盾构过江隧道浅覆土区域标准施工安全防范标准措施.docx

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盾构过江隧道浅覆土区域标准施工安全防范标准措施

盾构xx隧道浅覆土区域施工安全防范方法

1概述

　　xx水底隧道有五种关键施工方法:

围堤明挖法、气压沉箱法、岩钻法、盾构法和沉管法。

盾构法是修建隧道一个关键施工方法,尤其是在软土地层中。

自从1843年第一条盾构法隧道在伦敦泰晤士河下建成以来,盾构法隧道设计和施工技术得到了很大发展,出现了泥水加压式和土压平衡式盾构,衬砌由铸铁转向钢筋混凝土或钢材组成。

　　盾构法施工关键特点:

可在盾构掩护下安全地进行土层开挖和衬砌支护工作;进行水底隧道施工时,不影响航道通航;盾构推进、出土、拼装衬砌等关键工序循环进行,施工易于管理,施工人员也较少;施工不受风雨等气象条件影响。

　　盾构法存在部分问题是:

当隧道曲线半径过小时,施工较为困难;在水下作业时,覆土太浅则不够安全;盾构施工中采取全气压方法以疏干和稳定地层时,对劳动保护要求较高,施工条件差;在饱和含水层中,盾构法施工所用拼装衬砌,对达成整体结构防水性技术要求较高。

　　2浅覆土区域盾构掘进时存在安全问题

　　2.1浅覆土易产生冒顶通透水流

　　为了降低线路坡度,通常河底段覆土极浅。

在浅覆土区域,在高水头压力情况下,大刀盘前方土压平衡不轻易建立。

河水常从扰动土体裂缝中经大刀盘开口及盾尾进入盾构机,造成盾构淹水。

这种机损人亡事故时有发生。

　　2.2隧道上浮

　　水域下浅覆土中推进盾构,上下受到力不均衡,盾构姿态上扬,压坡困难、隧道上浮,轴线难以控制。

拼装完成隧道环脱开盾尾后,因为上部压载及自重无法抵御地下水引发浮力使隧道上浮。

假如不采取对应加固对策,极易引发隧道局部开裂,漏水。

隧道穿越饱和土层,会受到水浮力,当浮力超出隧道上覆土重量和隧道及隧道内设备自重时,隧道将上浮。

当管片脱离盾尾时,隧道被包围在壁后注浆浆液中,受到浆液浮力比在饱和土中受到浮力要大得多。

同时,盾构推进挖出土方造成地基卸载,拼装好隧道会受到地基回弹作用向上偏离中心轴线。

在浮力和地基回弹共同作用下,隧道上覆土产生隆起,若最大隆起值得不到有效控制,覆土层将被顶裂,产生透水裂缝,河水沿透水裂缝涌入盾尾将严重影响隧

道和隧道施工安全。

　　3广州地铁三号线沥～大区间盾构浅覆土区域施工难点

　　广州地铁三号线沥滘～大石北盾构区间工程,共分为2个区间段组成:

大石北始发井~厦滘站,区间隧道长1429.791m;厦滘站~沥滘站,区间隧道长1621.75m。

共有2次xx。

　　其中,隧道在YCK13+780~YCK14+098处过三枝香水道,水道河面宽度约为300m。

隧道包含左、右线各一条,采取2台泥水加压平衡盾构机施工,先施工隧道右线,盾构机由三枝香水道南岸往北岸方向推进,当右线盾构推xx后,隧道左线由三枝香水道南岸往北岸方向推进施工。

　　隧道在过三枝香水道断面内存在着强风化岩、中风化岩和微风化等粉砂质泥岩复合地层,拱顶以上关键为淤泥、淤泥质细砂和粘土。

xx段隧道总长约为312m,存在风化夹层,强度较高,岩体较为破碎,地表水与砂层及基岩裂隙水联络较为亲密,且隧道上方存在软弱地层,对盾构破岩能力及防冒浆能力要求较高。

盾构机穿越三枝香水道,隧道洞身围岩水文地质条件受其影响较大。

三枝香水道水位关键受北江洪水和潮汐影响,而且两个相邻高潮或低潮潮位和时尚历时均不相等,通常历年最高潮位多出现在汛期,最低潮位则

出现在枯期,涨潮历时短,落潮历时长,高潮平均水位为5.85m,低潮平均水位为4.33m。

隧道过三枝香水道是在YCK13+780~YCK14+098处,河面宽约312m。

隧道洞身岩层全部为岩石全~微风化带,地质均匀,地下水亦较为丰富,且xx段覆土厚度较薄,土层软弱,江中水压较高,故盾构掘进时风险较大。

三枝香xx段地质条件复杂多变、风险极大,xx段覆土厚度较薄（仅为7.4m）,江底780环到840环覆土厚度通常都在6～7米范围内,即使是最厚处也仅有8.6米,略大于1倍盾构直径,地质条件极差,上部为透水性差砂质土;840环周围风险最大,隧道顶部全部为稳定性极差淤泥层,轻易塌方,盾构机轻易抬头,稍有不慎,将造成喷涌、江底塌方、江水灌入隧道等重大安全事故,后果不堪设想。

而且受潮汐等影响,隧道稳定难度大。

xx段是关键地段,直接影响到盾构施工成败,为了确保盾构机顺利穿越难度极大三枝香水道,在整个施工过程中必需利用信息化施工、控制隧道变形,并对盾构掘进中各类施工参数进行动态管理。

　　为确保xx成功,避免重大事故发生,地铁总企业数次组织中国外著名地铁盾构施工方面教授对《盾构xx专题方案》安全性进行审查、论证、分析和研究。

经过与会教授科学、严厉、认真地论

证,提出了“护头保尾”、“xx监测”、“作业预案”、“管片上浮监测”等有针对性意见。

　　施工单位在xx前对盾构机进行了检修保养并更换了刀具,避免了江底换刀风险。

在施工过程中,采取感应器法和声纳法监测技术,保护了河道安全。

另外,还结合实际制订了xx应急预案,确保万无一失。

4江底浅覆土区域盾构掘进安全防范方法

　　4.1预防盾尾漏浆（防漏）方法

（1）提升同时注浆质量与管理

　　每环推进前,对同时注浆浆液进行小样试验,严格控制初凝时间,初凝时间为13～15秒。

在同时注浆过程中,合理掌握注浆压力,注浆出口压力＝切口水压+60～100KPa,使注浆量、注浆流量和推进速度等施工参数形成最好匹配。

（2）加强盾尾舱管理

　　在推进过程中,因设备故障和操作失误往往引发切口水压波

动,在每次调高切口水压后,必需进行试推进,并安排专员观察盾尾漏浆情况,确定无漏浆后再正式调高切口水压,进行正常掘进。

同时还应注意盾构机本身要增加盾尾刷保护及其严格控制盾尾油脂压注;在使用时对盾尾舱进行定时检验,平均每30环全方面检验一次;而且在管片拼装前必需把盾壳内杂物清理洁净,以防对盾尾刷造成损坏。

　　（3）盾尾漏浆对策

　　发觉盾尾漏浆情况比较严重时,则配制初凝时间较短双液（A、B液）进行衬砌（管片）壁后注浆,压浆部位为后5~8环,并合适调低切口水压,但调整量小于0.5Kg/cm2。

若此时漏浆情况仍得不到有效控制,则在后6~8环处用聚氨酯进行压注给予封堵。

为了预防在隧道内漏浆和漏水、积水情况发生,在隧道内加大型抽水水泵,以备必需时使用。

　　4.2预防江底地层沉降方法

（1）控制切口水压稳定性

　　在推进过程中,按设计值设定切口水压,更关键是还要依据推进时潮位不停改变情况对其进行对应调整。

所以,在盾构机推进

过程中,要严格控制好切口水压波动范围,通常控制在设定值±5％以内,以确保切削面稳定。

尤其是在盾构机穿越覆土厚度仅为7.48m江中段时,应采取手动控制切口水压,并设定切口水压值为120KPa。

必需时采取人工调整施工参数,对开闭VE阀、转旁路状态时切口水压上、下限控制参数进行设定,并做好统计。

天天推进施工前,先检验VE阀开、闭情况和PLC系统工作状态。

在确定系统对切口水压上、下控制工作情况良好前提下,再进行正常掘进。

同时确定在设计隧道轴线就近进行潮位测量,平时每隔20min统计一次潮位,在潮位改变较快涨急、落急时段加密至10min,以确保潮位资料正确性。

（2）提升注浆量

　　若发觉江底沉降量较大（>5cm）时,则合适增加同时注浆量,必需时更要进行衬砌（管片）壁后补注浆。

注浆量争取达成理论建筑空隙130%以上。

　　4.3预防隧道上浮方法

（1）严格控制盾构机和管片姿态

　　在盾构掘进过程中,加强隧道监测是预防隧道上浮主动方法,

对盾构机和管片进行姿态控制,能够有效控制隧道上浮:

　　a对盾构机掘进方向进行自转测量,自转角度控制在0.3度;

　　b利用千斤顶行程仪对千斤顶进行测量,并对测量数据作演算处理、方向修正值解析和对千斤顶选择;

　　c测量垂直、平面位置,为了能正确测量盾构机位置,在每推进2环进行一次检验和修正,不停将现行位置设置在新坐标已知点上。

盾构机垂直、平面偏差控制在±50mm以内,盾构姿态改变不可过大、过频,推进时不急纠、不猛纠,多注意观察管片与盾壳间隙,以降低盾构施工对盾尾密封效果影响;

　　d管片姿态须严格控制,高程和平面偏差控制在±50mm以内,每环相邻管片平整度控制在4mm以内,纵向相邻管片平整度控制在5mm以内。

（2）管片选型具体责任化

　　利用盾构机导向系统以及人工测量方法,正确测量出盾尾和最终一环管片之间间隙值,该盾尾间隙值分别从上、下、左、右四个方向测出,在盾构xx时,严格控制每一个值均要控制在＜40mm,

然后把测得数据结合导向系统隧道线路数据,从而选择下一环管片类型,确保管片姿态跟随盾构机姿态,并与盾构机尽可能在同一条轴线上。

　　（3）提升同时注浆质量

提升注浆与盾构推进同时性,使浆液能立刻充填建筑空隙,同时注浆位置在第四环管片11点和5点、1点和7点位置,具体注浆次序可依据对管片测量结果来确定,当注浆充填量＜110%时,采取二次补压双液注浆方法,补压浆要求均匀,压浆后浆液成环状,注浆范围5～8环。

　　4.4预防形成泥饼

（1）中央控制室人员强化责任制

　　经过现有地质资料,具体预先分析泥饼形成可能地段,并在盾构掘进至该地段时,要求中央控制室人员严格监测盾构机多种参数,若发觉有异常情况（排泥比重增大、流量降低,送泥压力增加和推力、扭矩改变情况）,立刻判定有没有形成泥饼。

（2）严格控制操作规范

　　严禁单纯为了进度,实施野蛮操作,严格按操作规范科学合理地进行中央操控,在掘进时,尤其是在泥饼形成可能地段,需控制好泥浆比重,以预防降低泥饼形成。

　　（3）技术方法

如发觉有异常苗头,应立刻降低泥浆比重并利用高压水进行冲击,立刻降低泥饼形成机会,并化解已初步形成泥饼。

　　5结束语

　　浅覆土区域施工是盾构xx隧道工程成败关键,制订严密施工方案,加强施工过程信息化管理,并关键控制防漏、防沉、防浮和防磕等四个方面,能够确保浅覆土段施工安全。

7月17日广州地铁三号线线沥滘～大石北盾构区间工程顺利穿过三枝香水道,近30天施工过程中没有出现重大安全问题。

此次盾构穿越三枝香水道难度之大、速度之快实乃罕见。

沥～大区间盾构工程左线和右线要两次xx,此次成功xx为下一阶段盾构穿越517米宽南珠江水域打下了良好基础,也对三号线全线开通含有十分关键意义。