盾构隧道进出洞施工风险
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一、不良地质中盾构施工风险1、盾构处在承压水砂层中,由于正面压力设定不够高,缺少必要的砂土改良措施以及盾尾密封失效,而引起正面及盾尾涌砂涌水导致盾构突沉、隧道损坏;2、在盾构上部为硬粘土、下部为承压水砂层时,由于硬粘土过硬很难顶进,而承压水砂层则因受压不足不能疏干而发生液化流失导致盾构突沉;另因过硬粘土卡住密封舱搅拌棒使粘土与砂土不能拌合排出,致使盾构下部砂土液化由螺旋器流出,导致盾构底部脱空下沉;3、超越沼气层或其他原因形成的含气层时(如气压法施工的隧道或工作井附近),如未探明其范围和压力、未事先进行必要的释放、未采取防备毒气和燃爆的措施,开挖面喷出的气体及其携带的泥沙可能引起盾构姿态突变、隧道突沉以及毒气燃爆的灾害;4、对沿线穿越地层中的透镜体、洞穴或桩基、废旧构筑物等障碍物。
未事先查明并做预处理或备有应急措施,可能引起盾构推进突沉偏移,盾尾注浆流失,致使地面沉陷过大,盾构无法推进。
二、盾构进出洞风险盾构在工作井出洞或进洞时,需要凿除预留洞口处钢筋混凝土挡土墙,而后由盾构刀盘切削洞口加固土体进入洞圈密封装置,此过程中洞口土体及加固土体暴露时间较长,且受前期工作井施工方法及其施工扰动影响,容易因加固土体或洞圈密封装置的缺陷而发生洞口水土流失或坍方。
如遇饱和含水砂性土层或沼气以及其他原因形成的含气层(如气压法施工的隧道或工作井附近),更易发生向井内的大量涌沙涌水而导致盾构出洞磕头或盾构进洞突沉,甚至在盾构进洞突沉中拖带盾尾后一段隧道严重变形或坍垮,造成极严重的工程事故,并严重破坏周边环境。
由于盾构进出洞事故概率较高,其后果可能极为严重,因此对关系到盾构进出洞风险的每个细节必须严格仔细的采取可靠的风险控制措施。
三、盾构穿越江河水底的风险当盾构推进挤压导致前方土体隆起过多,或盾构处于饱和含水砂层中发生涌水突沉引起上方江底沉陷,产生涌水裂隙,致使大量河水由盾尾或开挖的缺陷处涌入而淹没隧道。
四、旁通道施工风险1、旁通道冻结施工中,隧道钻冻结孔防喷措施不当引发泥水喷涌;2、旁通道冻结壁由于冻结管断裂、渗漏而未能使冷冻圈全部交圈导致透水失稳;3、临时支护强度、刚度不够或拆模过早,引起旁通道及连接隧道严重变形或坍塌;4、旁通道冻结体冻胀融沉引起隧道变形过大而危害隧道安全。
盾构法施工安全技术与风险控制一、风险分析(1)在吊装作业前,钢丝绳死弯、吊钩连接松动以及限位器发生失灵状况且未及时检测维修,可能造成吊装作业中钢丝绳断裂、吊钩脱落等后果,从而造成起重伤害。
(2)始发或接收盾构工作井端头地层未加固且未及时察觉,可能造成盾构机械在接收过程中因地基承载力不足而压垮工作井,造成地基坍塌。
(3)施工前掘进参数选择错误、开挖面失稳、隧道塌陷以及地表下沉等状况,可能造成坍塌等事故。
(4)通过浅覆土地层时,因开挖深度过小可能使上方地层承载力过小而坍塌;通过小净距、小半径曲线、大坡度地段时,易因开挖半径和开挖量选择过大或过小或洞壁支护不当而造成通道渗水、冒顶片帮、坍塌等事故。
(5)施工过程中,盾构机械的刀具、刀盘、主轴承等重要部件失效失灵,可能因刀具、刀盘碎裂而飞出伤人,主轴承断裂而造成机械伤害。
(6)施工人员在端口带压时更换刀片,可能在拆卸刀片时,因刀片飞出而造成机械伤害。
(7)施工运输指挥不当,信号和制动失灵,货车汽车超速、超载及机械故障等,可能会导致货车侧翻、机械损伤甚至导致车祸发生,造成车辆伤害。
(8)未配备或极少配备消防器材或消防器材失效,可能导致在意外火情发生时无法及时处理,从而酿成火灾、人体被灼烫等事故。
(9)盾构施工前,未对地层、地下管线、地上地下的建筑物、构筑物以及障碍物进行详细而周密地调查,可能导致在施工过程中不慎破坏地上地下的建筑物、构筑物以及地下管线等设施而造成坍塌,以及破坏地基稳定性,使隧道出现冒顶片帮等问题。
若管道为输水管道,还会导致隧道渗水,造成透水事故。
(11)施工单位未建立健全完善的安全生产保障体系及规章制度,未对施工人员进行安全教育和培训,盾构作业人员未进行专业技术培训考核或者未合格且颁发相应操作证后就上岗的,这会使施工风险大大增加,特别是盾构工作中因操作人员的错误操作,可能会造成机械伤害。
(12)盾构施工各工序作业前未编制安全作业规程和作业指导书,关键工序未编制专项安全技术措施或编制后未经监理单位审批后实施,可能导致施工过程中安全监管不严,工作人员疏忽大意,造成机械伤害、物体打击等各种伤害。
地铁盾构施工进出洞安全管理规定盾构机进出洞是隧道施工中一项高风险的分部分项工序,人机交错、立体施工的特性十分显著。
整个施工作业环境处于一个整体的动态之中,蕴藏着土体坍塌、环境破坏、管线事故、起重伤害、高处坠落、物体打击等多种事故发生的可能。
与此同时,也存在着很多的工程风险,如果没有严密的专项施工方案、精心的施工组织、严格的过程监控,还有可能造成对隧道上部、工地周遍建筑和其他管线设施的破坏。
为了确保进出洞施工过程中的安全生产工作,特做如下规定:一、施工所必备的管理资料1、施工单位①进(出)洞施工专项方案。
(经总承包方总工程师批复)②安全技术交底(由分管安全副经理或技术负责人实施)③安全专项教育(由项目安全员实施,全体施工人员签字)④安全设施验收(包括对进出洞脚手架、高空临边围护设施、吊架、由项目技术负责人、安全员、设备员共同验收)⑤进出洞作业人员中特殊工种的操作证复印件⑥危险作业监控记录(由安全员填写,使用安全生产保证体系表式)⑦进(出)洞施工前的专项安全检查2、监理单位①对进(出)洞施工方案的审核、总监理工程师的签字②对进(出)洞施工的旁站监控记录③进(出)洞施工前的专项安全检查二、组织人员保证为了在进出洞施工中做到分工明确、各负其责,从而确保施工安全、有序的进行,要求各施工、监理单位在投标时所承诺的到位人员,必须全部到位,不得以任何理由私自调离岗位,如发现有类似情况将按责任违约进行经济处理;如确需人员变动的,应向所在项目公司提出申请按程序调换,调换人员不得低于原人员资质。
地铁盾构施工进出洞安全管理规定(2)为了保障地铁盾构施工进入和离开隧道洞口的安全,提高施工过程中的风险防范和应急处置能力,制定以下地铁盾构施工进出洞安全管理规定:一、施工前准备1. 盾构机进入洞口前,需进行全面检查和试运行,保证设备和工具的正常运行。
2. 针对施工现场进行安全评估,制定详细的施工方案,包括进出洞的具体操作步骤和风险控制措施。
盾构机施工中的“磕头”风险及其防控策略
盾构机进出洞磕头现象是指在盾构机始发初始推进过程中,当盾构机抵达掌子面及脱离加固区时,由于土层支持力变化,导致盾构机偏离预定位置较多,从而发生抬头碰撞或磕头碰撞的风险事故。
这种现象可能导致盾构机损坏、涌水涌砂、土层变形等安全风险。
造成盾构机进出洞磕头现象的原因主要包括地质条件差、施工测量误差以及盾构机始发姿态调整不当等因素。
为了避免盾构机磕头,实际操作中一般会采取抬高盾构机的始发姿态的措施。
如果盾构始发姿态抬高量不足,则会出现磕头现象;反之,则会出现抬头现象。
此外,盾构机在推进过程中,如果泥土仓实际土压力值低于理论值,也可能导致盾构机头部周期性下降,从而产生磕头现象。
因此,在盾构机施工过程中,需要密切关注地质条件、施工测量和盾构机姿态等因素,并采取相应的措施来避免盾构机进出洞磕头现象的发生。
同时,在盾构机推进过程中,也需要对泥土仓的土压力进行实时监控和调整,以确保盾构机的安全稳定推进。
关于盾构隧道施工风险与规避对策摘要:盾构隧道法施工从起初使用至今任在不断的发展,并且被现在很多领域所使用,随着科学技术的不断发展,应用将更加广泛,且盾构法隧道施工技术在不断的完善,用此方法在对隧道的挖掘上起到了很大的成效,并且施工不是那么困难,但在广泛应用的同时,安全问题成了人们所关注的,本文将对盾构隧道施工风险加以分析,并提出相应的对策。
关键词:盾构隧道;施工风险;规避对策中图分类号:u45盾构法进行隧道挖掘在很多大的城市以及大的工程中被广泛应用,并且盾构法开采隧道已经发展到了如火如荼的阶段,在上海、南京、黄河、长江等关于输水或水下隧道,都采用了盾构隧道法进行对隧道的挖掘。
由于盾构隧道法施工过程中,有的在水下施工,有的山里施工,总而言之,施工的环境非常的复杂,且施工的危险性非常的高,由于盾构隧道法施工科技含量高,对隧道的挖掘起着非常重要的作用,所以人们对其使用上非常重视,为了在施工过程中,减少危险系数,通过对大江以及大海的盾构隧道法进行风险探析。
一、盾构施工法的含义盾构隧道施工法,是指在施工过程中使用盾构机,一边要控制开挖面以及周围土体不发生坍塌现象,一方面对隧道进行挖掘,并在机体内装一些管片形成衬砌,实施壁后注浆,从而达到不扰动周围的土体而修成隧道的方法。
盾构法施工是一个非常复杂的工程过程,它对周围的环境以及施工技术都有很大的关系。
所以在进行盾构法施工前,要对环境因素进行分析,然后才能得出符合实际的结果。
盾构施工阶段主要包括以下几个环节:土体开挖与开挖面支护;盾构推进与衬砌拼接;盾尾脱空与壁后注浆。
盾构隧道施工风险由于盾构隧道施工的环境非常的复杂,施工过程也非常的复杂,所以要对盾构隧道施工法进行风险上的预防,就要根据盾构隧道法的施工环节进行风险分析。
首先,在进行盾构隧道法施工时,要先对地形、地质进行勘测,勘测出影响盾构施工法的环境因素,可是在对于江海的勘测中,由于要勘测的环境在水底,这样的环境非常的艰苦,勘测条件有限,这样在很大程度上影响了勘测的结果,这样在进行环境因素分析时,就会具有局限性。
盾构施工所面临的几大主要风险一、不良地质中盾构施工风险1、盾构处在承压水砂层中,由于正面压力设定不够高,缺少必要的砂土改良措施以及盾尾密封失效,而引起正面及盾尾涌砂涌水导致盾构突沉、隧道损坏;2、在盾构上部为硬粘土、下部为承压水砂层时,由于硬粘土过硬很难顶进,而承压水砂层则因受压不足不能疏干而发生液化流失导致盾构突沉;另因过硬粘土卡住密封舱搅拌棒使粘土与砂土不能拌合排出,致使盾构下部砂土液化由螺旋器流出,导致盾构底部脱空下沉;3、超越沼气层或其他原因形成的含气层时(如气压法施工的隧道或工作井附近),如未探明其范围和压力、未事先进行必要的释放、未采取防备毒气和燃爆的措施,开挖面喷出的气体及其携带的泥沙可能引起盾构姿态突变、隧道突沉以及毒气燃爆的灾害;4、对沿线穿越地层中的透镜体、洞穴或桩基、废旧构筑物等障碍物。
未事先查明并做预处理或备有应急措施,可能引起盾构推进突沉偏移,盾尾注浆流失,致使地面沉陷过大,盾构无法推进。
二、盾构进出洞风险盾构在工作井出洞或进洞时,需要凿除预留洞口处钢筋混凝土挡土墙,而后由盾构刀盘切削洞口加固土体进入洞圈密封装置,此过程中洞口土体及加固土体暴露时间较长,且受前期工作井施工方法及其施工扰动影响,容易因加固土体或洞圈密封装置的缺陷而发生洞口水土流失或坍方。
如遇饱和含水砂性土层或沼气以及其他原因形成的含气层(如气压法施工的隧道或工作井附近),更易发生向井内的大量涌沙涌水而导致盾构出洞磕头或盾构进洞突沉,甚至在盾构进洞突沉中拖带盾尾后一段隧道严重变形或坍垮,造成极严重的工程事故,并严重破坏周边环境。
由于盾构进出洞事故概率较高,其后果可能极为严重,因此对关系到盾构进出洞风险的每个细节必须严格仔细的采取可靠的风险控制措施。
三、盾构穿越江河水底的风险当盾构推进挤压导致前方土体隆起过多,或盾构处于饱和含水砂层中发生涌水突沉引起上方江底沉陷,产生涌水裂隙,致使大量河水由盾尾或开挖的缺陷处涌入而淹没隧道。
盾构隧道施工风险与规避对策摘要:近些年来我国很多城市都开始了城市地铁建设,这为我国的交通压力带来了巨大的缓解作用。
在地铁建设施工的过程中,盾构隧道施工是十分重要的施工方法。
在盾构隧道施工的过程中会使用到盾构机,这样就能够让土体与开挖面保证一定的稳定性从而使得隧道施工更加顺利。
在盾构隧道施工中避免不了一些风险隐患,本文对盾构隧道施工风险进行了概述,同时提出了相应的规避对策。
关键词:盾构隧道;规避对策;施工风险引言近些年来我国人口增长越来越快,城市化建设也在不断地发展,特别是在一些大城市中人口密度越来越大,使得城市交通越来越拥挤,这给居民的出行和日常生活带来了十分的不便。
在很多大城市中已经加大了地铁建设和隧道建设,这将会给我国的交通压力带来极大的缓解作用。
另外我国的水利工程也处于高速发展状态,水利工程隧道施工范围也越来越广。
与其他建筑工程相比,隧道工程是比较复杂的,为了保证隧道施工的质量,通常会采取盾构法来进行隧道施工。
虽然说盾构法在隧道施工中可以很大地提升工作效率,但是也会伴随着一些风险,这些风险一旦变为事故将会带来极大的损失,所以在进行盾构隧道施工时必须采取有效的对策来避免施工风险的产生[1]。
一、盾构隧道施工风险产生的因素盾构隧道施工风险产生的主要因素如下:(1)隧道施工地质的复杂性。
在隧道施工中,施工环境和工程地质十分复杂,其变动性较大。
在水利隧道施工的过程中会出现大量的水活动情况,这对于隧道施工会带来很多技术上的困难。
由于某些特定情况的限制会给勘察工作带来一定的困难,使得勘察数据与实际情况有所出入。
(2)在地铁隧道的周围,建筑物结构十分复杂,相关部门也不能提供精确的资料,这样会增加施工的不确定性。
(3)施工准备工作不足。
在隧道施工前期没有做好相应的准备工作,这样会加大风险发生概率。
(4)隧道施工安全机制还需要改进。
隧道施工的安全管理机制还不够成熟[2]。
(5)缺乏相应的专业施工人员。
在很多隧道施工中都会聘请普通务工人员,这些工作人员缺乏专业培训,无论是在理论知识上还是实践经验上都存在着不足,在人员管理上也存在着一定的缺陷。
盾构施工风险掌握近年来,国内地铁区间隧道大量承受盾构法施工,盾构技术有了长足进步,但盾构施工事故还是时有发生。
在盾构施工中地质是根底,设备是关键,人是根本.避开事故的核心是对风险进展辨识,实行有效措施,阻挡或降低风险的发生。
一、盾构进出洞风险掌握盾构在工作井内始开掘进必需凿出预留洞口的钢筋混凝土后,才能将盾构推入洞口,盾构刀盘转动切削洞口外土体.由于凿出预留洞口的钢筋混凝土需要较长时间,洞口土体暴漏时间过长会引起土体坍塌进入工作井,影响盾构始发;如遇含水饱和的砂性土,极易引起大量水涌入工作机,造成严峻的工程事故,延误工期和造成巨大的经济损失。
尤其是大直径盾构由于埋设大和洞口面积大,盾构始发的风险更大。
需实行以下措施:①从设计上加强端头加固措施,如在端头洞门增加排素混凝土桩,端头加固选用效果较好如三轴搅拌桩的施工方案。
②对于富水地层,必需承受降水措施。
③对端头加固加固效果进展检测,确保端头加固的整体性和抗渗性满足设计要求.加固体与井壁密封性不能消灭缺陷点。
二、小曲线半径地段盾构施工风险掌握小半径曲线上推动时,土体对盾构和区间的约束力差,盾构轴线较难掌握。
同时由于曲线半径过小,使得掘进时盾构机向曲线外侧的偏移量增大,对管片拼装造成肯定影响。
施工中严格掌握油缸的分区推力,适时调整盾构姿势,严格掌握盾尾间隙。
小半径曲线盾构掘进时,要实行以下措施:①盾构测量盾构在小半径曲线段推动时,增加隧道测量的频率,确保盾构测量数据的准确性。
通过测量数据来反响盾构机的推动和纠偏.在施工时实施跟踪测量,确保盾构机良好的姿势。
由于隧道转弯曲率半径小,隧道内的通视条件相对较差,需屡次设置的测量点和后视点。
在设置的测量点后,严格加以复测,确保测量点的准确性,防止造成误测.同时,由于盾构机转弯的侧向分力较大,易造成已成环隧道的水平位移,所以必需定期复测后视点,保证成型隧道位置的准确性。
②盾尾间隙掌握小曲率半径段内的管片拼装至关重要,合理的盾尾间隙有利于管片拼装和盾构进展纠偏。
地铁隧道盾构施工常见风险及规避对策摘要:本文主要对我国地铁隧道盾构施工中常见的风险以及对应的解决措施,进行深入的研究和详细的分析,以期能够为我国地铁运输行业的稳定发展以及人们的出行安全提供坚实、有力的保障。
关键词:地铁隧道;盾构施工;常见风险;规避对策1、地铁隧道盾构施工常见风险分析1.1盾构进出洞存在的风险盾构进洞施工而言,其操作原理主要是运用反力架以及始发基座等设备,在始发井中进行施工操作,保证盾构机在脱离了盾构基座以后,能够在预先设置好路线的情况下,顺着井壁上挖凿的洞口,按照计划好的方向,展开后续施工操作。
对于盾构机而言,其操作原理主要是盾构机顺着竖向井洞的外侧方向进行逐渐挖掘,在挖掘到竖向井洞内部之后,对基座上相关内容展开操作。
根据实际调查研究能够了解,盾构出洞的具体流程为:盾构出洞准备工作、拆除洞门、施工进入、封堵洞门。
1.2开挖面失稳存在的风险在地铁隧道盾构施工开挖过程中,前方遇到了流沙或者管涌,导致盾构机出现突然下沉或者磕碰机头的情况。
地层空洞问题存在于地铁隧道盾构施工的挖掘工作中,会使盾构机的轴线在挖掘过程中出现塌方、沉陷、偏移等众多问题。
覆盖地面的沙土厚度比较浅,在盾构机进行推进操作的过程中,会导致冒顶问题的产生。
另外,如果有大量的水突然在盾构机运行过程中涌出,则很容易使大面积的塌方出现在盾构机的正面位置。
此外,当运用在盾构机开挖过程中的水泥浆,具有的性能难以满足施工要求时,不仅开挖土地无法具有较高的稳定性和牢固性,还会使周围地表产生大幅度的变形,对地铁隧道盾构施工安全以及进度造成严重影响。
1.3盾构机穿越密集建筑群沉降存在的风险我国地铁隧道盾构施工存在的众多风险中,盾构机在穿越密集度较大的建筑群时存在的沉降风险,对地铁工程整体质量具有的影响极大,对人们生命安全造成的影响是众多风险中程度最大的。
主要是因为地铁隧道盾钩机在进行前进挖掘的过程中,很容易导致周围的地表发生严重变形,其变形过程大致可以分为5个阶段:挖掘之前沉降、初期挖掘沉降、盾构挖掘沉降、盾钩空隙沉降、挖掘后期沉降。
盾构隧道施工中的风险管理与安全控制盾构隧道施工是一项复杂而具有挑战性的工程,涉及到许多潜在的风险和安全隐患。
因此,进行有效的风险管理和安全控制是确保施工质量和工人安全的关键。
本文将介绍盾构隧道施工中的一些常见风险,并提供一些建议用于风险管理和安全控制的措施。
一、盾构隧道施工中的风险1. 地质风险:隧道施工过程中,地质条件常常难以预测,例如地下水位、岩层变化等。
这些地质风险可能导致隧道坍塌、水浸等意外情况,严重影响施工进度和工人安全。
2. 机械故障:盾构机是隧道施工的关键设备,机械故障可能导致施工停工、延误或甚至事故。
盾构机的维护和检修至关重要,定期进行维修保养和性能检测,确保其正常运行。
3. 突泥突水:地下水源丰富的地区,隧道施工中常常面临突泥突水的风险。
施工过程中,必须加强水文勘探和监测,在施工过程中采取相应的防水和排水措施。
4. 各种事故风险:隧道施工中还存在火灾、爆破、坍塌等各种事故的风险。
施工前必须进行详细的风险评估,制定相应的应急救援计划,并加强现场安全教育和培训,提高工人的安全意识。
二、风险管理和安全控制措施1. 严格遵守相关法规和标准:施工单位必须严格遵守国家和地方的法规和标准,包括相关的安全生产法规、施工规范等。
2. 预防性控制:在隧道施工前,进行详细的工程地质勘探和风险评估,制定详尽的施工方案和安全管理计划。
合理安排施工时间,避开恶劣气候条件,以预防意外情况的发生。
3. 严格的质量管理:加强材料的选用和质量监控,遵循施工规范和质量检验标准,确保使用的材料符合要求,减少质量问题带来的风险。
4. 安全培训和管理:组织全体工人进行安全培训,并建立完善的安全管理制度。
对工人进行定期的安全教育,提高他们的安全意识和应急处理能力。
5. 定期检查和维护:盾构机和其他施工设备需要定期进行检查和维护,确保其性能正常。
每天对隧道施工现场进行巡视,及时发现和处理安全隐患。
6. 建立应急救援机制:制定详细的应急救援计划,包括事故报告和应急处理流程。
国内盾构隧道工程事故案例分析国内TBM、盾构隧道工程事故案例分析在盾体支护下进行地下工程暗挖施工,不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响,能较经济合理地保证隧道安全施工。
盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化,掘进速度较快,施工劳动强度较低。
但在施工过程中人机交错的特征十分明显,特别是在衬砌、运输、拼装、机械安装等环节工艺复杂,较易出现起重伤害、电瓶车伤人、机械伤害、高处坠落等多种事故,且在饱和含水的松软地层中施工,地表沉陷风险极大。
一、盾构进出洞阶段发生的安全事故盾构进出洞都存在相当大的危险性。
整个施工作业环境处于一个整体的动态之中,蕴藏着土体坍塌、起重伤害、高处坠落、物体打击等多种事故发生的可能。
南京地铁盾构进洞事故1、工程概况南京某区问隧道为单圆盾构施工,采用I台土压平衡式盾构从区间右线始发,到站后吊出转运至始发站,从该站左线二次始发,到站后吊出、解体,完成区间盾构施工。
该区间属长江低漫滩地貌,地势较为平坦,场地地层呈二元结构,上部主要以淤泥质粉质粘土为主,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。
到达端盾构穿越地层主要为中密、局部稍密粉土,上部局部为流塑状淤泥质粉质粘土,端头井6m釆用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。
2、事故经过在盾构进洞即将到站时,盾构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,瞬时涌水涌砂量约为260m3/h,十分钟后盾尾急剧沉降,隧道内同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,到达段地表产生陷坑,随之继续沉陷。
所幸无人员伤亡,抢险小组决定采取封堵洞门方案。
盾构安全风险分析报告盾构是一种专门用于地下隧道建设的机械设备,它的造价昂贵且难以恢复,所以盾构施工的安全风险分析对于工程建设的顺利进行至关重要。
首先,盾构施工过程中可能会出现的安全风险是坍塌事故。
由于盾构机械在地下钻进时需要持续向前推进,而地下的土层和岩石的稳定性往往难以预测,如果遇到不稳定的土层或者岩层,就有可能导致地层坍塌,影响盾构机械的正常运行,甚至造成人员伤亡和设备损坏。
其次,盾构施工可能会遭遇地下水的涌入,导致隧道内部被淹。
在盾构开挖过程中,地下水位的高低以及水质的情况都很难预测,如果地下水位过高或者地下水的流速过大,就可能会对盾构机械和施工人员的安全构成威胁,甚至导致机械损坏和事故发生。
此外,盾构施工还可能遇到地下洞穴或者地下管道的存在,如果无法准确地掌握地下隧道的位置和范围,就有可能在施工过程中意外破坏现有隧道或者管道,造成财产损失和人员伤亡。
针对这些安全风险,我们可以采取以下措施来降低风险。
首先,施工前应进行充分的地质勘探,了解地下地质条件和土层的稳定性,可以采用先进的地质勘探技术,如地下探测雷达和地下水位监测仪等,尽量减少不稳定地层的影响。
其次,应加强对盾构机械的监测和维护,定期检查机械的状态和工作效果,确保设备的正常运行。
另外,应配备专业的维修人员和紧急救援队伍,及时处理设备故障和应对紧急情况。
此外,可以采用隔水墙和密闭掌子面等防水措施,以减少地下水涌入的影响。
同时,可以利用水泥浆和注浆技术进行地层固化,提高地下土层的稳定性。
最后,必须对施工现场进行严格的管理,确保工作人员遵守安全操作规程,配备足够的安全装备,加强安全教育和培训,提高员工的安全意识和应急反应能力。
综上所述,盾构施工存在一定的安全风险,但只要采取科学合理的预防措施和管理措施,可以有效降低风险,并确保施工过程的安全顺利进行。
盾构施工过程安全风险源分析及应对措施一、盾构进出洞风险源产生原因:粉砂质土体内加固质量差;砂层透水快。
可能引发的后果:洞圈内出现渗水、流泥、地面塌陷。
预控措施:在洞门凿样洞,对加固土体取芯,如达不到要求,进行旋喷加固处理。
应急处理措施:1、在凿样洞时出现渗漏,并且流量大时,将样洞用石子和快硬水泥快速封住,然后在洞圈范围内进行双液压密注浆2、在洞门混凝土凿除时,如果出现流泥现象,应立即用已装砂的编织袋进行封堵密实,然后采用双液压密注浆加固。
二、联络通道冷冻法施工1、隧道内钻冻结孔漏沙、涌水风险产生原因:没有预先安装阀门;地质处于流沙层。
可能引发的后果:漏沙、涌水、地面沉降、危害管线和附近建筑物。
预控措施:1、冻结孔施工前,在布孔范围内打若干小孔(4)38mm)探孔(有孔口密封装置),探测地层稳定情况。
2、在冻结孔钻孔施工期间,现场配备应急抢险堵漏物资和设备。
3、采用强力水平钻机,实现无泥浆钻进。
4、准备液氮,当出现险悄用液氮快速冻结。
应急处理措施:1、如发现有漏砂、涌水现象,逐根提出孔内管子,并用泥浆泵逐个焊缝打压,找出泄漏焊缝及原因,及时处理,并作好记录,二次下入后仍须自检。
在实际施工中,发生冻结孔打压保压不合格的冻结孔,要采用在泄露孔冻结管内下入小一级冻结管。
2、涌砂、涌水的地层,冻结孔采用二次开孔来控制泥浆涌出。
一次开孔用金刚石取芯钻头,在安装孔口管及密封装置前,管片留不小于100mm的厚度不能穿透。
对稳定地层或涌砂、涌水惜况不严重的地层则采用一次穿透。
2、土体化冻风险产生原因:维护冻结阶段,冷冻机发生故障,处理不当。
可能引发的后果:流砂、流水和位移变形,造成土体塌陷。
预控措施:加装应急密封门,一旦情况紧急流砂涌水不可控时立即关闭应急密封门加强设备的管理与维修,配备备用机组。
当冷冻机组发生故障停机时,立即启用备用机组。
应急处理措施:当发生故障停机时,应停止掘进,并及时对暴露的冻土进行保温支护,同时加强冻结温度的量测(用精密温度计插入被量测的土体内,□分钟后读出量测的土体温度),同时密切观察冻土的变形,如发现流砂、流水现象不连续,具有间断性或帷幕位移不超值(警戒值为±5mm)可以采取堆土法或加强支护加背板,调整开挖步距来处理;如流砂,流水或位移变形超值现象特别严重,必须封闭工作面(用堆土法或关闭安全应急门),然后进行注浆处理。
地铁盾构隧道施工风险辨识及控制策略发布时间:2022-12-19T03:29:41.191Z 来源:《建筑实践》2022年16期作者:黄强[导读] 盾构法隧道施工技术具有噪声低、振动小、速度快等特点,目前已广泛用于地铁工程建设中。
黄强(广东华隧建设集团股份有限公司)摘要:盾构法隧道施工技术具有噪声低、振动小、速度快等特点,目前已广泛用于地铁工程建设中。
但由于在盾构施工过程中受到多种因素影响,如施工土体变化、施工技术、人为因素等,会出现较大安全风险,需要对其进行辨识,并进行评估,从而制定相应的预防及控制策略,提高风险管理水平,促进盾构隧道施工实现安全生产,质量达标,在合同规定时间内顺利完成各项施工任务,实现企业预期经济效益。
关键词:盾构施工;风险识别;评估;防控策略前言现阶段我国很多经济发达城市,均需要进行地铁工程施工,以满足市民交通出行需要。
城市地铁空间主要位于地下,在进行地下空间开挖过程中,主要采用盾构法隧道施工技术,取得了良好的施工效果。
盾构法隧道施工技术主要是通过盾构机,对隧道土体进行开挖、掘进、出渣,但必须保持施工期间开挖面及周围土体处于稳定平等状态,不出现坍塌等问题,在此基础上,在机内部进行拼装管片、形成衬砌、实施壁后注浆,在保证周围土体不受到扰动的同时完成隧道修建任务。
盾构机中“盾”是指机中的压力舱、刀盘以及钢壳等,其主要作用是保证开挖面处理稳定状态以及对周围土体进行支护; “构”则是构成隧道衬砌的管片和壁后注浆体等。
一般情况下,盾构施工主要包括土体开挖以及开挖面支护、盾构推进与衬砌拼装、盾尾脱空与壁后注浆等。
其施工过程复杂,对技术要求非常高,施工难度大。
容易对周围土体环境如地层土体及相邻构筑物等产生较大影响及安全风险。
因此,必须做好施工过程各项工序质量及安全控制工作,保证施工效果。
一、盾构法施工的优点与不足(一)盾构施工的优点1、施工不会对环境造成太大影响。
采用盾构施工,由于在地下施工,不会对地上交通正常运行及市民生活产生大的影响,对地层扰动及其产生的沉降小,无需要大量中断及迁移地下管线及各种构筑物及设施;施工期间不会产生噪声和振动、粉尘等污染问题。
盾构隧道进出洞施工风险、对策、教训和方法(共同学习之一)编写人:章履远盾构隧道掘进施工中处于正常掘进状态时,往往工作顺利,不会产生多大的问题。
而在进出洞施工时,由于施工环节多,复杂而且要求高,包括洞口地基加固、洞圈密封装置、盾构基座、后盾支撑等,只要某一环节控制不当,带来的危害无法估量。
从而形成盾构隧道掘进施工中的一道关键工序。
现求有关盾构施工中出现的进出洞事故是如何发生的、造成后果、处理措施,应有怎样的教训,以及盾构进出洞施工各工序应注意的事项逐一列下,供各位施工人员作为工作参考。
以求达到共同探讨,共同提高的目的。
一、进出洞事故举例:1、某一工程,在区间隧道中间设立一风井,风井地下部分为24.2m ×15.6m矩形基坑,深约31.7m。
风井围护为厚1.2m、深49.7m地下连续墙。
隧道外径6.2m、内径5.5m,管片厚0.35m、宽1.2m。
风井盾构进出洞地基处理采用高压旋喷桩加强,要求加强后土体无侧限抗压强度Q u≥0.5Mpa~0.8Mpa。
加强范围地面下一直到坑底下3.0m。
实际施工检验Q u值达到1.0Mpa以上,满足设计要求。
2006年5月某日,在盾构安全进出风井一个月后,拆除上行线洞口防水装置时出现了进洞处的下方局部渗水。
施工人员当即进行抢险作业,进行堵漏、注双液浆、注聚氨酯等。
并在隧道内加支撑、压砂袋,并加强隧道和地面沉降观察。
抢险后总算险情得到控制,也未对周围环境、交通造成影响,也无人员伤亡。
为消除事故隐患,事后立即采取地面注浆,补打降水井等措施。
几天后,风井上行线出洞口又发生漏水、涌砂现象,出现第二次险情。
抢险人再次抢险,用水泥封堵出洞口漏水点,并在隧道内进行聚氨酯注浆,再次堵漏成功。
事后,继续对地面下注浆,以填充流失的土体,并同时降水。
三天后下午,进洞口附近再次发生漏水涌砂。
抢险人员又在隧道内注聚氨酯,直到晚上堵漏成功。
分析原因认为,加固体与基坑围护体之间,加固体与隧道管片之间存在渗水通道。
当洞口止水装置拆除过程中,在地下水压力下,通过渗水通道涌出,造成突涌事故。
为了处理事故,地面共钻孔46个,地面双液注浆99.7吨,隧道内注双液浆48.15吨,地面和隧道内注聚氨酯17吨。
据估算,险情发生时,砂土流失量约260~300m3(因为地面和隧道内总注浆量300m3)。
险情虽没有造成大的影响,但造成了盾构进出洞段管片变形破损。
上述事故得出什么教训呢?本人认为:土体加固质量差,存在漏洞,造成加固体与围护体有渗流通道;其次,加固体与隧道外壁不密贴,即进洞时没有很好做到密封工作(超挖、注浆);再次抢险时降水井不到位,如果到位,第一次渗漏没有预计到,第二次、第三次就不会发生。
(本人不能确定另一原因可能是地面向下注浆时,由于注浆压力破坏了堵漏体,使出现第二次、第三次渗漏)。
从漏水事故发生到三次抢险,用了17吨聚氨酯、99.7+48.15≈148吨双液浆,及隧道破损加固,损失不小。
还要几十号人几天几夜不睡觉,处于紧张状态的精神损伤也不能小看。
本人依为,不采用降水辅助措施是最大败笔。
因为31.7深基坑其水压力多大。
2、南京地铁某区间盾构进洞事故:该区间用一台土压盾构机从区间右线始发,到站后解体吊出,转运到原站第二次左线始发,到站后解体运出。
地层情况为;上部淤泥质粘土,下部为粉土、粉细砂。
上部为潜水,下部砂土有承压性。
深部含水层与长江水有一定水力联系。
端头井处为中密,局部稍密粉土,上部为流塑状淤泥质粉质粘土。
采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。
进洞时,发现盾构刀盘顶上地连墙外侧。
开始人工破除混凝土切割钢筋,当操作人员转动刀盘,方便割除钢筋时,刀盘下部出现较大漏水涌砂点,并迅速扩大发展。
瞬时涌水涌砂量约达260m3/h。
仅10分钟,盾尾急剧沉降,隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝。
洞内作业人员迅速用方木、木楔,对车架与管片紧邻部位填充加固,控制管片变形。
不到一小时,到达段地表沉陷。
决定封堵洞门。
第一天:①紧急抽水;②在洞口外面放置竹胶板,后面用编织袋装土、装水泥封堵。
后再用吊车吊入钢钣封堵;③隧道内用方木对车架与管片空隙支顶(无法控制时撤出作业人员)。
隧道内再用袋装水泥筑挡墙,共用90吨水泥。
在堆砌过程中还有局部渗漏。
以后还对始发洞口进行封堵;第二天:①端头井洞口用钢钣封堵,在钢钣后架设支撑,并浇筑34.0m3混凝土;②地表向下进行注浆;③始发站洞口叠起袋装水泥挡墙。
第三天:①端头井洞口架设支撑,再在封闭口内浇入混凝土;②洞门钢环下还出现漏水漏砂,再用袋装水泥、棉被封堵;③右线盾构井内立模板浇2.0m高混凝土封井。
几天后:始发井水泥堵墙施工完成,并按装钢筋网片,纵横向架设支撑,向洞内灌水;端头井二侧钻孔注双液浆;地表沉陷处回土。
十天后:在端头井端部再浇混凝土,险情才得到控制。
对于本次事故我们应接受的教训是什么呢?本人认为有以下几点应吸取:①、没有充分认识到该区域地层中沙土含水量丰富并有压力,与长江水系连通,补给充分这一事实而疏于防范;②、没有采用辅助降水措施是最大败笔;③、加固体封堵不密实,存在很大漏洞,当凿除洞门混凝土时瞬即发生漏水;④、因为凿除洞门混凝土,采用的洞门封闭失效,又没有其他防水措施跟上。
砂性土、高水压、与长江水系有联系,这些危险因素在施工管理人员心中没有意识到。
个人认为,如果管理人员意识到这些危险因素,只要采用一项降水措施,并降水到位,就不会造成上述重大事故。
(从事故照片上看出,该车站好像位于郊外)二、洞门土体加固方法和效果:当盾构机从洞门始发,或盾构机到达接收井,在穿洞门时都必须先凿除端头井洞门口的围护墙。
一旦围护墙凿除后,洞门口就暴露出地下的自然土体,该土体在地下10余米深,洞门直径达6.5m,肯定不能自立,并且地下水丰富,如果不采取措施,洞门口连土带水涌入端头井内而形成事故。
因此洞门口的土体必须作加强处理,以保证洞门口围护墙凿除后土体能自立。
其次还要保持洞外土体与洞门外井壁处于密封状态,使地下水也不会流入井内。
以达到安全施工之目的。
洞门口土体的加固方法选择是根据端头井洞门外土层物理力学指标、隧道直径和埋深、洞门结构、拆除方法、地面及周围环境等因素,来选用合理、安全的地基加固处理方法和范围。
常可采用:高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、SMW桩、注浆法、冻结法、降水法等。
各种加固方法其加固土体效果是不同的,包括适用性、经济性、方便性及环境影响等。
现分别叙述如下:1、水泥土搅拌桩法加固:水泥土搅拌桩法土体加固在SMW工法没有引进之前,上海地铁的洞门口土体加固常采用此法,一般为双轴Φ700mm直径搅拌头,二轴之间距离为500mm,因此搅拌体形成200mm 的搭接。
由于该设备机体制作简单,搅拌轴细,搅拌叶片仅在头上几片,垂直度保持差,动力小,加固深度只能在20m以内,相对加固质量差,遇有较硬、较密实土层就搅不动,应用受到限止。
自从引进了SMW工法桩,因为该工法设备机体粗壮,搅拌轴粗,垂直度保持好,相对搅拌均匀,并有Φ650mm、Φ850mm、Φ1000mm多种规格可供选用,由于动力大,各种软硬土层都能适用,搅拌轴为螺旋状或叶片状全程搅拌且加固深度可达40m。
从而凡采用洞门口水泥土搅拌桩加固法时,多由SMW工法桩替代了。
现重点来讨论SMW工法桩的要求、注意点和捡验方法。
①、对设备的要求:a、搅拌驱动电机具有工作电流显示;b、具有桩架垂直度调整功能;c、主卷扬机具有无级调速功能;d、采用电机驱动的主卷扬机应有电机工作电流显示,采用液压驱动的主卷扬机应有油压显示;e、桩架立柱下部搅拌轴应有定位导向装置;f、在搅拌深度超过20m时,须在搅拌轴中部位置的立柱导向架上安装移动式定位导向装置。
满足这些要求的目的,就是要做好土体加固这一工作的设备保证。
有些承包商,价格很低,采用的是自制土设备,或改装过的设备施工,人为因素大,质量得不到保证,从而引起洞门事故,得不伤失。
②、施工准备:a、施工场地必须平整,清除表层硬物和地下障碍物,场地满足机械行走要求;b、要有施工组织设计,包括平面布置、设备材料堆放、配电供水、施工顺序、技术质量安全技术措施等;c、对测量放样复核、有监理验收签证;d、要通过成桩试验,确定搅拌机头的下沉、提升速度、水泥浆液水灰比等参数。
③、施工:a、桩机就位对中偏差≤20mm,立柱导向架垂直度偏差≤1/250;b、搅拌头下沉速度在0.5m/min~1m/min范围内,提升速度在1m/min~2m/min范围内;c、浆液泵送量应与搅拌机头的下沉或提升速度相匹配,以保证搅拌桩中水泥含量的均匀性;d、常用浆液水灰比控制在1.5~2.0之间。
水泥用量应严格控制,每台班测量水泥浆液比重不少于3次。
并填写成桩记录表。
④、验收:主要是检验水泥土搅拌桩的桩身强度。
采用的方法是:浆液试块强度试验(28天无侧限抗压强度),或钻取桩芯强度试验。
取芯数量为单桩总数的2%,并不少于3根。
每根沿不同深度、不同土层处取芯不少于5组,每组3件试块。
用Φ110mm钻头连续钻取全桩长范围内的桩芯,并立即封闭及时做强度试验。
其实用SMW工法加固土体的效果好坏,重点还在施工时的过程控制,如注浆量与下沉、提升的匹配,供浆的均匀性,尤其是垂直度,不能因为二根桩套接时造成左右偏差而形成搭接间隙(称“开裤衩”)。
从而造成盾构机进出洞的风险点。
2、高压旋喷桩法加固:高压喷射注浆最早应用于铁道、冶金、水利部门,再逐渐扩大到建筑部门,获得广泛应用。
其工艺是先在土层中钻一个孔(可以垂直、也可以倾斜、水平甚至向上),把含有高压喷射头的管子放入需加固土壤的深度处,用高压(20Mp a~40Mpa)浆流或水流去冲切土壤颗粒,使其破坏原有结构,与注入的泥浆颗粒重新组合排列,形成新的固结体。
一般来说,压力越大其冲击力越大,土体加固半经越大。
土体强度越差,切割土体半径越大。
从高压喷射形式来说可以分为最常用旋转喷射,有一定喷射角度的摆动喷射,还有喷射向一个方向不动的定向喷射。
从高压喷射的方法来说可以分为:单管法、二重管法和三重管法,分别叙述如下:①单管法:仅为一个喷嘴,喷嘴里喷出的是加固的较稀的泥浆,泥浆的压力>20Mpa,不断地喷射旋转逐渐提升,在需加固的土体中形成一定直径的园柱状固结体。
此法设备简单、操作不复杂、材料也省,不足之处就是加固土体范围相对小些,对加固深层土体来说,有点不合算,因为要加固17.0m以下的3.0m的土体,却打了许多钻孔;②二重管法:与单管法不同的是喷嘴处有一个同轴双重喷嘴,喷嘴中间喷出的是水泥浆,中间喷嘴的周围喷出的是高压空气,由于周围高压空气的助喷作用,使中间的高压泥浆流能更有效切割土体,使加固土体直径比单管明显加大。
喷射浆液压力>20Mpa,喷射高压空气≥0.7Mpa;③三重管法:喷嘴处有多了一个喷嘴,不过同轴喷嘴的中心喷口不喷泥浆而改为喷水,同轴喷嘴的周围还是喷空气,喷的高压水达到34~40Mpa,大大提高切割破坏土体的能力,同时喷进去的高压水沿着钻孔冒出地面,并带出需加固土体的部分颗粒,在同轴喷嘴下方10~35cm处再设一个喷嘴,专门用来注入加固土体的水泥浆,且水泥浆的压力仅为1~3Mpa,有的资料介绍仅为0.1~0.3Mpa,因为水泥浆注入机理是在被高压水破坏后的没有强度土体中与土颗粒重新组合排列形成加固体,所以不需要高压。