盾构施工中常见的问题及处理措施Word格式文档下载.docx
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5.在推进过程中合理控制盾构的总推力,使千斤顶合理编组,避免出现不均匀受力
盾构后靠支撑发生位移或变形
出洞推进时盾构轴线上浮
后盾系统出现失稳
反力架失效
1.对体系的各构件必须进行强度、刚度校验,对受压构件一定要作稳定性验算。
各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠,各构件安装要定位精确,并确保电焊质量以及螺栓连接的强度;
2.尽快安装上部的后盾支撑构件,完善整个后盾支撑体系,以便开启盾构上部的千斤顶,
使后盾支撑系统受力均匀。
负环管片破坏
钢支撑失稳
推进段
正面土压力选择不当
1.正确地计算选择合理的舱压,舱压应采用静止水土压力的1.2倍左右;
掘进由膨润土悬
胶液稳定,水压力可以精细调节。
膨润土悬胶液由空气控制,随时补偿正面压力的变化。
2•流砂地质条件时,要及时补充新鲜泥浆。
事前检验泥浆物理性质,包括流变试验,渗透试验,成泥膜的检验。
测定固体颗粒的密度,泥浆密度,屈服应力,塑性粘滞度,颗粒大小分布。
泥浆可渗入砂性土层一定的深度,在很短时间内形成一层泥膜。
这种泥膜有助于提高土层的自立能力,从而使泥水舱土压力泥浆对整个开挖面发挥有效的支护作用。
对透水性小的粘性土可用原状土造浆,并使泥浆压力同开挖面土层始终动态平衡。
3•控制推进速度和泥渣排土量及新鲜泥浆补给量超浅覆土段,一旦出现冒顶、冒浆随时开启气压平衡系统。
地质条件发生变化
施工人员违规操作
掘进速度
出土速度
施工机械出现故障
遇见障碍物
1.对开挖面前方20m超声波障碍物探测,及时查出大石块、沉船、哑炮弹;
附设从密封舱隔板中向工作面延伸的钻机,对障碍物破除;
2.设置石块破碎机,将块石破碎到粒径10mm以下,以便泥浆泵排出;
3•选择有经验的勘察单位,采用先进的勘探技术,或多种勘探技术综合应用;
4.加密地质勘探孔的数量,准确定位障碍物的位置。
地面隆起变形
纠偏量过大
1•详细了解地质状况,及时调整施工参数;
2.尽快摸索出施工参数的设定规律,严格控制平衡压力及推进速度设定值,避免其波动范围过大;
3•按理论出土量和施工实际工况定出合理出土量。
出土不畅
掘进速度设置不当
盾构出现涌土、流砂、漏水
地质条件突变
1.采用全封闭、高度机械化、自动化的现代化盾构机;
2.正确地计算选择合理的舱压;
3•控制推进速度,正常推进时速度宜控制在2〜4cm/min之间。
过建筑物时推进速度宜适当放慢,宜控制在1cm/min以内。
和泥渣排土量(每环盾构掘进出土理论方量约为38.6m3)及新鲜泥浆补给量;
4.设置气压平衡系统。
参数选择不当
发生机械故障
盾尾密封装置泄漏
密封装置失去弹性
1严格控制盾构推进的纠偏量,尽量使管片四周的盾尾空隙均匀一致,减少管片对盾尾密封刷的挤压程度;
2.及时、保量、均匀地压注盾尾油脂;
3•控制盾构姿态,避免盾构产生后退现象;
4.采用优质的盾尾油脂,要求有足够的粘度、流动性、润滑性、密封性能。
密封油脂压注量太少
盾尾刷刷毛发生翻卷
密封油脂质量不合格
盾构沉陷
地层空洞
1.加密地质勘探孔的数量,准确定不良地层的位置,分析对盾构掘进施工的影响;
2.对开挖面前方20m进行地质探测,及时查出不良地层或障碍物;
3.定期检查盾构机,使盾构机保持良好的工作性能,减小掘进施工时盾构机出现故障的发生概率;
4.合理地组织施工,并对施工人员进行专业培训和安全教育,确保各施工环节的正常运转,减小产生质量或安全冋题。
软弱地层,如暗浜
掘进面失稳,如出现流砂、管涌
盾构停顿
盾构掘进轴线偏离设计轴线
施工测量出现差错,或
施工测量误差太大
1.在推进施工过程中,对每一环都必须提交切口、盾尾高程及平面偏差实测结果,并由此计算出度构姿态及成环隧道中心与设计轴线的偏
2.将测量结果绘制成隧道施工轴线与设计轴线偏差图,一旦发现有偏离轴线的趋势,必须及时告知施工工程师采取及时、连续、缓慢的纠偏方法。
3.每推进100环,请专业测量队伍用高精度经纬仪和水准仪进行三角网贯通测量校核。
出现超挖、欠挖
盾构纠偏不及时,或纠偏不到位
盾构推进力不均衡
管片破损
运输过程发生碰撞或掉落
1•行车操作要平稳,防止过大的晃动;
2.管片使用翻身架或专用吊具翻身,保证管片翻身过程中的平稳
管片工
程
堆放发生碰撞
3.地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木;
4.设计吊运管片的专用吊具,使钢丝绳在起吊管片的过程中不碰到管片的边角;
5.采用运输管片的专用平板车,加设避振设施;
叠放的管片之间垫好垫木;
6.工作面储存管片的地方放置枕木将管片垫咼,使存放的管片与隧道不产生碰撞;
7.管片运输过程中,使用弹性的保护衬垫将管片与管片之间隔离开,以免发生碰撞而损
坏管片;
在起吊过程中要小心轻放,防止磕坏管片的边角;
8.管片拼装时要小心谨慎,动作平稳,减少管片的撞击;
9.提咼管片拼装的质量,及时纠正环面不平整度、环面与隧道设计轴线不垂直度、纵缝
偏差等质量问题;
10.拼装时将封顶块管片的开口部位留得稍大一些,使封顶块能顺利地插人;
11.发生管片与盾壳相碰,应在下一环盾构推进时立即进行纠偏。
12.每环管片拼装时都对环面平整情况进行检查,发现环面不平,及时地加贴衬垫予以纠
正,使后拼上的管片受力均匀;
13.及时调整管片环面与轴线的垂直度,使管片在盾尾能居中拼装
吊运发生碰撞
拼装时与盾尾发生磕碰
管片凹凸错位
封顶块与邻接块接缝不平
邻接块开口量不够
施工操作不当
盾构推进,管片受力不均衡
管片就位不准
拼装机故障
1.加强施工管理
2.定期检查管片拼装系统
螺栓连接失效
螺栓变形,损伤
1.提咼管片拼装质量,及时纠正环面不平或环面与隧道轴线不垂直度等,使每个螺栓都
能正确地穿过螺孔;
2.严格控制螺栓的加工质量,定期抽查,发现问题及时更换。
不符合质量要求的螺栓应退换;
3.加强施工管理,做好自检、互检、抽检工作,确保螺栓穿进及拧紧的质量;
4.对螺栓和螺帽进行材质复检,检验合格后才能使用。
管片接缝渗漏
管片纵缝出现内外张角、前后喇叭(缝隙不均匀,止水条失效)
1.提高管片的拼装质量,及时纠环面,拼装时保证管片的整圆度和止水条的正常工况,提高纵缝的拼装质量:
2.拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作,防止杂物夹入管片之间;
3.环面的偏差及时进行纠正,使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少,管片始终
能够在盾尾内居中拼装;
4.管片正确就位,千斤顶靠拢时要加力均匀,除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住;
管片碎裂
密封材料失效
5.盾构推进时骑缝的千斤顶应开启,保证环面平整。
6.对破损的管片及时进行修补,运输过程中造成的损坏应在贴止水条以前修补好;
对于
因为管片与盾壳相碰而在推进或拼装过程中被挤坏的管片,也应原地进行修补,以对
止水条起保护作用;
7.控制衬垫的厚度,在贴过较厚衬垫处的止水条上应按规定加贴一层遇水膨胀橡胶条;
8.应严格按照粘贴止水条的规程进行操作,清理止水槽,胶水不流淌以后才能粘贴止水
条;
隧道注
注浆管堵塞
长时间没有注浆
一、单液注浆
1.停止推进时定时用浆液打循环回路,使管路中的浆液不产生沉淀。
长期停止推进,应
浆
注浆管没有及时清洗
将管路清洗干净;
2.拌浆时注意配比准确,搅拌充分;
3.定期清理浆管,清理后的第一个循环用膨润土泥浆压注,使注浆管路的管壁润滑良好;
4.经常维修注浆系统的阀门,使它们启闭灵活。
二、双液注浆
1.每次注浆结束都应清洗浆管,清洗浆管时要将橡胶清洗球取出,不能将清洗球遗漏在
管路内引起更厉害的堵塞;
2.注意调整注浆泵的压力,对于已发生泄漏、压力不足的泵及时更换•保证两种浆液压力和流量的平衡;
3.对于管路中存在分叉的部分,清洗球清洗不到•应经常性用人工对此部位进行清洗。
浆液含砂量太高
浆液沉淀凝固
双液注浆泵压力不匹配
机械设
备
盾构刀盘轴承失效
刀盘轴承密封失效
1.设计密封性能好、强度高的土砂密封,保护轴承不受外界杂质的侵害;
2.密封壁内的润滑油脂压力设定要略高于开挖面平衡压力,并经常检查油脂压力;
3.经常检查轴承的润滑情况•对轴承的润滑油定期取样检查。
封腔的润滑油脂压力小于开挖面平衡压力
轴承润滑失效
轴承断裂
刀盘与刀具出现异常磨损
遇到障碍物
设置气压进出闸门,局部气压下进入密封舱排障,对刀盘维修。
盾构内气动兀件不工作
系统存在严重漏气点
1.安装系统时连接好各管路接头,防止泄漏;
使用过程中经常检查,发现漏点及时处理;
2.经常将气包下的放水阀打开放水,减少压缩空气中的含水量,防止气动元件产生锈蚀;
3.根据设计要求正确设定系统压力,保证各气动兀件处于正常的工作状态。
气动控制阀杆发生锈蚀
气动兀件发生疲劳断裂(气压太高,回位弹簧过载)
数据采集系统失灵
压力传感器损坏
1.经常检查数据采集系统;
2.对操作人员进行培训;
3.对数据系统进行保养;
4.设置数据系统的保护装置。
管片拼装系统失效
拼装机卡具失效
1.盾构接收基座要设计合理,使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙;
2.将进洞段的最后一段管片,在上半圈的部位用槽钢相互连结,增加隧道刚度;
3.在最后几环管片拼装时,注意对管片的拼装螺栓及时复紧,提高抗变形的能力;
4.进洞前调整好盾构姿态,使盾构标咼略咼于接收基座标咼。
拼装机旋转装置失效
拼装机液压系统失效
联络通
道
管片开裂渗漏
管片质量不合格
1.加强对进场管片的检查,对不合格管片进行更换;
2.加强管片拼装时的质量控制,避免出现管片破损;
3.支撑体系必须具有足够的强度和刚度,支撑体系检查不合格不得拆除管片;
4.对加固区土体施工进行全过程控制,拆除管片前,对加固土体进行检测;
5.控制管片注浆液的质量、注浆压力和注浆量。
管片拼装存在缺陷
开口部位支撑体系失效
开口部位土体加固效果不好
管片注浆质量不合格
隧道出现不均匀沉降
出现涌土、流砂或涌水
地基加固效果不好
1•详细调查隧道开挖范围的地质条件;
2.对地层采用有效的加固处理方法;
3.降低地下水位,减小地下水对开挖面土体的影响;
4.选择合理、有效的施工工艺。
地质条件发生突变
地下水位发生变化
施工工艺不合理
支护体系失效
开挖面土体失稳
1.合理选择地基加固方案;
2.加强地基加固施工管理;
3.事先掌握开挖范围的地址变化情况
4.合理预测地下水位变化情况;
5.选择合理、先进的开挖工艺。
支护结构失稳
1.事先详细掌握周围地层条件,对不良地层进行加固处理;
支护结构强度低
2.检查支护结构强度,对支护结构进行强度和变形验算,必要时进行试验;
3.加强现场管理,增强现场人员的风险意识。
进洞段
盾构姿态突变
基座中心夹角轴线与推进轴线发生偏差
1•盾构接收基座要设计合理,使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙;
3•在最后几环管片拼装时,注意对管片的拼装螺栓及时复紧,提高抗变形的能力;
4.进洞前调整好盾构姿态,使盾构标咼略咼于接收基座标咼
管片脱出盾尾后,建筑空隙没有及时填充
2.洞口封门拆除前应充分做好各项进、出洞的准备工作;
3.洞门密封圈安装要准确,在盾构推进的过程中要注意观察,防止盾构刀盘的周边刀割
伤橡胶密封圈;
洞门的扇形钢板要及时调整,改善密封
圈的受力状况;
4.在设计、使用洞门密封时要预先考虑到盾壳上的凸出物体,在相应位置设置可调节的
构造,保证密圭寸的性能;
5.盾构进洞时要及时调整密封钢板的位置,及时地将洞口封好;
6.盾构将进入洞口土体加固区时,降低正面的平衡压力。
盾构基座的中心夹角与隧道轴线不平行
1.盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致,当洞口段隧道设计轴线曲
线状态时,可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置,切点必须取洞口内侧面
处;
2.基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力;
3.合理控制盾构姿态,尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致。
4.盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实,保证接触面积满足要求。
盾构基座整体刚度、稳定性不够
盾构基座受力不均匀
盾构基座固定不牢靠
偏离目标井或对接错位
盾构轴线偏差太大
1.盾构机有可靠的轴线定位,如:
激光导向,陀螺仪定位系统;
2.可靠地面三角网及井下引进导线系统,每50m设吊架(栏)对轴线跟进测量;
3.每环衬砌测量与设计轴线的偏差;
4.发现偏差及时缓慢纠偏;
5.两盾构地下对接,盾构进工作井前100m反复对比测量,确保对接及出洞精度;
6.测量仪器:
全站仪,水准仪,精度高,经常校验。
纠偏距离太小
自从国内越来越多地使用盾构隧道施工技术后,随着城市轨道交通的发展,不时需要从江、河底下穿越,一满足地下交通线路走向的需要。
国内很多城市均有江、河在城市中心通过,盾构法隧道施工从江、河底下穿过,盾构机在头顶悬河的状态下施工,地下水丰富的施工环境,给施工增加了不小风险和难度;
另外,由于盾构机过江时客观条件的限制,倘若设备出现严重问题,将难以像在地面一样进行相应的处理,使得过江施工与平常施工面对的的风险和遇到的问题均有所不同。
加之地质条件极其复杂和不可完全预见性,施工安全和风险极高,危害性也极大,其风险产生的后果异常严重。
因此,必须引起建设管理者的高度重视和防范。
研究盾构过江施工的风险因素,根据地质情况正确处理有关设备问题和采用相关的施工技术,避免盾构开挖面与江水贯通,防止江底河床塌陷,使盾构
机安全、顺利地从江底通过是施工成败的关键。
另外,针对诸如此类问题,为了保证施工安全、质量,本文分别对一般盾构区间和过江盾构区间存在的一些风
险、风险因素及施工对策做个概述,见下表:
般盾构区间
1下穿建筑物
若建筑物桩基较深,侵入盾构隧道的洞身,应进行桩基拖换或拆除该建筑物并对桩基础进行处理,盾构机方可通过。
若建筑物桩基较浅,没有入侵盾构隧道,或者建筑物无桩基,盾构下穿该建筑物时,应采取以下防范措施:
1、进一步详细勘察,确定建筑物桩基具体位置、桩径、桩长等基础资料,进一步明确区间隧道与桩基的位置关系。
2、根据工程实际情况,选择进行地表注浆或洞内注浆等措施。
3、盾构施工时,合理设置土压力值,保持正面的平衡,防止超挖和欠挖;
4、穿越时降低推进速度,控制总推力,减少土层扰动。
5、穿越前调整好盾构姿态,穿越时减少纠偏次数及纠偏量,减少土体的扰动;
6、保证一次穿过,不能中途换刀,如果实在避免不了在上部地段换刀,事先要准备充足的预案。
首先从盾构前部预留的超前加固装置对土仓上部及前方顶部的土体进行注浆加固,以保持开挖面稳定不出现塌方,然后再对土仓加气压后更换刀具。
7、加强建筑物的监控量测,根据建筑物的性质、结构形式、基础形式等建立不同的控制值,通过监控量测及时掌握建筑物的变形情况,及时调整施工工艺,确保建筑物保护管理在可控状态。
2.斜穿建筑物
2、根据实际情况,设计上考虑采取建筑物隔离、地表注浆或洞内加强注浆等技术措施;
3.下穿通道、河堤等
构筑物
下穿河堤、下穿地下通道、长江大堤、古墓群(文物重点保护地段)等特殊构筑物,为保证该类构筑物安全,需米取以下防范措施:
1、根据需要,设计上出具针对性的加固措施,施工前先对构筑物进行预加固;
2、严格控制平衡压力及推进速度,避免波动范围过大;
3、施工时采取土体改良,确保土体和易性和流动性,保持进出土顺畅;
4、正确确定注浆量和注浆压力,及时、同步进行注浆;
5、注浆应均匀,根据推进速度的快慢适当地调整注浆的速率,尽量做到与推进速率相符;
6、采取措施,提高搅拌浆的质量,保证压注浆液的强度;
7、推进时,经常地压注盾尾密封油脂,保证盾尾钢丝刷具有密封功能;
8、根据管线及周围地面状况,在管线与隧道之间或管线底部基础,采取钢板桩及注浆加固等形式隔断或减少盾构施工对其的影响;
9、加强施工监测,实施动态信息化施工管理,盾构通过时专人监管构筑物,编制应急处理措施。
4.下穿或斜穿管线
(涵洞)
1、从设计上考虑管线针对性加固措施,施工前进行加固处理。
2、加强施工过程监测,在区间隧道施工过程中,必须对地面、土体以及管线实施全过程监测、及时提供监测措施信息和预报,以便评估盾构施工对地下管线的影响程度,预报可能发生的安全隐患。
3、加强施工过程控制,合理优化盾构施工参数,严格控制每一施工步序的地表沉降值或水平位移值。
5.盾构进出洞
1、从设计上考虑,米取针对性强、可靠的始发井端头地层加固和洞门密封措施包括备用技术措施;
2、严格过程管理,确保地层加固和洞门密封系统的施工质量,加固体必须进行抽芯检查,如不满足始发要求,应采取备用技术措施;
3、在凿除围护结构外排钢筋时,全体工作人员就位,一旦钢筋全部割断,清理完毕后,马上推进,刀盘迅速切入土体,出洞过程结束。
在此过程中加强地面监测,若发现地面沉降偏大,有塌方预兆时及时通报并应立即采取应急措施,杜绝工程事故发生;
4、若发生洞门喷水,全体人员立刻抢险,用泥袋堵住水源,或用钢板封住盾构外壳与洞门间隙,以减少涌水量,盾构机快速推进,一旦盾构机脱离洞门,马上进行洞门封堵,用预先加工好的洞门钢板将四周空隙全部焊接封住,再进行双液注浆回填。
6.大型设备吊装
盾构工程需要吊装大型盾构掘进设备,吊装前如不对地面承载能力、起重机械和分块吊装等进行精确分析、计算以及方案论证,而直接进行吊装做业,容易造成重大吊装事故。
防范措施:
1、针对盾构机的功能部件和选用的吊装设备的起吊能力编制盾构分块组装、解体方案,组织相关专家进行方案评审并按程序报批;
2、总承包商设计单位根据吊装荷栽进行地面承载力计算和车站围护结构进行验算,按计算结果进行地基处理,确保吊装区域地面稳定;
3、严格吊点焊接操作,确保焊接质量;
4、设备吊装过程严格按照国家规定的设备吊装操作规程操作。
7.联络通道施工
1、每座联络通道必须进行工程水文地质勘察,工程水文地质勘察工作深度等必须满足联络通道工程施工和设计要求;
2、设计单位须根据工程本身特点,并结合联络通道工程所处的工程水文地质勘察情况及周边环境情况,进行专项设计,明确联络通道工程可供选择的、安全度较高的施工工艺或工法,冋时根据不冋的施工工艺或工法明确不冋的技术控制指标或参数,对施工女全防护设施进行专业化设计;
3、制定联络通道专项设计、施工方案后,组织相关地铁专家进行专项论证并按程序审批后实施;
4、方案实施前,施工单位对联络通道工程可能出现的风险进行分析和策划,对可能出现的风险落实防范或应急措施
并进行相应演练;
5、联络通道加固、开挖和构筑施工选择由具有专业资质和过江隧道联络通道施工经验的单位实施;
6、规定监理单位对施工过程进行全方位、全过程的旁站式监控,严格落实施工专项方案中的各项工作和措施,及时发现和处置过程中出现的问题,做好监理记录。
7、监测单位严格按照监测方案实施监测,加强对监测数据的分析何异常数据的判读,加强对报警状态下数据传输的管理,确保监测数据的及时、正确、有效;
同时,联络通道实施远程监控,各参建单位实时掌控现场情况,一旦出现任何突发事件
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