典型事故安全分析与防止措施

典型事故安全分析与防止措施刘鹏军中国铁建重工集团2016年10月内容提纲

1、盾构施工事故

2、盾构机机械事故

盾构施工过程中，常常出现这样那样的问题，轻则形象正常施工，重则带来严重事故，造成重大经济损失，这里讨论的施工事故或技术难点，是指那些本来可实现通过对施工环境的研究、预测并采取相应的对策后，可以避免的一系列有关工程安全、质量和工期延误的施工问题。一、盾构施工事故问题

1、喷涌喷涌是在施工中常见问题（土压盾构），喷涌形成的施工环境：

a、富水砂土层引发喷涌；

b、富水断裂引发喷涌；

c、江河下隔水层被击穿引发喷涌；d、已成隧道渗流汇水到开挖面引发喷涌；e、泥饼引发喷涌等五方面为主。一、盾构施工事故喷涌预防措施：在施工中通过对围岩的分析不难判断造成喷涌的原因。其处理基本思路就是寻找出造成的原因，具体预防措施如下：在富水砂层中，其处理方法是加入适量的添加剂，比如盾构机的砂层或中微风化中施工时，加入适量的的膨润土泥浆，高分子聚合物等以改善渣土的和易性。在自立性好的地层中止水，如果管片同步注浆不充分，应该再通过管片进行双液注浆，以尽快封堵隧道背后的汇水通道在粘性土中防止喷涌的方法是防止结泥饼。事故处理：采用向塌方区回填C15混凝土措施处理，共回填了近60m3混凝土。土。三号线大－沥区间（隧道上部砂层）螺旋输送机喷涌横通道拆除管片背后注浆效果不好背后注浆不足形成的空洞（大石—汉溪区间）管片背后部分已固结的注浆体部分未固结、易形成水通道的注浆体注浆不足形成空洞管片背后的积水从注浆孔喷出结泥饼与喷涌在密封仓中共生示意图2、泥饼的形成泥饼是刀盘切削下来的细小颗粒、碎渣在密封的土舱内和刀盘区重新聚集而成半固结或固结的块状体。地质条件；盾构机易形成泥饼的底层有；可塑、硬塑状的粘土类底层、粘土质砂土层、泥岩、泥质粉砂岩、母岩为花岗岩的残疾土层，全风化岩层和强风化岩层等。盾构机选型；刀盘系统对泥饼的影响，搅拌系统和密封舱对泥饼的影响在密封土仓内对渣土具有搅拌作用的装置。螺旋机输送器出土系统对泥饼的影响。施工条件泥饼造成的危害泥饼引起地面塌陷泥饼引发地表隆起泥饼引发江底喷涌和塌陷泥饼引发盾构机主轴承损坏广州地铁四号线琶－仑区间地面沉降事故（结泥饼）

7月31日早晨，在78环掘进过程，速度非常缓慢，出土温度达到80℃，盾构机NO1～6号台车温度45℃左右，靠近盾体处温度更高，伴有灼热的水蒸气喷出，人无法在前端停留

该处地层应为：刀盘上半部掌子面及上方1米范围内为红层强风化地层，再上为淤泥层和淤泥质粉细砂层，而盾构刀盘下半部为红层中风化带，是“上软下硬”复合地层。由于盾构掘进速度很慢，对上部强风化带扰动较大，引起上方的水及淤泥粉细砂不断流失。在74环掘进过程，曾产生冒浆，加速了对地层的搅动，而75环掘进中，每次停机起动时都出现“喷涌”现象，出碴比正常多一车（正常为4.5车，实际出碴达5.5车），从出碴中可以看到有部分粗砂粒。

228环掘进至1600mm，推力大于1800t，刀盘扭矩达80%～90%（4.6MN•m～5.2MN•m），速度却仍然难以提升，维持在10mm/min左右。当229环掘进至1200mm，推力大于1800t，扭矩高达80%～100%（4.6MN•m～5.7MN•m），而掘进速度仍为6mm/min左右，此时刀盘密封温度升至50℃，渣土温度也明显升高。不断地加水、搅拌、出土，起到了一定效果，随着部分岩块和泥饼的洗出，螺旋输送机开始正常出土，土仓内土压逐渐正常。229环掘进完成。该环管片共使用泡沫1桶，出渣20车（约300m3）。泥饼的防治措施在易形成泥饼的底层中掘进时，应考虑采取以下措施：格局地质条件有针对性地向密封土仓和刀盘面板适量加注高质量的泡沫或聚合物或膨润土或其他两种混合液甚至三种混合液等，以改良土体的和易性和塑性；在浅埋隧道施工中、刀盘的开口率小于40%并且底层标惯性值大于20mm的情况下，地层相对自稳定时，设定的出土压力不宜超过主动土压力，并且最好控制在1.0kg/cm2以下，宜采用土压平衡盾构；若地层稳定性较差，但隔气较好时，宜采用辅助气压作业，掘进时宜采用欠压土压平衡模式；采用冷却措施，避免密封土仓高温高热；避免密封土仓饱满时长期停机，宜以泥浆或粘性差的沙土代替部分土体充填密封土仓（可通过密度指标来控制）。盾构法隧道工程事故分析和风险控制南京地铁盾构进洞事故事故描述：1、工程概况南京某区间隧道为单圆盾构施工，采用1台土压平衡式盾构机从区间右线始发，到站后吊出转运至始发站始发，从该站左线二次始发，到站后吊出，解体，完成区间盾构施工。该区间属长江低满滩地貌，地势平坦，场地底层呈二元结构，上部主要以淤泥粉质粘土，下部以粉土和粉细砂为主，赋存于粘性土中的地下水类型为空隙潜水，赋存于砂性土中的地下水具一定的承压性，深部承压含水层中的地下水与长江及外秦淮河有一定的水力联系。到达端盾构穿越底层主要为中密、局部稍密粉土，上部局部为流塑状淤泥粉质粘土，端头井6m采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固体。2、事故经过在盾构进洞即将到站时，盾构机刀盘顶上地连墙外侧，人工开始破除钢筋，操作人员转动刀盘，方便割除钢筋，下部保护层破碎，刀盘下部突然出现较大的漏水漏砂点，并且迅速发展，扩大，瞬时涌水砂量约为260m3/h，十分钟后盾尾极具沉降，隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝，洞内作业人员迅速调集方木及木楔，对车架与管片紧邻部位进行加固，控制管片进一步变形，仅不到一小时时间，到达段地表产生陷坑，随之继续沉陷，所幸我人员伤亡，抢险小组决定采取封堵洞门方案。3、处理措施

抢险小组利用应急抽水泵排除积水，同时确定采取封闭两端洞门的方案，在该车站端头外层钢筋侧放置竹胶版，采用编织袋装沙土及水泥封堵，迅速调集吊车及注浆设备进场，采用钢板封堵洞门；始发站洞内积极抢险，利用方木对车架与管片进行支顶，在无法控制抢险的情况下安全撤出作业人员，在洞内进行袋装水泥施工，共用水泥90t，码砌过程局部渗水，为确保挡墙稳固，决定在始发站洞口封堵，之后开始拆除洞口的钢轨。第二天，盾构到达车站端头继续洞门钢板封堵，并及时浇筑混凝土34立方，在钢板背面架设工字钢作为斜支撑，根据地表沉降情况，调集设备进行地表注浆加固，始发站洞门施工袋装水泥挡墙，利用管片小车用龙门吊吊运到井下，工人码砌并开始加工钢筋网片，模板第三天，接受车站端头3根型钢支撑已全部架好，继续向已封堵好的刚环内浇筑混凝土。但刚环下部又开始漏水，漏砂现象，现场组织人员用袋装水泥、棉被堵漏，并增加水泵抽水，晚上安装两根钢支撑，井下立摸浇筑右线盾构井2m高范围内混凝土。之后几天，始发站水泥挡墙施工完成，又安装钢筋网和模板，纵横向设置型钢支撑，端头经两侧继续钻孔并注双液浆，右线端头浇筑混凝土，地表沉陷处土方回填，端头经左侧立摸，后向洞内注水，注水速度为51m3/h，并注聚氨酯堵漏。事故发生十日后，接受车站端头部位继续浇筑混凝土，险情的到有效控制。4、管片堵漏止水，管片渗漏水部位主要以注水泥浆或丙烯酸盐一号线华贵路塌房（通过砂层）右线2#机掘至华贵路122#~138#民房下时，地面发生了大沉降，其后引发了西段泥水盾构掘进唯一的一次地面坍陷和民房倒塌事故。隧道穿过的断面基本上是砂、粘土和强风化各占三分之一。广州地铁三号线市－番区间康乐园9#楼开裂

2月19日凌晨8时左右，掘进至299环，盾构机头处于9号楼下方。监测发现9号楼结构有多处裂纹出现，其中二楼华誉律师事务所多间办公室墙壁开裂明显，另有4栋居民楼三层的内外墙也有不同程度的开裂。9#楼北边柱位监测最大沉降-33mm，部分区域地表下还出现不同程度的空洞。2004.2-2004.5抢险加固，右线在康乐园9#楼受困约3个月，5月才恢复掘进。广州地铁一号线烈－公区间路面隆起广州地铁五号线西场－草暖公园区间盾构机被卡事故

四号线大学城专线【大~小】盾构区间左线盾构机盾体侧翻

2005年4月29日夜班，左线盾构机后点垂直姿态偏离中心达到180mm，大小项目部决定转动刀盘，以使刀盘前方底部的豆粒石搅动，在推进中纠正盾构机垂直姿态。

2005年4月30日0点50分时开始启动3个刀盘电机，凌晨1点刀盘NO1、2、3电机先后过负跳闸（该现象在平时掘进中出现较多）。后启用8个电机运转，但刀盘仍然无法转动，出现这些情况时，从设备监控系统中发现故障提示为电机过负。最后做出了启动10个电机转动刀盘的决定，同时缩回了顶在管片上的千斤顶，只留下24号一个千斤顶顶在管片上，启动后操作手发现电流上升较大，刀盘扭矩瞬时值高达9720KN·m，操作手马上停止操作，几秒钟后盾体突然发生滚动，就产生了顺时针方向转动约29°的翻转，一个千斤顶撑靴垫板被损坏，盾构机的双轨梁、皮带机等部位也随之发生扭曲变形。处理方案：超压力注浆造成管片破碎

2004年3月1日凌晨，广州地铁三号线沥滘——大石区间项目部利用管片吊装孔对614环的A3块3点钟位置进行二次注浆，手动注浆机没有安装压力表，由于注浆压力过大造成614环错台达55mm,A3管片吊装孔附近出现5道纵向水平裂缝，裂缝宽度0.1～3.8mm，管片严重破损，同时在1点钟位置出现大量的漏水。隧底为中风化泥岩，抗压强度7.6～19.6MPa，围岩为强、中、微风化岩，裂隙发育，与上覆砂层的水力联系密切，为典型的裂隙水发育带。第一步：加固隧道。3月1日至2日项目部采用120型钢及木撑对613环至615环的管片进行临时支撑加固处理；第二步：注浆封堵；第三步：拆除支撑恢复掘进。

(注浆材料和注浆方法有改进的余地）地表冒浆隧道漏水（1）广州地铁一号线遇水膨胀止水条失效；（2）隧道末端；（3）横通道与圆形隧道接口；（4）峒门防水。密封圈压板损坏盾构始发超限（小新区间左线）小新区间左线的小松盾构机于7月17日夜间－3环掘进时，盾构机刀盘进入车站连续墙，此时，盾构机姿态发生突变，水平偏差达到－108mm。承包商试图通过将左右千斤顶行程差增大的方法进行纠偏，但由于盾体大部分在始发托架上，纠偏非常困难，致使－2环至第4环掘进过程中，盾构机水平向左偏差均超过100mm，最大偏差－111mm，超出设计限界。原因分析小松盾构机正式掘进前对测量成果进行了复核，测量成果表明，始发台整体向左有23mm位移偏差。可以排除由于始发台定位和反力架定位问题造成的影响。经认真分析，主要原因有以下几方面：（1）盾构机操作有所失误（2）始发架设计和反力架支撑设计显得薄弱。二、机械事故1，大轴承事故1、大轴承事故之一：广州地铁1号线烈－公区间。43旧盾构机大轴承事故之二：广州地铁三号线珠－客区间大齿圈内发现异物大轴承事故之三：深圳地铁一号线某盾构区间大轴承密封被烧2、刀盘损坏事故刀盘损坏之一：广州地铁三号线沥－大区间刀盘解体多处开裂一号刀盘也开裂刀盘解体的原因分析：a、结构设计；b、刀盘钢结构制造质量；c、施工控制；d、材质。重新安装掉落在土仓的辐条刀盘损坏之二：广州地铁四号线刀盘磨平刀盘损坏之三：广州地铁二号线刀盘磨平刀盘损坏之四：北京