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地铁盾构法施工事故预防及处理措施
12页1、地铁盾构法施工事故预防及处理措施 【摘 要】为了提高地铁盾构法施工过程中事故预防及处理措施技术水平,结合广州地铁四号线盾构法施工工程,针对盾构法结泥饼、管片上浮控制、盾构机滚动监测、盾构法施工测量偏差等各种施工事故采取相应的预防及处理措施,从而加强了地铁工程的施工技术措施及安全性。通过对典型操作实例的分析和总结,验证了该方法的有效性。【关键词】地铁盾构法事故预防处理措施滚动监测 1、工程概况 广州地铁四号线大学城专线地铁盾构工程主要穿越仑头村、仑头海河床、官洲村、官洲河河床及少量果园。仑头村、官洲村多层居民建筑密集,地表高程一般为12.8616.68 m。此处地层强度及硬度较高为:右线中间段,其天然抗压强度单值为51.598.1MPa,平均值为78.2 MPa;左线ZDK16+400段,其天然抗压强度单值为58.577.5 MPa,平均值为67.1MPa。岩石硬度大,对刀具的磨损大。仑头盾构始发井至官洲站段隧道结构顶板在SCK17+100SCK17+400段切穿砂层,涌水量较大。虽然其结构顶板以上存在46 m厚的砂质黏性土等相对隔水层,但隧道外水压力较大,隔水层的渗透性将因围岩变形而增
2、大,那么隧道将出现不同程度的涌水、涌土问题。混合岩残积土、全风化强风化混合岩遇水具崩解性,受水影响其强度会迅速降低,稳定性较差,不利于围岩的稳定。开挖时若不及时支护或疏干地下水,则可能引起较大范围的坍塌失稳现象。本标段工程地质划分为9个岩土层,每个岩土层分别按岩土层代号、岩土名、时代成因和岩性描述。渗透系数的选用以抽水试验、室内渗透试验结果为主,渗透系数的具体选用见表1。2、施工事故预防及处理措施2.1防止盾构法结泥饼施工技术措施 盾构机穿越易结泥饼的5Z-1、5Z-2地层时,盾构机掘进时会在刀盘特别是刀盘的中心部位产生泥饼。当产生泥饼时,掘进速度急剧下降,刀盘扭矩也会上升,大大降低开挖效率,甚至无法掘进。施工中采取的主要技术措施为: 1)在到达这种地层之前把刀盘上的部分滚刀换成齿刀,增大刀盘的开口率。 2)加强盾构掘进时的出土管理,密切注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。 3)刀盘前部中心部位布置有数个泡沫注入孔,在这种地层掘进时可以适量增加泡沫的注入量,减小渣土的黏附性,降低泥饼产生的几率。 4)刀盘背面和土仓压力隔板上设有搅拌棒,以加强搅拌强度和范围,并通过土仓隔板上搅拌棒的泡
3、沫孔向土仓中注射泡沫,改善渣土和易性,增大渣土流动性。 5)必要时螺旋输送机内也要加入泡沫,以增加渣土的流动性,利于渣土的排出。 6)一旦产生泥饼,可空转刀盘,使泥饼在离心力的作用下脱落。确保开挖面稳定后,可采用人工进仓处理的方式清除泥饼。2.2防止盾构机螺旋输送器喷涌的技术措施 由于基岩裂隙水发育,且得到珠江水系的补给,进入土仓的渣土不具有一定的塑性,承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况采用下列措施: 1)隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系,管片处于硬岩含水层中长度越长,管片背后存储的水力和压力就越大,这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水,避免土仓与管片背后形成水力通道。 2)采取土压平衡模式掘进,严格控制进尺、出土量,保证盾构机连续均衡快速通过该区域。如图1。 3)及时对盾尾密封刷添加足量的油脂,确保盾尾的密封性,防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。 4)如果发现有涌水现象,将螺旋输送器前端退出土仓,并关闭土仓闸门。启用保压泵,将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情况下继续掘进,让切削下来的土体
4、挤出土仓内的水,但要预防仓内压力过高,造成盾构机前方隆起、冒浆和击穿盾尾密封等事故。 5)加强地面监测,及时进行信息反馈。2.3盾构法掘进过程中管片上浮控制措施 盾构机在掘进过程中,隧道管片位移多数情况下是管片上浮,主要受工程地质、水文地质、衬背注浆质量、盾构机姿态控制等方面的影响。2.3.1引起管片位移的因素分析 1)衬背环形建筑空间。当管片脱出盾尾后,由于盾构掘进过程中的蛇形运动,超挖以及理论间隙,管片与地层间存在一环形建筑空间。在软岩地层中,如果不及时进行同步注浆填充环形建筑空间,拱顶围岩极有可能产生变形引起地表过量沉降。在硬岩地层中,管片脱出盾尾后,环形建筑空间在相对长的时间内是稳定的,如不及时填充此空间,脱出盾尾的管片是处于无约束的状态,给管片的位移提供了可能的条件。 2)硬岩含水地层。在透水地层中盾构机掘进形成的环形建筑空间在充满水或初凝时间很长的浆液的情况下,若隧道管片全部浸泡在盾构掘进形成的“圆形坑道”之中,当管片所受到的浮力大于管片本身的自重,隧道管片在全断面地下水或未凝固的浆液的工况下,管片本身就有上浮的趋势。 3)衬背注浆工艺。一是注浆量不足:在盾构机掘进的过程中
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