盾构隧道建设风险分析与控制PPT文件格式下载.ppt
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“盾盾”“保保护”,指盾壳;
,指盾壳;
“构构”“构筑构筑”,指管片拼装或,指管片拼装或衬砌。
砌。
盾构法主要施工程序盾构法主要施工程序1、建造盾构工作井、建造盾构工作井2、盾构掘进机安装、盾构掘进机安装就位就位4、初推段掘进施工、初推段掘进施工5、掘进机设备转换、掘进机设备转换6、盾构连续掘进施工、盾构连续掘进施工8、盾构进入接井、盾构进入接井7、接收井洞口土体加固、接收井洞口土体加固3、出洞口土体加固、出洞口土体加固隧道盾构掘进示意图隧道盾构掘进示意图开挖开挖衬砌衬砌出土出土运输运输盾盾构构法法施施工工具具有有施施工工安安全全快快速速、对对周周边边环环境境及及交交通通影影响响小小等等优优点点,在在城城市市地地铁铁、道道路路修修建建中中得得到到了了广广泛泛应应用用。
然然而而,地地铁铁盾盾构构隧隧道道建建设设事事故故时时有有发发生生,对对盾盾构构工工程程施施工工风风险险的的认认知知和和风风险险控制控制技术有待进一步提高。
技术有待进一步提高。
1、盾构隧道建设风险、盾构隧道建设风险2、盾构隧道建设风险发生机理、盾构隧道建设风险发生机理风险认知风险后果风险管控3、盾构隧道建设风险因素、盾构隧道建设风险因素盾构隧道施工风险的原因可分为环境因素、人为因素和盾构机因素。
地铁盾构地铁盾构施工风险施工风险环境因素环境因素人为因素人为因素施工设备施工设备4、盾构隧道建设风险分类、盾构隧道建设风险分类盾构隧道施工风险可分为管理风险、人工风险、技术与材料风险、设备风险、社会环境风险和自然环境风险六类。
技术与材料刀具更换n(11)地质与盾构选型)地质与盾构选型匹配性匹配性风险风险n(22)盾构组装与调试及)盾构组装与调试及拆吊拆吊风险风险n(33)盾构)盾构始发与到达、过站、平移始发与到达、过站、平移作业风险作业风险n(44)盾构)盾构上、下穿上、下穿建建(构构)筑物风险筑物风险n(55)特殊地层特殊地层段盾构施工风险(孤石、上软下硬地层、富水砂段盾构施工风险(孤石、上软下硬地层、富水砂层、高粘性土层、矿山法隧道盾构空推段等等)层、高粘性土层、矿山法隧道盾构空推段等等)n(66)盾构机)盾构机下穿江河水体下穿江河水体风险风险n(77)盾构掘进遇)盾构掘进遇障碍物障碍物施工风险施工风险n(88)盾构)盾构开仓作业开仓作业风险风险盾构施工的风险主要有:
盾构施工的风险主要有:
(1)地质与盾构选型风险盾构机的选型应依据地质条件;
地质条件及地质条件及开挖面稳定性能开挖面稳定性能;
隧道埋深、地下水位隧道埋深、地下水位;
隧道设隧道设计断面、路线、线性、坡度计断面、路线、线性、坡度;
环境条件、沿线场地环境条件、沿线场地;
管片衬管片衬砌类型砌类型;
工期造价工期造价等。
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。
盾构机选型原则:
l综合考虑综合考虑工程工程地质条件地质条件和和水文地质水文地质条件,确保盾构设备与地层的条件,确保盾构设备与地层的适应性,同时确保盾构管片结构自身安全。
适应性,同时确保盾构管片结构自身安全。
l考虑隧道区间考虑隧道区间平、纵断面设计平、纵断面设计,确保盾构满足设计线路要求,确保盾构满足设计线路要求。
l重点考虑重点考虑施工环境条件施工环境条件和相关和相关风险工程风险工程及及地表变形控制标准地表变形控制标准,确,确保环境风险工程安全。
保环境风险工程安全。
n1开挖面n2刀盘n3土舱n4主轴承n5推进千斤顶n6螺旋输送机n7管片拼装器n8管片12345678土压平衡盾构机土压平衡盾构机土压平衡盾构机工作原理土压平衡盾构机工作原理水压水压+土压土压=土仓压力土仓压力泥水平衡盾构机泥水平衡盾构机工作原理工作原理水压力水压力+土压力土压力=切口水压切口水压l主机1.盾构主机由刀盘、前盾、中盾和盾尾等四部分组成,且具备足够的强度和刚度。
2.土舱内土压传感器不少于5个,且应该按上、中、下不同区位布置在土舱隔板内(泥水盾构泥水仓压力传感器3个,气垫仓压力传感器2个)。
3.刀盘面板和土舱内土体改良剂注入口均不少于4个,且应合理分散布置在刀盘面板和土舱隔板上的相应位置(泥水盾构无土体改良注入口,在泥水管道上有2路膨润土注入口)。
4.主机长度及其铰接设计应满足隧道设计最小转弯半径的要求,且应满足线路半径为200m曲线的要求,特殊情况下应满足线路半径为150m曲线的要求(泥水盾构无铰接)。
5.盾尾至少具备三道密封刷构成两道油脂密封腔且能够承受土压、水压及同步注浆产生的压力,不低于0.5MPa。
6.每道盾尾密封舱密封油脂注入口不少于6个,且应能监测到每个注入口油脂注入压力,及总油脂注入量。
选型技术要求l刀盘1.刀盘开口率应根据开挖地层的特点来确定,以保证渣土顺利进入土舱内,适应快速掘进和建立土压的要求。
2.刀盘上刀具布置应充分考虑地质条件并具有一定高差,层次感强,且为满足正反方向旋转的要求,对于磨蚀性较强的砂卵石地层和砂层,刀具应增加耐磨性。
3.刀盘前方土体改良剂注入口不少于4个,应合理分散布置,且刀盘中心须至少设置一个注入口。
4.配备扭矩应根据开挖地层的特点来确定,对于砂卵石地层,直径为6280mm刀盘额定扭矩不低于5000kNm,脱困扭矩不低于6500kNm。
5.刀盘背面应设置搅拌棒,通过刀盘的旋转带动搅拌棒对渣土进行搅拌改良。
6.应充分考虑地层对刀盘的磨蚀性(尤其是砂卵石地层和砂层),刀盘正面及侧面应具有足够的耐磨性。
选型技术要求带滚刀复合式面板式刀盘l推进系统1.推进系统提供的最大推力应根据地层条件和管片强度综合考虑,应能克服盾构推进过程中所遇到的最大阻力。
2.推进油缸行程应根据管片的环宽和K块管片插入的长度来综合确定。
3.推进系统提供的最大推进速度达80mm/min。
4.推进油缸撑靴在与管片接触时能保证推力缓和均匀地作用在管片上,并保证密封止水橡胶条的完好。
选型技术要求
(2)盾构运输、组装、调试与拆吊风险盾构机进、出场的运输,盾构吊装调试现场作业,主要风险有超重超宽超高风险,对地上地下管线及结构物细致调查保护风险,大型起重吊装风险,超大型设备协调配合调试风险等等。
盾构始发盾构始发(出出洞洞)阶段阶段盾构始发盾构始发盾构始发盾构始发三大钢结构件三大钢结构件三大钢结构件三大钢结构件:
1.:
1.洞门钢环洞门钢环洞门钢环洞门钢环2.2.始发接收托架始发接收托架始发接收托架始发接收托架3.3.反力架反力架反力架反力架11、吊装前对、吊装前对吊装环境吊装环境进行验收。
吊装场地地面硬化及吊装设备承重处地面承进行验收。
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;
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;
22、吊装前对盾构设备、吊装前对盾构设备吊环吊环进行探伤,确保吊环满足要求,台车应采取吊装保进行探伤,确保吊环满足要求,台车应采取吊装保护措施。
护措施。
33、吊装前对吊装设备、吊装前对吊装设备吊索吊索进行安全检查,对吊装设备进行安全检查,对吊装设备操作等人员操作等人员的操作证书的操作证书进行核查。
进行核查。
44、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。
、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。
55、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、根据盾构各个部件的重量、尺寸、场地条件和吊装设备性能,制定完善的完善的吊装方案吊装方案。
66、吊装过程中应派、吊装过程中应派专人看守专人看守,尤其重点巡视吊装设备承重处地面情况。
,尤其重点巡视吊装设备承重处地面情况。
盾构机吊装应对措施(3)盾构始发与到达、过站及平移风险浆液和泡沫沿洞门密封处涌出盾构始盾构始发与到发与到达达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。
(3)盾构始发与到达、过站及平移风险u端头加固端头加固方法及质量存在问题;
方法及质量存在问题;
u盾构始发盾构始发/到达施工到达施工参数控制参数控制不合理(土压、注浆压力、推力等);
不合理(土压、注浆压力、推力等);
u洞门密封洞门密封质量差,或安装方法有误,导致密封渗漏;
质量差,或安装方法有误,导致密封渗漏;
u洞门洞门破除过早破除过早。
始发与到达、过站及平移风险原因安全风险分析l端头加固质量不能满足施工需要端头加固质量不能满足施工需要1.1.端头端头加固工法加固工法选择不合理(旋喷桩、搅拌桩、袖阀管、冷冻法)选择不合理(旋喷桩、搅拌桩、袖阀管、冷冻法)2.2.端头端头加固范围加固范围不够。
主要体现在加固长度、深度上。
不够。
3.3.端头端头加固质量加固质量未能达到设计要求。
未能达到设计要求。
加固体本身强度不够,难以满足抗滑移或剪切的要求。
加固体不连续,局部出现渗漏。
加固节点处理不好,特别是加固节点处理不好,特别是围护结构与加固体之间的间隙处理围护结构与加固体之间的间隙处理、不同工法之间的界面处理不同工法之间的界面处理。
安全风险分析安全风险分析l洞门密封渗漏洞门密封渗漏(11)洞门密封)洞门密封钢环脱落或开裂钢环脱落或开裂,造成密封失效。
,造成密封失效。
(22)洞门)洞门帘布橡胶板开裂帘布橡胶板开裂或未拉紧造成密封失效。
或未拉紧造成密封失效。
(33)盾构机始发)盾构机始发姿态偏差姿态偏差过大造成密封失效。
过大造成密封失效。
为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失,以及为了防止盾构始发掘进时泥土、地下水从盾壳和洞门的间隙处流失,以及盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失,在盾构始发时需盾尾通过洞门后背衬注浆浆液的流失,在盾构始发时需安装洞门临时密封安装洞门临时密封装置,装置,临时密封装置由帘布橡胶、压板、垫片、螺栓和钢丝绳等组成。
临时密封装置由帘布橡胶、压板、垫片、螺栓和钢丝绳等组成。
锁紧用钢丝绳扇形压板安全风险
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