盾构施工风险管理

盾构施工风险管理李长山2017-1-201、盾构机的种类2、盾构施工三要素3、盾构施工的关键技术4、盾构施工的主要风险源二、盾构施工的主要风险管控三、盾构施工的风险控制措施一、盾构施工的主要风险源主要内容按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。

按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构机又可分为土压式和泥水式两种。

敞开式盾构机按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。

按盾构机的断面形状划分，有圆形和异型盾构机两类，其中异型盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。一、盾构施工的主要风险源1.1盾构机的种类土压平衡模式示意图泥水盾构根据泥水舱构造形式和对泥浆压力的控制方式的不同，泥水盾构分为:直接控制型和间接控制型泥水平衡模式示意图机械式手掘式网格式半机械式1.2盾构施工三要素盾构施工三要素：地质、盾构机、人

地质是基础、

盾构机是关键、

人（管理）是根本盾构设备（机）管理（人）

工程地质水文地质（土）盾构施工三维控制原理1.3盾构施工的关键技术盾构施工技术的关键

保头、护尾

吃得进、排得出、控得住1.4盾构施工的主要风险源盾构施工主要风险源：地质风险、盾构机适应性风险、人（管理）的风险

盾构施工风险三维控制原理设备风险

（机）地质风险

（土）管理风险（技术，人）2.1地质与盾构选型风险2.2盾构组装与调试风险2.3盾构始发与到达作业风险2.4盾构掘进施工风险（1）地面塌陷（2）刀具失效及其危害（3）卡壳、裹筒体（后盾）（4）结泥饼（5）螺旋机喷涌2.5特殊地层掘进风险控制2.6盾构设备维护保养风险二、盾构施工的主要风险管控2.1地质与盾构选型风险地质风险1）岩土结构、构造和矿物成分复杂沉积岩岩浆岩盾构机的选型依据：地质条件；开挖面稳定性；隧道埋深、地下水位；隧道设计断面、路线线型、坡度；环境条件、沿线场地；管片衬砌类型；工期造价等。

地质条件错误、选型失误，是盾构施工最大的风险。地质风险1）岩土结构、构造和矿物成分复杂2.1地质与盾构选型风险砂卵石与泥岩交互变质岩2）复合地层在隧道开挖断面范围和开挖的延伸方向上，由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的组合地层。2.1地质与盾构选型风险地质风险3）不良地质岩溶、瓦斯、富水断裂带、球状风化体、易液化或高承压水砂层等，甚至是化工药剂污染地层。2.1地质与盾构选型风险地质风险富水断裂带瓦斯2.1地质与盾构选型风险地质风险3）不良地质花岗岩球状风化体（孤石）砂砾卵石和漂石地层4）地下异物：桩基、流木、沉船等2.1地质与盾构选型风险地质风险流木广州地铁某区间开仓清除桩基5）土洞、溶洞2.1地质与盾构选型风险地质风险2.1地质与盾构选型风险地质风险6）地下水

“水”是地下工程第一风险元素或“头号杀手”，是地质认知的最重要环节。尽管盾构工法是密闭施工方法，使水平衡不被打破，但有的地质条件诸如断裂破碎带、溶洞地带等水压力本身有变化，使盾构很难建立动态平衡，势必造成超挖过大甚至坍塌。广州地铁三号线某区间断裂带地质剖面图管片背后的积水从注浆孔喷出地下触工程诉对地虏下水冷的影锡响地下烤工程昨占用矿了地性下水删的蓄阶水空略间，错加重恒城淹猪、洪疼灾；抬高困上游结水位哑造成久建筑哪物隆宗起，愈降低凡下游前地下降水水设位导培致建存筑物国下沉素；注浆材督料选择斗不当，青导致地梁下水污目染。222.廊1.笼2盾构设闹备风险1、盾构选型无风险2、主轴虹承和刀引盘驱脱动系姜统风小险3、三大密稿封风吸险•主轴承吨密封•中折密狮封•盾尾密阔封•软土地祸层•硬岩地恢层•复合地义层•土压白平衡显式盾投构•泥水平戴衡式盾构（•双模式盾值构）231、盾构丛选型风截险软土地珍层盾构陡机与复殿合地层滴盾构机（1）掘匆进过皇程基税本不应需要虫或很略少需刷要换层刀（2）掘家进过永程主杜要保窄持掌糊子面耻和地核面稳遭定（3）刀丈盘结吗构较傍为简材单、氏刀具驱配置似单一软土地层概刀盘汽刀具痰配置续示意软土鬼地层哨盾构腐机特谢点241、盾构摊选型风妇险软土霞地层拒盾构姐机与摸复合授地层乖盾构许机软土地驳层盾构乒机特点（4）软土君地层一急般塑性咸土压比衡较大、遮刀盘切乒土的扭磁矩可全贷部由土总体对盾难壳产生订的塑性姓土压平隔衡，掘唇进过程污较为平奔稳（5）主婆轴承寿命一厨般要求掩不高（6）对病于土鹊压平屡衡盾采构，掘进副中渣土己改良可悉节省泡至沫用量（7）刀盘、盾执壳可选宝用一般贯钢材制冻造（例粒如Q2舰35）251、盾着构选消型风捎险软土帜地层初盾构姿机与孔复合蛮地层少盾构衬机复合地茶层盾构辈机特点（1）掘进穷过程需课要换刀还，并需熄在采用锣稳定掌子发面技鸦术措暗施条龟件下腊进行捎换刀迷或对巨刀盘延切口吴环进析行补悬强（2）掘进终参数应旗与不同浸刀具破光岩机理滑相适应•滚刀破念岩机理•切刀霜（刮玩刀）妻切土绵破岩瓦机理•滚刀、险切刀联顶合破岩腹机理滚刀与侮刮刀261、盾构狡选型风像险软土你地层屯盾构贪机与糕复合伏地层疤盾构全机复合劫地层拾盾构栋机特烟点（3）刀物盘结串构极某为复寺杂，闸需多夫种刀羞具配监置形杠式（4）复春合地却层塑葱性土离压是汗变化宿的，容刀盘滩切土滨破岩药的扭段矩可衫全部障由土恐体对淘盾壳膏产生匀的塑啊性土炮压平克衡，鹅或由肢部分边土体托对盾血壳产傲生的悦塑性册土压痛和推绒进油尼缸压福力垫截与管贴片环迟端面界摩擦亚力共亡同作顺用平仙衡，匀掘进规过程溪受力守工况医复杂难，稳舍定性叔较差复合地层盾但构机刀峰盘刀具校布置271、盾俗构选项型风珍险软土地避层盾构悉机与复雁合地层档盾构机复合地粪层盾构鸡机特点（5）主轴蔑承寿命法一般要愉求较高（6）对说于土虏压平诱衡盾湿构，需配荒置良好餐的渣土改良晴系统（7）刀盘、盾花壳要选锁用较好侮的钢材奔制造（披如Q3刺45）281、盾脖构选袖型风映险土压差平衡与泥廉水式彼盾构机（1）在富水破豪碎复合遣地层或诉水下隧捆道通常选用间接待控制锻型泥毯水加积压平饿衡盾曾构，在复合仗地层掘进间彩接控制柴型泥水加压盾痕构一般鹿在气压戚舱安置破碎机她。破碎机粱在间接婚控制型狼泥水盾构机废中的配昆置示意管图291、盾胶构选器型风汉险土压耽平衡谣与泥水枝式盾构屿机（2）地下车水渗蹄透系具数低盏的复笔合地隶层一般弟选用土压平悟衡盾构，对于禽抗压强锣度较高名的岩层肥，目前翠选型存星在两种销不同观纯点，一来种观点胃是应选镇用土压农平衡盾邪构，方苍便更换四刀具；漆另一种汪观点是然考虑到肿泥浆对溉刀具的顾刀刃起采到润滑岭作用，维减少刀宵具磨损抹，应优舍先选用泥水盾什构。（3）为嫩了更李好控途制掌煤子面订和地较面稳披定应裹选用间接控沙制型泥描水盾构，发研挥其控较制沉别降作载用。（4）盾武构选舰型与蕉水压揉的关臭系：巾当水肢压大耗于0.3钥Mpa时，适砖宜选用默泥水平县衡盾构杨。如选及用土压种平衡盾阅构，螺胃旋输送撑机难以罩形成有爸效的土侧塞效应板，螺旋烈机闸门叔处易出颂现碴土虹喷涌现粮象，引晋起土仓下压力下诸降，导发致开挖油面坍塌音。当水压兆大于0.某3M它pa时，婶如因介地质错原因室需要触采用无土压璃平衡被盾构焰，则炊需增啊大螺痛旋输胸送机者长度狱，或度采用讽二级清螺旋脂输送捡机。312、主轴紫承和刀构盘驱动剃系统风日险主轴承妻风险（1）当示主轴皮承出降现不卵可处汽理的鸦破损帮，对于脖全断棚面硬即岩地微层，可在自扑稳围岩制中扩洞能更换，拿而在软学土和复把合地层中，加固直土体桌扩洞代价恢太大撑，更恐换主喉轴承注风险眨很高任。（2）盾构选般型中，尽量选银用高寿枕命轴承模和高扭矩蚁、耐冲击央的传则动系递统，后从而侧降低乱主轴载承风斗险。322、主窑轴承坑和刀敢盘驱巡寿动系枣统风悦险刀盘稳驱动杯系统瞎风险（1）刀银盘驱今动系著统破臂坏在作施工旺过程报时有陵发生，如驱症动装置象行星齿崇轮减速转器太阳齿轮破见坏。（2）对省复合地泥层盾构蝇刀盘驱趋动系统沾末级传蜓动副，毯行星齿森轮减速裂器的输防出端小糟齿轮如倾能采用趁简支结乖构，可埋减少悬滤臂结构书带来风沙险。行星齿供轮减速器参输出端斤简支结蓝构的小筝齿轮333、三大您密封风宁险主轴承刺密•主轴承堵密封失仍效，主璃轴承就拐会先损份坏•合适惜的多销道耐胶磨密千封形繁式、以功能米完善光可靠灾的润国滑和柴冷却蓬系统代是降凯低主短轴承棍密封擦风险逮的重岁要因谈素。仰主轴株承密党封寿掩命要书高于痒主轴滑承寿之命主轴承密封偿示意衬图343、三摇大密策封风缠险铰接践密封•在设置稀铰接补装置的盾构借中，中巾折密封负是否可饮靠，关系摧到砂脾水是嚷否涌娘进盾镜构机孩内，在高取水压软吼弱地层趟显得特秃别重要•铰接装紫置及其申密封响设计窝必须风适应限盾构杰机在曲线称隧道掘促进要求•充气临时虑密封止水闻带应什可靠炮工作铰接枯密封警结构饼如图兴所示研，由丘固定猴螺栓故、密魔封固勤定环宏、调穴节螺阻栓、距密封棉调整成环、怜双孔叙橡胶唯密封锋圈、MC尼龙银密封悦块、壮紧急抱气囊壮组成跟。铰接岂密封示意图353、三仍大密苹封风急险盾尾密鄙封•盾尾密茅封是否庸可靠，关系到辽水、泥竟砂是否涌进盾财构机内，同时确限保盾尾同步涉注浆及二次注符浆质餐量及合浆液员是否格涌入编盾构劫机内•多道兵密封劝形式盟设计伴应合颂理，读密封闯刷应扛耐磨绸工作可靠盾尾密绕封示慰意图2.束1.侦3选型不冤当实例某刀盘驴刚度不众足，中纺心部位妇凹陷－结弦构、功堤能、刀教具、开尚口率等种。某刀盘竖强度不扮足，局谈部碎裂盾构朵机进范场的秘运输,盾构隐吊装狗调试渣现场鉴作业滥，主努要风屿险有渣超宽娘超高运输风宿险，超很大超临重吊装枪风险，超大工型设备协调洗配合且调试上风险。盾构吊蜡装盾构卡合龙缝调试2.2盾构组率装、调浆试风险盾构施气工过程柳中，始众发与到我达的风寄险最大那，主要看有：盾妙构基座崇变形；胁反力架忠位移或筋变形；型破除洞泉门时涌佩水涌砂主涌土；捡洞门密方封失效彼或漏水茎；姿态捆突变；悉轴线偏刺离等。盾构仇始发盾构到慎达2.3始发到掀达作业漫风险（1）地梢面塌榆陷（2）刀具括失效及错其危害（3）卡壳群、裹筒谨体（后喊盾）（4）结泥怜饼（5）螺桃旋机玻喷涌盾构掘径进2.4盾构掘着进施工卷风险（1）地浓面塌妄陷压力逝不足治、压且力波迁动、却多出刃土等症引起她的地改面塌脆陷（2）刀具窃失效及盛其危害掘进螺过程腊中推影力急抱剧上妨升，海接近葛峰值陷；速阔度迅抄速降池低，戒只能冠缓慢茂推进锅，甚圾至无外法掘麦进，吩或出重现异皂常噪栏音。刀具也磨损泪不能望及时众发现间时，很对刀铅盘破妄坏性香较大眠。在盾旺构掘梳进时乡丰，要填根据每掘进出参数班和出魔碴情奔况随气时判唯断刀咐具磨居损情浊况旱，参汁数变鲜化异姨常、亚不稳郑定或拖出现斗大块睡岩石两时，浮应立业即停坦机，璃开仓石检查会道具互。或穿根据移地层田特点篮，定抓时检送查刀侮具。（3）卡个壳、章裹筒详体（剂后盾吐）切口滔环间市隙位锻置的卧岩面A、锻边缘帮刀过棵度磨弱损，小盾构方开挖床半径呼不足肌，造披成在盏硬岩夕层盾道体卡月壳。B、在会较硬拣岩层务中，匆转弯漏或纠跨偏太违急，型盾构奥机刀纳盘开醒挖量张不足纹，也棕会造杀成卡丘壳。C、被惰动铰魂接的纲盾构纵机铰幅接拉机力有勉限，斯在岩狐层或贿加固足体中问掘进鱼时，裂浆液粉容易扭裹住摘盾构腰机尾客盾，抗使盾退体被育困；在富枝水砂驼层中抄，因原停机断导致逃砂子穴沉淀稠裹住太盾体损，致警使盾拾构机扁被困淘（甚会至裹贤住螺肤旋机铲，无膨法出跪土）交。（4）结锻泥饼泥饼形念成的条航件：地风层中黏阴性成分当比例高融（一般殖粘土粒案、碎屑记含量大损于25%）、庭刀盘握开口畏率小晃（特久别是兰中心毁区开丧口率呀）、轮刀具傲布置欧（滚末刀、策刮刀灿位置骗）不给合理扇、刀纲具高另度（患及滚碎刀、纪刮刀宗高度掘差小竟于20商mm）不合买理、碴咬土改良邮设施及值添加剂泄引用、勒推进速旱度低和邮油温土渔温高。（5）螺仿旋机热喷涌喷涌塌发生任的原豆因：筹盾构斩正面巴渗透知性较矩大的眉砂土甲中水孙头压暴力所案产生洲的向锁螺旋闸排土补口渗税流力鸟，经迹过土垦仓及亩螺旋割出土记器过俊程的瓦水头饭损失澡，并拴在螺恩旋出脉土器注的排稍土口暑产生丘喷涌蚀。喷涌士发生紫的关尺键是驶砂性袄土具躺有良正好的夹渗透筹性，滚不能旁对流循经的切水造穴成较曲大的赴水头仅损失刘。双螺旋汁螺旋机双闸翻门螺渐旋机防喷涌颜措施：歼碴土改敬良、选阵用双螺冶旋螺机祖或双闸泰门螺机僵。维修累保养吼作业机风险惑，如缝开仓撤检查槐换刀维修保带养不善压造成机性器故障论频繁：激主轴承鸣故障、久减速箱择故障、减轨道事序故等十字保甲养法：己清洁、顶润滑、渣紧固、盖调整、王防腐预防堆维修煮法：形定期览保养为；状立态监糖测；仁按需铜维修2.辫6盾构设蠢备维护征保养风村险1、贯样彻科社学发讨展观拉，以申人为梦本，慢重视蜻技术鲜人才值和搭江配使少用、片技术杯研究温、技介术创心新。2、根据演工程特各点和地鲁质条件洁正确选压型、科采学配套倍设备。胞人与机蛮械的和沃谐相处慰，爱护曾盾构机凑设备就阵像战士刷爱护武猾器一样僚。3、对简各种羞风险别超前盼考虑铃、制蛙定专嫂项施支工方锣案和磨应急派预案损，并列进行逆专家筋论证扎。尽杏可能亚提前刺排除箱风险文。4、建立哪一支对荣机器熟召悉、操池作熟练芬、各工斩种配套应的优秀漆作业队摆伍。三、饱盾构士施工律的风咳险控请制措债施盾构躲施工奇的“妈四要奋素”绝：开武挖控穗制、交管片覆拼装琴、线翼型控白制和茶注浆缺。1、开挖能控制：挂目标是菠确保盾穗构工作茄面稳定赢。土压武盾构与犬泥水盾殖构的开谜挖控制贝内容不萄同，土艳压盾构首，以土趋压和碴饮土塑流戴性改良叫控制为能主；泥胖水盾构队的开挖映以泥水省压和泥迅浆性能肥控制为踏主，辅侵以排土睁量控制漠。2、管片取拼装：娃管片错诱缝拼装奖，先紧术固环向绿螺栓，骗后紧固殃轴向螺横栓，紧先固力取爷决于螺鉴栓的直辟径与强垃度。3.是1盾构施奖工安全祖技术管纺理的重亦点3、线型控版制：线抓型控制员的主要肤任务是打通过控推制盾构忧姿态，令使构建扑的衬砌林结构几屋何中心见线线形财顺滑，稠且位于撞偏离设枕计中心莫线的容视许误差爷范围内追。其中芦我们重爪点监控脂的项目亚有:掘进拜测量晓和方箭向控缝制.盾构雷测量VM线T系统4、注浆馋控制：注浆分组为同步狸注浆和二次注拆浆。（1）注浆诞目的：管片拼州装完成众后，随壤着盾构韵的推进幸，管片惧与洞体塑之间出穿现空隙丘。如不役及时充沟填，地嚼层应力荣得以释妻放，而躲产生变水形。其传结果发载生地面遣沉降，赛邻近建辨（构）芦筑物沉醋降、变保形或破堂坏等。蚂注浆的竹主要目策的就是缸防止地浴层变形饮。采用括活性浆宵液，保壮证地面恼沉降在10躁mm以内勿，从埋而确铁保地衔面建惠筑物蹄和地累下管天线安依全。同时废保证厘衬砌著结构桨的稳扁定和勤防水脂质量单（防珍水的靠第一伤道防嫂线）剩。（2）同巾步注凯浆依据谁地层拔特点阔和监滚控量捐测结芹果设裳置和粪调整北注浆某压力喷、注喘浆量创等参甜数；4个注橡浆孔乖同时葱压注托，确胶保管校片背斗后环侨形间五隙均归匀充偏填，粉对称望压注慈。（3）二次坡注浆根据同是步注浆皮注入情育况和施显工监测鄙情况，层及时通体过管片掏中部的市吊装孔莲进行二葡次注浆扯。从而锋减少盾最构过后渐土体的政后期沉盼降，减博轻隧道圆防水压乒力；在盾尾恩后施作歌封水环自，可防南止盾尾量密封漏踏水或螺拼旋喷涌复等情况央发生；注浆梁压力亚控制桂在之加间，鸽一般堂选择忽双液房诚浆。3.勉2.制1盾构机的吊框装施工们特点泉：盾构机及获其后绍配套预设备厌总重100淘0吨左论右，杏最大忧单件球重量础为10乏0吨左遣右，赞由于摊盾构垄机最衔大单毅件重絮量较富重，栗吊装妹下井召深度策较深碰，为滥保证窜组装泼工程傻安全呼，按涨照25祥0t履带男吊（薄主吊厌车）榨和90毕t汽车吊蹲（配合钥吊车）隐配合进姻行方案砌设计，及顺利完冲成盾构颤吊装。采取措施：圆在盾构萄机吊装胖前，项吉目部组剪织有关恋人员进咏行了安排全技术耕交底，被在吊运碍过程中溜由现场车值班人县员和专抽职安全伪员进行吐全过程收旁站。3.樱2盾构扣施工巨工序模的安备全管杰理和殖控制施工主而要风险除：（1）物体千打击岗；（2）机械伤岁害；（3）高空坠寺落：（4）火灾善；（5）触电。吊装浪作业蠢时，诸设专士人指眠挥信跌号编制安具全合理晌的吊装恶方案，凭使用先主进的吊斜装设备魂和有安降全资质唱的吊装瓦队伍进初行施工辣，保证食了盾构娱机吊装这施工的门安全。3.徒2.帽2盾构喘始发施工束特点寸：（1）始发竖井载一般比严较深，邀地下水达压大始发竖军井深度约20m左右章，地纪下水台压高，且始发碰洞门断率面地质竞复杂多河变，极基易出现浩涌水涌拌砂现象饲。（2）洞门凿除阵危险乘系数柄高洞门凿除施滩工面积絮大，工沾期长，转易出现葛土体坍饼塌、涌神水涌砂氏等事故。施工主当要风险潮：1）涌水涌哄砂2）掌子初面失誓稳3）洞门密累封失效保证盾构始坐发的施穷工技术措卖施对盾耽构进梢出洞远区进推行地吴基加甩固在盾御构进溜出洞镇前方昼采用生高压筋旋喷循或搅银拌桩鞠加固熔，近将洞口徒侧井魂外土藏体加桂固深风度超午过隧线道底3m，加屋固体悔高为页超过吹隧道拐顶3m，长一丈般为6m，宽为悦隧道直况径加两汪边外各3m。1.洞口外温侧安装玻两道帘橡布橡胶探板止水利密封装显置。2.在洞喝门钢到环内鸡安装脾三道困钢丝锁刷，忌并在秃钢丝该刷之偿间沿逮外圈涉均匀践布置度注浆释孔。特殊朽情况城采用某强化肌洞门疯密封3.盾构出剂洞时在涂三道钢晒丝刷上钞及中间塞涂满油