地铁隧道盾构施工质量安全监控重点

地铁工程盾构法 隧道施工质量安全监督控制重点,张自太 港铁轨道交通(深圳)有限公司 2008年12月,地铁盾构法隧道施工技术概述盾构是一种既能支撑地层压力、又能在地层中掘进的施工机具. 以盾构为核心的建造隧道的施工方法称为盾构工法.,盾构机的分类,盾构法主要施工程序,8、盾构进入接井,7、接收井洞口土体加固,隧道盾构掘进示意图,开挖,衬砌,出土,运输,隧道地质情况、工程要求、环境保护要求、经济比较、地面施工场地大小等因素是盾构选型的基本依据。,根据施工要求及地质条件作好盾构选型工作,盾构机的选型,复合式盾构 Mixed Shield,盾构类型 Shield Machine Mode,硬岩式 hardROCK,土压平衡式 EPB,开式 Open mode,水力式 Hydro,泥水平衡式 Slurry Balance,土压平衡盾构机工作原理,水 土 压+ 压=土仓压力 力 力,泥水平衡盾构机工作原理,水 土 压+ 压=切口水压 力 力,盾构法隧道的一些原则性定义,1 .小净距 小于 0.7 D 2 .浅覆土 小于 D 3 .小半径 小于 40 D 4 .大坡度 大于 3% 5 .长距离 大于 45 KM 6 .大深度 大于 50 M,盾构法隧道施工三阶段,1 .盾构始发（出洞）阶段 2 .盾构试掘进和正式掘进阶段 3 .盾构接收（进洞）阶段,一 、盾构始发(出洞)阶段,盾构始发（出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发（出洞）前、后各项准备工作中需要做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。(南京案例盾构机被埋,停工3个月),盾构始发(出洞)阶段,盾构始发(出洞)阶段,盾构出洞土体加固针对土体加固应重点关注以下三方面：,加固土体与地墙间隙封闭,加固土体的均匀性,加固土体的强度,盾构始发(出洞)阶段,盾构始发基座设置盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否，直接影响到盾构机始发姿态好坏。在检查盾构始发基座时，应重点复核高度重视。,盾构始发(出洞)阶段,盾构始发(出洞)阶段,洞门位置及尺寸,盾构始发(出洞)阶段,盾构机及后配套设备井下验收在井下验收工作的重点是对盾构机及后配套设备主要部件和系统检查和核对，并对试运转情况进行见证，在验收合格前提下可批准盾构机及配套设备投入使用。盾构机井下调试、验收项目如下。,盾构始发(出洞)阶段盾构机及台车等吊装示意图,盾构始发(出洞)阶段,盾构机外观验收,盾构机主体（全长8.5M),盾构始发(出洞)阶段,盾构机调试验收,盾构始发(出洞)阶段,盾构机后盾支撑系统安装 盾构始发(出洞)三大钢结构件:1 . 洞门钢环2 . 始发托架3 . 反力架,盾构始发(出洞)阶段,洞门围护结构凿除（出洞侧）,盾构始发(出洞)阶段,盾构机始发(出洞)装置安装,二、盾构试掘进和正式掘进阶段,盾构施工掘进两个阶段: 1 . 100环试推进寻求最佳施工参数(根据合同约定由盾构机制造商负责)- 广深港案例 2 . 正式掘进阶段，施工承包商负责.,盾构试掘进和正式掘进阶段,盾构机施工参数管理土压力出土量掘进速度千斤顶推力刀盘扭矩和转速,盾构机中控室控制台和操控面板,盾构试掘进和正式掘进阶段,土压力管理超土压掘进-地面隆起欠土压掘进-地面沉降土压平衡掘进- 零沉降(+1-3)满足规范要求,盾构试掘进和正式掘进阶段,出土量进土量=出土量,盾构试掘进和正式掘进阶段,掘进速度,盾构试掘进和正式掘进阶段,千斤顶推力/行程3600T/2000mm千斤顶分组4组(上下左右),盾构试掘进和正式掘进阶段,盾构掘进姿态控制 规范规定允许偏差均为±50mm 。发现偏离应逐步纠正，不得猛纠硬调。,盾构试掘进和正式掘进阶段,管片拼装控制管片拼装是盾构法施工的关键工序，管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。,隧道管片拼装现场,流水线上的管模,管片脱模,三环试拼装试验,管片检漏试验,盾构试掘进和正式掘进阶段,制作管片模具的精度符合规范要求。制作管片类型、管片脱模后成品外观质 量及尺寸偏差满足设计和规范要求。管片的砼抗压强度及抗渗指标满足设计 要求。管片的检漏检测和三环试拼装检验符合 规范要求。,盾构试掘进和正式掘进阶段,管片进场检查根据管片排序图核对进场管片规格是否满足施 工需要。审查进场管片出厂质量合格证明文件。复查进场管片外观质量，若发现缺陷应及时督促承包单位进行修补。,管片进场卸车,盾构试掘进和正式掘进阶段,管片拼装前检查根据管片接缝防水设计要求一般需粘贴防水密封垫，工程师应在管片拼装前对密封垫粘贴位置和粘贴质量逐块检查。,盾构试掘进和正式掘进阶段,管片成环后检查高程和平面偏差。纵、环向相邻管片高差和纵、 环向缝隙宽度。纵、环向相邻管片螺栓连接。,三环试拼装,盾构试掘进和正式掘进阶段,注浆作业监控 (同步)浆液配合比 (粉煤灰,膨润土,沙)注浆量 (理论缝隙量1.52倍)注浆压力 (0.10.3MPA),地面浆液搅拌,同步注浆,搅 拌 站,同 步 注 浆,浆液配合比：水 粉煤灰 膨润土 细砂240kg 310kg 110kg 710kg,三、盾构接收（进洞）阶段,盾构接收（进洞）阶段掘进是盾构法隧道施工最后一个关键环节。盾构能否顺利进洞关系到整个隧道掘进施工的成败。在盾构进洞前后需监督承包单位做好充分的盾构接收的准备工作，确保盾构以良好的姿态进洞，就位在盾构接收基座上。,盾构接收（进洞）阶段,盾构接收（进洞）阶段,盾构进洞土体加固盾构进洞区域土体加固一般与出洞区域土体加固是同时进行，对盾构进洞土体加固效果的检验可参照对盾构出洞土体加固。,盾构接收（进洞）阶段,盾构接收基座设置盾构接收基座用于接收进洞后的盾构机，由于盾构进洞姿态是未知的。在盾构接收（进洞）前仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面为原则），确保盾构机进洞后能平稳、安全推上基座。,盾构机进洞后在接收基座上,进洞前破除围护结构,盾构接收（进洞）阶段,盾构接收进洞南京案例盾构隧道塌跨一百多米,盾构机全部被埋,目前还在处理中.,四、特殊地段的盾构施工技术措施,1 . 盾构通过岩溶和溶蚀空洞 2 . 盾构通过高架桥桩基 3 . 盾构通过球状风化体地段(孤石) 4 . 盾构通过泥质粉砂岩段(结泥饼) 5 . 盾构在上软下硬段岩层掘进,刀盘结构上形成的泥饼,五、盾构隧道施工质量问题,施工过程常见的质量问题 管片破损(崩缺、裂纹 )、错台、渗水、上浮、隧道轴线偏差 (沈阳地铁案例),管片拼装长出现的问题,隧道管片错台漏水,质量问题产生的主要原因,管片崩缺、裂纹产生的原因 1. 盾构机盾尾间隙过小。2. 千斤顶布置不合理, 千斤顶的分布与管片 接缝不匹配。3. 盾尾铰接使盾尾与管片的适应性变差。4.吊运和拼装过程中的碰撞损坏盾构机轴线与管片轴线偏差过大 5.盾构机轴线与管片轴线偏差过大盾构机轴线与管片轴线偏差过大 6.各组推进千斤顶推力相差过大等。 7.管片上浮和管片扭转方面的原因,封顶块出现严重损坏,管片上出现细纹裂缝2,控 制 要 素,质量问题产生的主要原因,管片渗漏水产生的原因 1.管片本身质量原因。 。2.管片壁后注浆防水质量原因。3.施工原因 。,质量问题产生的主要原因,管片错台产生的原因 1.线路方面的原因 (小曲率半径地段 表现在隧道腰部左右方向错台)。2.管片上浮造成错台(主要表现为竖向错台,隧道顶部、拱部错台量最大 ) 。3. 注浆偏压造成错台(一般表现为局部管片块的向隧道内部错台 )。4.其他原因造成错台 (管片选型不当,掘进操作不当,急纠偏) 。,针对质量问题采取的措施,1)加强管片本身生产质量控制2) 盾构机采用主动铰接3) 严格控制管片进场、运输、拼装引起的质量缺陷4) 控制好盾构机姿态,合理调整掘进参数5)同步注浆及二次注浆及时跟进.,已拼隧道,隧道设计轴线,盾构机,纠偏曲线,TBM方位角,纠偏曲线上管片拼装,盾构机纠偏曲线,六 、 盾构隧道施工安全问题,盾构法隧道施工，掘进速度快、质量优、对周围环境影响小、施工安全性相对较高，但盾构施工技术有着自身的特点，安全管理工作只有适应盾构施工的特点，才能利用盾构的优势、克服传统隧道施工的劣势，真正做好建筑施工企业的安全工作。,盾构隧道施工安全问题,盾构机刀盘前的压气作业 当操作人员必须进人盾构机前体刀盘内作业时，如果盾构机前方或上方的土体不能自稳，土体可能通过刀盘的开口处进人刀盘内，威胁作业人员的安全。因此，压气作业是盾构安全施工的一个重点，也是一个值得注意的危险源。,盾构隧道施工安全问题,盾构刀具更换 深圳地铁一期工程四号线案例,开仓换刀,盾构隧道施工安全问题,施工用电管理 盾构机掘进用电一般是采用双回路专供的电缆，供电电压达10 kV ,隧道内环境潮湿，随着盾构向前不断推进，高压电缆也要经过多次连接，接头要选用优质的专用接驳器，电缆要固定好在隧道内，并留有一定活动余地，悬挂高度合适，至少要比运输车辆高，防止运输车辆脱轨后击断电缆，造成严重后果。 除了盾构机以外，盾构隧道施工其它临时用电也很多，必须采用三级配电，二级保护，尤其要配备足够的分配电箱，电箱要用铁皮制作，不能用木板或胶板等其它材料代替，并要真正做到一机、一闸、一箱、一漏等四个一。往往施上单位很难做到四个一，尤其为了省钱，一箱多机、一箱多闸现象较为普遍，极易合错闸，从而导致触电事故。,配电箱,高压电工在检测电气安全性能,盾构隧道施工安全问题,隧道内临时轨道运输,盾构隧道施工安全问题,环境危害因素 盾构机仅推进系统就要消耗1 000 kW的功率，当岩石较硬或具有很高的耐磨性时，其机内的温度很高，最多可超过50度，尤其是在南方施工，夏季时间长，外界温度高，隧道内主要处在湿、闷、热的环境中，尽管盾构机配备了送风系统，在很大程度上减低了温度，但比地面作业还是要差得多，气温应尽量控制在28度左右。盾构机在推进过程中，噪音往往超过80dB，作业人员长时间处于这种环境下极易疲劳，从而诱发安全事故。因此，作业人员要配带耳塞，保证足够的休息时间，上班不超过8小时，如有必要，除送风系统外，增设抽风系统或冷却系统，加强空气对流。,在刀盘里焊割，汗流夹背,风管,盾构隧道施工安全问题,盾构机拼装解体吊装安全问题 盾构机单体最重达l00余吨，始发与到站吊装上下井要选用有足够安全系数的大型吊车(宜选用200 t以上)，过站平移作业和过站运输、洞门和联络通道施工涉及多工种交叉立体施工作业，相互之间在配合上会有一定影响，总体协调性非常重要。,结束语,盾构法隧道工程是一项综合性施工技术。是人,机,土三者之间的有机统一。盾构机械技术 隧道测量技术 地下防水技术 盾构施工安全技术,谢 谢！,