盾构隧道施工风险与控制.ppt

中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 盾构遇到未探明孤石时，首先要从盾构掘进参数上去判断是否遇到孤石，一般情况下，遇到孤石是盾构掘进参数总推力增大、扭矩波动大，速度减慢，刀盘前面有异常响声，渣温升高，然后可以去抓取渣样，看是否存在微风化花岗岩，可根据岩石性状、所占比例、刀盘响声位置、扭矩变化规律来判断孤石大小，来调整盾构施工掘进参数。 2、遇到孤石后，盾构掘进参数的制定主要是从刀具保护角度来选择，掘进参数以“低速度、低转速、控扭矩、适推力、勤检查、控出渣”的思路进行制定，控制孤石对刀具的损坏，使地面沉降可控，安全通过孤石群。 通过孤石时，对刀具磨损量的评估非常重要，做好已经通过的孤石群掘进刀具磨损量的统计，量化总结，提前预判，及时更换刀具，切忌存在侥幸心里，该检查更换刀具时必须进行更换，若造成刀盘受损，则后果不堪设想。 施工对策 中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 盾构遇孤石出现掘进参数异常时，遵循“主动查看，积极处理，禁止盲推、强推”的原则。遇到掘进参数异常积极主动进行孤石的处理，坚决杜绝盲推、强推。 孤石掘进时，因掘进速度慢，应做好对出渣量的统计，严格控制出渣量。 盾构穿越孤石地层技术难度及施工风险极大，当遇到大型孤石群或大块孤石时，纯粹依靠盾构机本身无法达到处理的目的，应采用洞内开仓对孤石进行人工破除。 施工过程中应做好监控量测和信息反馈，做好地面巡查工作，并做好应急措施。 施工对策 刀具更换 中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 易形成喷涌，导致地面塌方、建（构）筑物开裂损坏 由于富水砂层含水量丰富，渗透性好，且受扰动后易液化，因此土压平衡盾构在富水砂层中掘进很容易出现喷涌现象，一方面，需用大量时间进行盾尾清理，严重影响盾构施工进度，另外，大量泥砂喷出或砂遇水液化，均易引起地层沉降，从而最终导致地面建（构）筑物沉降变形，甚至损坏。 地面沉降难以控制，易造成地面塌方、建（构）筑物开裂损坏 主要原因是： 1）砂层自身自稳性差，而刀盘开挖直径比盾体外径一般至少大200mm，从刀盘开挖到注浆填充这需要一段较长时间，这期间不可避免产生砂层沉降； 2）掘进过程中，不可避免要造成砂层失水，且一定会对砂层产生扰动，这都会导致砂层产生沉降。 若沉降控制不好，极易造成地面塌方、建（构）筑物损坏。 砂层风险 中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 盾构通过砂层地段的关键是防止因喷涌、失水、扰动等原因造成的沉降。 进行土体改良。主要是采用聚合物添加剂、膨润土等来改良渣土，以改善渣土的和易性，增加止水效果，避免喷涌的发生。 做好同步注浆和二次注浆工作。一方面，防止隧道后方的水流入土仓；另一方面，及时填充管片背后空隙，防止沉降进一步扩大。 根据地下水位、地层条件、隧道埋深等合理选择土仓压力。合理选择掘进参数。 增加盾尾油脂使用量，保护好盾尾密封，防止泥水、砂浆从盾尾密封冒出。 合理确定渣土的松散系数，严格控制出土量。要做到既不能多出，也不能少出。 尽量做到快速通过，避免刀盘转动对地层扰动时间过长。 做好监测工作，及时反馈监测信息。 施工对策 中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 粘性土层过多的细颗粒含量使其具有较强的粘附作用被粘附在刀盘和土仓内壁，很容易黏附在刀盘内形成泥饼，堵塞进渣孔和刀孔，刀具不能自转，导致刀具的偏磨，进而损坏刀体，造成刀盘扭矩增大，总推力增大，掘进速度缓慢；另外由于粘土中含砂量高，刀孔堵塞后，刀具在自转过程中被包裹在刀圈周围的泥砂磨损，而且磨损速度快，特别是刀圈的两侧，越磨越薄，最终导致刀具完全磨损。 高黏土风险 中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 盾构掘进过程中增加向土仓内及刀盘面注入泡沫量，在泡沫中加入分散剂或泥浆等添加材料改善碴土性能，提高碴土的流动性和止水性，防止涌水流砂和发生喷涌现象，并利于螺旋输送机排土。 合理确定渣土的松散系数，严格控制出土量。要做到既不能多出，更不能少出。 渣土可以适当偏稀，避免渣土偏干，造成糊刀盘。 渣土温度是刀盘结泥饼的重要体现，勤测量渣土温度，当渣土温度一环内升高3度时，应立即警戒，增加泡沫使用量，做好渣土改良，适当增加加水量，防止糊刀。 可在中心刀附近及刀盘面板设置冲洗装置，经常性的对刀孔进行冲洗，可防止刀盘结泥饼。 可适当增大盾构机开口率，有利于渣土进入刀盘，可防止刀盘结泥饼。 施工对策 中国中铁隧道集团有限公司 二、盾构隧道施工风险分析及控制 （1）在掘进过程中砂卵石地层对刀盘、刀具、渣土输送系统等部位磨损严重，造成换刀频率较高约150米需换刀一次，渣土输送系统需得到及时的修复； （2）