1、盾构安全施工管理培训中铁隧道股份有限公司中铁隧道股份有限公司勇于跨越 追求卓越二一二一八八年年十一十一月月目录 盾构概述盾构概述盾构施工技术盾构施工技术盾构施工常见事故案例盾构施工常见事故案例1 12 23 3盾构概述盾构概述第一章第一章 盾构概述盾构概述 基本概念盾构机选型土压盾构掘进模式盾构破岩机理泥水盾构掘进模式土压与泥水盾构区别盾构概述1.11.1基本概念基本概念盾构，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
2、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。盾构概述 盾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；盾构概述1.21.2土压平衡盾构掘进模式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
3、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)土压平衡模式盾构概述1.31.3泥水盾构掘进模式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左右盾构概述1.41.
4、4土压平衡与泥水盾构区别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
5、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。 盾构概述主要有两点：（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
6、(旋转速度)进行调节。盾构概述1.51.5盾构机选型盾构机选型地质与盾构选型风险盾构机选型盾构机：土压or泥水刀盘：面板or辐条刀具：刀具配置与布置螺机：轴式or带式铰接：主动or被动刀盘驱动：变频or液压刀盘扭矩推力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。盾构概述1.51.5盾构机选型盾构机选型 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：地层渗透系数地层渗透系数地层颗粒级配地层颗粒级配盾构
7、概述隧道开挖面工作压力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。盾构概述1.61.6盾构破岩机理盾构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。0303第二
8、章第二章 盾构施工技术盾构施工技术 盾构施工技术盾构施工技术刀具管理盾构始发盾构法开仓及压气作业盾构到达盾构下穿既有线盾构过站、调头、转场盾构施工技术2.12.1盾构始发盾构始发2.1.1始发台始发台、反力架、反力架安装安装2.1.1.1始发台安装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空间位置间位置，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。盾构施工技术始发台定位的小窍门：始发台定位的小窍门：始发井底板受
9、人工抹面标高控制或有预埋钢筋干扰又无法割除，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。盾构施工技术2.1.1.2反力架安装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）。盾构施工技术2.1.2盾构机组装、调试盾构机组装、调试2.1.2.1盾构机组装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
10、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。 盾构施工技术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。盾构施工技术2.1.2.2盾构机调试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：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；盾构施工
11、技术2.1.2.3盾构组装与调试风险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
12、守，尤其重点巡视吊装设备承重处地面情况。盾构施工技术2.1.3洞门破除洞门破除（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；盾构施工技术（2）破除顺序：分区、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）；待破除洞门盾构脚手架 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；盾构施工技术2.1.4始发延长导轨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
13、原有导轨坡度一致，不阻碍盾构前进。盾构施工技术2.1.5洞门密封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。盾构施工技术油 脂 加 注 孔注 浆 管翻 版翻 版第 一 道 帘 布 橡 胶第 二 道 帘 布 橡 胶止 水 箱洞 门 钢 环 4 - 4 洞 门 密 封 结 构 图 盾构施工技术2.1.6负环安装负环安装（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
14、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。盾构施工技术盾构施工技术2.1.7盾构下穿建筑物风险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。u下穿前100m，设定为试验段；u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；u掘进参数：以“超土压、控出渣、饱注浆、勤监测、动态调整”的思路，制定掘进参数，保证连续推进。u严格控制出渣量，防止超挖；u加大同步注浆压力及注浆量，控制既有线沉降；u现场
15、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；u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；u及时进行管片壁后二次补强注浆；u盾构机上储备足量的膨润土，以备意外停机，向土仓内注入。u 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。盾构施工技术2.1.7盾构下穿建筑物风险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盾构施工技术2.22.2盾构到达盾构到达盾构到达主要注意以下几个方面（与始发接近）：（1）结构与地层的稳定（与始发类似）；端头加固；（2）管片接缝防水措施
16、（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）；盾构施工技术2.22.2盾构到达盾构到达盾构机拆机盾构机拆机（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；盾构施工技术盾构施工技术盾构始发与到达风险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）对端头加固
17、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,使帘幕橡胶板包
18、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。盾构施工技术盾构施工技术2.32.3特殊地段盾构施工风险特殊地段盾构施工风险措施措施带压作业严格按技术交底进带压作业严格按技术交底进行，做好应急准备行，做好应急准备刀具选用配置合理，减少开刀具选用配置合理，减少开仓频率仓频率转动螺旋输送机，排出底部转动螺旋输送机，排出底部渣石渣石严格控制顶压，建立动态平严格控制顶压，建立动态平衡衡掘进参数异常时及时分析调掘进参数异常时及时分析调整整采用小推力、低转速模式掘采用小推力、低转速模式掘进进风险风险带压作业风险极大带压作业风险极大掘进速度
19、慢，超挖难控制掘进速度慢，超挖难控制喷涌，出土量难控制喷涌，出土量难控制刀具磨损异常刀具磨损异常盾构姿态难控制盾构姿态难控制穿越上软下硬地层刀具和刀轴的磨损情况盾构施工技术盾构施工技术2.32.3特殊地段盾构施工风险特殊地段盾构施工风险风险对策利用高分子聚全物、膨润土等进行渣土改良合理选择掘进参数，严控出碴量作好同步注浆和二次注浆作好盾尾密封易形成喷涌，导致地面塌方、建（构）筑物损坏地面沉降难以控制，易造成塌方、建（构）筑物损坏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盾构施工技术2.32.3特殊地段盾构施工风险特殊地段盾构施工风险刀盘、刀具、渣土输送系统等磨损严重，换
20、刀频繁换刀时停机处易出现坍塌掘进进地面沉降沉降量和沉降速率难以控制风险配置滚刀并增加耐磨层提高盾构机防水密封性尽量采取地面加固，若需带压开仓换刀，制备优质泥膜实现土仓保压采用具有防喷涌功能的可控两级螺旋输送机出渣系统，加强结合渣土改良对策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盾构施工技术2.32.3特殊地段盾构施工风险特殊地段盾构施工风险采用双级螺旋机降低喷涌风险风险冒顶通透水流流砂、管涌隧道上浮对策严格控制出渣量，避免冒顶事故尽量连续、快速地通过河流流加强盾构姿态的测量和地面的监控测量加强碴土改良,防止涌沙、突水现象发生增大地对盾尾密封注入油脂，防止盾尾漏水做好同步注
21、浆及二次注浆盾构穿越河流盾构施工技术盾构施工技术2.32.3特殊地段盾构施工风险特殊地段盾构施工风险风险刀盘易结泥饼，刀具不能自转，导致刀具的偏磨，扭矩增大，损坏刀具设备负荷增大，各部件易损坏对策尝试保气压半仓掘进，减小盾构机掘进负荷，提高掘进速度。土仓加装高压水路，防止泥饼生成。调节发泡率，提高渣土改良效果。设置冲洗装置穿越高黏土地层形成的泥饼和刀具糊死的情况盾构施工技术盾构施工技术2.42.4盾构过站、调头、转场盾构过站、调头、转场2.4.1盾构机过站盾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
22、用步进机构进行步进过站，最快步进速度达到200m/天。盾构施工技术（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；盾构施工技术（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。盾构施工技术2.4.2盾构机调头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：盾构机12000 盾构机在盾构井边旋转180盾构机右线线路中线路中线左线线12000左线线路中线右线线路中线中间旋转180 盾构机在两线120001000012000盾构施工技术左 线 隧 道 施 工 中右 线 线 路 中 心 线右 线 隧 道 已
23、 完 成左 线 线 路 中 心 线牛 腿牛 腿斜 撑轨 道盾构施工技术2.4.3盾构转场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。盾构施工技术2.52.5刀具管理刀具管理2.5.1刀具分类刀具分类盾构施工使用的刀具主要有如下：盾构施工技术2.5.2刀具磨损、损坏刀具磨损、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；盾构施工技术（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。盾构施工技术（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。盾构施工技术2.5.3
24、刀具更换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；盾构施工技术（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。盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 开仓作业开仓作业: :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。气压作业气压作业 : :在高于大气压条件下进行的开仓作业。盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾
25、构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 基本要求基本要求: : 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；专项方案； 2、开仓作业时，应对开挖仓内持续通风持续通风，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，并保证进出开挖仓的通道的畅通；通道的畅通； 7、撤离开挖仓前，应确认工具全部带出。序号气体含量（%，按体积计）1一
26、氧化碳 co不大于0.00242二氧化碳 不大于0.53甲烷不大于14硫化氢不大于0.000665氧气1922盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 设备配置设备配置: : （人仓）（人仓）盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 设备配置设备配置: : （动力、通讯、辅助系统）（动力、通讯、辅助系统）盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 设备配置设备配置: : （动力、通讯、辅助系统）（动力、通讯、辅助系统）盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气
27、作业法开仓及压气作业 准备工作准备工作: : 1 1、进场前应检查确认盾构下列设备运转正常、进场前应检查确认盾构下列设备运转正常盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 准备工作准备工作: : 盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 压气作业压气作业: : 盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 压气作业压气作业: : 分段减压压力(MPa)0.240.210.180.150.120.090.060.03工作压力(MPa) 工作时间(h)工作完毕第一次减压时间(min)停
28、留时间减压时间停留时间减压时间停留时间减压时间停留时间减压时间停留时间减压时间停留时间减压时间停留 时间 减压 时间 停留 时间最后一次减压停留后至完全卸压时间(min)减压 总时间(min)(0，0.120412(0.12，0.1511215241031734153224310310329(0.15，0.18151031824531032534103153354310310320352(0.18，0.2116153242453103203483353103153253704310315320330390(0.21，0.2416103153372510320325369335310315325
29、34031134353153253303453138(0.24，0.27165310315345245310315325330310434103153203353453144(0.27，0.3017531532536125531032033034531303453153203303403603192(0.3，0.3317531031532537425531031532533535031633453103153253353403553207(0.33，0.36)18531532032538525531031532033034035031963553103153203303403453553249
30、盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 应急管理应急管理: : 盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业 辅助工法辅助工法: : 盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业盾构开仓施工风险u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。u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。u保证盾构机各项性能完好，从而保证换刀工作的顺利进行。u成立换刀工作小组、应急救援小组、地表
31、监测小组及后勤保障小组。u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。u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。u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盾构施工技术盾构施工技术2.6 2.6 盾构盾构法开仓及压气作业法开仓及压气作业盾构开仓施工风险u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；u通过泥膜渗透来提高不良地层的气密性，防止开挖面坍塌。u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。u做好开
32、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。u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。u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、通讯设备盾构施工技术盾构施工技术2.7 2.7 盾构盾构下穿既有线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盾构下穿汉口汉西联络线盾构施工技术盾
33、构施工技术2.7 2.7 盾构盾构下穿既有线下穿既有线设备选型：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：盾构施工技术盾构施工技术2.7 2.7 盾构盾构下穿既有线下穿既有线保护方案：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、路基预留注浆管、道渣回填等措施）。总体施工保护方案盾构施工技术盾构施工技术
34、2.7 2.7 盾构盾构下穿既有线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盾构施工技术盾构施工技术2.7 2.7 盾构盾构下穿既有线下穿既有线前期准备：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盾构施工技术盾构施
35、工技术2.7 2.7 盾构盾构下穿既有线下穿既有线施工参数控制：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
36、。严控刀盘转速与贯入度严控地层损失量刀具贯入度过大，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。盾构施工技术盾构施工技术2.72.7盾构盾构下穿既有线下穿既有线施工参数控制：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
37、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，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
38、。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。盾构施工技术盾构施工技术2.72.7盾构盾构下穿既有线下穿既有线施工参数控制：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
39、，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。
40、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。盾构施工技术盾构施工技术2.72.7盾构盾构下穿既有线下穿既有线工后沉降控制：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。盾构施工技术盾构施工技术2.2.应急预案应急预案- -路基变
41、形过大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当路基沉降监测点日沉降超过3mm，但累计沉降小于，但累计沉降小于6mm时采用一般应急措施：时采用一般应急措施：（1）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当路基沉降监测点
42、日沉降超过3mm及累计沉降大于及累计沉降大于6mm时采用紧急应急措施：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
43、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
44、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。盾构施工技术盾构施工技术2.62.6应急预案应急预案- -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，
45、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的影响。盾构施工技术盾构施工技术2.62.6应急预案应急预案- -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
46、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度。盾构施工常见事故案例盾构施工常见事故案例0303第三章第三章 盾构施工常见事故案例盾构施工常见事故案例 盾构突泥、涌水盾构到达与始发带压作业盾构下穿建筑物爆炸密封失效刀盘、刀具磨损硬岩
47、卡机其他螺机损坏盾构常见事故案例（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盾构常见事故案例盾构常见事故案例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；盾构常见事故案例盾构常见事故案例（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、或者始发时推力过大，导致反力架变形和破坏。盾构常见事故案例盾构常见事故案例3
48、.1.2盾构到达事故盾构到达事故（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。盾构常见事故案例 （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。盾构常见事故案例2003年7月1日，上海地铁4号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
49、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。盾构常见事故案例盾构常见事故案例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
50、施工，构成责任事故（无人员伤亡）。盾构常见事故案例盾构常见事故案例盾构常见事故案例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
