盾构施工安全管理课件.ppt

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1、,盾构安全施工管理培训,中铁隧道股份有限公司,勇于跨越 追求卓越,二一八年十一月,目录,盾构概述,盾构施工技术,盾构施工常见事故案例,延时符,盾构概述,第一章 盾构概述,延时符,土压盾构掘进模式,泥水盾构掘进模式,土压与泥水盾构区别,1.1基本概念,盾构，英文为Shield Machine，字面意思理解就是，盾：盾牌、保护；构：构筑、建造等。 盾构是一种集机、电、液、光、气、传感、信息技术于一体，具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术的一种隧道施工成套设备。,盾

2、构机已广泛在我国轨道交通、公路、市政等行业领域，目前世界最大的盾构17.6m在香港和美国施工；国内最大的直径15.8m盾构在武汉三阳路隧道、深圳春风路隧道已开始施工；,1.2土压平衡盾构掘进模式,土压平衡式盾构的工作原理为：刀盘旋转切削开挖面泥土，破碎的泥土通过刀盘开口进入土仓，泥土落入到土仓底部后，通过螺旋输送机运到皮带输送机上，然后输送到停在轨道上的渣车上。盾构在推进油缸的推力作用下向前推进，盾壳对挖掘出的还未衬砌的隧道起着临时支护作用，承受周围土层的土压、承受地下水的水压以及地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的掩护下进行。,土压平衡式盾构一般有三种掘进模式，即敞开式、局部气

3、压模式、土压平衡模式，每一种掘进模式具有不同的特点和使用条件。,a）敞开模式 b）局部气压模式 c)土压平衡模式,1.3泥水盾构掘进模式,泥水平衡盾构的“掘进模式”可分为泥水平衡模式(也称直接控制模式)和气压复合模式(也称间接控制模式或D模式)两种。,直接控制型的是以日系为代表，设备结构简单、操作简单，但是泥水仓压力控制精度不太高。,间接控制型的以德系为代表，泥水仓压力控制精度在0.01bar左右,1.4土压平衡与泥水盾构区别,土压盾构特点：（1）土压力波动（相对泥水中）敏感度较差即压力波动传递较慢而不均匀；（2）压力控制精度相对较低，对地面沉降控制精度较低；（3）盾构掘进扭矩大，适用于中小直

4、径的盾构机。 （4）螺旋机出土，碴车运输，输送间断不连续；（5）碴车的来回输送增加了运输工作量，施工速度减慢；（6）碴车运输占用隧道内空间大，不便于隧道内的结构和路面的同步施工。,泥水盾构特点：（1）泥水压力波动较敏感 即压力波动传递快；（2）压力控制精度高，对地面沉降控制精度高；（3）盾构掘进扭矩小，适用大直径的盾构机；（4）泥水管道连续输送，输送速度快而均匀；（5）管道输送，不用来回运输，施工进度加快；（6）占用隧道空间小，更便于隧道内的结构和的路面同步施工。,主要有两点：（1）掌子面稳定介质；泥水平衡盾构：泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆来稳定开挖面。土压平衡盾构：是把土料(必要时添加泡

5、沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质。（2）出碴方式；泥水平衡盾构：盾构推进时，旋转刀盘切削下来的土砂经搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面泥水分离系统，将碴土、水分离后重新送回泥水仓，循环泥浆出碴方式。土压平衡盾构：刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。,1.5盾构机选型,地质与盾构选型风险,盾构选型主要考虑的因素,盾构机的选型应依据地质条件；开挖面稳定性能；隧道埋深、地下水位；隧道设计断面、路线、线性、坡度；环境条件、沿线场地；管片衬砌类型；工期

6、造价等。所以如果盾构机选型失误，对地质条件不适应，是盾构施工最大的风险。,1.5盾构机选型,盾构施工根据不同的地质条件选择不同的盾构机形式，选择依据为：,地层渗透系数,地层颗粒级配,隧道开挖面工作压力隧道开挖面的工作压力大于0.3MPa时，宜采用泥水盾构。采用土压平衡盾构时，螺旋输送机难以形成有效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸门处易发生碴土喷涌现象，如必须使用土压平衡盾构，可增大螺机角度、长度或采用二级螺旋输送机。,1.6盾构破岩机理,硬岩的破岩机理盾构的切削装置由刀具（滚刀）、刀盘、刀盘驱动装置以及推进装置构成，这些组成因素对提高切削效率十分重要，滚刀破岩时，当其对岩石的挤压力超过岩石本身强

7、度后，刀刃使岩石破碎，形成切削沟槽，刀刃继续挤压，岩石便产生龟裂，向周边扩散，切削沟槽两侧的岩石破碎剥离，通过刮刀、切刀刮除，快捷进入土仓。,03,第二章 盾构施工技术,盾构施工技术,2.1盾构始发,2.1.1始发台、反力架安装2.1.1.1始发台安装根据管片拼装里程、盾构机组装位置要求、始发井结构、反力架支撑长度及盾构隧道线路设计轴线定出盾构始发姿态空间位置，调整始发台位置，使盾构按照设计的线路从预埋的洞门钢环中心始发通过。一般在拟合线路始发的基础上整体抬高1020mm；直径大于7.0m的盾构可根据经验调整抬高值。,始发台定位的小窍门：始发井底板受人工抹面标高控制或有预埋钢筋干扰又无法割除，

8、导致始发台放不平，此种情况需就高原则进行始发台定高程；为防止盾构机在步进过程中始发台向左右或前后位移，直接用“L”型钢板小牛腿固定在相应位置，可节省钢材。,2.1.1.2反力架安装反力架安装偏差控制在10mm之内，始发台水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差2。（对加固强度进行受力分析、检算）。,2.1.2盾构机组装、调试2.1.2.1盾构机组装盾构机吊装、组装必须要有经过审批和专家评审的专项方案。在软基地面存放盾构设备大件以及吊机就位前必须进行地面承载检算，如承载力不足时，必须进行承载专项设计。后配套组装下井程序：拖车起吊安装轮对拖车下井拖车后移。

9、,各节拖车的下井顺序为：5号拖车4号拖车3号拖车2号拖车1号拖螺旋输送机设备桥。（盾构机生产厂家不同，拖车数量可能有差异）主机大件的下井顺序：前盾 中盾 刀盘 管片安装机 盾尾 螺旋输送机连接。,2.1.2.2盾构机调试盾构机调试：（1）空载调试（正常运转）：各个系统独立运转、系各统联合空载调试；（2）负载调试（密封、满足工作状态）。注意：（1）盾构机组装时大吨位吊车站立位置的荷载演算、吊具等选择； （2）盾构机空载调试时注意高压力管线和用电的调试；,2.1.2.3盾构组装与调试风险,盾构机进场的运输,盾构吊装调试现场作业，主要风险有超宽超高运输风险，超大超重吊装风险，超大型设备协调配合调试风

10、险。,1、吊装场地地面硬化及吊装设备承重处地面承载力情况，当承载力不满足要求时，应采取铺垫钢板、施工承载桩等措施来解决；2、吊装前对盾构设备吊环进行探伤，确保吊环满足要求，台车应采取吊装保护措施。3、吊装前对吊装设备吊索进行安全检查，对吊装设备操作等人员的操作证书进行核查。4、吊件起升过程中，操作必须平稳，速度均匀，避免吊索受冲击力。5、根据盾构各个部件的重量、尺寸、场地条件和吊装设备性能，制定完善的吊装方案。6、吊装过程中应派专人看守，尤其重点巡视吊装设备承重处地面情况。,2.1.3洞门破除（1）洞门破除前先进行探孔；探孔安装球阀防漏，如地下水压力较大探孔前需安装孔口管；,（2）破除顺序：分

11、区、分块、分层，自上而下、自外而内（预留最后一排钢筋不割除等后期盾构机调试好后再割除）；,注意：（1）注意破除时的顺序； （2）确保盾构隧道范围内的钢筋和无法从螺机中出来的混凝土等物体清理干净；,2.1.4始发延长导轨为防止盾构在进洞前不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，导致盾构无法进洞或破坏洞门密封装置，需要在始发洞口安设延长导轨。安设的导轨必须保证接口平整与原有导轨坡度一致，不阻碍盾构前进。,2.1.5洞门密封洞门密封是盾构施工的重要环节，一般洞门密封为折页压板和弧形压板，后期进行了很多的改良,延长洞门、甚至套筒等；其目的是确保盾构始发时洞门不渗漏，能够快速的建立起土仓压力，顺利掘进。

12、,2.1.6负环安装（1）第一环无支撑；需要在盾尾内安装支撑；（地铁盾构的支撑方式、大盾构的支撑方式）（2）设备刚调试好，无拼装经验；需要进行试验性操作；,（3）管片不能及时固定，安装好的管片成椭圆；可在反力架上设置固定点；（4）盾尾油脂涂抹不好或者管片推偏，影响盾尾刷；要加支撑和监控；（5）邻接块无受力、支撑点，需要提前安装支撑受力点。,2.1.7盾构下穿建筑物风险,盾构掘进穿越建构筑物是盾构施工中风险较大的环节之一，极易发生安全质量事故。,下穿前100m，设定为试验段；采用超土压掘进模式，保证刀盘通过时地面有23mm的隆起，并保持土压稳定性；掘进参数：以“超土压、控出渣、饱注浆、勤监测、动

13、态调整”的思路，制定掘进参数，保证连续推进。严格控制出渣量，防止超挖；加大同步注浆压力及注浆量，控制既有线沉降；现场成立自动化监测室，根据监测数据实时调整掘进参数，做到信息化施工；沉降无法控制时可在盾体同步注入可泥效，控制既有建造物沉降；及时进行管片壁后二次补强注浆；盾构机上储备足量的膨润土，以备意外停机，向土仓内注入。 下穿期间执行项目经理、土木总工等领导现场带班，24小时地面巡视。,2.1.7盾构下穿建筑物风险,下穿建筑物前对其进行详细调查，必要时进行安全鉴定，施工期间进行监控量测。,下穿既有隧道前对影响区域进行注浆加固,2.2盾构到达盾构到达主要注意以下几个方面（与始发接近）：（1）结构

14、与地层的稳定（与始发类似）；端头加固；（2）管片接缝防水措施（没有推力）；管片拉紧；（3）管片间隙防涌与防水（阻断后部渗水通道）；二次注浆；（4）定位、接收台（三维）；盾构机到达时空间位置定位；（5）到达掘进参数（推力、扭矩等）；慢；（6）接收（帘布、折页板、钢丝绳、接收台）；,2.2盾构到达盾构机拆机（1）正常到达拆机为始发装机反序施工；（2）洞内拆机（由于受到场地条件的限制等原因）：后配套拖车倒着拖到始发井吊出，主驱动等在洞内割除后运输到始发井吊出；,盾构施工技术,盾构始发与到达风险,盾构始发是盾构施工中风险较大的环节之一，极易发生安全质量事故。始发和到达阶段的安全控制措施：（1）对端头加

15、固效果进行检验；（2）合理选择围护结构的破除顺序，确保破除过程中端头处土体的稳定；（3）始发和到达前对盾构机始发姿态进行人工复测,确保盾构机始发和接收姿态满足施工要求。（4）洞门破除后应立即推进盾构；（5）始发阶段土压建立前应严格控制出土量，正确使用加固土体松散系数；（6）总推力和扭矩控制在反力架及始发基座所能承受的范围内。（7）盾构到达进入加固区后逐步减小土压直至0，同时降低总推力,降低推进速度，严格控制出土量；（8）盾构到达出洞前一环,逐步出空土仓内所有渣土,防止盾构机出洞时发生喷涌；（9）对进洞口段至少1015环管片进行纵向拉紧。（10）刀盘出洞后,及时拉紧帘幕橡胶板钢丝绳,使帘幕橡胶板

16、包紧盾构机前体,确保洞门密封，防止涌水涌沙，同时保证同步注浆不流失。（11）有涌水涌砂风险时，可采用土中接收方式接收。,盾构施工技术,2.3特殊地段盾构施工风险,穿越上软下硬地层刀具和刀轴的磨损情况,盾构施工技术,2.3特殊地段盾构施工风险,穿越砂层的渣样和渣土改良材料（高分子聚合物，用水稀释后,盾构施工技术,2.3特殊地段盾构施工风险,穿越卵石层及刀具磨损情况，盾构配置的双颚板式碎石机,盾构施工技术,2.3特殊地段盾构施工风险,采用双级螺旋机降低喷涌风险,盾构穿越河流,盾构施工技术,2.3特殊地段盾构施工风险,穿越高黏土地层形成的泥饼和刀具糊死的情况,2.4盾构过站、调头、转场,2.4.1盾

17、构机过站由于盾构施工需要，盾构机需要通过车站完成下个区间盾构掘进，一般分为：（1）盾构主机与后配套分离，主机通过接受架平移过站；,目前新的采用步进机构进行步进过站，最快步进速度达到200m/天。,（2）直接在完成的车站底板上施工弧形轨枕、铺装底部一块管片通过车站；,（3）由于其他原因，先隧后站，即在隧道施工完成后才开始车站开挖。,2.4.2盾构机调头由于部分盾构施工受外界条件的限制，完成一个区间的一条隧道后，需要在站内调头，完成本区间的另外如下图：,2.4.3盾构转场由于部分盾构施工收到外界条件的限制，需要进行盾构机转场，整机转场如下图；也可以拆装后再进行转场二次始发。,2.5刀具管理2.5.

18、1刀具分类盾构施工使用的刀具主要有如下：,2.5.2刀具磨损、损坏（1）盾构施工刀具使用正常的磨损，合适的时机进行更换；,（2）部分刀具由于特殊地层，或者刀具更换不及时造成刀具的非正常磨损和破坏。,（3）由于刀具跟换不及时，或者地层的严重问题或者其他原因导致盾构机刀盘也被破坏。,2.5.3刀具更换盾构施工选择合适的时机进行刀具的更换对盾构施工非常重要，更换的时机和方式需要着重考虑；（1）地层比较好或者有计划的定点开仓常压更换；（2）如果常压开仓条件不成熟，但是又必须更换刀具，可以进行带压更换；,（3）目前已经开发出了和实际使用的背装的常压换刀刀盘，可以在掌子面高水压的条件下常压更换刀具。,2.

19、6 盾构法开仓及压气作业,开仓作业:盾构停止掘进后，工程人员进入开挖仓施工作业的过程。包括常压作业和气压作业。,气压作业 :在高于大气压条件下进行的开仓作业。,2.6 盾构法开仓及压气作业,基本要求: 1、开仓作业前，应对选定的开仓位置进行地质环境风险辨识，编制开仓作业专项方案； 2、开仓作业时，应对开挖仓内持续通风，仓内气体条件应符合要求； 3、作业人员应体检合格，并经专门的培训且考核合格后，方可上岗作业； 4、开仓作业时，应做好地面沉降、工作面的稳定性、地下水量及盾构姿态的监测和反馈； 5、人员在开挖仓内时，严禁进行危及仓内作业人员安全的操作； 6、开仓作业时，仓内应设置临时的上下通道，并

20、保证进出开挖仓的通道的畅通； 7、撤离开挖仓前，应确认工具全部带出。,2.6 盾构法开仓及压气作业,设备配置: （人仓）,2.6 盾构法开仓及压气作业,设备配置: （动力、通讯、辅助系统）,2.6 盾构法开仓及压气作业,设备配置: （动力、通讯、辅助系统）,2.6 盾构法开仓及压气作业,准备工作:,1、进场前应检查确认盾构下列设备运转正常,2.6 盾构法开仓及压气作业,准备工作:,2.6 盾构法开仓及压气作业,压气作业:,2.6 盾构法开仓及压气作业,压气作业:,2.6 盾构法开仓及压气作业,应急管理:,2.6 盾构法开仓及压气作业,辅助工法:,2.6 盾构法开仓及压气作业,盾构开仓施工风险,

21、开仓地质段的选择。常压开仓地段应选择在地层硬度高自稳性强，天然含水量小。设备与材料的准备，是实现快速换刀的基本保证，从而保证土体开挖面在外暴露的时间。同时对可能在使用过程中损坏的设备要有有备用的。保证盾构机各项性能完好，从而保证换刀工作的顺利进行。成立换刀工作小组、应急救援小组、地表监测小组及后勤保障小组。组织换刀工作小组的成员进行相应的岗前培训，对正常换刀过程中各自的工作内容进行详细的交待。各部门负责人现在值班，按开仓流程程序进行签认，确保开仓上一道工序完成签认后方能进行下一道工序。做好开仓过程的通风换风工作，测定仓内空气检测，并做好记录。,常压开仓气体检测及掌子面检查,2.6 盾构法开仓及

22、压气作业,盾构开仓施工风险,通过气压抵抗地下水土压力，阻止水向土舱内流动，确保掌子面地层的稳定；通过泥膜渗透来提高不良地层的气密性，防止开挖面坍塌。进舱人员必须进行体检和培训，要求进舱人员具备能适应高气压环境的体格条件。做好开仓过程的通风换风工作，定时测定仓内空气检测，并做好记录。做好医疗保障和应急措施。救护人员备好急救药品、救护车，准备医疗舱。各部门负责人现在值班，按开仓流程程序进行签认，确保开仓上一道工序完成签认后方能进行下一道工序。,带压开仓操仓及应用、通讯设备,2.7 盾构下穿既有线,城市地下工程的快速发展必然会出现越来越多的盾构隧道下穿既有线施工工程案例。由于既有铁路线正常运营对轨道

23、平顺性的极高标准要求,隧道下穿施工过程中必须严格控制地表铁路线的沉降和位移。累计沉降一般要求在10mm，特殊情况要求零沉降。,盾构下穿汉口汉西联络线,2.7 盾构下穿既有线,设备选型：盾构机应着重考虑对所穿越地层的适应性分析，具有可靠的压力平衡能力、刀盘布局，并具备以下性能：,2.7 盾构下穿既有线,保护方案：鉴于既有线特别是铁路设施的重要性，设计考虑的措施一般非常全面，常规采取以下措施：,设置隔离桩或者土体加固；,盾构管片配筋加强、增设预留注浆孔进行洞内注浆。,接触网立柱及其它线缆保护；,掘进施工控制；,行车限速；,监控量测；,做好轨面调整准备；,应急措施（D梁或纵横工字梁架空、路基预留注浆

24、管、道渣回填等措施）。,总体施工保护方案,2.7 盾构下穿既有线,前期准备；,施工参数控制；,工后沉降控制；,应急保障；,盾构穿越的施工控制措施,2.7 盾构下穿既有线,前期准备：,盾构穿越的施工控制措施,详细调查,设备保养,沟通平台,监测准备,桩位布设,密切沟通,盾构穿越前要与铁路部门密切联系， 根据铁路部门要求针对性设定各线路铁路轨道的报警值、监测频率等,保证各项设备的完好性，既有线下不停机,盾构穿越施工之前业主、产权单位、监理及监测等相关单位应建立畅通沟通网。,1）监测点布设2）确定铁路轨道的变形沉降警戒值,对铁路线现状情况进行的调查,地面放出隧道边线，便于确认相对位置关系,2.7 盾构

25、下穿既有线,施工参数控制：,盾构穿越的施工控制措施,密切沟通,严控盾构土仓压力,严控盾构推进速度,在盾构穿越铁路过程中要严格控制切口平衡土压力，必须控制地层压力与土仓压力的差值在一定范围内，将土仓压力波动控制在最小幅度，根据监测数据适时调整，以控制地表沉降。,掘进速度土压平衡盾构掘进施工中一个重要的管理值，决定了单位时间进入土仓的渣土量、单位时间管片脱出盾尾的长度和开挖面到结构完成面的过度时间。掘进速度加快，可有效提高施工效率，减少土层收敛时间，从而控制地面沉降；而掘进速度过快，又容易造成出土和注浆不及时，造成土仓压力波动和注浆不充分，反而会导致沉降增加。,严控刀盘转速与贯入度,严控地层损失量

26、,刀具贯入度过大，将导致刀具线速度过快和更高的温度，引起额外的磨损；贯入度过小，又易产生刮擦而无法顺利切削土体，并导致刀具背部磨损增加，初步设定刀具贯入度为15mm/r以内，刀盘转速为1.82.2rpm，现场根据掘进情况适当调整。,在盾构掘进过程中根据地表深层监测点数据及时反映土层损失量，在推进过程中应保持盾构切口处有微小隆起以抵消后期沉降，盾构掘进后应及时通过同步注浆和二次注浆填充盾尾间隙，严格控制土层损失量。,2.7盾构下穿既有线,施工参数控制：,严控同步注浆质量,严控二次注浆质量,盾构施工引起的建筑空隙、地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏土体的是导致地表沉降的主要因素。在盾构施工中

27、，通过同步注浆使管片和土体形成稳定的整体，可以有效抑制地层沉降。因此，在盾构下穿铁路过程中，要确保及时、充足的同步注浆。,为减少地面沉降，确保铁路安全，在管片拖出盾尾2环时开始进行二次注浆补强，本区间穿越铁路段管片采用配筋加强型并带增设注浆孔的管片，以便在施工过程中根据动态监测情况补充注浆。二次注浆采用水泥浆+水玻璃双液浆，注浆压力控制在高于注浆位置水土压力0.20.5bar，使浆液具有一定的扩散能力，又不至于对周边土体和注浆体产生较大影响。,严控盾构轴线,严控渣土改良,采用全自动导向系统和人工测量辅助系统进行盾构姿态监测。该系统配置了导向、自动定位、掘进程序软件和显示器等，能够直观的全天候在

28、盾构机主机室动态显示盾构机当前垂直和水平位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。通过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。,渣土改良是确保盾构穿越铁路过程中顺利掘进、维持开挖面稳定、实现均衡连续施工的关键性措施之一。盾构司机和值班工程师在掘进时，随时观察和分析扭矩、推力、土压及波动、螺旋输送机排出土的状态（即流塑状），对水、泡沫的加入方式、部位、加入量、参数设置等进行调整和控制。,2.7盾构下穿既有线,施工参数控制：,严控盾尾密封,严控施工监测,盾盾构下穿铁路过程中应加强盾尾刷保护，避免盾尾漏水、漏浆而造成盾构长时间停机。主要做好以下工作：（1）盾构机姿态控制（2）管片拼装（3）油脂注入（4）壁后

29、注浆,施工过程中做好监测工作，及时反馈监测结果，调整掘进参数到合理值，做好合理化施工，必要时增加监测频率，掘进至铁路范围内及时通知铁路部门根据工程施工具体情况进行监测，及时向铁路部门汇报监测情况，以便调整施工参数和采取相应的技术措施。,严控设备检修、保养,为确保盾构顺利下穿铁路线，在下穿影响范围前，对盾构机进行全面检查维修，备齐盾构长需配件，降低盾构穿越铁路过程中的故障率。保证盾构施工所需管片、油脂等物资供应，确保盾构施工连续性。盾构穿越施工过程中需时刻注意机械设备的维修和保养工作。包括对盾构机的液压系统、电力系统及其他系统，安排设备维修保养作业班，定时进行维修保养工作。,2.7盾构下穿既有线

30、,工后沉降控制：为了减小盾构穿越铁路后引起轨道的后续沉降，区间盾构隧道穿越段管片进行增设注浆孔设计，在每块管片上（除封顶块）增加了2个注浆孔。盾构施工过程中，可通过这些注浆孔及时进行二次注浆，确保盾构背后间隙填充密实。同时还应根据地面轨道沉降监测情况，若沉降过大或未稳定，则可通过增设注浆孔对隧道周边13米范围内地层进行补偿深孔注浆，以减小隧道施工引起的地面沉降和工后沉降。,2.应急预案-路基变形过大,铁路路基变形过大，超出允许值时可能造成地面不平整、列车运行安全，影响列车及人员的安全，路基沉降过大应急措施分两种情况。当路基沉降监测点日沉降超过3mm，但累计沉降小于6mm时采用一般应急措施：（1

31、）合理优化盾构机参数，确保盾构机穿越铁路时土仓压力高于理论压力值0.010.03Mpa，同时确保土仓压力相对稳定。（2）加大同步浆液的注入量，合理调整浆液配合比的初凝时间。（3）及时进行二次补充注浆及加大二次注浆量。（4）加大盾尾油脂注入量，保证盾尾密封性，防止发生漏水、漏气现象。当路基沉降监测点日沉降超过3mm及累计沉降大于6mm时采用紧急应急措施：（1）地面轨道应急措施：施工过程中一旦发现铁路轨道允许偏差超标，立即联系铁路有关部门进行轨道的整治修护，将损失控制在最小限度内。其线路维修基本作业包括：起道、捣面、拔道、改道、整正及调整轨缝等，及时通知设计单位及铁路等相关部门，研究对策，以防影响

32、铁路的正常运营。（2）隧道内应急措施：立即停止盾构掘进，并保持土仓压力，有效控制地表继续沉降。并且在沉降尚未控制、原因尚未分析清楚、沉降控制措施尚未到位的条件下，严禁盾构机继续掘进；待地表沉降稳定并已处理完成后，盾构机方可继续掘进。（3）对已拼装成形的盾构隧道，在沉降区内进行管片背后补注浆，在此期间提高监测的频率，及时绘制变形曲线图，加强与上级单位和铁路有关部门的沟通，以便根据变形发展情况采取相应措施。施工时还应准备好足够的抢险物资及设备，如发泡聚氨脂、盾尾油脂等，并成立行之有效的应急机构，必要时可进行应急演练。（4）保证能在沉降达到警戒值后保持畅通有序的信息沟通渠道及命令发布途径，及时将监测

33、和处理情况汇报业主、监理及设计单位，同时在第一时间联系铁路监护部门，采取起道垫碴或地面注浆、限速、停运等措施，防止轨面沉降超标，确保铁路运输安全，并组织专人加强对地表设施的疏导与保护，阻止险情的进一步扩大。（5）从盾构穿越铁路股道影响分析来看，由于隧道埋深较大、地层条件较好和盾构施工引起的对地层损失的严格控制，盾构穿越对轨道及道床的影响不大。考虑到施工的偶然性和列车运行安全的重要性，在盾构施工过程中，根据监测结果必要时采用D型施工便梁架空部分轨道，施工期间对轨道降速等措施。,2.6应急预案-既有线加固过程中对既有铁路造成的影响,在既有铁路加固施工中，施工控制方法是否得当直接影响工程质量及既有铁

34、路运营的安全，加固过程中的施工质量控制得当，可以确保既有铁路加固过程中产生最小的影响。（1）桥桩隔离措施施工过程中，先施工灌注桩之后施工高压旋喷桩，全部施工完成，待加固体强度达到要求后，施工冠梁及联系梁，确保穿越区域的整体性，灌注桩施工时应注意采取跳打施工（隔4打1），隧道两侧错开实施，成孔时应全程采取护筒跟进措施，相邻隔离桩施工需待先施工桩形成一定强度后方可实施后一根桩，盾构施工需待隔离桩施工完成一个月后方可掘进通过。（2）地基地面加固措施施工过程中，花管的打设施工，采取既有线线路两侧对称打设，注浆施工同样采取既有线线路两侧对称注浆，注浆过程中的压力尽量保持一致，较小施工过程中对既有铁路造成

35、的影响。,2.6应急预案-掘进过程中前方遇到不明坚硬物,掘进过程中，有很多不可预知性，当前方遇到不明坚硬物时，现场出现的情况判断为盾构机推进扭矩过大，推进速度过慢，设备在推进过程中有颠簸现象。出现这类情况时的应急处理为：（1）盾构司机应该立即作出明确判断，停止掘进，并及时上报到工程部；（2）工程部接到反应后应立即与项目技术负责人成立研究小组，共同讨论解决方案；（3）现场施工人员做好注浆管清理工作，防止堵管，并时刻观察盾构机的姿态等各参数情况，若发生异常要即使与工程部联系；（4）在方案处理时，应谨慎选择经过人行仓进行排除故障，若必须选择要经过人行仓来排除故障时，应严格遵守人行仓的使用方式及规章制

36、度。,盾构施工常见事故案例,03,第三章 盾构施工常见事故案例,盾构突泥、涌水,盾构到达与始发,盾构下穿建筑物,3.1盾构始发与到达3.1.1盾构始发事故（1）始发端头渗漏1）北京某地铁区间始发端头漏砂、地面坍塌,2）广州某盾构隧道始发后洞门密封处渗漏,3）南水北调盾构隧道始发时洞门密封处喷涌,（2）测量1）盾构隧道高程计算错误，或者空间位置计算错误；2）由于未按照洞门预埋钢环中心始发，导致盾构无法进洞；3）由于未考虑盾构机锥形结构，导致盾构在始发台上需要整姿态；,（3）折页板在折页板和帘布橡胶板还未完全离开刀盘时旋转了刀盘，导致折页板帘布橡胶板破坏。,（4）反力架反力架加固不到牢固、或者始发

37、时推力过大，导致反力架变形和破坏。,3.1.2盾构到达事故（1）南京地铁2号线TA04标盾构机被淹事故2007年11月20日，南京地铁二号线中和村-元通区间S-248盾构机在区间元通站右线端头接收时，洞门发生漏水漏砂事故，造成地面大面积塌陷，盾构机被埋。最终该段隧道改为明挖，盾构机明挖破坏性挖出。,（2）武汉地铁4号线2期盾构到达渗漏导致地面沉降武汉地铁4号线2期工程2标过长江盾构隧道，在施工到达复兴路到达端时由于左右线洞门先后出现渗漏（2014年6月、7月），导致地面沉降严重，破坏周围建构筑物。,3.2盾构突泥、涌水3.2.1上海地铁4号线联络通道涌水涌砂事故2003年7月1日，上海地铁4号

38、线越江隧道区间联络通道施工时大量水和流沙涌入，导致隧道结构破坏，周边大面积沉降，3栋建构筑严重倾斜，黄浦江防汛墙局部坍塌，事故无人员伤亡，带来巨大的经济损失，导致4号线延期完工。,3.2.2天津地铁螺机涌砂事故2011年5月6日凌晨7时30分许，天津地铁2号线建国道天津站区间，左线掘进289.2m+0.2m、右线掘进247.2m+0.6m时，右线盾构机因螺旋机被水泥土固结块卡死无法运转，在开启观察孔进行处理时，发生螺旋机观察孔突沙涌水事件。由于该地段的地质异常复杂，突泥及涌水较大，导致地面塌陷，且左线掘进快于右线35环，左线线路高程高于右线，致使左右线隧道均发生局部管片变形破损开裂，最终左右线

39、隧道均封堵回填，两台盾构机埋于地下，建天区间左右线重新改线施工，构成责任事故（无人员伤亡）。,3.3盾构下穿建筑物3.3.1广州地铁盾构隧道穿越建构筑物导致房屋坍塌等,3.3.2长株潭城际铁路隧道穿越密集民房沉降超限,3.4带压作业带压作业是在盾构机施工到特殊地层，需要进入到隧道的掌子面去检查掌子面情况或者检查和更换刀具，由于地层无法自稳或者掌子面的水量非常，必须通过人仓带压才能进入掌子面，带压作业时风险非常大的作业，需要严格按照操作要求来进行。带压作业常出现如下事故：（1）地下水突然增加，导致掌子面压力骤然变化，严重影响舱内人员安全；（2）压力突然丧失，严重影响舱内人员安全（3）升压、降压过

40、程没有严格按照规范要求进行，对人身体造成隐形伤害；（4）进仓人员未按规范要求进仓24小时内饮酒等，对身体造成伤害；（5）高压、密闭空间对人身心造成伤害；同时，由于一些其他原因可以进行饱和带压进仓作业，以减少升压、降压时间；带压进行动火作业对带压作业人员和设备提出了更高的要求。,3.5密封失效盾尾密封失效，导致同步注浆不能足量的注入或者盾尾严重漏浆而无法正常施工，土仓压力无法控制，地面沉降无法控制。主要原因有如下：（1）始发时盾尾油脂涂抹不好；（2）管片背弧面人工收光不好破坏盾尾刷；（3）同步注浆压力瞬间增大导致盾尾刷局部背击穿；（4）盾尾油脂注入不及时量不足；（5）盾尾刷焊接质量不合格（6）安

41、装管片时底部清理不干净杂物破坏盾尾刷等等。一般情况下在一个区间完成后对盾尾刷进行检查更换等，非必要条件下也可以在洞内进行更换，需要采取相应的安全措施。,南京许玄区间盾构铰接密封漏砂，导致地面沉降,3.6爆炸3.6.1广州地铁6号线东黄区间不明气体爆炸2008年4月15日6时15分左右，广州地铁六号线东湖站至黄花岗站盾构区间掘进2000m左右（地下23m处）在盾构机例行常压开仓检查过程中，由于盾构开仓作业时不明气体聚集导致发生爆炸，现场作业18人，事故导致2名工人死亡，5名工人受伤。,3.6.2武汉轨道交通3号线19标盾构区间天然气爆炸事故2015年1月1日23点左右，武汉市轨道交通3号线19标

42、市民之家站宏图大道站盾构区间工程，左线盾构推进至1122环时，盾构机上固定气体检测仪发出有害气体报警信号。当班技术主管使用便携式气体检测仪检查确认有害气体超标后，带班领导立即组织隧道内的全部人员撤离。之后，带班领导和盾构机司机再次进入隧道进行隐患排查。1月2日凌晨2点40分，隧道内发生爆炸，事故造成2人死亡。,3.7硬岩卡机3.7.1广州“市番”区间硬岩卡死盾构机。,3.8刀具、刀盘磨损3.8.1刀具磨损刀具的磨损可以分为正常磨损和非正常磨损；,3.8刀盘磨损（1）广州、深圳地区刀盘非正常磨损破坏,（2）南昌地铁1号线一期工程土建二标盾构机刀头磨破盾壳,（3）成都地区砂卵石地层盾构刀盘磨损,3

43、.9螺机损坏（1）西安地铁螺机被卡、扭断事故。,（2）某盾构机螺机螺旋磨损严重及后期修复,3.10其他3.10.1成都地铁1号线隧道超限事故成都地铁1号线南延线华阳站广都北站右线全长708.667m，采用盾构法施工。该盾构机于3月7日从广都北站始发，3月13日项目部测量组对112环进行管片姿态测量，测量成果显示隧道高程最大偏差为19mm；3月19日项目部对156环管片姿态进行复测，发现17-56环均出现不同程度的超限，其中56环垂直偏差达到+2010mm、水平偏差+52mm，但盾构机测量导向系统56环处显示的盾构垂直偏差为盾首-29mm、盾尾-25mm，水平偏差盾首+41mm、盾尾+35mm，

44、成型隧道实测偏差与盾构机测量导向系统显示偏差严重不符。,经过调查，确认是盾构机VMT系统（盾构机上使用的一种测量自动导向系统）中输入了错误的盾构推进计划线数据文件，致使盾构机按照错误的计划线推进，导致盾构隧道轴线偏差。加之项目部未按照测量规定的频次（每20环人工复测一次）进行人工复核，致使偏差不断扩大而未能及时被发现。事故发生后，采用增设吊出井将现有盾构机吊出，超限隧道采用暗挖法进行改造，将线路恢复至原设计标高，并增加1台盾构在华广明挖区间始发，掘进剩余的盾构隧道。,3.10.2广州地铁盾构机旋转,3.10.3盾构机土仓被填充料填充满,3.10.4盾构隧道注浆导致管片错台严重渗漏,3.10.5

45、洞内水平运输机车溜车事故,经过：2015年6月13日，某地铁项目电瓶车司机杨某某与调车员王某某临时搭配，负责左线电瓶车运输出碴作业，21：20开始第二趟运输任务，车辆编组为：2管片车+1平板车（6米长轨排）+1砂浆车 +1电瓶车。在编组行驶至100环左右处发现机车速度过快，调车员王某某使用对讲机通知司机杨某某减速，司机没有应答（司机对讲机放在操作台，对讲机开着，事后了解可能开车后司机未及时调整对讲机频道）。21：25电瓶车行驶到洞内钢管片处（第216环）时，司机杨某某开始换档减速，发现减不下来，司机探头立即呼喊调车员(未使用对讲机呼叫)，同时采取按喇叭、踩脚刹、扳手刹等措施，车速仍未减缓，最终

46、管片车冲到管片安装区域，当时多人正在进行管片安装，由于躲避不及时，造成管片吊机损坏，3名作业人员不同程度受伤的事件。调查组通过走访参与现场施工的人员及项目各部门管理人员，收集的各种信息、资料，分析造成此起事件的原因如下：（一）直接原因（1）在隧道内电瓶车运行速度过快是导致本起事件的直接原因；（2）项目防溜车、防撞措施仅设在盾构第一节拖车部位，未按要求在在最后一节拖车尾部设置阻车器，也是造成本次事件的直接原因之一。（二）间接原因现场生产副经理擅自安排未经转岗培训的司机、调车人员搭档作业，致使作业人员之间不熟悉调车信号的沟通方式，是造成此起事件的间接原因之一。,电瓶车溜车、侧翻,3.10.6洞内水

47、平运输机车伤人深圳地铁四号线（后配套区域人员夹伤）成都地铁（后配套区域人员伤亡）二号线成都地铁轨行区人员伤亡 三号线五处,3.10.7成都地表塌陷成都地层独特的富水、缺粒径的砂卵石地层，其地表塌陷具有一定的特殊性（坍塌滞后、塌孔接近垂直），因此特别单独进行描述。,相关法律法规及政策规定,公司安全质量系统管理存在的问题及对策近年来，公司在安全生产管理中采取了多种举措，排查整治安全隐患，防止事故发生，但成效并不理想，安全生产形势依然起伏不定，今年已发生两起生产安全较大事故，在一定程度上反映出从集团到子分公司，再到项目部的安全质量管理体系存在深层次的缺陷和不足。通过对近两年集团公司安全质量大检查情况

48、、股份公司督导巡视及集团公司片区稽查队稽查出的问题的梳理和几起事故的调查可以看出，部分单位安全生产责任制的履行很不到位，关键岗位及要素部门安全生产责任履行出现问题，为事故、事件、险情的发生提供了温床。具体表现在：对工作注重布置但疏于落实；安全生产教育形式单一，针对性不强；系统检查效果甚微，问题屡犯屡改、屡改屡犯；对现场工作管理浮躁，疏于落实。“安全生产，人人有责”，安全生产与要素部门的工作息息相关，只有专业管理系统与综合监督管理系统默契配合，认真履责，方能使集团公司安全生产工作持续稳定好转。,法律法规对安全管理系统的要求,（一）安全生产法第四条：生产经营单位必须加强安全生产管理，建立、健全安全

49、生产责任制和安全生产规章制度（过渡到企业规章制度），改善安全生产条件，推进安全生产标准化建设，提高安全生产水平，确保安全生产。 第七条：工会依法对安全生产工作进行监督。（工会）第二十条：生产经营单位应当具备的安全生产条件所必需的资金投入，有关生产经营单位应当按照规定提取和使用安全生产费用，专门用于改善安全生产条件。（财务部门）第二十五条：生产经营单位应当对从业人员进行安全生产教育和培训（人力资源部门） 第三十三条：安全设备的设计、制造、安装、使用、检测、维修、改造和报废，应当符合国家标准或者行业标准。（设备管理部门）第三十七条：生产经营单位对重大危险源应当登记建档，进行定期检测、评估、监控（涉

50、及到安全、工程、设备、物资等诸多专业系统管理部门），并制定应急预案，告知从业人员和相关人员在紧急情况下应当采取的应急措施。第四十八条：生产经营单位必须依法参加工伤保险，为从业人员缴纳保险费。（企业工伤保险管理部门）。（二）建筑施工企业安全生产管理规范（GB50656-2011）（1）建筑施工企业安全生产管理体系应包括职能部门，专职安全生产管理人员（2）建筑施工企业安全生产责任体系中，各管理层主要负责人应明确并组织落实本管理层各职能部门和岗位的安全生产职责。各管理层的职能部门及岗位负责落实职能范围内与安全生产相关的职责，实现相关安全管理目标。（3）建筑施工企业各管理层、职能部门、岗位的安全生产责