盾构掘进风险浅析

1、一般盾构区间1、下穿建筑物若建筑物桩基较深，侵入盾构隧道的洞身，应进行桩基拖换或拆除该建筑物并对桩基础进行处理，盾构机方可通过。若建筑物桩基较浅，没有入侵盾构隧道，或者建筑物无桩基，盾构下穿该建筑物时，应采取以下防范措施： 、进一步详细勘察，确定建筑物桩基具体位置、桩径、桩长等基础资料，进一步明确区间隧道与桩基的位置关系。 、根据工程实际情况，选择进行地表注浆或洞内注浆等措施。 、盾构施工时，合理设置土压力值，保持正面的平衡，防止超挖和欠挖； 、穿越时降低推进速度，控制总推力，减少土层扰动。 、穿越前调整好盾构姿态，穿越时减少纠偏次数及纠偏量，减少土体的扰动； 、保证一次穿过，不能中途换刀，如

2、果实在避免不了在上部地段换刀，事先要准备充足的预案。首先从盾构前部预留的超前加固装置对土仓上部及前方顶部的土体进行注浆加固，以保持开挖面稳定不出现塌方，然后再对土仓加气压后更换刀具。 、加强建筑物的监控量测，根据建筑物的性质、结构形式、基础形式等建立不同的控制值，通过监控量测及时掌握建筑物的变形情况，及时调整施工工艺，确保建筑物保护管理在可控状态。2、斜穿建筑物、进一步详细勘察，确定建筑物桩基具体位置、桩径、桩长等基础资料，进一步明确区间隧道与桩基的位置关系。 、根据实际情况，设计上考虑采取建筑物隔离、地表注浆或洞内加强注浆等技术措施； 、盾构施工时，合理设置土压力值，保持正面的平衡，防止超挖

3、和欠挖； 、穿越时降低推进速度，控制总推力，减少土层扰动。 、穿越前调整好盾构姿态，穿越时减少纠偏次数及纠偏量，减少土体的扰动； 、保证一次穿过，不能中途换刀，如果实在避免不了在上部地段换刀，事先要准备充足的预案。首先从盾构前部预留的超前加固装置对土仓上部及前方顶部的土体进行注浆加固，以保持开挖面稳定不出现塌方，然后再对土仓加气压后更换刀具。 、加强建筑物的监控量测，根据建筑物的性质、结构形式、基础形式等建立不同的控制值，通过监控量测及时掌握建筑物的变形情况，及时调整施工工艺，确保建筑物保护管理在可控状态。3、下穿通道、河堤等构筑物二号线一期工程将下穿张公堤、下穿地下通道、长江大堤、伏虎山古墓

4、群（文物重点保护地段）等特殊构筑物，为保证该类构筑物安全，需采取以下防范措施： 、根据需要，设计上出具针对性的加固措施，施工前先对构筑物进行预加固； 、严格控制平衡压力及推进速度，避免波动范围过大； 、施工时采取土体改良，确保土体和易性和流动性，保持进出土顺畅； 、正确确定注浆量和注浆压力，及时、同步进行注浆； 、注浆应均匀，根据推进速度的快慢适当地调整注浆的速率，尽量做到与推进速率相符； 、采取措施，提高搅拌浆的质量，保证压注浆液的强度； 、推进时，经常地压注盾尾密封油脂，保证盾尾钢丝刷具有密封功能； 、根据管线及周围地面状况，在管线与隧道之间或管线底部基础，采取钢板桩及注浆加固等形式隔断或

5、减少盾构施工对其的影响； 、加强施工监测，实施动态信息化施工管理，盾构通过时专人监管构筑物，编制应急处理措施。4、下穿或斜穿管线（涵洞） 、从设计上考虑管线针对性加固措施，施工前进行加固处理。 、加强施工过程监测，在区间隧道施工过程中，必须对地面、土体以及管线实施全过程监测、及时提供监测措施信息和预报，以便评估盾构施工对地下管线的影响程度，预报可能发生的安全隐患。 、加强施工过程控制，合理优化盾构施工参数，严格控制每一施工步序的地表沉降值或水平位移值。5、盾构进出洞、从设计上考虑，采取针对性强、可靠的始发井端头地层加固和洞门密封措施包括备用技术措施； 、严格过程管理，确保地层加固和洞门密封系统

6、的施工质量，加固体必须进行抽芯检查，如不满足始发要求，应采取备用技术措施； 、在凿除围护结构外排钢筋时，全体工作人员就位，一旦钢筋全部割断，清理完毕后，马上推进，刀盘迅速切入土体，出洞过程结束。在此过程中加强地面监测，若发现地面沉降偏大，有塌方预兆时及时通报并应立即采取应急措施，杜绝工程事故发生； 、若发生洞门喷水，全体人员立刻抢险，用泥袋堵住水源，或用钢板封住盾构外壳与洞门间隙，以减少涌水量，盾构机快速推进，一旦盾构机脱离洞门，马上进行洞门封堵，用预先加工好的洞门钢板将四周空隙全部焊接封住，再进行双液注浆回填。6、大型设备吊装 盾构工程需要吊装大型盾构掘进设备，吊装前如不对地面承载能力、起重

7、机械和分块吊装等进行精确分析、计算以及方案论证，而直接进行吊装做业，容易造成重大吊装事故。 防范措施： 、针对盾构机的功能部件和选用的吊装设备的起吊能力编制盾构分块组装、解体方案，组织相关专家进行方案评审并按程序报批； 、总承包商设计单位根据吊装荷栽进行地面承载力计算和车站围护结构进行验算，按计算结果进行地基处理，确保吊装区域地面稳定； 、严格吊点焊接操作，确保焊接质量； 、设备吊装过程严格按照国家规定的设备吊装操作规程操作。7、联络通道施工 、每座联络通道必须进行工程水文地质勘察，工程水文地质勘察工作深度等必须满足联络通道工程施工和设计要求； 、设计单位须根据工程本身特点，并结合联络通道工程

8、所处的工程水文地质勘察情况及周边环境情况，进行专项设计，明确联络通道工程可供选择的、安全度较高的施工工艺或工法，同时根据不同的施工工艺或工法明确不同的技术控制指标或参数，对施工安全防护设施进行专业化设计； 、制定联络通道专项设计、施工方案后，组织相关地铁专家进行专项论证并按程序审批后实施； 、方案实施前，施工单位对联络通道工程可能出现的风险进行分析和策划，对可能出现的风险落实防范或应急措施并进行相应演练； 、联络通道加固、开挖和构筑施工选择由具有专业资质和过江隧道联络通道施工经验的单位实施； 、规定监理单位对施工过程进行全方位、全过程的旁站式监控，严格落实施工专项方案中的各项工作和措施，及时发

9、现和处置过程中出现的问题，做好监理记录。 、监测单位严格按照监测方案实施监测，加强对监测数据的分析何异常数据的判读，加强对报警状态下数据传输的管理，确保监测数据的及时、正确、有效；同时，联络通道实施远程监控，各参建单位实时掌控现场情况，一旦出现任何突发事件，以最快的速度起动应急预案； 、冻结法施工应制定专项风险防范措施。8、不良地质条件（可能存在的溶洞、上软下硬岩层、地质断层等） 、通过补充性地质勘察，进一步准确掌握不良地质条件位置、埋深等必要参数； 、对于溶洞、孔洞、地质断层等不良地质，从设计上考虑进行填充技术处理； 、盾构机应配备地质雷达探测系统以及超前注浆系统，以便实时监测前方土体情况，

10、便于提前处理不良地质； 、盾构应配备硬岩切削刀具，通过典型上软下硬地层时，严格控制出土量、土仓压力，确保同步注浆量，盾构应快速通过； 、加强施工监测，实施动态信息化施工管理，盾构通过时专人监管，编制应急处理措施。过江盾构区间（个性风险）1、地质预测预报准确性风险 由于地质勘探的局限性，加之隧道从江底穿过，通过深水进行地质勘测比在地面的地质勘测更困难、造价更高，而且准确性相对较低，所以遇到未预测到的不良地质和地下障碍物的风险更大。因此，施工前及施工中必须通过地质补勘以及配置超前地质预报等手段对隧道工作面前方地层进一步探明。 、工程施工前，通过补充地质钻孔、双频回声测深仪和地下水位、流速、流向观测

11、，进一步查清过江隧道的地质、水文地质条件和覆土厚度，为盾构机选型、盾构掘进参数的选取及制定相应的辅助措施提供第一手准确资料； 、盾构机本身具有超前地质钻机及超声波等超前地质探测装置，在施工中进一步对工作面前方地层进行探明，以便早发现、早处理； 、盾构机选型时应充分考虑地质勘测资料不准确性的影响，各功能参数选择要留有余地。2、盾构机适应性和可靠性（即盾构选型）风险 、认真研究工程地质和水文地质条件，针对工程特点，明确工程施工对盾构机性能和功能的要求，盾构机设备配置必须考虑突发事故以及特殊地质条件的处理； 、通过补充地质勘探，进一步查明盾构隧道特别是过江段的地层特性、江底覆土厚度、隧底水压等地质、

12、水文地质条件，为盾构选型提供尽可能详实的地质资料； 、针对过江地段地层特性，进行大量的研究计算并借鉴国内其他城市地铁盾构隧道同种地层掘进时刀具磨损经验，重点做好盾构刀盘和刀具的设计，确保盾构过江不换刀； 、盾构机必须具有可靠的舱压选择、控制、调节性能，通过与泥浆系统的配合，很好的实现泥水平衡，确保开挖面稳定下的顺利掘进； 、盾构机必须配备超前超声波探测、超前地质钻机等超前地质预报系统，加强施工过程中的地质预报，防患于未然； 、盾构机必须配置安全可靠的密封系统，能承受高达0.6MPa的高水压； 、为满足长距离及穿越长江掘进要求，盾构机各系统，各部件必须有较高的可靠性，且故障少，维修方便、使用寿命

13、长。 、利用隔栅防止过大的物体进入排泥管线，采用较大的管径可确保进入管线的物体排出并设计合理的管内流速防止管内泥砂沉淀，降低管道堵塞风险。3、盾构开挖面失稳、江底冒浆 、正确地计算选择合理的舱压； 、不同地质条件配置相应泥浆配合比，严格控制土仓压力，使泥浆压力同开挖面土层始终动态平衡； 、控制推进速度和泥渣排土量及新鲜泥浆补给量； 、超浅覆土段，一旦出现冒顶、冒浆随时开启气压平衡系统； 、利用探测装置定时进行土体崩塌检查； 、地表沉降与信息反馈应及时； 、开挖面水压信号检查，确保正常采集数据。4、盾尾密封和主驱动密封系统失效、高水压下，地层渗透系数较大情况下，隧道盾尾水密封压力要达到1.2Mp

14、a；、盾构机设置足够的密封刷，有紧急止水装置，集钢弹簧、钢丝刷、不锈钢金属网于一体；、尽量避免同步注浆浆液对钢丝刷的损害；、设备应具备气压保护下能更换维修盾尾密封系统；、严格按要求对盾尾密封进行油脂填充，针对漏水、渗水、漏泥浆部位集中压注盾尾油脂、盾构机应配置安全可靠的主轴承密封系统；、盾构机应配备紧急密封装置，发生盾尾漏水时，能立即堵水。5、盾构机穿越中间风井 、在盾构机到达中间风井前，对风井洞门端头进行高压旋喷加固，考虑到旋喷加固深度过大，效果比较难以把握，必要时采用冻结法进行端头二次补充加固并应检验加固效果； 、分层次凿除穿越区连续墙，期间严密关注地面沉降和洞口加固土体变化； 、边凿除，

15、边回填塑性混凝土至基坑底以上13m； 、盾构机进入中间风井，穿越塑性混凝土层，同步注浆采用水泥水玻璃浆液，加大注浆压力，确保将管片外环形缝隙填充密实； 、盾构机通过中间风井后，通过管片二次注浆孔进行二次补充加固。6、江底段可能换刀 、盾构过江前预先处理过的稳定的地层中，全面检修盾构机并根据磨损情况更换全套新耐磨刀具，确保过江段不换刀，但预留换刀条件； 、为了掌握掘进中刀头的磨损状况，配置一套特殊的系统来对盾构机在不同地层中掘进时刀头磨损的进行监测； 、盾构机配备超前预注浆系统，盾构所有的可更换刀具均能够从刀盘的后面安全、快速进行更换； 、盾构机配有人员仓及保压装置，以满足人员带压进仓需要； 、

16、引进国外先进换刀技术和人员或签订换刀协议，必要时予以实施。7、开挖面有障碍物 、对开挖面前方20m实行超声波障碍物探测，及时查出大石块、沉船、树木等障碍物；附设从密封舱隔板中向工作面延伸的钻机，对障碍物破除； 、设气压进出闸门，局部气压下进入密封舱排障，对刀盘维修； 、设置石块破碎机，将块石破碎到粒径10mm以下，以便泥浆泵排出。碴土分离排放系统满足泥水处理及环保要求。8、中间风井连续墙槽壁塌方 、强调泥浆配比准确性，确保适应地层要求，定期进行泥浆测试； 、采用双轮铣成槽，严格控制成槽垂直度，尽量防止墙体下部开叉； 、合理安排成槽顺序，墙体接头做好止水措施； 、防止导管拔偏，确保砼连续灌注；

17、、在槽段两侧设置沉降测点，加大监测频率，持续监测地面沉降情况。9、坑底隆起或发生流砂管涌 、严格施工作业流程，控制坑底地基加固和地连墙施工质量； 、一旦发现坑底隆起迹象，应马上停止开挖，对基坑立即回填土或回灌水以增加抗隆起系数，直至基坑外沉降趋势收敛方可停止； 、发生管涌时，在该部位采取草袋（内装水泥土）进行围堆和封堵，减少和控制坑外地表的沉降，然后在发生管涌和流砂部位进行双液注浆，封堵通道。风险源原因分析建议措施出洞段拆除封门时出现涌土、流砂封门外侧加固土体强度低1.创造条件使盾构尽快进入洞口，并对洞门圈进行加固封堵，如双液注浆、直接冻结等2.加强监测，观测封门附近、工作井和周围环境的变化。

18、3.加强工作井的支护结构体系地下水发生变化封门外土体暴露时间太长洞口土体流失洞口土体加固效果不好1.洞口土体加固应提高施工质量，保证加固后土体强度和均匀性；2.洞门密封圈安装要准确，在盾构推进的过程中要注意观察，防止盾构刀盘的周边刀割伤橡胶密封圈；密封圈可涂牛油增加润滑性；洞门的扇形钢板要及时调整，改善密封圈的受力状况；3.在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体，在相应位置设置可调节的构造，保证密封的性能；洞口密封装置失效掘进面土体失稳盾构推进轴线偏离设计轴线盾构基座变形1.盾构基座中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向保持一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设

19、计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处； 2.对基座框架结构的强度和刚度进行验算，以满足出洞时盾构穿越加固土体所产生的推力要求；3.控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致；4.盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求；5.在推进过程中合理控制盾构的总推力，使千斤顶合理编组，避免出现不均匀受力盾构后靠支撑发生位移或变形出洞推进时盾构轴线上浮后盾系统出现失稳反力架失效1.对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度；2.尽快安装上

20、部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。负环管片破坏钢支撑失稳推进段掘进面土体失稳正面土压力选择不当1.正确地计算选择合理的舱压，舱压应采用静止水土压力的1.2倍左右；掘进由膨润土悬胶液稳定，水压力可以精细调节。膨润土悬胶液由空气控制，随时补偿正面压力的变化。2.流砂地质条件时，要及时补充新鲜泥浆。事前检验泥浆物理性质，包括流变试验，渗透试验，成泥膜的检验。测定固体颗粒的密度，泥浆密度，屈服应力，塑性粘滞度，颗粒大小分布。泥浆可渗入砂性土层一定的深度，在很短时间内形成一层泥膜。这种泥膜有助于提高土层的自立能力，从而使泥水舱土压力泥浆对整个开挖面

21、发挥有效的支护作用。对透水性小的粘性土可用原状土造浆，并使泥浆压力同开挖面土层始终动态平衡。3.控制推进速度和泥渣排土量及新鲜泥浆补给量超浅覆土段，一旦出现冒顶、冒浆随时开启气压平衡系统。地质条件发生变化施工人员违规操作掘进速度出土速度施工机械出现故障遇见障碍物1.对开挖面前方20m超声波障碍物探测，及时查出大石块、沉船、哑炮弹；附设从密封舱隔板中向工作面延伸的钻机，对障碍物破除； 2.设置石块破碎机，将块石破碎到粒径10mm以下，以便泥浆泵排出；3.选择有经验的勘察单位，采用先进的勘探技术，或多种勘探技术综合应用；4.加密地质勘探孔的数量，准确定位障碍物的位置。地面隆起变形纠偏量过大1.详细

22、了解地质状况，及时调整施工参数；2.尽快摸索出施工参数的设定规律，严格控制平衡压力及推进速度设定值，避免其波动范围过大； 3.按理论出土量和施工实际工况定出合理出土量。出土不畅掘进速度设置不当盾构出现涌土、流砂、漏水地质条件突变1.采用全封闭、高度机械化、自动化的现代化盾构机；2.正确地计算选择合理的舱压；3.控制推进速度，正常推进时速度宜控制在24cm/min之间。过建筑物时推进速度宜适当放慢，宜控制在1cm/min以内。和泥渣排土量（每环盾构掘进出土理论方量约为38.6m3）及新鲜泥浆补给量；4.设置气压平衡系统。参数选择不当发生机械故障盾尾密封装置泄漏密封装置失去弹性1.严格控制盾构推进

23、的纠偏量，尽量使管片四周的盾尾空隙均匀一致，减少管片对盾尾密封刷的挤压程度；2.及时、保量、均匀地压注盾尾油脂；3.控制盾构姿态，避免盾构产生后退现象；4.采用优质的盾尾油脂，要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能。密封油脂压注量太少盾尾刷刷毛发生翻卷密封油脂质量不合格盾构沉陷地层空洞1.加密地质勘探孔的数量，准确定不良地层的位置，分析对盾构掘进施工的影响；2.对开挖面前方20m进行地质探测，及时查出不良地层或障碍物；3.定期检查盾构机，使盾构机保持良好的工作性能，减小掘进施工时盾构机出现故障的发生概率；4.合理地组织施工，并对施工人员进行专业培训和安全教育，确保各施工环节的正常运转，减小

24、产生质量或安全问题。软弱地层，如暗浜掘进面失稳，如出现流砂、管涌盾构停顿盾构掘进轴线偏离设计轴线施工测量出现差错，或施工测量误差太大1.在推进施工过程中，对每一环都必须提交切口、盾尾高程及平面偏差实测结果，并由此计算出度构姿态及成环隧道中心与设计轴线的偏2.将测量结果绘制成隧道施工轴线与设计轴线偏差图，一旦发现有偏离轴线的趋势，必须及时告知施工工程师采取及时、连续、缓慢的纠偏方法。3.每推进100环，请专业测量队伍用高精度经纬仪和水准仪进行三角网贯通测量校核。出现超挖、欠挖盾构纠偏不及时，或纠偏不到位地质条件发生变化盾构推进力不均衡管片工程管片破损运输过程发生碰撞或掉落1. 行车操作要平稳，防

25、止过大的晃动；2. 管片使用翻身架或专用吊具翻身，保证管片翻身过程中的平稳3. 地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木；4. 设计吊运管片的专用吊具，使钢丝绳在起吊管片的过程中不碰到管片的边角；5. 采用运输管片的专用平板车，加设避振设施；叠放的管片之间垫好垫木；6. 工作面储存管片的地方放置枕木将管片垫高，使存放的管片与隧道不产生碰撞；7. 管片运输过程中，使用弹性的保护衬垫将管片与管片之间隔离开，以免发生碰撞而损坏管片；在起吊过程中要小心轻放，防止磕坏管片的边角；8. 管片拼装时要小心谨慎，动作平稳，减少管片的撞击；9. 提高管片拼装的质量，及时纠正环面不平整度、环面与隧道设计轴线不垂直

26、度、纵缝偏差等质量问题；10.拼装时将封顶块管片的开口部位留得稍大一些，使封顶块能顺利地插人；11.发生管片与盾壳相碰，应在下一环盾构推进时立即进行纠偏。12.每环管片拼装时都对环面平整情况进行检查，发现环面不平，及时地加贴衬垫予以纠正，使后拼上的管片受力均匀；13.及时调整管片环面与轴线的垂直度，使管片在盾尾能居中拼装堆放发生碰撞吊运发生碰撞拼装时与盾尾发生磕碰管片凹凸错位封顶块与邻接块接缝不平邻接块开口量不够施工操作不当盾构推进，管片受力不均衡管片就位不准拼装机故障1. 加强施工管理2. 定期检查管片拼装系统施工操作不当螺栓连接失效螺栓变形，损伤1. 提高管片拼装质量，及时纠正环面不平或环

27、面与隧道轴线不垂直度等，使每个螺栓都能正确地穿过螺孔；2. 严格控制螺栓的加工质量，定期抽查，发现问题及时更换。不符合质量要求的螺栓应退换；3. 加强施工管理，做好自检、互检、抽检工作，确保螺栓穿进及拧紧的质量；4. 对螺栓和螺帽进行材质复检，检验合格后才能使用。施工操作不当管片接缝渗漏管片纵缝出现内外张角、前后喇叭（缝隙不均匀，止水条失效）1. 提高管片的拼装质量，及时纠环面，拼装时保证管片的整圆度和止水条的正常工况，提高纵缝的拼装质量：2. 拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间；3. 环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少，管片始终能够在盾尾内居中拼装；4. 管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住；5. 盾构推进时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。6. 对破损的管片及时进行修补，运输过程中造成的损坏应在贴止水条以前修补好；对于因为管片与盾壳相碰而在推进或拼装过程中被挤坏的管片，也应原地进行修补，以对止水条起保护作用；7. 控制衬垫的厚度，在贴过较厚衬垫处的止水条上应按规定加贴一层遇水膨胀橡胶条；8. 应严格按照粘贴止水条的规程进行操作，清理止水槽，胶水不流淌以后才能粘贴止水条；管片碎裂密封材料失效隧道注浆注浆管堵塞长时间没有注浆一、单液注浆1.