盾构常见事故及防治措施

1、盾构常见事故及防治措施内容提要v1、常见事故v2、事故分类统计v3、事故对策分析 结饼、闭塞喷涌、开挖面失稳、地表发生过大沉降、渗漏水、坍塌事故、其他事故 v4、特殊地段盾构施工要点 浅覆土层、小半径曲线、地下管线段、地下障碍物、穿越建（构）筑物、小净距隧道、穿越运营隧道、穿越江河、大坡度地段、复杂地质条件 1.盾构事故（19932005） 19932005年期间，北京、上海、广东、台湾、日本、韩国等地的盾构隧道施工事故进行调查统计分析，以下是其中25个典型事故： (1)2002年，深圳地铁一期工程四号线采用土压平衡式盾构掘进时，由于结饼而不得不停机开舱处理。由此引发了地面塌陷以及邻近建筑物的

2、轻微沉降等问题，对工程产成了重大影响。 (2)广州地铁一期工程施工中，由于压力舱的闭塞导致舱内的压力失控，造成地面隆起和扭矩上升，严重地影响了施工进度。 (3)上海黄浦江上游引水二期工程临江过江隧道施工中遇到过螺旋排土器周围土体成拱的现象，影响了施工的正常开展。 (4)南京地铁因为喷涌问题遇到砂层掘进困难的现象。 (5)南京地铁盾构试验段遇到流砂层发生施工控制困难。 (6) 1993年2月1日，在东京江东区越中岛三段五号居民区附近地下约34m 的正在掘进中的盾构隧道里发生瓦斯爆炸事故，5名作业人员受害。 (7) 2001年05月25日，深圳地铁工程竹子林车辆段土石方工地发生坍塌事故，造成一死一

3、伤。 (8) 2003年3月27日，上海明珠线二期工地围墙内发生塌陷事故。围墙内出现一个南北走向的长沟，沟东面是有23 个篮球场面积大小、南北走向的塌陷地。塌陷最深的地方约有23m 。 (9) 2003年7月1日，正在施工中的轨道交通4号线，（浦东南路至南浦大桥）区间隧道浦西联络通道发现渗水，随后出现大量流沙涌人，引起地面大幅沉降。一幢八层楼房发生倾斜，其群房部分倒塌。楼板开裂达78 cm 。 (10) 2003年10月8日，在北京地铁五号线崇文门车站工地西北风道南侧，斜撑底部地梁钢筋意外脱落，钢筋整体倾覆，造成两死两伤。 (11) 2004年1月6日，M8线地铁施工现场，一名工作人员在施工过

4、程中头被撞扁。 (12) 2004年3月17日，广州地铁番禺大石地铁3号线的建设工地发生塌方事故，一人死亡。 (13) 2004年5月30日，台湾高雄市捷运线大勇路兴大路口的车站工地路面出现地层下陷、房屋龟裂状况。高雄捷运盾构机穿越连续墙欲达工作井时，发生连续墙大量涌水、涌砂现象，造成路面塌陷最深达约5m直径约10m坑洞，坑洞旁数十户建筑物遭受程度不同的陷落危害。 (14)高雄捷运（地铁）施工处地层塌陷，导致地上4 栋民宅严重倾斜。随着地层下陷工地一旁的4栋三层民房严重下陷，下陷深度达一层高度。塌陷面积达到500。共3起塌陷事故。 （15) 2004年8月2日，在复兴东路隧道南侧下层隧道施工的

5、人员（约211人），集体氧化锌中毒。 (16) 2004年8月3日下午，广州地铁五号线施工单位在黄埔区港湾路和大沙东路交接处下钻勘察时，不小心把煤气管道钻破，造成煤气泄漏，附近数万人被紧急疏散。 (17) 2004年9月21日，因工地一条下水道发生破裂，位于上海松江区境内嘉松公路东侧的轨道交通9号线（申松线）工地在受水浸泡后，发生面积约700的地面塌陷。正在施工的地铁基坑里开始出现少量渗水，随后出现大面积管涌，基坑旁的水泥地面开始下降，长约50m的路面发生大面积垮塌。 (18) 2004年9月25日，广州地铁二号线延长段琶洲塔至琶洲区间工地自来水管被压断，引起大量涌水，造成工地的基坑挡土墙急剧

6、变形，基坑北侧及南侧出现局部小范围塌方。 (19) 2005年3月17日，辰野二期工程因施工不当以致路基形成空洞，路面下沉。前后共9起。 (20)地铁4号线施工卡壳，北京西四新华书店沉降。 (21)广州地铁2号井盾构穿越珠江的施工过程中发生喷涌，江底塌方。 (22) 1996年广州地铁1号线长寿路-陈家祠区间泥水盾构掘进引起华贵路房屋坍塌事故。 (23)上海地铁2号线进出洞口部位管片接缝处渗漏情况严重。 (24) 2004年2月韩国釜山地铁3号线工程现场发生钢筋混凝土板崩塌事故，1人当场死亡，12人送往医院急救。 (25)广州地铁3号线施工导致沿线地面塌陷受广州地铁3 号线施工影响，广州番禺区

7、大石镇某村一房屋小院出现深达lm的大面积塌陷，塌陷最深处已涌出地下泥水。3 3、调查的、调查的2525项工程事故进行分类项工程事故进行分类3 3、事故对策分析、事故对策分析 v3.1 3.1 结饼结饼(l)掘进时注泡沫剂，改善土体的和易性，预防粘土结块；(2)盾构刀盘在设计上应考虑对泥岩的切削功能，使刀盘尽少出现粘结堵塞，如果施工时对切削的土体进行适当处理，改善其特性，则粘结堵塞现象则会很少产生。如果土压舱确实发生堵塞缠连则需要人工清理；(3)在刀盘背面和土舱胸板上增设空心搅动棒，增加搅拌强度和范围，并且空心棒内还可以预留注水孔，以便清洗刀盘和土舱；(4)空转刀盘，使泥饼在离心力的作用下脱落。

8、v3.2 3.2 闭塞闭塞 为了消除伴随闭塞时的掘进障碍，降低掘进速度，同时将切削扭矩和推力降低。考虑地基土的影响，将后背压注的设定压力提高。使障碍物能容易排出的同时，防止开挖面坍塌。 由于密闭舱内的障碍物是形成闭塞的原因，因此应将障碍物一一排出。为了排出障碍物，需要完全停止掘进时，可采用以下几种方案： (l)从人孔进人到密闭舱内除去障碍物； (2)加固好开挖面前的地基土，将盾构机停留在加固体范围中，从盾构机侧面除去障碍物（存在埋设物和作业带的制约）; (3)在开挖面前筑工作井，牵行盾构机入内，从地面一侧除去障碍物（要增加费用和工期）。v3.3 3.3 喷涌喷涌 防止喷涌的工程对策如下所示：

9、(l)关闭螺旋输送器情况下继续掘进，让切削下的土体挤出土舱内的水。采取这种措施时，要预防舱内压力过高，造成盾构前方隆起、冒浆以及盾尾被击穿等。 (2)提前采用气压平衡模式掘进，但要预防漏气事件的发生。 (3)加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一整体。 (4)盾构选型方面，螺旋输送器选择具有土塞效应的中轴式螺杆和简短式螺杆。v3.4 3.4 开挖面失稳开挖面失稳 造成开挖面失稳的工程对策有以下几点： (1)施工单位控制好压力舱的应有压力，防止开挖面失稳； (2)使开挖下来的土砂具有塑性流动性，并使土砂确实充满压力舱内，同时还应使开挖下来的土砂具有止水性。 (3)维持

10、排土量和开挖量的平衡。3.5 3.5 地表发生过大沉降地表发生过大沉降 (l)在发生沉降的地点，在沉陷范围派专人值班，负责人员、交通、建筑物的安全； (2)盾构关闭进土阀门，建立土压，所设的土压比所处 位置的水土压力高0.2kg/c，盾构停止掘进，用盾构上的超前注浆设备和注浆孔向地层注浆加固。不停地向管片背后注浆，并调整浆液配合比，使其具有足够的强度和快速凝结； (3)在沉陷范围内采用钻机进行地表注浆加固方法，增加地基的强度； (4)增加沉降观测，及时反馈信息。3.6 3.6 渗漏水渗漏水 (l)在治理过程中，坚持表里兼治、引堵结合。在地下结构逐步趋于稳定的过程中，加强观测，积累经验，摸索规律

11、，作出系统的治本措施。 (2)对于集中渗漏区段，可利用回填注浆孔钻穿管片注入超细早强水泥和水溶性聚氨醋浆液。 (3)区间混凝土管片存在的边、角缺损部位，可采用高强、快凝、粘结良好的修补材料，如NC聚合物快速修补剂。 3.7 3.7 坍塌事故坍塌事故 对类似的塌方事故，在初步分析问题的原因后，应该果断采取以下措施，以制止地表沉降扩大化，确保盾构机安全通过沉陷区域。 (l)拦截塌陷四周的地表水，防止地下水进一步渗人隧道 内，降低隧道内的涌水量。及时对塌孔进行回填，尤其是漏水口处，回填密实，形成相对隔水层。 (2)控制好推进速度和出土速度，维持开挖面土压平衡，减少地表沉降量。 (3)加大注浆量，确保

12、地面沉降范围不再向前扩展。增加辅助添加剂量，改善土渣的和易性。 (4)加强监控测量，特别是出土量和土仓压力，注浆量等参数，并及时根据监控数据调整掘进参数。 (5)在掘进速度极其缓慢，刀盘推力、扭矩持续增加的情况下，可以考虑进行换刀。至于开挖面地下水和上覆土层的处理，可以从地面上采取搅拌桩（水泥-水玻璃双液浆）进行加固，割断砂层及水力联系。 3.8 3.8 其他事故其他事故 (l)(l)盾构隧道瓦斯爆炸事故盾构隧道瓦斯爆炸事故防止对策： 在具有瓦斯的地层中选择盾构通过的位置时，应尽量选择变化小较稳定的地层。特别在通过上层部分是透水性弱的粘性土，下面是砂层、砂砾层的地方时，因在砂层、砂砾层上部往往

13、有游离瓦斯存在，需加强管理并慎重进行施工。 施工前进行周边工程实例调查，获取过去的瓦斯资料，同时收集周边既有地层调查资料，做出承压游离瓦斯积存地层的等高线图。钻探调查，对于确认滞水砂层、砂砾层圆弧形向上处和倾斜层顶部易于积存承压游离瓦斯，要引起注意。 结合盾构的掘进情况，加强风管吹出口（压入口）的管理，设备应具备充分的余力，要防止气体滞留就要注意加强局部通风和增加洞内风速，要保证风管在长距离时的通风量。在万一遇到承压游离瓦斯层时，不仅要考虑隧道的密封性，而且还要考虑瓦斯涌出时洞内的通风量。 (2)隧道内中毒事故隧道内中毒事故防止对策： 在隧道防腐处理，特别是在喷锌作业后，要采取有效的措施消除施

14、工区域氧化锌浓度。确保隧道内通排风措施到位。4.4.特殊地段及复杂地质条件施工特殊地段及复杂地质条件施工 v4.14.1浅覆土层施工浅覆土层施工 盾构隧道覆土小于1倍盾构直径为浅覆土施工，应控制盾构开挖面土压、掘进速度等参数，减少施工对环境的影响。 应控制盾构姿态，防止发生抬头和上浮。 当盾构开挖面上部为硬粘土下部为承压水砂性土时，应向粘土层压注泥浆使之软化并加大盾构下部千斤顶顶力，增大对砂性土压力以严防砂性土液化流失而引起盾构磕头隧道下沉。 4.2 4.2 小半径曲线施工小半径曲线施工 应防止由于盾构推进反力不均引起的管片环变形、移动、管片错台、管片严重开裂、渗水等。 使用超挖装置时，应控制

15、超挖量。 壁后注浆应选择体积变化小、早期强度高、速凝型的注浆材料。 应增加施工测量频率。 应采取措施防止后配套车架脱轨或倾覆。 4.3 4.3 地下管线段施工地下管线段施工 应详细查明地下管线类型、位置、允许变形值等，制定专项施工方案。 对受施工影响可能产生较大变形的管线，应根据具体情况进行加固或改移。 应根据管线隆沉监测反馈及时调整盾构开挖面土压、掘进速度、出碴量等施工参数，减少地层土体的隆沉和变形，确保管线安全。 4.4 4.4 地下障碍物处理地下障碍物处理 施工前应查明障碍物，并制定处理方案。 从地面处理地下障碍物时，应选择合理的处理方法，处理后应进行回填，确保盾构安全通过。 在开挖面拆

16、除障碍物时，可选择带压作业或加固地层的施工方法，并配备所需的设备及设施，应防止地层漏气漏水，控制地层的开挖量，确保开挖面支撑稳定。4.5 4.5 穿越建（构）筑物施工穿越建（构）筑物施工 盾构施工前，应对穿越建（构）筑物地段进行详细调查，评估施工对建（构）筑物的影响，并有针对性地采取保护措施，控制地层变形。 宜根据建（构）筑物基础与结构的类型、现状，采取地基加固或桩基托换措施。 必须加强地表和建（构）筑物变形监测，并及时反馈，优化调整盾构掘进参数和同步注浆参数。 应根据建（构）筑物沉降速率进行多次壁后注浆，宜选择体积变化小、早期强度高、速凝型的注浆材料。4.6 4.6 小净距隧道施工小净距隧道

17、施工 施工前，应分析施工对已建隧道的影响或平行隧道掘进时的互相影响，并采取相应的施工措施。 施工时，应控制掘进速度、土仓压力、出土量、注浆压力等，减少对邻近隧道的影响。 应对先行和既有隧道加强监测。 宜采取加固隧道间的土体、先行隧道内支设钢支撑等辅助措施控制地层和隧道变形。 4.7 4.7 穿越江河的盾构隧道施工穿越江河的盾构隧道施工 应详细查明盾构穿越江河地段的工程地质及水文地质条件、河床状况、岸边建（构）筑物情况及保护要求，制定专项盾构施工技术和监测方案。 穿过江河前，应对盾构密封系统做全面检查和处理；必须配备足够的排水设备与设施。 盾构开挖面土压应经计算和经验设定，并在施工中调整优化，加

18、强盾构掘进参数控制管理，防止地层坍塌。 应对河床隆沉进行监测，宜采用测量船作业。 4.8 4.8 穿越运营隧道施工穿越运营隧道施工 盾构穿越运营隧道施工前，应对运营隧道结构、位置、水文地质、环境进行详细调查，预估施工对其影响，编制并实施控制运营隧道变形的专项技术方案。 盾构穿越施工引起的地铁隧道变形应小于5mm。 距运营地铁隧道边缘前后各6环为盾构穿越段，在盾构推进至穿越段前1040 环范围内应设盾构穿越前的试验段，长度宜2030环；试验段上沿盾构推进轴线上每隔5 环布置深层沉降监测点，埋深与地铁隧道底点相等，每3环布置地表沉降监测点，测点埋设在原状土内。 在运营隧道内必须进行沉降实时连续监测，及时分析反馈，调整盾构土仓压力，微调掘进速度、出土量、注浆量、注浆压力等参数。 盾构穿越后，应及时进行衬砌环的壁后补强注浆，在穿越段隧道衬砌预留的注浆孔中进行多点、少量、多次、均匀的分层双液注浆，加固范围及强度指标按设计和专项技术方案要求确定。 4.9 4.9 复杂地质条件下的盾构隧道施工复杂地质条件下的盾构隧道施工 穿过复杂地层、地段（软硬不均互层），应优先选