浅谈盾构施工风险分析及应对

浅谈盾构施工风险分析及应对浅谈盾构施工风险分析及应对浅谈盾构施工风险分析及应对浅谈盾构施工风险分析及应对浅谈盾构施工风险分析及应对摘要：伴随着我国社会主义现代化建设的发展,我国隧道施工水平有了很大的提高。隧道施工是城市化建设的重要保障，这将对我国的交通压力带来巨大的缓解作用。从国际上来看,我国的隧道施工技术与欧美发达国家相比还是存在着一定的差距，体现在设备上的落后与技术上的不足。在盾构法施工会出现一些风险因素，这就要求施工队伍通过有效手段来降低事故的发生概率，从而将风险性控制到最低。关键词：盾构施工；风险分析；风险应对中图分类号：U455.43文献标识码：A盾构施工风险产生的因素作为六朝古都的西安拥有大量年代久远的古建，这些建（构)筑物的基础大多埋藏较浅。因此，对西安地铁而言,湿陷性黄土地区地铁隧道如何减小施工对既有结构，尤其是既有建（构）筑物的影响非常重要.建（构）筑物被看作是一个地基基础与上部结构密切作用的整体，其对外界变形影响敏感,与其它地区不同，湿陷性黄土地区建(构)筑物在结构上更具有复杂性和特殊性，对地表变形更加敏感，破坏机制更加复杂,一旦发生破坏将严重威胁人民生命财产安全。(一）隧道施工地质的复杂性在隧道施工中，施工环境和工程地质十分复杂，其变动性较大.在水利特别是在市政隧道施工的过程中会出现大量的水活动情况很多不可控因素，这对于隧道施工会带来很多技术上的困难。城市中建设地铁，其发展情况从某种程度上会由于某些特定情况的限制会给勘察工作带来一定的困难,使得勘察数据与实际情况有所出入。（二)建筑物结构复杂在地铁隧道的周围，建筑物结构十分复杂，相关部门也不能提供精确的资料，这样会增加施工的不确定性。(三)施工准备工作不足在隧道施工前期没有做好相应的准备工作，这样会加大风险发生概率.(四)隧道施工安全机制还需要改进隧道施工的安全管理机制还不够成熟。（五)缺乏相应的专业施工人员在很多隧道施工中都会聘请普通务工人员，这些工作人员缺乏专业培训,无论是在理论知识上还是实践经验上都存在着不足，在人员管理上也存在着一定的缺陷。二、盾构施工风险(一)地表沉降地表沉降一般容易出现在软土或沙层地质.如果地表是交通道路，因地表的沉降会引起交通中断，如果地面为建筑物则会引起建筑物的不均匀沉降，其危害性将会更大。（1）掘进过程中出土量原因。一般情况下,掘进一环的出土量是固定不变的.但是根据地层的不同其松散系数是不一样的.如果在掘进过程中出现超挖而出土过量，必定会引起地表的不同程度的沉降。(2)衬砌环背后注浆量原因。衬砌环壁后进行同步注浆一般对地表的沉降控制,有很好的效果，但是因掘进时出土量过大而且注浆量不够,地表的沉降就不能得到及时有效的控制.反之，如果注浆量过大也会引起地表的隆起。自从1959年西安市首次在测量中发现地表以约3mm/a沉降速率沉降开始,到1978年，伴随着改革开发，个城市掀起了城市建设的热潮,西安沉降速度加快，最大沉降速率达到了20~90mm/a，截至1995年，已超过200km2的地面沉降量大于100mm,并且还在不断的增大。最大沉降量905～2322mm不等。上述沉降槽均分布最为严重地区发生在南郊、东南郊、东郊,由于建筑物密集,不断抽取地下水所致，先后出现了小寨、李家村、金花南路、观音庙、西北大学、胡家庙和辛家庙等七个较大的沉降槽，地裂缝下降盘上呈椭圆形，长轴呈NE向，与地裂缝走向很相近。根据沉降槽的研究分析，沉降槽与地表所在的深层承压水位降落的漏斗范围基本一致,并且地面沉降中心与承压水位的降落漏斗中心相吻合,所以可知，地面沉降的主要原因在于城市过量开采深层地下水所致。（二)盾构出洞段轴线偏离设计盾构出洞推进段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内.（1)洞口土体加固强度太高,使盾构推进的推力提高.而盾构刚出洞时,开始几环的后盾管片是开口环,后盾支撑是在盾构机正常工作的时候,盾构后靠力和支撑不足以抵抗盾构所产生后坐力的时候,会导致盾构支撑系统破坏，甚至会影响隧道结构的稳定性。所以,在盾构施工的过程中后靠支撑应该有足够的支撑力、稳定性、强度,并且在隧道推进的过程中要选择合理的推力，来保证靠系统受力均匀。而上部后盾支撑还未安装好，千斤顶无法使用，推力集中在下部,使盾构产生一个向上的力矩,盾构姿态产生向上的趋势。(2）盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮.(3)未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线。（4)盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足.（三）管片裂缝（1)管片生产过程发生裂缝(2）管片模具精度偏差,引起管片环面不平整，千斤顶推力过大，引起新装的管片与隧道掘进反方向的纵向出现裂纹，常常出现于拼装的倒数第二环K块对应的位置。（3）管片拼装前，盾尾清理不干净,使得管片环缝加有泥砂，从而造成整环管片的环面不平整,盾构掘进时因其不均匀受力而产生裂纹；拼装过程中环面不够平整，导致已拼管片受力不均匀产生裂纹；（4)盾构在硬岩段或不均匀地层中掘进，因推力过大或推力不均匀导致管片出现裂纹；（5)管片补浆时，压力控制过高导致管片开裂；（6)姿态较难控制时，过于纠偏使得盾尾间隙过小或推力不均匀导致管片开裂。（四）障碍物问题在砂卵石地层或其他土层中常常存在大粒径漂石，其空间分布具有较大的随机性,很难找到规律,不易被钻探发现,故给盾构施工造成极大困难.对施工和设备的影响主要表现在刀具磨损严重、刀座变形、刀具更换困难；刀盘磨耗导致刀盘强度和刚度降低,引起刀盘变形;刀盘受力不均匀导致主轴承受损或主轴承密封被破坏；刀盘堵塞，盾构机负载加大等，更有甚者是大漂石无法破碎,致使盾构掘进受阻或偏离线路。三、防范风险的有效措施（一)关于盾构进出洞施工风险的方法措施通过对我国盾构施工法使用情况以及相关事故的统计数据和研究结果的调查和研究我们发现,对于在盾构进出洞的过程中，其所要面对的最主要的风险就是洞口的土体稳定.因此，要想有限的避免盾构进出洞过程中出现施工事故,就必须要做好以下几方面工作：首先,要加强对盾构进出洞周围的地质、地层条件的研究,要确保盾构进出洞周围的加固地层长度大于盾构机自身的长度,如果土体开挖面的稳定性较差或者出现影响土体开挖面稳定性的因素，那么施工人员必须要及时的采取有效地措施进行加固，增强土体开挖面的稳定性.常见的加固措施是旋喷桩外加降水加固法。其次,在打开洞口之前，要安排专人对地层加固效果进行二次检查，只有确保地层加固效果符合相关的施工标准之后，才能够始发.在初始阶段，要防止盾构机因自身受到的推力较小且地层硬度较低等因素出现机器叩头现象。此外,要加强对掘金掘进速度的控制,因为盾构与地层之间并没有摩擦力。所以，如果盾构的掘进速度不宜过快，否则容易造成密封橡胶帘布施工缝隙封堵不及时，地面沉降无法有效控制，严重时就会使盾构机发生侧翻。因此,必须要加强对盾构掘进速度的控制。（二）避免开挖面出现失稳情况的有效措施对于有轻微承压水的地段来说,如果土压力的设置不符合实际情况，就会很容易引起开挖面失稳或者流砂等现象，严重时还能够对地面安全早场造成一定的影响。因此，在地铁工程建设的过程中，必须要行之有效的措施来防止开挖面出现失稳、流砂等现象：首先,在正式开始掘进之前，必须要开展针对采取施工区间的地层渣土进行改良实验,并且要确保所取得实验结果真实可靠,只有这样才能够在第一时间内获得第一手合理的参数，也只有做好这一步工作，才能够使开挖出的渣土具有一定的止水性和易性、流动性并且能够确保渣土充满压力舱。其次，必须要加强对土仓压力的控制，只有控制好土仓的压力，才能够有效地避免开挖面出现失稳或流砂现象。第三，在推进的过程中,要针对实际情况的，合理的调控推进的速度与渣土的排土量,要确保排土量能够与开挖量保持平衡。（三)防沉降的有效措施在开展地铁工程建设的过程中，不可避免的会对周围的土体产生一定的影响，甚至是引起隧道周围的地表发生一定的变形或出现位移等情况。在这样的情况之下,如果曾经发生过较为严重的沉降情况，势必会对隧道周围的地面设施、道路等产生影响,。因此，在进行盾构施工的过程中,我们必须要加强对地表情况的检测，并要针对具体施工情况和隧道周围的实际情况制定行之有效的防沉降措施：首先，在盾构进行掘进的时候,施工单位必须要安排专业人员检测周边的管线、道路以及建筑物的情况,并要及时的对检测数据进行分析和处理，要做到在第一时间反馈监测数据,分析数据，对异常数据情况加强监测和分析,只有这样才能够及时的发现问题调整盾构的掘进参数，全面实现信息化施工。其次,如果掘进的过程中发生沉陷或沉降等情况，施工单位和相关部门必须要指派专业人员对其进行巡视,启动相关应急预案，即时处理。同时要做好对周围建筑物沉降情况的记录工作。第三，要做好同步注浆与二次注浆工作。对于盾尾的建筑空隙和因浆液收缩而产生的空隙来说，我们必须要通过同步注浆与二次注浆来对其进行填充，在填充的过程中，施工人员必须要控制好注浆的压力与注浆量，只有这样才能够将空隙填充完整且不会出现土体变形情况。此外，如果沉降的情况较为严重，那么施工单位则应立即可以在发生沉降的区域内使用钻机进行地表注浆加固工作，这样能够有效的提高地基强度，避免沉降进一步扩大。必要时对危险建筑物提前加固处理。结语盾构施工中的风险点分布面广、跨度大且数目多，有时候因为个别小风险的叠加，就可能使施工单位蒙受巨大的损失，因此在开工前，施工单位要结合现场施工条件合理预测各道分析每个工序可能存在的风险点，制定相应的操作规范、管理制度和各项应急预案，在施工中做到有的放矢,同时认真总结经验教训，将盾