城市地铁工程盾构法施工安全质量风险与控制措施论文_李柱伟

中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 江苏无锡214100

一、概述

城市地铁的建设与运营对城市整体及线路沿线的资源整合开发、缓解地面交通压力,提升城市品质具有重要的现实意义。目前,全国近50个城市正在进行城市地铁建设,在建线路总规模4925.5公里,规模庞大,发展迅速,且绝大部分在地下进行施工。盾构法由于其先进的施工工艺和设备组成,被广泛用于地铁隧道建设中。盾构法施工具有管理、技术、装备三大密集的典型特点,在施工组织、资源配置、地质勘察、工艺工法、施工环境等管理和技术水平方面有着较高的要求。但在目前地铁大规模建设阶段,部分地方的地铁建设追求“跑步进场、大干快上”的政绩工程,不合理压缩工期,在资源配置和技术措施方面管理水平下降,对盾构施工的安全质量风险分析控制不到位,致使不断发生盾构施工安全质量事故,造成严重的社会负面影响。本文中,笔者从盾构施工安全质量事故易发环节对存在的主要风险进行辨识分析,并提出主要控制措施,以期为城市地铁盾构施工安全提供相关参考。

二、盾构法施工原理及流程

(一)盾构法施工原理

盾构法是使用盾构机在地下掘进,在盾壳的保护下,切削刀盘可以安全的开挖地层,一次掘进相当于装配式衬砌(俗称,管片)一环的宽度。尾部可以装配管片,迅速拼装成隧道永久衬砌,并将衬砌与土层之间用合适的浆液填实,防止周围地层变形。盾构住进主要依靠盾构机内部设置的千斤顶,千斤顶顶在成型管片上。推进一环后,千斤顶缩回活塞杆,为下一环管片拼装创造条件,重复上述过程,不断开挖,不断拼装,并不断推进,完成隧道施工。盾构施工由稳定开挖面、盾构机掘进和衬砌三大部分组成,首先在隧道的一段建造工作井(始发井),然后将盾构机吊装安装就位,盾构机从始发井墙壁开孔出发,在地层中沿着设计轴线,向另一端工作井(接收井)推进。一般来说,始发井和接收井与地铁车站同步建设,合二为一。盾构施工概貌如图1所示。

(二)盾构法施工流程

盾构法施工总体工艺流程如图2所示,总体施工步骤如下所述,盾构法施工一个循环工艺流程如图3所示。

(1)在盾构法隧道的起始段和终端各建一个工作井。

(2)盾构机在起始段工作井(始发井)内安装就位。

(3)依靠盾构千斤顶(作用在新拼装好的衬砌和工作井后壁上)将盾构机从始发井的壁墙开孔处推出。

(4)盾构机在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土和安装衬砌管片。

(5)及时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动,并固定衬砌环。

(6)盾构机进入终端工作井(接收井)或车站,如施工需要,可穿越车站再向前推进,最终在接收井或车站被拆除吊出。

三、盾构法施工主要的安全质量风险

盾构法施工的安全质量风险,是从盾构机进场吊装下井到盾构机完成掘进任务后被拆除吊出,在某一工序施工的特定时间段内和特定环境下,受各种因素影响,发生安全质量事故(事件)或造成较大损失的可能性。结合国家有关标准规范及图2、图3的施工程序,盾构法施工的安全质量风险贯穿于施工全过程。主要风险存在于以下几个方面:

(一)盾构机吊装风险

盾构机重达百余吨甚至数百吨,部件多为圆形结构,吊装过程结构受力不均匀,一般需要500吨左右的吊车吊装或两台300吨的吊车配合吊装,起吊设备自重较大,起重吊装过程对地面承载力,指挥组织能力、吊点焊接质量等有极高的要求,极易发生吊机倾覆、物体打击等安全事故风险。

(二)盾构始发及接收风险

盾构机在始发接收时,因地层土体强度、地下水位、盾构土仓压力难以建立、土层间隙未及时填充等,经常出现洞门坍塌、涌水涌砂等安全风险。

(三)盾构进仓(开仓)作业风险

盾构进仓作业处于密闭的狭小空间,且地层组成(如存在有害气体)、掌子面稳定性和地下水影响等不确定因素多,对作业环境、人员身体素质、工作能力水平等有较高的要求,较易发生掌子面失稳、爆炸、窒息、淹溺等风险和事故。

(四)盾构穿越既有房屋、地下管线、铁路、河流等建(构)筑物风险

随着地铁建设的不断发展,盾构施工因其不受地面环境影响的特点,盾构下穿既有房屋(尤其是老旧浅基础建筑)、管线、铁路、河流等既有建(构)筑物的现象越来越多,对控制建(构)筑物沉降,保证结构安全来说,施工风险极大。

(五)上软下硬等复合地层掘进风险

在上软下硬等复合地层中掘进,由于地层不均匀,强度不一,盾构机容易出现刀具过度磨损而频繁进仓作业、机体被卡、喷涌导致地面沉降不可控等较大的施工风险。

(六)盾构掘进涌水涌砂风险

盾构掘进过程中出现涌水涌砂风险,多因盾尾密封、铰接密封和螺旋仓门管控不到位等,其将引发地面塌陷、盾构设备损坏、成型隧道管片开裂等灾难性事故风险。

(七)地面沉陷(塌陷)风险

多数情况下盾构掘进均在城市主干道下,受土仓内土压稳定性、出土量等影响,掌子面的稳定极为敏感。土仓压力波动较大,超出土等均会造成水土流失,掌子面失稳,进而引发地面塌陷,施工风险极大。

(八)盾构管片错台、破损、渗漏水风险

盾构施工因姿态、掘进参数不合理,盾尾间隙过小,止水条不牢固、破损等因素,可使成型隧道出现管片错台超标、破损、渗漏水等质量问题,给后期地铁运营带来一定的风险。

(九)管片上浮风险

在上软下硬的复合地层及强度较弱地层,特别是软土、饱和粉砂土及高水位砂卵石等富水地层,受水文地质条件、同步注浆、盾构掘进反向推力、掘进速度等因素影响,盾构掘进极易发生管片上浮,造成管片错台、破损、渗漏水及隧道轴线偏差,甚至结构侵限,需要调坡调线等。

四、盾构法施工安全质量风险控制措施

(一)盾构机吊装风险控制措施

1.选用资质齐全、业绩良好的吊装单位,并在进场前对单位资质和人员资质进行核查。

2.排查盾构吊装场地周边的环境,不得有障碍物;对吊机站立区域地层进行整平,必要时进行加固,必须保证地基承载力。

3.由专业持证上岗人士焊接吊耳,并对焊接质量进行专项检测。

4.双吊机作业时,必须设置一名专业指挥人员,统一指挥地面及井下的信息。

5.吊装过程中,吊装区域进行隔离警戒,专职安全人员、技术人员旁站监督,并严格执行项目领导带班制度。

(二)盾构始发及接收风险控制措施

1.对始发和接收端头进行地层加固和降水,加固长度必须大于盾构机主机长度,宽度必须大于刀盘直径;对加固区与车站围护结构交接部分,应进一步进行止水帷幕加固(如旋喷桩)。

2.加固后应对地层进行抽芯检测,加固土体无侧限抗压强度不小于和渗透系数应符合设计要求。抽芯时应取土体与车站围护结构连接处、加固限界边缘、隧道轴线周边区域等,应具有代表性,能全面反映土体加固质量,确保整体的均匀性、自立性和止水性良好。

3.洞门凿除前,必须进行水平钻孔检测,以每孔的流水不超过30L/h(通过观测流水不成线),无泥沙流出为宜,否则应水平注浆进行补强。水平钻孔检测时,应选取洞门边缘和中心区域取孔,以验证洞门边缘薄弱区域的地层质量。

4.洞门凿除时,采用分层分块、从上到下、先中间后两侧的的方式凿除。洞门凿除分为三个阶段,先凿除背土面混凝保护层,并割除外排钢筋,然后凿除混凝土至内侧钢筋外漏,最后,凿除完最后一层混凝土并割除内侧钢筋,割除完成后要及时检查洞口的净空尺寸,确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。洞门凿除要加强组织管理,连续施工,不得长时间暴露已凿除混凝土的洞门结构。

5.安装洞门密封装置。洞门密封装置包括车站施工过程中预埋安装的钢环板(A板)和始发接收前安装的洞门帘布、密封压板(B板)等。车站施工中预埋的钢环板要与车站结构连接牢固,安装质量和钢筋焊接质量要进行专项验收;始发接收的洞门密封按照帘布橡胶板、圆环板、折页压板依次安装,必要时可预埋注浆管,同时采用钢丝绳将洞门压板进行整体连接。

6.始发时盾构推力全部由反力架提供。因此,必须在加固反力架时,将反力架支撑体系与车站结构紧密连接,并对反力架本身、支撑体系及焊缝进行强度、刚度等进行校验;同时,在托架两侧采用型钢与车站结构连接,在始发架及盾构机上焊接相对的防扭转装置,为盾构机初始掘进提供反扭矩以及避免始发过程托架移位。

7.始发接收30环应采用槽钢沿隧道纵向拉紧,使其连成整体,防止管片松弛而影响密封防水效果。

8.盾构始发接收与水文地质条件、施工环境等有密切关系。目前,土中接收、钢套筒始发接收、玻璃纤维筋混凝土围护结构等均已成功实现复杂环境下的盾构顺利始发接收,较大的降低了盾构始发接收的常规风险。

(三)盾构进仓(开仓)作业风险控制措施

盾构进仓作业主要分为常压进仓和带压进场两种。

1.常压进仓主要从以下几方面进行风险控制:

(1)常压进仓一般适用于强度高、自稳性好、单一均匀地层(如硬岩、微风化岩等),当地质条件较差时,应对盾构停机部位前方的土体进行预加固,必要时进行降水辅助,加固质量要满足提高地层土体稳定性和止水性的要求,并抽芯检测合格。

(2)在停机位置的盾尾后3~5环进行二次补浆,形成止水环箍,防止管片后部的地下水流入前方土仓。

(3)通过中盾径向孔注膨润土,在盾体与岩面空隙注入膨润土浆液形成第二道防水线,通过盾尾油脂管道注入足量的盾尾油脂,阻挡盾尾后部地下水渗入土仓内。

(4)采用专业仪器对舱内氧气、易燃易爆气体、有毒有害气体等气体含量进行检测,并进行活物试验;作业过程中,要使用风管通过连续向舱内输送新鲜空气,并不间断进行空气质量检测,确保舱内气体符合要求。

(5)开仓后,应专人检查舱内顶部和掌子面土体的稳定性,如有土体松动、掉落或掌子面不稳定等异常情况,人员应立即出舱,采取相应补救措施,否则不得进仓作业。

(6)舱内照明应使用安全电压和防爆灯具;舱内及人闸口不得存放任何机械设备和材料,保证通道畅通;按专项方案和应急预案要求,在现场储备足量的应急物资和机具设备配件。

2.带压进仓主要从以下几个方面进行风险控制:

(1)带压进仓一般适用于强度低、自稳性差,且不具备在盾构停机部位前方进行预加固的地层,如砂层、砂卵石层、微风化岩层、上软下硬复合地层、过河、过海(江)及既有建筑等。

(2)停机前,通过向土仓内加入膨润土浆液,合理控制盾构机掘进速度、推力、油缸行程等参数,使膨润土充分注入刀盘周围地层,形成气压保护膜

(3)在停机位置的盾尾后3~5环进行二次补浆,形成止水环箍,通过中盾径向孔注膨润土,在盾体与岩面空隙注入膨润土浆液形成第二道防水线,通过盾尾油脂管道注入足量的盾尾油脂,防止盾尾后部地下水渗入土仓内。

(4)开仓前必须进行保压试验,时间宜为6~12小时,并进一步检查确保保压系统的气密性及盾构密封、铰接密封等功能正常。

(5)气压作业操仓员必须具备医师执行资格和高压氧仓上岗证;气压作业进仓人员必须经过体检,身体健康,无不适应高压作业的疾患;联系有资质的外部医疗机构和医务人员现场驻守。

(6)采用专业仪器对舱内氧气、易燃易爆气体、有毒有害气体等气体含量进行检测,并进行活物试验;气压进仓作业严禁在舱内进行动火作业; 舱内照明应使用安全电压和防爆灯具;舱内及人闸口不得存放任何机械设备和材料,保证通道畅通;按专项方案和应急预案要求,在现场储备足量的应急物资和机具设备配件。

(7)人员带压进仓作业必须严格控制作业时间,不得超过4小时;加压减压时,必须按规定分段分次进行,使舱内人员逐渐适应压力变化;在舱内作业时,应保持人仓与土仓之间的闸门始终打开。

(8)气压换刀必须保证双回路电源供电,其中一路必须由发电机供电;必须准备能够独立满足气压要求的两套以上空压机设备。

(四)盾构穿越既有房屋、地下管线、铁路、河流等建(构)筑物风险控制措施

(1)加强与产权单位的沟通协调,调查了解建(构)筑物的建造时间、基础类型及结构现状等,对既有建筑物相关信息掌握不清晰时,应采取开挖探沟、地质扫描等形式进行现场核实确认。

(2)对既有结构物基础采用袖阀管、搅拌桩、围护桩(墙)等进行地层加固或隔离,加固范围上下应为隧道断面底部2米至建筑物基础标高,平面加固范围应以覆盖建筑物基础为准。

(3)定制专用特殊管片,在原管片的基础上,对3个标准块(A块)、2个邻接块(B块)各增加两个注浆孔,按照22.5°的角度布置,做法与原注浆孔相同,以备下穿过程的跟踪注浆使用。

(4)下穿前,选择至少100环作为模拟段,认真分析掘进数据,作为穿越段掘进参数调整的依据,并在合理地点主动停机,对盾构机及后配套进行检查维保,特别是刀具、主轴承密封、铰接密封、盾尾密封、泡沫系统、液压系统、保压系统等进行重点维护。

(5)下穿时严格控制盾构的姿态和施工参数(如出土量、推进速度、总推力、实际土压力围绕设定土压力波动的差值等),以降低土层的损失和对周围土体的扰动,减少沉降;及时通过刀盘向开挖面添加泥浆或泡沫,改善开挖面地层力学性质,和盾构刀盘和螺旋输送机的工作环境。

(6)严格控制同步注浆量和浆液质量,尤其是浆液配合比(必要时优先选用厚浆),注浆要 “及时、足量”压注(充盈系数取1.5~2.0),在确保压浆工序施工质量的前提下,方可进行下一环的推进施工;根据监测反馈情况,及时进行跟踪注浆,有效填充地层。

(7)对特殊地段(如上穿既有隧道),可采用轮式台车支撑体系对穿越区段进行支撑。轮式台车长度根据实际需要确定(可采用多节装配连接形式),台车可在钢轨上行进,每节台车沿纵向设置支撑,间隔在9点、11点、12点、1点和3点位设置轮式支撑组成,台车之间采用连接杠相连形成一个整体,随外力推动同步移动,不间断支撑隧道。

(五)上软下硬等复合地层掘进风险控制措施

1.加强与建设单位及设计单位沟通,条件允许时,隧道线路应避开复合地层,否则,应加密地质勘探,查清上软下硬符合地层(特别是硬岩区段)的分布范围,必要时采取机械(如明挖、冲孔桩等)破除或爆破破除下部坚硬岩石后,盾构机再掘进通过。

2.盾构机刀盘布置应采用全断面滚刀的刀具配置形式,并根据实际适当增加正面(边缘)滚刀的数量,缩小滚刀间距,增加滚刀的高度。

3.上软下硬等复合地层对盾构机刀具磨损极大,严重影响盾构推进效率。因此,务必要按照“主动检查和换刀”的工作原则,结合地层和掘进参数,定期检查刀具;同时提前制定特殊地段刀具检查和更换计划,必要时进行地层预加固,减少换刀加固的时间。尽量避免被动换刀,受地层条件、施工环境等限制,被动换刀在安全、工期、成本等方面存在极大的不可控风险。

4.进行地层加固时,加固地点应合理,宁可提前也不能滞后,否则就失去意义。

5.严格控制掘进参数,设定盾构机推力上限、扭矩上限、减少对地层的扰动,避免上部不稳定地层被过分扰动发生坍塌,造成地面沉降。掘进过程中,若出现推力、扭矩突然变大、速度突然变慢等突变现象,应立即停机分析原因,检查刀具情况,不可盲目掘进,以免发生更严重的刀具损坏,甚至刀盘变形。

6.复合地层掘进,特别是在小曲线半径地层掘进时,要加强对边缘滚刀的定期检查,及时更换受损刀具,否则,极易出现因开挖轮廓缩小,盾构机出现卡壳。如发生卡壳,应采取措施对前方硬岩进行破除,并在盾体外注喷润土等措施,减少地层对盾壳的摩阻力。

7.加强土体改良、注浆工作,防止喷涌。通过向刀盘内添加聚合物添加剂、膨润土等,改善渣土和易性,增强止水效果;及时进行同步注浆和二次注浆,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,稳定地层;同时,适当缩小螺旋机闸门开口度(不大于30%),必要时栓接保压泵装置辅助出土。盾构机姿态纠偏要坚持勤纠、缓纠,单次纠偏不大于3~5mm。

(六)盾构掘进涌水涌砂风险控制措施

盾构掘进涌水涌砂主要与盾尾密封失效有关,要严格从以下几个方面进行控制。1.根据隧道埋设和水文地质情况,以抗击最大水土压力为宜,选用强度高、质量好的优质盾尾刷。越江河湖海隧道水压较大时,应在盾构三道钢丝盾尾刷的最外圈(迎水面)增加一道钢板盾尾刷,最大限度地避免砂浆进人盾尾油脂腔,造成盾尾密封损坏。

2.选用密封性、泵送性和粘附性良好的盾尾油脂,对保护盾尾刷,阻隔地下水有极好效果。

3.盾构始发前,人工给每块密封刷的钢丝手工填注盾尾油脂,确保盾尾刷缝隙和每层之间都充满油脂;给弹簧钢板(和管片接触的一面)抹上黄油,增加管片与弹簧钢板间的润滑。

4.准确把握盾构掘进速度与油脂消耗量的参数关系。掘进过程中,盾尾优质消耗与盾构推进速度成正比,应根据推进速度及时调整油脂泵速率,确保油脂腔内油脂注人量充足;同时,根据盾尾油脂的消耗,也可以做为盾尾刷的完好性的重要分析判断依据。

5.做好管片选型工作、掘进参数和姿态控制,油缸行程宜每推进30cm测量一次盾尾间隙,尽可能使盾尾间隙均匀,防止盾尾间隙过小,造成管片对盾尾刷的挤压破坏。

6.认真做好同步注浆及二次注浆。同步注浆选用水泥浆(优先选用厚浆),以注浆量和凝结时间为主要控制指标,严格控制同步注浆压力(同步注浆压力应小于最后一道盾尾密封油脂注入压力),避免击穿尾刷;二次注浆应选用水泥-水玻璃双液浆,以注浆压力为主要控制指标(应大于计算压力的0.1~0.3MPa为宜),利用管片上的预留注浆孔,及时填充同步注浆凝固体背后的贯通水道,形成有效的止水环箍。

7.掘进过程中,盾尾密封渗漏程度较轻时,应铲走盾尾的流砂,迅速完成管片拼装,在拼装时应在管片外弧面底垫海绵条(靠近掘进方向)、管片环面上粘贴海绵条(背离撑靴的环面),用木楔、棉纱、海绵条填充入盾尾,同时不应停止盾尾油脂的注入。盾尾渗漏严重时,应停止掘进,采用沙袋、水泥袋反压盾尾,加大盾尾油脂注入量,并在脱出盾尾后的30~50环加强二次注浆或聚氨酯注入,形成止水帷幕,并分析原因,及时采取有效措施解决。必要时,应在洞内进行尾刷更换。

(七)地面沉陷(塌陷)风险控制措施

1.按照水文地质情况、隧道的埋深测算出理论土压值,以理论土压值控制土仓内的压力,并根据实际情况,通过螺旋输送机的开关和转速,围绕理论压力及时调整控制压力,避免压力过大波动,造成掌子面失稳。

2.出土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键之一,对土仓压力的稳定性有较大影响,把握好盾构机推进速度和螺旋机转速的动态平衡关系,并适当的辅以渣土改良,使实际出土量与掘进的挖掘量相匹配,以获得稳定而合适的支撑压力值,减少地表沉降量

3. 进行适当的渣土改良,使盾构切削下来的碴土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力,对稳定开挖面,控制水土流失,顺利排土、防止喷涌等有良好的效果。一般在地下水丰富、透水性大及硬岩地层,采用向刀盘前和土舱内及螺旋输送机内注入泥浆的方法进行改良;在黏土、粉质黏土、中粗砂等地层,采用在刀盘面、土仓内及螺旋机内注入泡沫的方法进行改良。

4.认真做好同步注浆及二次注浆,及时填充管片背后空间稳定地层,并形成止水帷幕。注浆浆液应进行配合比试验,对浆液凝固时间、强度、固结收缩率等指标要严格把握,保证浆液具有流动性好、抗地下水稀释分散性强、固结后体积缩小的良好性能。注浆时实行注浆量与注浆压力双控,同步注浆压力应略大于地层阻力0.1~0.2MPa为宜,但不能大于盾尾密封刷抗压强度和油脂注入压力,防止击穿盾尾刷。

(八)盾构管片错台、破损、渗漏水风险控制措施

1.对进场盾构管片进行质量验收,管片尺寸、型号无误;无缺棱、掉角;无顶推贯穿裂缝和大于0.1mm宽的裂缝及混凝土剥落现象。

2.管片止水条和传力垫粘贴前,必须将凹槽中和管片表面的杂物、油污等清理干净后方可均匀涂刷粘接胶,然后将止水条装入槽内,粘结顺序为先短边后长边、从中间到角,粘贴时注意四个角的密封垫位置不得“耸肩”或“塌肩”现象,并用橡胶锤连续进行敲打压实,确保粘结牢固、平整、位置正确,并静置8-12小时方可用于拼装。施工现场管片堆放区应有防雨淋设施。

3.严格控制盾构机姿态,保证盾尾间隙。通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向,姿态控制宜控制在±30mm内;合理利用超挖刀和铰接油缸进行姿态纠偏,纠偏坚持勤纠缓纠,单环纠偏量应控制在3~5mm,避免过大纠偏造成地层过度扰动以及单侧盾尾间隙过小,影响管片拼装质量。

4.盾构机推进时,推进油缸撑靴应密切紧贴管片环面,避免出现点接触,形成应力集中损坏管片;必要时对油缸撑靴进行改造,避免撑靴挤压管片止水条和传力缓冲垫,造成止水条和传力垫损坏。

5.管片拼装时,要清理管片安装区的污泥、污水,保证安装区及管片相接面的清洁;管片安装必须严格按照操作规范进行,由底部开始自下而上、左右交叉完成,封顶块安装前,必须对预留尺寸进行实际测量,并通过微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接,以减小错台,推进油缸随管片安装分区分次收回,严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收回,管片拼装区域严禁人员滞留。

6. 每环管片拼装完后,及时伸出油缸千斤顶,防止盾构后退,千斤顶撑靴不得挤压管片止水条。同时及时拧紧纵、环向螺栓,在推进下一环时,在千斤顶推力的作用下,复紧纵向螺栓。当成环管片推出盾尾后,根据拼装后的圆环椭圆度,再次复紧纵、环向螺栓,以减少管片拼装的张角和喇叭口;螺栓的拧紧和复紧可以提高成环质量和整环真圆度,规避了因螺栓拧紧不足,管片在千斤顶作用下的错位造成的错台、漏水等。螺栓孔必须安装防水垫圈,必要时在螺栓孔内插入PVC管(直径略大于螺栓直径),可有效减少管片渗漏水和错台。

7.严格进行同步注浆和二级注浆,注浆量和注浆压力,浆液的胶凝时间、强度、固结收缩率等符合要求,形成有效的止水帷幕阻隔地下水。

8.管片从地面运输至拼装掌子面,要注意保护在吊装和水平运输过程中对管片的保护,不得出现磕碰损坏和外观污染等。水平运输中必须进行人机隔离,电瓶车安装后视系统,并在隧道洞口、转弯处、末节台车等地段装设声光报警系统,保证长距离水平运输安全。

(九)管片上浮风险控制措施

1. 认真进行同步注浆,选择初凝时间较早与早期强度较强的浆液,尽快封闭管片与地层的间隙,防止隧道上浮;注意注浆的同步性和均匀性,均等注入空隙,同时做到上部的两个注浆管的注浆量要为总的注浆量的3/4;同时,结合聚氨脂注浆或水泥-水玻璃注浆,在隧道周围间隔形成环箍,使隧道纵向形成间隔的止水隔离带,以减缓、制约隧道上浮。

2.严格控制盾构机姿态,尽量沿隧道轴线推进,一旦出现偏差调整需要及时纠偏,纠偏坚持勤纠缓纠,单环纠偏量应控制在3~5mm,避免过急过猛,保证受力均匀。

3.准确把握盾构掘进速度与同步注浆的动态均衡性。当推进速度过快时,同步注浆跟不上掘进的步伐,必然导致注浆量不足,造成管片背后的建筑空隙充填不密实,浆液也不能及时的提供一定的强度限制管片位移。

4.合理控制盾构机掘进高程,根据隧道设计轴线和上浮情况,对掘进高程设定值进行调整,降到设计轴线以下,抵消上浮值。

(十)相关风险控制的管理措施

1.盾构施工属于危险性较大分部分项工程,上述各关键工序施工,必须按规定编制安全专项施工方案,并经过审核审批;符合条件的,严格按照要求进行专家论证。

2.盾构吊装、施工监测、地基加固及检测、大型设备安拆(如龙门吊)等应选用资质齐全、信誉良好、业绩丰富的专业分包队伍,队伍选用按照国家法律法规及上级单位要求,选择合格分包方。

3.分包单位配备的管理人员、专业技术人员、特种作业人员等要求应在招标文件中进行明确,并通过承包合同进行进一步细化和约定;进场前对人员资质进行核验,日常管理中,要对分包单位的人员履约进行专项检查,纳入考核评价。

4.施工前,应对相关项目管理人员、分包单位主要人员进行方案交底,然后由工程技术人员、专职安全管理人员进行针对性的技术(安全)交底,并履行签字确认手续,技术(安全)交底应以工序开展进行,实施动态管理。

5.加强测量监测,按照监测方案做好监测点布置和保护,在盾构始发接收、穿越既有建构筑物、停机开仓等情况下,应加密监测;成型管片姿态应实测实量,两次测量时间间隔不得大于一天,本次测量与上次测量应由不少于15~20环的重复区段,在曲线段、始发接收段等特殊区域,应加密测量,确保隧道轴线符合要求。

6.严格落实安全质量检查及奖惩制度。检查应包括日常巡查、周检、月检、专项检查等,检查过程应以标准规范、设计图纸、施工方案和制度文件为依据,做到隐患及时排除,流程持续完善;同时,根据检查和日常管理,严格实施奖惩和责任追究。

7.严格落实重要工序旁站制和领导现场带班制,监督落实施工方案和规章制度的要求,并及时协调解决现场的安全质量问题,使施工生产稳定有序。

五、结束语

综上所述,城市地铁工程盾构法施工的安全质量风险伴随着施工全过程,有着各类复杂因素的影响。因此,在水文地质条件研究、设备管理、材料管理、技术管理、组织管理、测量监测等方面应进行统筹实施,并结合施工进展,定期开展风险控制的巡查和评价、隐患排查与整改工作,实施动态话、常态化机制,确保盾构施工全过程受控,安全顺利的完成施工生产任务。

六、参考文献

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论文作者:李柱伟

论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月上第3期

论文发表时间:2018/10/22

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城市地铁工程盾构法施工安全质量风险与控制措施论文_李柱伟
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