成都地鐵砂卵石地層盾構施工風險分析及對策

成都地鐵砂卵石地層盾構施工風險分析及對策【摘要】針對成都地鐵盾構施工的特點，提出風險分析在盾構施工中的重要性。對盾構施工中蘊含的風險源進行辨識與風險分析,并提出具體的風險控制對策?！娟P鍵詞】盾構施工；富水砂卵石；風險分析；對策隨著城市化進程的加快和城市交通量急劇增長，發(fā)展城市地鐵已成為必然的選擇。因其自身的優(yōu)勢,盾構法施工在城市地鐵隧道建設中正扮演越來越重要的角色。我國上海、廣州、北京等城市已經采用盾構法成功實施了不少工程。成都的地質情況與上述城市截然不同，成都地鐵施工具有獨特的"三高”特點，即地層具有高富水及砂卵石含量高、卵石和漂石強度高的特點。這種不良地質條件增大了盾構施工難度。因此，加強盾構施工技術風險分析并找出相應的對策是極其必要的。本文以成都地鐵某盾構區(qū)間隧道為例，對施工中存在的風險進行辨識，并提出相應的控制措施，以確保盾構在富水砂卵石地質條件下的順利掘進。1工程概況成都地鐵某盾構區(qū)間隧道最大埋深13.5m,最小坡度2%。，最大坡度26.99%，左右線間距13~13.5m,最小曲線半徑400m。隧道穿越的地層主要為卵石土層，含夾薄層粉細砂透鏡體，20~200mm卵石含量約占55.0%~75.4%，粒徑一般以30~70mm為主，部分粒徑80~120mm;填充物以細砂、中砂為主，夾少量黏性土及礫石，含量約為10.0%~25.0%;漂石含量一般為5%~10%,隨機分布，地勘揭露漂石最大粒徑為340mm。卵石單軸極限抗壓強度為90.9~91.7MPa,漂石單軸極限抗壓強度為88.6~95.3MPa。地下水系為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型。孔隙潛水主要埋藏于砂卵石土層中，滲透系數(shù)k=20.0m/d,為強透水層。地下水位埋藏較淺，豐水期地下水位正常埋深約為3m,成都充沛的降雨量是地下水的重要補給源之一?；鶐r裂隙水主要賦存于泥巖強風化裂隙帶中，透水性較差。隧道下穿南河與濱江路下穿隧道，并近距離水平穿越錦江大橋與開行大廈(26層)。地層“三高”特點及沿線建(構)筑物,對隧道掘進主要有以下幾個方面的影響。隧道圍巖均為卵石土夾透鏡體砂層，自穩(wěn)能力差,透水性強，地下水位較高,水量十分豐富。區(qū)間隧道盾構施工,開挖面容易產生涌水、涌砂，造成細顆粒物質大量流失，引起開挖面失穩(wěn)、地面沉降甚至塌陷。隧道頂部覆土為人工填筑土、粉質黏性土、卵石土夾透鏡體砂層，均為松散土體，自穩(wěn)能力差,盾構掘進可能引起地面沉降或塌陷。隧道圍巖分布有高強度、大粒徑的卵石、漂石，容易造成超挖和排碴困難,還造成對盾構設備磨損嚴重。這些都對盾構順利施工有較大影響。盾構掘進需要先后穿越南河、濱江路下穿隧道，近距離通過開行大廈和錦江大橋。盾構掘進，對周圍土體產生擾動，可能造成周圍建(構)筑物變形和破壞。通過南河時,地下水位較高，砂卵石地層滲透性強，開挖面易涌水、涌砂，容易發(fā)生噴涌，引起河床的沉陷,甚至發(fā)生冒頂事故。2盾構施工風險分析及對策根據國內外盾構施工經驗及成都地質調查分析，筆者對該地段盾構施工存在的風險源進行辨識、分析并提出了相應解決對策。2.1盾構進出洞地表坍陷風險2.1.1風險辨識盾構進出洞時,洞門外側地面坍陷。2.1.2風險分析由于成都地鐵盾構工作井洞門圍護結構采用玻璃纖維筋樁，盾構能直接破除洞門，因而未對端頭地基進行特殊加固處理。這樣，盾構進出洞時，可能會由于洞門密封失效引起洞門漏水、噴砂，大量土體從洞口流入端頭井內;或由于車站施工長期降水導致端頭地層中砂土流失，地層受盾構掘進擾動而坍陷。2.1.3風險控制措施加強降水井的降水、排水措施;提高洞門密封性能。同時對端頭地層預留加固注漿孔，當?shù)貙映两底冃屋^大時，及時對端頭補充注漿加固。2.2盾構掘進軸線偏差風險2.2.1風險辨識盾構掘進過程中,盾構推進軸線過量偏移導致隧道設計軸線發(fā)生偏差。2.2.2風險分析造成軸線偏差的主要原因包括盾構超挖或欠挖，糾偏不及時、測量誤差與同步注漿量不夠。2.2.3風險控制措施正確設定平衡土壓力，使盾構的出土量與理論值接近,減少超挖與欠挖現(xiàn)象，控制好盾構姿態(tài);盾構姿態(tài)發(fā)生偏差時及時糾偏，使盾構正確地沿著隧道設計軸線前進;盾構掘進過程中經常校正、復測及復核測量基站;施工按質保量做好注漿工作，保證漿液質量和注漿量。2.3掘進中地表塌陷風險風險辨識在盾構掘進過程中，地表發(fā)生塌陷。風險分析隧道頂部覆土為人工填筑土、粉質黏性土、粉細砂,其自穩(wěn)能力差。若盾構掘進時平衡土壓力過小,可能引起地面塌陷;受砂卵石土層和較大滲透率的影響,土倉內不易形成不透水流塑性狀態(tài)的碴土而不能建立土壓平衡機理，或土倉壓力不穩(wěn)定而造成地表塌陷;隧道開挖范圍為卵石土夾透鏡體砂層，透水性強,地下水位較高，水量豐富,開挖面容易產生涌水、涌砂，造成細顆粒物質大量流失，引起開挖面失穩(wěn)和地面塌陷;掘進過程中，實際出土量遠大于理論出土量，地層損失過大;盾構掘進過程中，如果同步注漿不及時,也會引起地面塌陷。2.3.3風險控制措施根據地質情況、隧道埋深等參數(shù)，設定合理的土倉平衡土壓力，并防止過大波動;配置強大的碴土改良系統(tǒng),選取優(yōu)質膨潤土和泡沫劑作外加劑，提高土倉中砂卵石土的流塑性和止水性，防止涌水、涌砂現(xiàn)象發(fā)生，保證開挖面穩(wěn)定，建立土壓平衡,從而避免地表沉陷;嚴格控制出土量，防止超挖?？刂贫軜嬜藨B(tài)，防止超量糾偏、蛇形擺動；及時進行同步注漿，確保合理的注漿壓力和注漿量。地表沉降過大時，進行二次注漿;加強施工監(jiān)控量測，根據監(jiān)測資料反饋，優(yōu)化盾構掘進參數(shù)。2.4盾構穿越南河風險2.4.1風險辨識穿越南河時，發(fā)生盾構機內涌水、涌砂，河床沉陷甚至冒頂。2.4.2風險分析盾構在南河下方主要穿過的土層為卵石土層,局部全風化泥巖層，隧道拱頂距河床最小距離7口。當盾構通過該地段時，土層受到擾動過大，或開挖面平衡土壓力控制不當，易造成盾構機內涌水、涌砂,河床塌陷甚至盾構機冒頂。南河采用人工河堤,河堤基礎和墻身均為漿砌片石。盾構穿越引起擾動基礎，引起河堤變形、破壞。風險控制措施穿越前對盾構機進行全面檢查與保養(yǎng)，確保盾構以良好狀態(tài)通過南河;穿越前實測南河水深度，隨時調整盾構施工參數(shù)，減少盾構的超挖和欠挖;選取優(yōu)質膨潤土和泡沫劑作外加劑，改善碴土的流塑性,盾構機配置雙螺旋輸送機、雙閘門，形成雙保險,防止噴涌而造成土體失穩(wěn)和河床沉陷;盾尾鋼絲刷內充滿優(yōu)質油脂，確保盾尾無漏漿現(xiàn)象;加強姿態(tài)控制;派專人觀察河面變化情況，若發(fā)現(xiàn)水面冒出氣泡或出現(xiàn)渾水時立即暫停掘進，關閉螺旋輸送機;盾構穿越河堤時，覆土層厚度發(fā)生突變，要及時調整平衡土壓力，減少對河堤基礎的擾動,保護南河河堤;加強施工監(jiān)控量測，根據監(jiān)測資料反饋，優(yōu)化盾構掘進參數(shù)。2.5盾構側通過錦江大橋風險2.5.1風險辨識盾構近距離側通過導致錦江大橋破壞風險。2.5.2風險分析錦江大橋為跨度17.15m的三跨連續(xù)拱橋，橋長51.45m,橋面寬50m,始建于1958年,后經多次擴建。大橋為臺階形擴大基礎，厚3m,基礎最下層為C10級砼基礎，其余二臺為M5級水泥砂漿砌條石基礎,橋墩為M5級水泥砂漿砌城磚,拱部為C10級水泥砂漿砌城磚拱。左線盾構隧道距錦江大橋基礎最小水平距離僅2m、最小豎向距離僅5.2m（見圖1）,錦江大橋的基礎及拱式結構，對環(huán)境變形敏感。而盾構隧道通過時，容易造成地基土體擾動,從而導致大橋基礎變形、位移，大橋結構開裂、破壞。2.5.3風險控制措施通過錦江大橋時，嚴格控制盾構姿態(tài)，嚴禁超量糾偏、蛇形擺動;對掘進參數(shù)及時進行調整，刀盤轉速1~1.5r/min,土壓力值逐漸減小，推進速度3~4cm/min;嚴格控制出土壓力值和出土量,以免造成盾構前方土體發(fā)生坍塌;加強碴土改良的控制，選取優(yōu)質膨潤土和泡沫劑作外加劑，改善碴土的流塑性，防止突涌而造成水土流失、土體失穩(wěn)及河床沉降;優(yōu)化同步注漿配合比，加大同步注漿壓力，保證同步注漿量，使注入的漿液能及時有效地填充管片與圍巖之間的空隙;采用高壓旋噴樁對左線盾構隧道與橋基之間土體進行隔離加固,旋噴樁有效直徑①500mm,樁間距1m。加強河床、錦江大橋基礎與結構監(jiān)測，一旦變形過大，及時進行隧道二次注漿，或對大橋地基進行補充注漿加固。圖!煽江大梯與險誼美盛圖2.6卵石、漂石風險2.6.1風險辨識盾構刀具、刀盤與螺旋輸送機磨損嚴重，失去掘進與出碴能力。盾構無法排除較大粒徑卵石、漂石。2.6.2風險分析大粒徑卵石與漂石具有含量高、強度高的特點，對盾構的刀盤、刀具與螺旋輸送機磨損嚴重，影響正常掘進效率，甚至失去掘進與出碴能力。盾構所通過的地層漂石含量約為5%~10%,局部富集層高達20%~30%;揭露漂石最大粒徑為340mm,而且漂石單軸極限抗壓強度高達98.4MPa。漂石粒徑大，難以通過刀盤開口和螺旋輸送機，甚至造成盾構無法繼續(xù)掘進。2.6.3風險控制措施在刀盤和螺旋輸送機表面加焊耐磨鋼板和耐磨條，增加刀盤的耐磨性能;對碴土進行改良，減少碴土對盾構刀盤、刀具及輸送機的磨損;定期檢查，發(fā)現(xiàn)刀具、刀盤磨損及時更換或維修。優(yōu)化刀具布局，選擇合適的刀具組合形式，從而加強盾構破除高強度卵石與漂石的能力:利用刀盤上的單刃、雙刃滾刀將大粒徑的卵石、漂石破成碎塊;增大刀盤與螺旋輸送機的開口尺寸，使盾構機能直接排出直徑小于280mm的卵石、漂石。對于盾構機不能破損的大直徑漂石，采用進入土倉利用巖石分裂機進行巖石分裂破碎處理。2.7更換刀具風險2.7.1風險辨識人員進入土倉檢查、更換刀具時，掌子面失穩(wěn)導致人員的傷害或地表坍陷。2.7.2風險分析在檢查、更換刀具時，必須清空出土倉內的部分碴土以提供工作空間，原有的土壓平衡被打破，由于卵石土層自穩(wěn)能力差，掌子面土體容易坍塌，導致作業(yè)人員傷害，或引起地面坍陷。2.7.3風險控制措施減少掘進對刀具的磨損，提高刀具耐磨性能，從而降低進倉更換刀具的頻率;改進盾構設備，增加刀盤開口擋板，阻止塌落下的土方人員對作業(yè)人員造成的傷害;采用氣壓換刀，提高掌子面穩(wěn)定性能；加強工人培訓，完善開倉管理制度，制定詳盡的應急預案。3結束語由于成都地質具有“高富水、砂卵石含量高、卵石和漂石強度高”的特點，使得盾構施工存在較大的安全風險。在施工前，對掘進過程中潛在的安全風險進行全面、充分的分析,并采取安全可靠的控制措施，制定合理的施工方案，是可以杜絕施工安全事故的發(fā)生的,真正做到防患于未然。截至目前為止,該區(qū)間盾構隧道已順利掘進了共1100m,未發(fā)生任何施工安全事故。參考文獻[1]周文波.盾構法隧道施工技術及應用[M].北京：中國建筑工程出版社，2004.

[2]竺維彬，鞠世健.復合地層中的盾構施工技術[M].北京：中國科學技術出版社，2006.本頁下面內容為贈送的可以自由編輯刪除【最新資料Word版可自由編輯!】1Z101000工程經濟1Z101010資金時間價值的計算及應用P1利息的計算P1資金等值計算及應用P5名義利率于有效利率的計算P111Z101020技術方案經濟效果評價P14經濟效果評價的內容P14經濟效果評價指標體系P18投資收益率分析墮投資回收期分析P22財務凈現(xiàn)值分析P24財務內部收益率分析P25基準收益率的確定P26償債能力分析P281Z101030技術方案不確定分析P31不確定性分析P31盈虧平衡分析P33敏感性分析P38TOC\o"1-5"\h\z1Z101040技術方案現(xiàn)金流量表的編制P41技術方案現(xiàn)金流量表P42技術方案現(xiàn)金流量表的構成要素P451Z101050設備更新分析P53設備磨損與補償P53設備更新方案的比選P5553.設備更新方案的比選方法P561Z101060設備租賃與購買方案的比選分析P61設備租賃與購買的影響因素P61設備租賃與購買的比選分析P621Z101070價值工程在工程建設中的應用P66提高價值的途徑P6772.價值工程在工程建設應用中的實施步驟P711Z101080新技術、新工藝和新材料應用方案的技術經濟分析P78新技術、新工藝和新材料應用方案的選擇原則P79新技術、新工藝和新材料應用方案的技術分析P79新技術、新工藝和新材料應用方案的經濟分析P801Z102000工程財務1Z102010財務會計基礎P84財務會計的職能P84會計核算的原則P85會計核算的基本前提P86會計要素的組成和會計等式的應用P881Z102020成本與費用P91費用與成本的關系P91工程成本的確認和計算方法P93工程成本的核算P99期間費用的核算皿1Z102030收入P106收入的分類及確認哄建造（施工）合同收入的核算P1091Z102040利潤和所得稅費用P114利潤的計算P114所得稅費用的確認P1171Z102050企業(yè)財務報表P123財務報表的構成P123資產負債表的內容和作用P124利潤表的內容和作用墮7現(xiàn)金流量表的內容和作用哄財務報表附注的內容和作用P1321Z102060財務分析P133財務分析方法P133基本財務比率的計算和分析墮51Z102070籌資管理P139資金成本的作用及其計算哄短期籌資的特點及和方式P141長期籌資的特點及和方式P1451Z102080流動資產財務管理P148現(xiàn)金和有價證券的財務管理P148應收賬款的財務管理P150存貨的財務管理P1511Z103000建設工程估價1Z103010建設工程項目總投資P153建設工程項目總投資的組成P153設備及工器具購置費的組成P155工程建設其他費的組成P1581Z103020建筑安裝工程費用項目的組成與計算P165按費用構成要素劃分的建筑安裝工程費用項目組成P165按造價形式劃分的建筑安裝工程費用項目組成P168建筑安裝工程費用計算方法P170建筑安裝工程計價程序PH41Z103030建設工程定額P177建設工程定額的分類PU7人工定額的編制P1四材料消耗定額的編制P1B2施工機械臺班使用定額的編制P1B4施工定額和企業(yè)定額的編制P187預算定額與單位估價表的編制P1B9概算定額與預算指標的編制P1931Z103040建設工程項目設計概算頃設計概算的內容和作用P197設計概算的編制依據、程序和步驟哄設計概算的編制方法P200設計概算的審查內容P2081Z103050建設工程項目施工圖預算P211施工圖預算編制的模式P211施工圖預算的作用地2施工圖預算的編制依據P213施工圖預算的編制方法P213施工圖預算的審查內容P2191Z103060工程量清單編制P220工程量清單的作用P220工程量清單編制的方法P2221Z103070工程量清單計價P227工程量清單計價的方法P227招標控制價的編制方法P234投標報價控的編制方法P238合同價款的約定P2441Z103080計量與支付P247工程計量P247合同價款調整P250工程變更價款的確定P261施工索賠與現(xiàn)場簽證P264合同價款期中支付P273竣工結算與支付P280合同解除的價款結算與支付P2881Z103090國際工程投標報價P287國際工程投標報價的程序P287國際工程投標報價的組成P293單價分析和標價匯總的方法P299單價分析和標價匯總的方法P299國際工程投標報價的技巧P302國際工程投標報價決策的影響因素P305本頁下面內容為贈送的可以自由編輯刪除

【最新資料Word版可自由編輯!】1Z101000工程經濟1Z101010資金時間價值的計算及應用P1利息的計算P1資金等值計算及應用P5名義利率于有效利率的計算P111Z101020技術方案經濟效果評價P14經濟效果評價的內容P14經濟效果評價指標體系P18投資收益率分析P19投資回收期分析P22財務凈現(xiàn)值分析P24財務內部收益率分析P25基準收益率的確定P26償債能力分析P281Z101030技術方案不確定分析P31不確定性分析P31盈虧平衡分析P33敏感性分析P381Z101040技術方案現(xiàn)金流量表的編制P41技術方案現(xiàn)金流量表P42技術方案現(xiàn)金流量表的構成要素P451Z101050設備更新分析P53設備磨損與補償P53設備更新方案的比選P5553.設備更新方案的比選方法P56TOC\o"1-5"\h\z1Z101060設備租賃與購買方案的比選分析P61設備租賃與購買的影響因素P61設備租賃與購買的比選分析P621Z101070價值工程在工程建設中的應用P66提高價值的途徑P67價值工程在工程建設應用中的實施步驟P711Z101080新技術、新工藝和新材料應用方案的技術經濟分析P78新技術、新工藝和新材料應用方案的選擇原則P79新技術、新工藝和新材料應用方案的技術分析P79新技術、新工藝和新材料應用方案的經濟分析P801Z102000工程財務1Z102010財務會計基礎P84財務會計的職能P84會計核算的原則P85會計核算的基本前提P86會計要素的組成和會計等式的應用P881Z102020成本與費用P91費用與成本的關系P91工程成本的確認和計算方法P93工程成本的核算P99期間費用的核算P1%1Z102030收入P106收入的分類及確認P106建造（施工）合同收入的核算P1091Z102040利潤和所得稅費用P114利潤的計算P114所得稅費用的確認P1171Z102050企業(yè)財務報表P123財務報表的構成P123資產負債表的內容和作用P124利潤表的內容和作用P127現(xiàn)金流量表的內容和作用P128財務報表附注的內容和作用P1321Z102060財務分析P133財務分析方法P133基本財務比率的計算和分析P1351Z102070籌資管理P139資金成本的作用及其計算哄短期籌資的特點及和方式P141長期籌資的特點及和方式E1451Z102080流動資產財務管理P148現(xiàn)金和有價證券的財務管理￡148應收賬款的財務管理P150存貨的財務管理P1511Z103000建設工程估價1Z103010建設工程項目總投資P153建設工程項目總投資的組成也53設備及工器具購置費的組成P155工程建設其他費的組成P1581Z103020建筑安裝工程費用項目的組成與計算E155按費用構成要素劃分的建筑安裝工程費用項目組成P165按造價形式劃分的建筑安裝工程費用項目組成P1堡建筑安裝工程費用計算方法EH0建筑安裝工程計價程序墮41Z103030建設工程定額P177建設工程定額的分類E177人工定額的編制P179材料消耗定額的編制P182施工機械臺班使用定額的編制P184施工定額和企業(yè)定額的編制P187預算定額與單位估價表的編制P189概算定額與預算指標的編制P1931Z103040建設工程項目設計概算P197設計概算的內容和作用P197設計概算的編制依據、程序和步驟P198設計概算的編制方法P200設計概算的審查內容P2081Z103050建設工程項目施工圖預算P211施工圖預算編制的模式P211施工圖預算的作用P212施工圖預算的編制依據P213施工圖預算的編制方法P213施工圖預算的審查內容P2191Z103060工程量清單編制P220工程量清單的作用P220工程量清單編制的方法P2221Z103070工程量清單計價P227工程量清單計價的方法P227招標控制價的編制方法P234投標報價控的編制方法P238合同價款的約定P2441Z103080計量與支付P247工程計量P247合同價款調整P250工程變更價款的確定P261施工索賠與現(xiàn)場簽證P264合同價款期中支付P2I3竣工結算與支付P280合同解除的價款結算與支付P2881Z103090國際工程投標報價P287國際工程投標報價的程序P287國際工程投標報價的組成P293單價分析和標價匯總的方法P299單價分析和標價匯總的方法P299國際工程投標報價的技巧P302

國際工程投標報價決策的影響因素P305本頁下面內容為贈送的可以自由編輯刪除【最新資料Word版可自由編輯!】1Z101000工程經濟1Z101010資金時間價值的計算及應用P1利息的計算P1資金等值計算及應用P5名義利率于有效利率的計算P111Z101020技術方案經濟效果評價P14經濟效果評價的內容P14經濟效果評價指標體系P18投資收益率分析墮投資回收期分析P22財務凈現(xiàn)值分析P24財務內部收益率分析P25基準收益率的確定P26償債能力分析P281Z101030技術方案不確定分析P31不確定性分析P31盈虧平衡分析P33敏感性分析P38TOC\o"1-5"\h\z1Z101040技術方案現(xiàn)金流量表的編制P41技術方案現(xiàn)金流量表P42技術方案現(xiàn)金流量表的構成要素P451Z101050設備更新分析P53設備磨損與補償P53設備更新方案的比選P5553.設備更新方案的比選方法P561Z101060設備租賃與購買方案的比選分析P61設備租賃與購買的影響因素P61設備租賃與購買的比選分析P621Z101070價值工程在工程建設中的應用P66提高價值的途徑P6772.價值工程在工程建設應用中的實施步驟P711Z101080新技術、新工藝和新材料應用方案的技術經濟分析P78新技術、新工藝和新材料應用方案的選擇原則P79新技術、新工藝和新材料應用方案的技術分析P79新技術、新工藝和新材料應用方案的經濟分析P801Z102000工程財務1Z102010財務會計基礎P84財務會計的職能P84會計核算的原則P85會計核算的基本前提P86會計要素的組成和會計等式的應用P881Z102020成本與費用P91費用與成本的關系P91工程成本的確認和計算方法P93工程成本的核算P99期間費用的核算皿1Z102030收入P106收入的分類及確認哄建造（施工）合同收入的核算P1091Z102040利潤和所得稅費用P114利潤的計算P114所得稅費用的確認P1171Z102050企業(yè)財務報表P123財務報表的構成P123資產負債表的內容和作用P124利潤表的內容