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1、土压平衡盾构施工关键技术与土压平衡盾构施工关键技术与安全风险控制要点安全风险控制要点 中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）江玉生江玉生Tel:Email:yusheng.目目 录录盾构法施工盾构法施工简述述1一一施工准施工准备期盾构施工关期盾构施工关键技技术与安全与安全风险控制要点控制要点1 二二施工期盾构施工关施工期盾构施工关键技技术与与安全安全风险控制要点控制要点三三回顾与展望回顾与展望四四一、盾构法施工一、盾构法施工简述述l我国自我国自19501950年开始将小型盾构运用于下水道工程，经过年开始将小型盾构运用于下水道工程，经过6060多年多年的不断发展，盾构法今已成为我国隧道施工中一
2、种重要的施工的不断发展，盾构法今已成为我国隧道施工中一种重要的施工工法。工法。一、盾构法施工一、盾构法施工简述述l城市盾构法地铁工程受周边环境限制与工程、水文地质条件影城市盾构法地铁工程受周边环境限制与工程、水文地质条件影响，存在大量的工程建设安全风险。在目前地铁工程建设高速响，存在大量的工程建设安全风险。在目前地铁工程建设高速发展的背景下，发展的背景下，安全风险控制形势日趋严峻安全风险控制形势日趋严峻。一、盾构法施工一、盾构法施工简述述l盾构法施工一般包括：盾构法施工一般包括：盾构整体筹划盾构整体筹划、组装调试组装调试、盾构始发盾构始发、盾构盾构隧道掘进隧道掘进、盾构到达盾构到达、盾构解体吊
3、出盾构解体吊出等过程。等过程。l土压平衡盾构施工关键技术与安全风险控制可分为以下两个阶段：土压平衡盾构施工关键技术与安全风险控制可分为以下两个阶段：u组段划分；组段划分；u始发始发/ /到达端头加固设计；到达端头加固设计；u盾构设备适应性评估；盾构设备适应性评估；u施工组织设计。施工组织设计。u始发与到达施工；始发与到达施工；u盾构施工参数的设定与控制；盾构施工参数的设定与控制；u施工质量。施工质量。施工期施工期施工施工准备期准备期一、盾构法施工一、盾构法施工简述述目目 录录盾构法施工盾构法施工简述述1一一施工准施工准备期盾构施工关期盾构施工关键简述与安全述与安全风险控制要点控制要点1 二二施
4、工期盾构施工关施工期盾构施工关键简述与述与安全安全风险控制要点控制要点三三回顾与展望回顾与展望四四二、施工准二、施工准备期盾构施工关期盾构施工关键简述与安全述与安全风险控制要点控制要点1 1、盾构隧道组段划分：、盾构隧道组段划分：组段划分的概念？组段划分的概念？依据盾构穿越的依据盾构穿越的地层地层条件，结合隧道沿线的地面条件，结合隧道沿线的地面/ /地下地下环环境境风险状况，综合分析地层、环境风险与盾构施工的相互影风险状况，综合分析地层、环境风险与盾构施工的相互影响，按照影响程度、危险系数的不同将区间隧道划分为若干响，按照影响程度、危险系数的不同将区间隧道划分为若干个安全风险等级不同的组段，进
5、而合理确定各组段的个安全风险等级不同的组段，进而合理确定各组段的盾构施盾构施工参数控制范围工参数控制范围，以有针对性的进行监控管理，以有针对性的进行监控管理，实现盾构施实现盾构施工的规范化和施工管理的标准化工的规范化和施工管理的标准化。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制1 1、盾构隧道组段划分：、盾构隧道组段划分：隧道穿越的土层性质隧道穿越的土层性质：盾构施工参数确定的基盾构施工参数确定的基本原则，本原则，AF共六级。共六级。考虑因素考虑因素盾构施工环境条件的组合盾构施工环境条件的组合影响因素影响因素：三级。三级。隧道的埋深；隧道的埋深； 地面和地下环境条件；地面和
6、地下环境条件；特殊地质情况；特殊地质情况； 上覆土层性质。上覆土层性质。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制1 1、盾构隧道组段划分：、盾构隧道组段划分：隧道穿越的土层性质隧道穿越的土层性质：A段：粘土、粉质粘土、粘质粉土和粉土以及这四种土层组成的复合地层；段：粘土、粉质粘土、粘质粉土和粉土以及这四种土层组成的复合地层；B段：沙层，包括粉沙、细沙、中沙和粗沙；段：沙层，包括粉沙、细沙、中沙和粗沙；C段：砾石（卵石）层；段：砾石（卵石）层；D段：土与沙的复合土层；段：土与沙的复合土层；E段：土、沙、砾石（卵石）的复合地层；段：土、沙、砾石（卵石）的复合地层；F段：土岩混
7、合地层。段：土岩混合地层。盾构施工环境条件的组合影响因素盾构施工环境条件的组合影响因素：I级：盾构下穿或上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建（构）筑物，或下穿重要市政管级：盾构下穿或上穿既有轨道线路，或下穿或者临近重要建（构）筑物，或下穿重要市政管线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于线和河流工程，或土层中有漂石、孤石等特殊地质情况，或隧道埋深小于9m的浅埋隧道，或以的浅埋隧道，或以上两种及以上情况的组合。上两种及以上情况的组合。II级：隧道埋深大于级：隧道埋深大于9m，或隧道上方地层中有一般的市政管线，或隧道临近或者下穿一般建筑，或隧道上方地层中有一般的市政管线，
8、或隧道临近或者下穿一般建筑物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况。物，或下穿重要市政道路，或地层中的不良地质情况对盾构施工影响较小并没有特殊地质情况。III级：隧道埋深大于级：隧道埋深大于13m，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线（如电力，或隧道上方地层中没有管线或者只有对沉降不敏感的管线（如电力管线、电信管线、广播管线等）且管线埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较管线、电信管线、广播管线等）且管线埋深较浅，或隧道与建筑物基础和重要市政道路距离较远，或地层中无不良地质情况等特殊地质情况。远，或地层中无不良地质情况等特殊地质
9、情况。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制1 1、盾构隧道组段划分：、盾构隧道组段划分：综合等级综合等级综合等级：在盾构穿越综合等级：在盾构穿越土层组段划分的基础上土层组段划分的基础上按照盾构按照盾构施工环境的组施工环境的组合安全风险级别合安全风险级别对各个组段进行更详细的划分，共可划分为对各个组段进行更详细的划分，共可划分为18种等级。种等级。对任何一个盾构区间隧道而言，都是由对任何一个盾构区间隧道而言，都是由18种组段中的一种或几种组段种组段中的一种或几种组段组合而成。组合而成。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制1、盾构隧道组段划分：、
10、盾构隧道组段划分：案例（北京地铁八号线二期某区间）案例（北京地铁八号线二期某区间）特级风险工程特级风险工程 I I级环境风险级环境风险一级风险工程一级风险工程 I I级环境风险级环境风险二级风险工程二级风险工程 级环境风险级环境风险一级风险工程一级风险工程 I I级环境风险级环境风险二级风险工程二级风险工程 级环境风险级环境风险土沙复合土沙复合土沙复合土沙复合D D段段段段土沙卵石复合土沙卵石复合土沙卵石复合土沙卵石复合E E段段段段土沙复合土沙复合土沙复合土沙复合D D段段段段埋深均大于埋深均大于埋深均大于埋深均大于13m13m二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制1
11、 1、盾构隧道组段划分：、盾构隧道组段划分：案例案例序号序号里程里程长度长度（m m）环号环号隧道穿越土层隧道穿越土层隧道埋深隧道埋深h(m)隧道上覆土层隧道上覆土层特殊地特殊地质情况质情况地下水位地下水位情况情况施工环境施工环境综合等级综合等级1K17+943.394K17+913.39430025粉土、粘土、粉质粘土、粉细砂18.218.5粉土填土、房渣土、圆砾-卵石填土、卵石、细粉砂、粉土无无盾构始发(08环)D2K17+913.394K17+792.194121.226126粉土、粘土、粉细砂、卵石、粉质粘土14.418.5 房渣土、粉土填土、圆砾-卵石填土、细粉砂、粉质粘土、粉土盾构
12、下穿鼓楼立交桥及既有M2鼓楼大街站及其风道（5277环）、下穿北护城河（97122环）、临近旧鼓楼桥（91126环）、下穿平板房（117126环）E3K17+792.194K17+670.113122.4 127228粉土、粘土、粉细砂、卵石、粉质粘土14.418.5 房渣土、粉土填土、圆砾-卵石填土、细粉砂、粉土盾构下穿大量平瓦房（127228环）E4K17+670.113K17+309.913360.2 229528粉土、粉质粘土、粉细砂1718.8 房渣土、粉土填土、粉土、粘土、细粉砂、粉质粘土盾构下穿大量平瓦房（229315环）、联络通道（338344环）、临近工人出版社综合楼宿舍（4
13、59515环）D5K17+309.913K17+270.14039.6529561粉细砂、粉质粘土14.617房渣土、细粉砂、粉质粘土临近北京教育学院（529552环）、下穿北中轴1号过街通道（542561环）D6K17+270.140K17+076.060194.4 562723粉细砂、粉质粘土14.617 房渣土、粉质粘土临近11层居民楼（604673环）、六铺坑#8楼（692723环）、盾构到达（715723环）D结合组段划分和盾构设备具体情况，设定盾构主要施工结合组段划分和盾构设备具体情况，设定盾构主要施工参数控制范围，并将其录入参数控制范围，并将其录入“盾构施工实时管理信息系盾构施工
14、实时管理信息系统统”，可实现盾构施工的实时监控和施工参数的自动报，可实现盾构施工的实时监控和施工参数的自动报警（在施工期安全风险控制部分将进行具体讲述）。警（在施工期安全风险控制部分将进行具体讲述）。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：始发端头土体失稳始发端头土体失稳到达端土体被推出到达端土体被推出到达端地表塌陷到达端地表塌陷到达端涌水流沙到达端涌水流沙盾构始发盾构始发/ /到达过程中，当端头地层为自稳能力差、透水性强的松散到达过程中，当端头地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水黏土时，破除封门后，开
15、挖面土体将完全暴露，端头土砂土或饱和含水黏土时，破除封门后，开挖面土体将完全暴露，端头土体在侧向水土压力作用下，地层受力平衡状态被打破，如果体在侧向水土压力作用下，地层受力平衡状态被打破，如果不预先对盾不预先对盾构始发构始发/ /到达端头土体进行加固到达端头土体进行加固，或者，或者端头土体加固效果不好端头土体加固效果不好，很可能，很可能会导致开挖面由于支护强度不足而发生会导致开挖面由于支护强度不足而发生失稳破坏失稳破坏，随之大量土体和地下，随之大量土体和地下水可能会向工作井内水可能会向工作井内塌陷塌陷，严重时会发生，严重时会发生塌方塌方、透水透水等事故，危及地下等事故，危及地下管线和附近周围建
16、筑物，导致盾构始发与到达的失败。管线和附近周围建筑物，导致盾构始发与到达的失败。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：目的目的u满足土体强度的要求满足土体强度的要求u满足稳定性的要求满足稳定性的要求 加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定性；加固土体的静态稳定，包括施工期稳定性和长期稳定性； 加固土体的扰动影响，破洞门时振动过大对土体的扰动等加固土体的扰动影响，破洞门时振动过大对土体的扰动等。u满足加固满足加固( (土体土体) )的渗透性要求的渗透性要求 ( (特别是水特别是水+ +沙沙+ +压力的情况
17、压力的情况) )u满足加固土体的变形特征要求满足加固土体的变形特征要求( (土压建立前和土压消失后土压建立前和土压消失后) )u满足土体扰动极限平衡理论（满足土体扰动极限平衡理论（横向加固横向加固）二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：风险原因风险原因始发始发/ /到达端头加固到达端头加固风险原因风险原因简析：简析：u端头加固工法的选择不合理；端头加固工法的选择不合理；u端头加固范围不足；端头加固范围不足；u端头加固质量未能达到设计要求；端头加固质量未能达到设计要求；u水平或垂直抽芯的方法不合理导致效果判断有误
18、。水平或垂直抽芯的方法不合理导致效果判断有误。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：评估指标评估指标始发始发/ /到达端头加固设计的到达端头加固设计的评估主要内容评估主要内容：u加固后土体的强度（如加固后土体的强度（如c c、单轴抗压强度等）；、单轴抗压强度等）；u加固范围（主要为纵向加固长度、加固宽度、上方及下方加加固范围（主要为纵向加固长度、加固宽度、上方及下方加固高度）；固高度）；u加固后土体的渗透性（主要评估指标为土体的渗透系数）；加固后土体的渗透性（主要评估指标为土体的渗透系数）；u设计采用的加固方法
19、。设计采用的加固方法。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：需要注意的问题需要注意的问题u强度和稳定性强度和稳定性 参数的选取，特别是土体的抗拉强度和水土压力；参数的选取，特别是土体的抗拉强度和水土压力； 稳定性验算只适合于粘性土（滑移失稳理论）；稳定性验算只适合于粘性土（滑移失稳理论）； 长期稳定性问题没有解决；长期稳定性问题没有解决； 加固土体的扰动问题没有解决。加固土体的扰动问题没有解决。u渗透性问题渗透性问题 渗透系数渗透系数1010-7-7m/sm/s的根据？的根据？ 水水+ +沙沙+ +压力对加固长
20、度的要求压力对加固长度的要求u变形特征变形特征 保持在土压建立起来之前（盾构始发）和消失之后（盾构到达）的保持在土压建立起来之前（盾构始发）和消失之后（盾构到达）的一段时间里，上覆土体变形的可控。一段时间里，上覆土体变形的可控。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：加固土体的强度要求加固土体的强度要求（板理论）（板理论）强度验算示意图强度验算示意图二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：强度计算公式强度计算公式u国外国外日本日本J
21、ET GROUT 协会协会(JJGA)规范的计算公式，加固厚度为：规范的计算公式，加固厚度为：其中：其中： P：洞门中心处的水土压力合力；：洞门中心处的水土压力合力； D：封门直径；：封门直径； ：加固土体的极限抗拉强度；：加固土体的极限抗拉强度； 安全系数安全系数K0 取取1.52.0，计算系数，计算系数 取取1.2。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：强度计算公式强度计算公式u国内国内（静力理论）（静力理论）最大弯曲应力（中心处）：最大弯曲应力（中心处）： 最大剪力（支座处）：最大剪力（支座处）：二、施工
22、准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：整体稳定性要求整体稳定性要求（滑移失稳理论）（滑移失稳理论）整体稳定性验算图整体稳定性验算图二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：稳定性计算公式稳定性计算公式抗滑安全要求：抗滑安全要求：抗滑安全要求：抗滑安全要求：其中：其中： M M：滑动力矩；：滑动力矩； M M抗抗：抗滑力矩；：抗滑力矩； C C：加固前土体的粘结力；：加固前土体的粘结力； C C：加固后土体的粘结力；：加固后土体的粘结力； H
23、 H：上覆土体的厚度；：上覆土体的厚度； P P1 1：地面荷载。：地面荷载。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：端头土体纵向加固范围端头土体纵向加固范围盾构始发盾构始发盾构始发盾构始发 无水无水 有水（有水（特别是水特别是水+沙沙+压力压力）盾构到达盾构到达盾构到达盾构到达 无水无水 有水（有水（特别是水特别是水+沙沙+压力压力）二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：始发端头土体加固长度始发端头土体加固长度无无水水始始发发
24、满足条件：强度满足条件：强度满足条件：强度满足条件：强度+ + + +稳定性稳定性稳定性稳定性+ + + +变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前） 二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：始发端头土体加固长度始发端头土体加固长度有有水水始始发发 满足条件：满足条件：满足条件：满足条件：强度强度强度强度+ + + +稳定性稳定性稳定性稳定性+ + + +变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前）变形特征（土压建立前）+ + + +渗透性（水渗
25、透性（水渗透性（水渗透性（水+ + + +沙沙沙沙+ + + +压力）压力）压力）压力） 二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：到达端头土体加固长度到达端头土体加固长度无无水水到到达达当盾构到达端头地层条件较好，且无地下水时，当盾构到达端头地层条件较好，且无地下水时，可以不用对端头土体进行加固，但是必须采用相可以不用对端头土体进行加固，但是必须采用相应的辅助措施应的辅助措施 当盾构到达端头地层中虽然无地下水，但土层条件当盾构到达端头地层中虽然无地下水，但土层条件较差时，主要为软土、淤泥质地层时，基于强度与较差时
26、，主要为软土、淤泥质地层时，基于强度与稳定性的考虑，必须对端头土体进行预先的加固处稳定性的考虑，必须对端头土体进行预先的加固处理理 端头土层自我稳定性较好，但端头地层结构较为复端头土层自我稳定性较好，但端头地层结构较为复杂时，必须采用采取相应的辅助措施，必要时必须杂时，必须采用采取相应的辅助措施，必要时必须进行预先加固进行预先加固二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：到达端头土体加固长度到达端头土体加固长度有有水水到到达达满足条件：满足条件：满足条件：满足条件：强度强度强度强度+ + + +稳定性稳定性稳定性稳
27、定性+ + + +变形可控特征（土压消失后）变形可控特征（土压消失后）变形可控特征（土压消失后）变形可控特征（土压消失后）+ + + +渗透性（水渗透性（水渗透性（水渗透性（水+ + + +沙沙沙沙+ + + +压力）压力）压力）压力） 二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：端头土体横向加固范围端头土体横向加固范围二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2 2、始发、始发/ /到达端头加固设计：到达端头加固设计：端头土体横向加固范围端头土体横向加固范围 直径直径范围范围/mD11D33D5
28、5D8简图简图B1.01.01.52.0H11.01.52.02.5H21.01.01.01.0根据理论分析和工程实践经验，孔洞口周围土体的最小加固宽度根据理论分析和工程实践经验，孔洞口周围土体的最小加固宽度和高度可参考下表：和高度可参考下表：土体横向加固最小尺寸表二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2、始发、始发/到达端头加固设计：到达端头加固设计：案例（北京地铁大兴线某区间）案例（北京地铁大兴线某区间）前期污水管线改移至盾构接收前期污水管线改移至盾构接收洞口上方，洞口上方，右线右线到达端头无法到达端头无法按设计进行加固，导致按设计进行加固，导致端头加端头加固效果较
29、差固效果较差盾构到达推进过程中盾构到达推进过程中施工参数施工参数控制不当控制不当（土压未降至（土压未降至0 0，刀，刀盘前方凌空，主动土压为盘前方凌空，主动土压为0 0，而舱内被动施加过大压力）而舱内被动施加过大压力）桩间土部桩间土部分失稳、分失稳、管线爆裂管线爆裂接收端地面坍塌接收端地面坍塌土体从洞门涌入车站土体从洞门涌入车站二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制2、始发、始发/到达端头加固设计：到达端头加固设计：案例（北京地铁大兴线某区间）案例（北京地铁大兴线某区间）鉴于右线发生的坍塌事故，左线进行了二次端头加固鉴于右线发生的坍塌事故，左线进行了二次端头加固. .下
30、部下部1/3洞门洞门未喷浆未喷浆 补喷下部洞门补喷下部洞门刀盘距围护桩刀盘距围护桩2环时面层被环时面层被挤破挤破 所幸支护较到位，所幸支护较到位，且迅即采取了小导且迅即采取了小导管注浆等措施，管注浆等措施，左左线安全到达。线安全到达。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估、盾构设备适应性评估：盾构选型盾构选型u合理的盾构选型是保证盾构法安全施工的必要条件合理的盾构选型是保证盾构法安全施工的必要条件。u盾构选型以盾构选型以工程地质工程地质、水文地质水文地质为主要依据，综合考虑施工长为主要依据，综合考虑施工长度、地面及地下建度、地面及地下建/ /构
31、筑物等构筑物等环境条件环境条件，同时考虑工期、环保等，同时考虑工期、环保等因素，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范等，对因素，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范等，对盾构及辅助设备的配置等进行研究。盾构及辅助设备的配置等进行研究。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：为确保盾构施工安全为确保盾构施工安全：u盾构设备进场前，应结合区间隧道盾构设备进场前，应结合区间隧道组段划分组段划分进行盾构设进行盾构设备的适应性备的适应性评估评估；u盾构组装完毕后，应进行相关盾构组装完毕后，应进行相关验收验收；u穿越重
32、大风险源前，应对盾构状态进行检查。穿越重大风险源前，应对盾构状态进行检查。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：主要内容主要内容u刀盘刀盘型式和型式和刀具刀具布置与地层的适应性评价，计划换刀地点和换布置与地层的适应性评价，计划换刀地点和换刀方案。刀方案。u同步注浆同步注浆及二次补浆设备与盾构主体设备和地层的适应性评价。及二次补浆设备与盾构主体设备和地层的适应性评价。u泡沫、膨润土等土体改良设备的性能、能力及其适应性评价。泡沫、膨润土等土体改良设备的性能、能力及其适应性评价。u螺旋输送机螺旋输送机的地层适应性评价。的地层适
33、应性评价。u皮带输送机的相关特性及其适应性评价。皮带输送机的相关特性及其适应性评价。u润滑及密封系统的适应性评价。润滑及密封系统的适应性评价。u推力推力和和刀盘扭矩刀盘扭矩的地层适应性评价。的地层适应性评价。u盾构主体设备使用年限超过盾构主体设备使用年限超过8 8年或已累计施工隧道长度超过年或已累计施工隧道长度超过1010公公里（含）的盾构，需明确盾构里（含）的盾构，需明确盾构主轴承及其密封主轴承及其密封的残余寿命。的残余寿命。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：案例案例北京地铁北京地铁9号线某区间右线盾构在推进至号线
34、某区间右线盾构在推进至3#检修井时，发现检修井时，发现刀盘、刀盘、刀具磨损刀具磨损异常。异常。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：案例案例北京地铁北京地铁9号线某区间左线盾构在推进至号线某区间左线盾构在推进至144环时，环时，螺旋输送机螺旋输送机叶片连接轴损坏。叶片连接轴损坏。叶片中部断叶片中部断面凹凸不平面凹凸不平螺旋输送机螺旋输送机轴焊接处轴焊接处二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：案例案例北京地铁北京地铁10号线二期某区间右线盾构号线二期
35、某区间右线盾构主驱动大齿圈主驱动大齿圈约有一半齿约有一半齿轮根部出现裂纹。轮根部出现裂纹。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：案例案例北京地铁北京地铁6号线一期某区间左号线一期某区间左线盾构因线盾构因主轴承密封损坏主轴承密封损坏，土舱只能建立较低土压力，土舱只能建立较低土压力，致使地表沉降控制欠佳。致使地表沉降控制欠佳。0.6bar二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制3 3、盾构设备适应性评估：、盾构设备适应性评估：案例案例北京地铁北京地铁6号线一期某区间右号线一期某区间右线盾构因线盾构因螺旋
36、输送机轴螺旋输送机轴断裂，断裂，盾构突然停机进行检修。盾构突然停机进行检修。螺旋输送机扭螺旋输送机扭矩极具增大矩极具增大二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制4 4、施工组织设计：、施工组织设计：u盾构施工前充分调查和详细掌握隧道工程的盾构施工前充分调查和详细掌握隧道工程的地质情况地质情况、水文情水文情况况、施工环境情况施工环境情况对盾构施工的安全风险规避是至关重要的，同对盾构施工的安全风险规避是至关重要的，同时盾构施工与时盾构施工与施工组织设计施工组织设计、专项施工方案、应急预案的合理性、专项施工方案、应急预案的合理性、可行性，也能可行性，也能对规避盾构施工安全风险起
37、到积极的作用对规避盾构施工安全风险起到积极的作用。u盾构施工组织设计：应全面考虑拟建工程的各种具体施工条件，盾构施工组织设计：应全面考虑拟建工程的各种具体施工条件，确定合理的施工方案、施工顺序、应急方法和人员组织，合理统确定合理的施工方案、施工顺序、应急方法和人员组织，合理统筹安排施工进度，在施工准备期应该对盾构施工组织设计进行评筹安排施工进度，在施工准备期应该对盾构施工组织设计进行评估以减小施工阶段盾构施工出现安全风险事件的可能性。估以减小施工阶段盾构施工出现安全风险事件的可能性。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全期盾构施工安全风险控制控制4 4、施工组织设计：、施工组织设计：评估的主要内
38、容评估的主要内容u施工前工程地质和水文地质条件调查情况；施工前工程地质和水文地质条件调查情况；u施工环境调查情况，主要包括各类管线、建筑物、构筑物、地施工环境调查情况，主要包括各类管线、建筑物、构筑物、地下基础和其它施工环境的调查情况；下基础和其它施工环境的调查情况；u换刀地点换刀地点的选择和的选择和换刀方案换刀方案的确定；的确定；u工期安排和施工场地布置情况；工期安排和施工场地布置情况；u施工组织机构、施工队伍、人员安排情况；施工组织机构、施工队伍、人员安排情况；u施工组织设计、专项施工方案和应急施工预案情况。施工组织设计、专项施工方案和应急施工预案情况。二、施工准二、施工准备期盾构施工安全
39、期盾构施工安全风险控制控制4、施工组织设计：、施工组织设计：案例（北京地铁案例（北京地铁9号线某区间）号线某区间）盾构在砂卵石盾构在砂卵石层中掘进，刀盘、刀具及螺旋输送机磨损较严重，层中掘进，刀盘、刀具及螺旋输送机磨损较严重，2011年年5月月20日以前施工单位采用日以前施工单位采用被动换刀的方式致使盾构长时被动换刀的方式致使盾构长时间停机检修间停机检修，2011年年5月月20日以后施工单位日以后施工单位采取主动换刀采取主动换刀，提前，提前施做检修竖井，待盾构到达后迅速换刀，施做检修竖井，待盾构到达后迅速换刀，有效地加快了盾构推进有效地加快了盾构推进速度速度。线路线路区间区间长度长度前期（前期
40、（2011.5.20以前）以前）后期（后期（2011.5.20以后）以后）平均平均进度进度长度长度换刀方式换刀方式综合进度综合进度长度长度换刀方式换刀方式综合进度综合进度左线852环1371环被动4.2环/天372852环主动16.3环/天7.9环/天右线893环1317环被动5.5环/天318893环主动14.4环/天9环/天目目 录录盾构法施工概述盾构法施工概述1一一施工准施工准备期期盾构施工安全盾构施工安全风险控制控制1 二二施工期施工期盾构施工安全盾构施工安全风险控制控制三三回顾与展望回顾与展望四四三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与
41、到达施工：始发始发渗水渗水浆液和泡沫浆液和泡沫沿洞门密封沿洞门密封处涌出处涌出u盾构始发，是指在盾构始发工作竖井内利用反力架和临时盾构始发，是指在盾构始发工作竖井内利用反力架和临时组装的负环管片等设备或设施，将处于始发基座上的盾构推组装的负环管片等设备或设施，将处于始发基座上的盾构推入端头加固土体，然后进入地层原状土区段，并沿着设计线入端头加固土体，然后进入地层原状土区段，并沿着设计线路掘进的一系列作业过程。路掘进的一系列作业过程。u盾构始发是盾构施工中盾构始发是盾构施工中风险较大风险较大的环节之一，极易发生安的环节之一，极易发生安全事故全事故。如何对盾构始发的安全和质量风险进行评估，并形。如
42、何对盾构始发的安全和质量风险进行评估，并形成风险对策以付诸实施，是确保盾构始发安全和质量必不可成风险对策以付诸实施，是确保盾构始发安全和质量必不可少的工作。少的工作。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：始发步骤始发步骤安装始发基座安装始发基座端头土体加固端头土体加固盾构组装调试盾构组装调试加固效果检验加固效果检验安装反力架安装反力架凿除洞门凿除洞门安装洞门密封安装洞门密封拼装负环管片拼装负环管片始发掘进，盾尾通过洞始发掘进，盾尾通过洞门压板加固，壁后注浆门压板加固，壁后注浆三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1
43、1、始发与到达施工：、始发与到达施工：始发始发盾构始发施工前：盾构始发施工前：u应对应对端头加固效果端头加固效果进行进行检验检验；u在洞门处安装在洞门处安装止水橡胶帘布止水橡胶帘布和和扇形压板扇形压板；u应合理选择围护结构的应合理选择围护结构的破除顺序破除顺序，确保破除过程中端头处，确保破除过程中端头处土体的稳定；土体的稳定；u复核测量复核测量盾构测量控制基点盾构测量控制基点。旋喷加固旋喷加固效果效果三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：始发始发盾构始发施工过程中：盾构始发施工过程中：u洞门破除后应洞门破除后应立即立即推进盾构；推进盾
44、构；u盾构在加固区内的施工，土压建立前盾构在加固区内的施工，土压建立前应应严格控制出土量严格控制出土量，正确使用加固土体，正确使用加固土体松散系数；松散系数；u盾构始发在快出加固区时应盾构始发在快出加固区时应将土压建将土压建立到略高于正常值立到略高于正常值，以确保在盾构出加，以确保在盾构出加固区后不会因土压过低而造成地表塌陷固区后不会因土压过低而造成地表塌陷事故；事故；u总推力和扭矩控制在反力架及始发基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。座所能承受的范围内。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：到达到达u盾构的到达，是
45、指盾构在掘进过程中由原状土进入到达竖盾构的到达，是指盾构在掘进过程中由原状土进入到达竖井端头加固土体区域，然后将盾构推进至到达竖井的围护结井端头加固土体区域，然后将盾构推进至到达竖井的围护结构处后，从竖井外侧破除井壁进入竖井内接收台架上的一系构处后，从竖井外侧破除井壁进入竖井内接收台架上的一系列作业过程。列作业过程。u盾构到达相较始发而言，具有盾构到达相较始发而言，具有更大的危险性更大的危险性。实际施工中。实际施工中应引起高度重视，其成功与否直接关系着工程的成败。应引起高度重视，其成功与否直接关系着工程的成败。渗水渗水带出大量细砂带出大量细砂地表塌陷地表塌陷三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构
46、施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：到达步骤到达步骤调整掘进参数调整掘进参数到达端头加固到达端头加固接收基座安装接收基座安装控制掘进方向控制掘进方向安装洞门密封安装洞门密封到达段掘进到达段掘进接收盾构接收盾构三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：到达到达盾构到达施工前：盾构到达施工前：u应对应对端头加固效果端头加固效果进行进行检验检验；u在洞门处安装在洞门处安装止水橡胶帘布止水橡胶帘布和和扇扇形压板形压板；u应合理选择围护结构的应合理选择围护结构的破除顺序破除顺序，确保破除过程中端头处土体的稳定；确保破除过程
47、中端头处土体的稳定；u对隧道轴线进行测量，对隧道轴线进行测量，精确定位精确定位接收基座接收基座。扇形压板扇形压板橡胶帘布橡胶帘布锁紧用钢锁紧用钢丝绳丝绳三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：到达到达盾构到达施工过程中：盾构到达施工过程中：u盾构到达进入加固区后应盾构到达进入加固区后应逐步减逐步减小土压直至降为小土压直至降为0，同时降低推进速，同时降低推进速度，缓慢向洞门推进，同时度，缓慢向洞门推进，同时严格控严格控制出土量制出土量；u盾构到达过程中，当刀盘距离围盾构到达过程中，当刀盘距离围护结构小于护结构小于4环（环（4.8m）时，应
48、该）时，应该停停止注入土体改良剂、添加剂止注入土体改良剂、添加剂（泡沫、（泡沫、膨润土等）膨润土等） ；u盾构贯通时，对进洞口段至少盾构贯通时，对进洞口段至少1015环管片进行纵向拉紧作业。环管片进行纵向拉紧作业。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1 1、始发与到达施工：、始发与到达施工：始发与到达风险原因始发与到达风险原因盾构始发与到达施工盾构始发与到达施工风险原因风险原因简析：简析：u端头加固方法及质量存在问题；端头加固方法及质量存在问题；u盾构始发盾构始发/ /到达施工参数控制不合理（土压、注浆压到达施工参数控制不合理（土压、注浆压力、推力等）；力、推力等）；u洞门
49、密封质量差，或安装方法有误，导致密封渗漏；洞门密封质量差，或安装方法有误，导致密封渗漏；u洞门破除过早。洞门破除过早。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁八号线二期某区间）案例（北京地铁八号线二期某区间）左线盾构在到达中间风井过程中，左线盾构在到达中间风井过程中，土压控制较差土压控制较差，出土过，出土过多，引起地层损失，致使中间风井西侧地表多，引起地层损失，致使中间风井西侧地表塌陷塌陷。塌陷进一塌陷进一步发展步发展回填后回填后三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例
50、（北京地铁九号线某区间）案例（北京地铁九号线某区间）u右线端头加固效果差，盾构右线端头加固效果差，盾构始发段始发段初始掘进过程中初始掘进过程中出土量控制不出土量控制不当当，导致地表，导致地表塌陷塌陷。u左线端头左线端头加固效果差加固效果差，盾构到达时仍然向前方土体注入，盾构到达时仍然向前方土体注入泡沫泡沫和和膨膨润土润土，造成有水条件，土体失稳，导致洞门处土体涌入车站，地表，造成有水条件，土体失稳，导致洞门处土体涌入车站，地表塌陷塌陷。左线接收端左线接收端分钟寺站分钟寺站十里河站十里河站东三环东三环分钟寺桥分钟寺桥中间风井中间风井三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发
51、与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）u右线自分钟寺站始发、中间风井接收及始发、十里河右线自分钟寺站始发、中间风井接收及始发、十里河站接收共站接收共4 4处洞门处洞门均均未安装止水橡胶帘布未安装止水橡胶帘布，造成不同程，造成不同程度度渗漏水渗漏水，中间风井始发前，中间风井始发前提前破桩提前破桩造成水土流失。造成水土流失。u左线自分钟寺站始发、中间风井接收共左线自分钟寺站始发、中间风井接收共2 2处洞门未安处洞门未安装止水帘布装止水帘布，造成不同程度渗漏水，距风井接收，造成不同程度渗漏水，距风井接收600600环环距离即破除风井接收洞门，造
52、成水土流失。距离即破除风井接收洞门，造成水土流失。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）20112011年年8 8月月9 9日日左线分钟寺站始发端左线分钟寺站始发端头加固效果差，土体自稳性较头加固效果差，土体自稳性较差，洞门封层后出现差，洞门封层后出现空洞空洞，且伴随着，且伴随着渗水渗水现象，未波及到地面。现象，未波及到地面。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某
53、区间）u20112011年年9 9月月4 4日右线到达中间风日右线到达中间风井过程中井过程中未安装止水橡胶帘布及未安装止水橡胶帘布及扇形压板扇形压板，洞门边缘，洞门边缘3 3点钟和点钟和8 8点点钟方向有水涌出，且钟方向有水涌出，且水量较大水量较大；u9 9月月1818日开始采取注浆等措施进日开始采取注浆等措施进行堵水；行堵水；u9 9月月2727日基本无渗水现象。日基本无渗水现象。流出的粉流出的粉细砂细砂流水流砂流水流砂流水流砂流水流砂三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）
54、9月月9日右线到达中间风井情况日右线到达中间风井情况到达端到达端头涌水头涌水情况情况9月月15日右线到达中间风井情况日右线到达中间风井情况9月月22日右线到达中间风井情况日右线到达中间风井情况采取喷射混采取喷射混凝土堵水凝土堵水9月月25日右线到达中间风井情况日右线到达中间风井情况采用二次采用二次补浆堵水补浆堵水到达端头涌到达端头涌水情况水情况三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）20112011年年9 9月月4 4日左线盾构在距离中间风井约日左线盾构在距离中间风井约6006
55、00环时即开始破环时即开始破除中间风井接收洞门，在预警发布后，施工单位随即停止破除中间风井接收洞门，在预警发布后，施工单位随即停止破除洞门，于除洞门，于9 9月月1818日对破除部分补喷了混凝土。日对破除部分补喷了混凝土。提前破桩提前破桩补喷了砼补喷了砼三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）接收端大量接收端大量土体被推出土体被推出端头处流水带端头处流水带出大量细砂出大量细砂20112011年年1010月月1212日左线盾构中间风井接收端头日左线盾构中间风井接收端头渗水渗水较为
56、严重（洞较为严重（洞门处中间部分存在厚度约门处中间部分存在厚度约0.6m0.6m的的2 2粉细砂层），同时粉细砂层），同时未安装橡未安装橡胶帘布和扇形压板胶帘布和扇形压板，盾构到达过程中，盾构到达过程中大量土体被推出大量土体被推出。随后施。随后施工单位在采取工单位在采取堵漏灵堵漏堵漏灵堵漏并用并用引流管引水引流管引水等措施。等措施。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）流水带砂流水带砂接收端渗水接收端渗水三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施
57、工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）钢板封闭管片钢板封闭管片和洞门空隙和洞门空隙接收端地表出接收端地表出现裂缝现裂缝20112011年年1010月月1818日右线盾构到达十里河站接收端，洞门处日右线盾构到达十里河站接收端，洞门处1 1点钟点钟方向有水涌出且水势较大，方向有水涌出且水势较大，未安装橡胶帘布和扇形压板未安装橡胶帘布和扇形压板， 1010月月2121日采取日采取引流管引水引流管引水，堵漏灵堵水堵漏灵堵水等措施。等措施。涌水涌水三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十
58、号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）20112011年年1111月月1515日左线盾构在日左线盾构在到达十里河站接收端过程中，到达十里河站接收端过程中，直接将桩体推入接收端车站，直接将桩体推入接收端车站，未安装橡胶止水帘布，未安装橡胶止水帘布，流水流水涌砂涌砂。只有压板，无橡只有压板，无橡胶止水帘布，一胶止水帘布，一旦出水涌沙，无旦出水涌沙，无法阻挡法阻挡尚未推倒的尚未推倒的桩体桩体桩体直接推入接桩体直接推入接收端车站，存在收端车站，存在安全隐患安全隐患三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例
59、（北京地铁十号线二期某区间）出水涌砂情况出水涌砂情况现场水沙情现场水沙情况况三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制1、始发与到达施工：、始发与到达施工：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）11.16盾构已盾构已上接收架，扇上接收架，扇形挡板被推掉形挡板被推掉另一侧突然大另一侧突然大量涌沙出水量涌沙出水三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2 2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：盾构施工前合理设定盾构施工参数，同时施工过程中严格控盾构施工前合理设定盾构施工参数，同时施工过程中严格控制盾构施工参数，是确保制盾构施
60、工参数，是确保盾构安全施工的必要条件盾构安全施工的必要条件。施工准备期进行的组段划分在考虑地层及环境条件等的共同施工准备期进行的组段划分在考虑地层及环境条件等的共同影响下，将区间隧道分为了几个组段。因此，可通过建立影响下，将区间隧道分为了几个组段。因此，可通过建立适适宜不同组段的施工参数控制准则和控制范围宜不同组段的施工参数控制准则和控制范围，来指导实际施，来指导实际施工过程中盾构施工参数的设定与控制标准。工过程中盾构施工参数的设定与控制标准。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2 2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：不同组段施工参数控制准则不同组段施
61、工参数控制准则u土压力土压力：控制范围为：控制范围为EaEp之间，或根据隧道埋深计算地应力后乘以之间，或根据隧道埋深计算地应力后乘以水平应力系数。水平应力系数。u总推力：总推力：必须根据隧道的埋深、土舱内的土压、盾壳与土之间的摩擦必须根据隧道的埋深、土舱内的土压、盾壳与土之间的摩擦力、盾尾与管片间的摩擦力和后配套设备所需的牵引力来综合考虑。力、盾尾与管片间的摩擦力和后配套设备所需的牵引力来综合考虑。u刀盘扭矩：刀盘扭矩：必须根据刀盘切削土体所需的转矩、刀盘自重产生的阻力必须根据刀盘切削土体所需的转矩、刀盘自重产生的阻力矩、密封装置对主轴承的阻力矩、刀盘周边的摩擦阻力矩和搅拌装置对矩、密封装置对
62、主轴承的阻力矩、刀盘周边的摩擦阻力矩和搅拌装置对土体的搅拌转矩来综合考虑。土体的搅拌转矩来综合考虑。u推进速度、刀盘转速和贯入度参数推进速度、刀盘转速和贯入度参数：盾构在沙层、卵砾石层和沙、卵：盾构在沙层、卵砾石层和沙、卵石复合地层中施工时，采用低转速，高贯入度等措施。石复合地层中施工时，采用低转速，高贯入度等措施。u同步注浆压力同步注浆压力：根据隧道的埋深来确定，且不能超过：根据隧道的埋深来确定，且不能超过0.45MPa。u同步注浆量同步注浆量：根据盾构外径与管片内径之间空隙的体积：根据盾构外径与管片内径之间空隙的体积V来确定。每来确定。每环量一般控制在环量一般控制在1.2V1.8V。三、施
63、工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2 2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：不同组段施工参数控制准则不同组段施工参数控制准则u二次补浆压力、补浆量和补浆频率二次补浆压力、补浆量和补浆频率：二次补浆压力一般控制在隧：二次补浆压力一般控制在隧道埋深处水土压力道埋深处水土压力+0.05 MPa，每次补浆量一般控制在，每次补浆量一般控制在0.7m3以下，以下，补浆频率宜在管片脱出盾尾补浆频率宜在管片脱出盾尾6-8环时进行，环时进行，5-10环为一组。环为一组。u推进油缸伸缩组数推进油缸伸缩组数：管片安装时，推进油缸同时收回的最大组数：管片安装时，推进油缸同时收回的最
64、大组数为为2组（仅在安装封顶块时），一般情况下为组（仅在安装封顶块时），一般情况下为1组。组。u盾构姿态和盾构姿态和TBM滚动角滚动角：盾构姿态横向偏移最大允许值为：盾构姿态横向偏移最大允许值为50mm，竖向偏移最大允许值为，竖向偏移最大允许值为25mm。TBM转动角允许值在转动角允许值在-55之间。之间。由以上盾构施工参数控制准则，并考虑不同组段的具体特点，得到由以上盾构施工参数控制准则，并考虑不同组段的具体特点，得到主要盾构施工参数控制范围参考表。主要盾构施工参数控制范围参考表。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2 2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与
65、控制：盾构施工主要参数控制范围参考表盾构施工主要参数控制范围参考表三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2 2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：盾构施工实时管理信息系统盾构施工实时管理信息系统结合组段划分及盾构设备具体情况，设定各个组段土压力、推力、结合组段划分及盾构设备具体情况，设定各个组段土压力、推力、刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速、贯入度、注浆压力、注浆量等刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速、贯入度、注浆压力、注浆量等主要参数控制范围，并将其录入主要参数控制范围，并将其录入“盾构施工实时管理信息系统盾构施工实时管理信息系统”，实现盾构施工的实时监控和施工参
66、数的自动报警。，实现盾构施工的实时监控和施工参数的自动报警。区间长度、风险工程区间长度、风险工程位置、进度、盾构等位置、进度、盾构等 刀盘参数刀盘参数三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2 2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：盾构施工实时管理信息系统盾构施工实时管理信息系统螺旋机、铰接油缸、螺旋机、铰接油缸、盾尾密封、盾尾密封、VMTVMT参数等参数等 材料消耗统计材料消耗统计施工参数单环分析施工参数单环分析施工参数多环分析施工参数多环分析控制值控制值1bar控制值控制值1bar三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的
67、设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：序号序号风险事件风险事件位置位置时间时间主要原因主要原因1树林地面塌陷9号线02标丰科区间2009.9.30盾构土压控制偏低2兴华大街路面塌陷大兴线05标清黄区间2009.10.24盾构土压控制偏低，且雨水管沟底板破裂致使内部水源渗入地层3北京西机务段铁路塌陷10号线二期11标六莲区间2011.8.27盾构土压控制偏低4建材城房屋开裂10号线二期08标草纪区间2011.12盾构土压控制偏低，且同步注浆浆液质量欠佳北京地铁建设过程中，因盾构施工参数控制欠佳曾发生北京地铁建设过程中，因盾构施工参数控制欠佳曾发生路面塌陷路面塌陷、铁铁路段地面塌陷路段地面塌陷及
68、及房屋开裂房屋开裂等风险事件，选取主要事件列举如下：等风险事件，选取主要事件列举如下：三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁九号线某区间）案例（北京地铁九号线某区间）2009年年9月月30日，右线盾构推日，右线盾构推进过程中土压控制偏低，导致进过程中土压控制偏低，导致出土量增加，地层过量损失，出土量增加，地层过量损失，引起隧道上方地表发生塌陷引起隧道上方地表发生塌陷（深约（深约3m、直径约、直径约1m）。）。地表塌地表塌陷位置陷位置回填土回填土三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾
69、构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁九号线某区间）案例（北京地铁九号线某区间）土压异土压异常区域常区域土压异土压异常区域常区域三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁大兴线某区间）案例（北京地铁大兴线某区间）2009年年10月月24日，右线在沿兴华大街推进（平行下穿雨水方沟）过日，右线在沿兴华大街推进（平行下穿雨水方沟）过程中，由于程中，由于雨水管沟底板破裂雨水管沟底板破裂致使内部水源渗入地层，造成有水条件，致使内部水源渗入地层，造成有水条件，降低了土体强度和稳定性，而盾构推进
70、过程中降低了土体强度和稳定性，而盾构推进过程中土压控制过低土压控制过低，使得出，使得出土量不易控制而出土增加，引起地层损失、土量不易控制而出土增加，引起地层损失、开挖面失稳开挖面失稳（长约（长约4.5m，宽约，宽约4.0m，深约，深约2.0m ）。）。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）北京西站机务段铁路北京西站机务段铁路特级风险工程特级风险工程始发井始发井接收井接收井北京地铁十号线二期六北京地铁十号线二期六莲区间双线莲区间双线先后下穿北京西机务段铁路（
71、先后下穿北京西机务段铁路（特级特级风险工程风险工程）。）。u左线先行，施工参数控制基本合左线先行，施工参数控制基本合理，安全通过；理，安全通过；u右线盾构在通过过程中，右线盾构在通过过程中，“盾构盾构施工实时管理信息系统施工实时管理信息系统”显示显示土压土压控制偏低控制偏低，导致出土量偏大，引起，导致出土量偏大，引起地层损失，地层损失，2011年年8月月27日隧道上日隧道上方（方（5658环）北京西机务段铁路环）北京西机务段铁路区域发生区域发生塌陷塌陷。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁十号线二期某区
72、间）案例（北京地铁十号线二期某区间）4550环土压环土压01情况情况5058环土压环土压01情况情况0.6bar0.2bar0.6bar0.2bar三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）北京西机务北京西机务段铁路段铁路始发井始发井右线塌陷右线塌陷位置位置三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）0.6bar0.2bar右线
73、盾构在恢复推进后，施工参数控制基本合理。右线盾构在恢复推进后，施工参数控制基本合理。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）2011年年12月份，左线盾构在推进过程中月份，左线盾构在推进过程中土压控制偏低土压控制偏低，同步注浆浆同步注浆浆液质量欠佳液质量欠佳，导致建材城商铺墙体出现开裂。，导致建材城商铺墙体出现开裂。墙体开裂墙体开裂现场采取现场采取加固措施加固措施三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工
74、参数的设定与控制：案例（北京地铁十号线二期某区间）案例（北京地铁十号线二期某区间）土压控制偏低土压控制偏低0.2bar浆液浆液6h未初凝未初凝三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制2、盾构施工参数的设定与控制：、盾构施工参数的设定与控制：盾构推进过程中的施工参数，尤其是盾构推进过程中的施工参数，尤其是土压力土压力和和出土量出土量的控制，的控制，往往是导致地表沉降超限的往往是导致地表沉降超限的直接因素直接因素。若开挖面具备较强的自。若开挖面具备较强的自稳能力，为避免盾构设备磨损而适当降低土压的做法一定程度稳能力，为避免盾构设备磨损而适当降低土压的做法一定程度上可行，但部分施工单
75、位对盾构穿越地层的稳定性不具备足够上可行，但部分施工单位对盾构穿越地层的稳定性不具备足够的判断认识，且技术和管理上的措施未执行到位，的判断认识，且技术和管理上的措施未执行到位，一味采取较一味采取较低的土舱压力对地表沉降的控制是非常不利的低的土舱压力对地表沉降的控制是非常不利的，此上问题务必，此上问题务必引起足够的重视，需要从认识上纠正，从根本上解决。引起足够的重视，需要从认识上纠正，从根本上解决。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：盾构隧道施工质量的好坏直接关系着隧道的使用寿命盾构隧道施工质量的好坏直接关系着隧道的使用寿命。目前。目前施工过程中
76、，因施工队伍的作业水平和操作能力参差不齐，施工过程中，因施工队伍的作业水平和操作能力参差不齐，管片拼装质量、盾构姿态控制问题等应引起大家的重视。管片拼装质量、盾构姿态控制问题等应引起大家的重视。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片拼装质量管片拼装质量管片破损管片破损管片错台管片错台管片渗漏水管片渗漏水管片掉块管片掉块管片裂缝管片裂缝三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片破损管片破损u管片掉块管片掉块：主要是由于管片拼装过程操作不当，导致管片破损。：主要是由于管片拼装过程操作不当，导致管片破
77、损。一般采用的补救措施为水泥浆回填。一般采用的补救措施为水泥浆回填。管片拼装操作不规范管片拼装操作不规范管片掉块（螺栓附近）管片掉块（螺栓附近）水泥浆回填水泥浆回填三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片破损管片破损u管片裂缝管片裂缝：管片制作质量问题表现管片制作质量问题表现出来的裂缝出来的裂缝管片拼装过程由于操作管片拼装过程由于操作不规范出现的裂缝不规范出现的裂缝三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片错台管片错台管片错台对隧道的影响管片错台对隧道的影响：u管片错台较大可能会在不同程度上减少了
78、隧道结构的受力厚度，管片错台较大可能会在不同程度上减少了隧道结构的受力厚度，使得该处成为隧道的不利受力点；使得该处成为隧道的不利受力点；u管片错台往往会造成管片的破损，特别是在螺栓孔的部位；管片错台往往会造成管片的破损，特别是在螺栓孔的部位；u在管片错台的部位，密封止水带往往受到一定的破损，因此，在管片错台的部位，密封止水带往往受到一定的破损，因此，常常发生漏水和渗水现象。常常发生漏水和渗水现象。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片错台管片错台管片错台原因管片错台原因：u管片拼装过程施工不规范；管片拼装过程施工不规范；u在掘进过程中，由于盾
79、构姿态控制控制不当，造成管片错台，在掘进过程中，由于盾构姿态控制控制不当，造成管片错台，特别是在线路的小曲率半径部位更容易出现这类问题；特别是在线路的小曲率半径部位更容易出现这类问题；u隧道管片上浮造成管片错台。隧道管片上浮造成管片错台。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片渗漏水管片渗漏水螺螺栓栓处处渗渗水水管管片片本本身身渗渗水水管管片片间间渗渗水水管管片片环环间间渗渗水水三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：管片渗漏水管片渗漏水管片渗漏水原因管片渗漏水原因：u管片本身质量问题引起管片渗水；
80、管片本身质量问题引起管片渗水；u管片错台引起管片间渗水；管片错台引起管片间渗水；u施工原因导致的管片橡胶止水条移位。施工原因导致的管片橡胶止水条移位。错台引起的管错台引起的管片间渗水片间渗水橡胶止水条移位橡胶止水条移位管片本身质量问题管片本身质量问题三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：盾构隧道管片的盾构隧道管片的破损、错台、渗漏水破损、错台、渗漏水，三，三者往往是相伴产生的，可采取的措施如下：者往往是相伴产生的，可采取的措施如下：u管片的出场要严格控制质量要求；管片的出场要严格控制质量要求；u无论出现什么问题，对盾构姿态都不应无论出现什么问题，
81、对盾构姿态都不应“急纠急纠”，要缓慢纠偏；，要缓慢纠偏；u要按照相关的规范进行操作，包括管片的要按照相关的规范进行操作，包括管片的吊装和安装，及盾构参数的控制；吊装和安装，及盾构参数的控制；u应采取及时有效的措施避免隧道管片上浮。应采取及时有效的措施避免隧道管片上浮。三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：盾构掘进方向与盾构姿态控制盾构掘进方向与盾构姿态控制隧道内一般采用自动测量系统，即实时检测盾构位置隧道内一般采用自动测量系统，即实时检测盾构位置（三维坐标）和姿态（倾斜、横斜、高差）的设备。（三维坐标）和姿态（倾斜、横斜、高差）的设备。水准点导入
82、竖井水准点导入竖井自动测量设备自动测量设备三、施工期盾构施工安全三、施工期盾构施工安全风险控制控制3 3、施工质量：、施工质量：盾构掘进方向与盾构姿态控制盾构掘进方向与盾构姿态控制测量倒站测量倒站，即随着盾构推进，即随着盾构推进，在盾构洞内依次设置基准点和临在盾构洞内依次设置基准点和临时水准点。时水准点。由于管片承受盾构推力发生由于管片承受盾构推力发生变形和位移，所以盾构洞内设置变形和位移，所以盾构洞内设置的基准点也存在微小位移，故必的基准点也存在微小位移，故必须定期检核；尤其在曲线段及到须定期检核；尤其在曲线段及到达应进行检测。达应进行检测。 目目 录录盾构法施工概述盾构法施工概述1一一施工
83、准施工准备期期盾构施工安全盾构施工安全风险控制控制1 二二施工期施工期盾构施工安全盾构施工安全风险控制控制三三回顾与展望回顾与展望四四四、回四、回顾与展望与展望l盾构法施工安全风险控制要点回顾：盾构法施工安全风险控制要点回顾：组段划分组段划分设定施工参数设定施工参数控制施工参数控制施工参数始发始发/到达到达端头加固端头加固加固效果检加固效果检验验始发始发/到达到达施工施工施工组织设施工组织设计计设备适应性设备适应性评估评估施工质量施工质量施工准备期施工准备期施工期施工期四、回四、回顾与展望与展望l我国轨道交通建设盾构施工历史较短，参建人员对盾构我国轨道交通建设盾构施工历史较短，参建人员对盾构施工安全管理和风险还缺乏必要的认识。实际建设过程施工安全管理和风险还缺乏必要的认识。实际建设过程中，安全事故时有发生，造成了较大的经济损失。中，安全事故时有发生，造成了较大的经济损失。l加强盾构施工安全管理与风险防范，确保施工安全，需加强盾构施工安全管理与风险防范，确保施工安全，需要我们大家的共同努力！要我们大家的共同努力！汇报完毕，谢谢！汇报完毕，谢谢！
