科学技术与工程合理处理地铁盾构法施工事故

　　摘要：当前，盾构由于具有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点已广泛应用于城市地下隧道开挖工程中，盾构施工技术已具先进水平。但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中往往会实现施工事故，对于这些事故如何预防，如何解决成为盾构施工者研究的重点。本文就地铁盾构法施工过程中较易出现的一些问题提出了施工预防或处理解决的措施。

　　关键词：科学技术与工程,盾构,施工事故,预防,处理

　　一、盾构施工引起的沉降

　　盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏,这是构成地面沉降的根本原因。在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动, 必然引起地表变形。表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言，大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放，体积、含水量或孔隙水压力的变化，特别是土体结构或组构的破坏和变化等。

　　措施：

　　1、优化盾构推进参数

　　盾构推进至复合层之后，盾构机总推力增大，为了减小沉降，原先主要的推进参数如土压力、推进速度、刀盘转速都需要优化重新设定，并根据沉降监测数据及时反馈调整，以期获得满意的效果。

　　2、合理选择土压力

　　土压平衡盾构挤土会引起地面隆起和深层土体向远离隧道的方向移动。一方面地面隆起可以部分抵消后期沉降，另一方面，土体受到挤压后土体会变密实，在盾尾通过的瞬间，会减少隧道周围土体向空隙处的塌落，使同步注浆得以顺利进行，从而减小了土体损失的产生。因此，为了增大开挖面支护压力，一定要合理选择土压力。

　　3、适当降低推进速度

　　土压平衡盾构推进速度应与出土量、开挖面土压力值以及同步注浆相协调。为尽可能减少对土体的扰动， 从而达到控制沉降的目的，要对比不同推进速度下的沉降值，适当降低推进速度有利于减小沉降。

　　4、适当增加同步注浆量、改善浆液配比和控制注浆压力等

　　同步注浆对于控制沉降具有十分重要和显著的作用。为了实现同步注浆的目的， 注入浆液应迅速、 充分充填盾尾空隙。

　　二、盾构机螺旋输送器喷涌

　　许多地下岩层由于基岩裂隙水发育，且得到水系的补给，进入土仓的渣土不具有一定的塑性，承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况采用下列措施:

　　1、隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系，管片处于硬岩含水层中长度越长，管片背后存储的水力和压力就越大，这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水，避免土仓与管片背后形成水力通道。

　　2、采取土压平衡模式掘进，严格控制进尺、出土量，保证盾构机连续均衡快速通过该区域。

　　3、及时对盾尾密封刷添加足量的油脂，确保盾尾的密封性，防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。

　　4、如果发现有涌水现象，将螺旋输送器前端退出土仓，并关闭土仓闸门。启用保压泵，将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情况下继续掘进，让切削下来的土体挤出土仓内的水，但要预防仓内压力过高，造成盾构机前方隆起、冒浆和击穿盾尾密封等事故。

　　5、加强地面监测，及时进行信息反馈。

　　三、盾构机与帘布板间的漏水

　　盾构机顶上工作面后，盾尾未完全进入洞门前仍然存在漏水情况的隐患，特别是盾构机外侧注浆管的保护套穿越帘布板时，由于帘布板与盾构机外壳接触不会太紧密，当盾构机外侧水压过大时有可能从注浆管外壳与帘布板之间发生漏水，发生漏水后要首先检查流水有无带砂现象，并确认流水有无异味。

　　1、当水流较小时，派专人观察漏水情况，但水流保持恒定或有减小趋势时，保持盾构机正常推进。

　　2、当水流较大出现带砂现象并无异味时，可以初步判段为地下承压水，需要马上采取堵漏措施，减小漏水，以减少地层损失引起地面沉降，堵漏方法可采用快硬水泥加引流管的方法进行，然后利用洞门预留注浆孔或直接插入注浆管的方法，压注聚氨酯。压注聚氨酯时，盾构掘进须暂停;聚氨酯的压注须注意少量多次，直至漏水大幅度减小，盾构恢复掘进;在盾构恢复掘进后如遇洞门再次漏水，则反复采用压注聚氨酯的方法，直至盾尾全部进入洞圈为止。

　　3、当水流较大有异味但无带砂现象，可以初步判断为潜水，需要采取堵漏措施，减小漏水，堵漏方法可采用快硬水泥加引流管的方法进行，然后同样使用地面袖阀管进行注浆，以减少漏水量，然后加快推进速度，直至盾构机尾部进入洞门后10m，采取隧道内二次注双液浆直至漏水停止，最后正常推进。

　　四、管片破损造成顿尾渗漏

　　当前，在地铁隧道盾构法施工中,往往出现泥水平衡盾构机盾尾渗漏，给盾构掘进施工带来不便,现从管片裂缝造成泥水平衡盾构机盾尾渗漏出现的原因就对策进行分析。

　　原因：

　　1、管片生产过程发生裂缝。

　　2、管片模具精度偏差，引起管片环面不平整，千斤顶推力过大，引起新装的管片与隧道掘进反方向的纵向出现裂纹，常常出现于拼装的倒数第二环K块对应的位置。

　　3、管片配筋不合理。由于盾构机姿态差，盾尾间隙非常小，管片与盾尾刚性接触造成。

　　措施：

　　1、管片生产过程调整好配合比，通过试验针对性地选择砼配合比使其与气候条件、钢模和施工工艺参数有机结合，优化施工工艺; 2、蒸养时特别注意蒸养温度的调节，冬季生产特别注意入池温差控制。

　　3、提高管片尺寸精度，同时采取有弹性衬垫减缓管片环面不平所产生的应力集中问题。

　　4、提高管片主筋的钢度和配筋率 。

　　5、对有裂纹的管片，必须采取化学灌浆封堵裂纹，防止地下水长期作用造成管片钢筋生锈，管片混凝土膨胀破坏。

　　6、掘进姿态控制和推力控制。

　　五、螺旋机被卵石卡死解决方法

　　随着盾构掘进螺旋机叶轮磨损，其和螺旋筒内壁之间的间隙增加，卵石很容易在在叶轮和螺旋筒之间，最终导致螺旋输送机不能正常运转。当螺旋机卡死难以脱困时应采用以下方式解决。

　　1、输入润滑剂

　　在螺旋机上预留ø50mm管路接口等装置，通过盾构机泡沫系统往螺旋输送机内输入泡沫剂、膨润土浆液、工业洗衣粉等润滑物质，当输入适量的润滑物质后，可通过正/反转螺旋进行试脱困，应逐渐增加螺旋机扭矩，防止因螺旋机扭力增大导致螺旋杆断裂。

　　2、通过在掘进前往土仓加入5—6m3高质量膨润土浆液，然后通过泡沫系统往土仓加入泡沫剂(稀释液中所含发泡剂原液比例取值2%—5%，FER=15—20,FIR=60%—100%)，使渣土改良达到最佳效果，预防刀盘在开始转动时被卡住。

　　3、刀盘被大粒径卵石卡住通过加快刀盘转速，反复进行刀盘正/反转进行试脱困。

　　4、通过铰接装置来协助刀盘脱困，由于部分盾构机采用是主动铰接装置，此种盾构机可通过铰接伸缩10—30mm，同时加快刀盘转速进行试脱困。

　　5、人工辅助

　　打开螺旋输送机上矩形盖板，利用人工清理螺旋机里卵石，然后按上述步骤进行脱困。

　　结束语

　　盾构机在地铁施工过程中，由于地质复杂会遇到许多问题，如在水底或富水地段施工时，盾构隧道的防水成为关键;在砂质地层中，防地表沉陷成为关键;在砂卵石地层中螺旋机被卡死、盾尾渗漏等成为预防关键。针对诸多施工状况在施工中必须在认真分析原因后，对施工方法、措施的及时调整,以确保工程施工的进度与质量。

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