聯(lián)絡(luò)通道和盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出井問(wèn)題。主要原因在在于上述這些特殊部位的土體加固效果不佳或采取的施工工藝、施工程序欠妥當(dāng)，使得粉細(xì)砂大量涌人隧道或工作井,使己完成的隧道或車(chē)站結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞、底面嚴(yán)重塌陷。(2)中砂、粗砂或中粗砂層：比較松散,粉土和粘土顆粒一般含量很少。采用土壓平衡時(shí)：工作面上中粗砂在地下水的作用下極不穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)較大土壓波動(dòng)，就造成過(guò)量砂涌入盾構(gòu)密封艙，將很危險(xiǎn)。該層中粘土顆粒少，渣土和易性差，在地下水的作用下會(huì)發(fā)生螺旋輸送機(jī)噴涌，進(jìn)而倉(cāng)內(nèi)失壓，引起地面塌陷?！踩车谒南捣奂?xì)砂和砂層日前國(guó)內(nèi)盾杓施工遇到的礫石大體有兩類(lèi)：一類(lèi)是成都地鐵遇到礫石為代表，粒徑30-70mm，占地層55-80%。另一類(lèi)是沈陽(yáng)地鐵盾構(gòu)遇到的地層為代表，大于20mm的礫石占30-404%，答題時(shí)連續(xù)級(jí)配。成都地鐵的礫石層問(wèn)題較大，難解決。主要如下四方面。1、刀盤(pán)〔開(kāi)口率〕和刀具〔滾到和刮刀的選擇與組合〕的配置問(wèn)題；2、刀盤(pán)和道具的磨損〔主要是土倉(cāng)內(nèi)礫石的滯排〕問(wèn)題和換刀工藝問(wèn)題；3、螺旋輸送機(jī)噴涌問(wèn)題〔和易性問(wèn)題〕；4、地面工后沉降問(wèn)題?！菜摹车谒南档[石地層成都地鐵某基坑剖面沈陽(yáng)地鐵某基坑剖面

復(fù)合地層：硬巖層，上線軟硬互層〔五〕復(fù)合地層問(wèn)題廣州3號(hào)線-漢溪長(zhǎng)隆盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)剖面杭州地鐵1號(hào)線某區(qū)間地質(zhì)剖面孤石：人工拋填碎石，第四系漂石、花崗巖的球狀風(fēng)化體等?！擦彻率瘡V州地區(qū)發(fā)現(xiàn)溶洞有兩種：一種是石灰?guī)r，另一種是碎屑沉積巖中?！财摺橙芏磸V州地鐵5號(hào)線-淘金路區(qū)間石灰?guī)r溶洞廣州地鐵5號(hào)線-草暖