大直徑泥水盾構(gòu)穿越建筑物施工風(fēng)險(xiǎn)分析及控制技術(shù)

為準(zhǔn)確把握盾構(gòu)穿越既有構(gòu)筑物工程施工關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),通過(guò)對(duì)盾構(gòu)下穿既有構(gòu)筑物的施工風(fēng)險(xiǎn)分析,建立施工現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),為地鐵建設(shè)安全施工風(fēng)險(xiǎn)管理提供現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)的依據(jù)。以北京地鐵某盾構(gòu)區(qū)間施工為例,根據(jù)下穿既有構(gòu)筑物主要重難點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)情況,對(duì)盾構(gòu)下穿既有構(gòu)筑物施工風(fēng)險(xiǎn)提出相應(yīng)控制措施,以規(guī)避常見(jiàn)的施工風(fēng)險(xiǎn)。

以濟(jì)南軌道交通r1線王府莊站盾構(gòu)始發(fā)為工程背景，結(jié)合工程地質(zhì)條件，統(tǒng)計(jì)分析以往工程實(shí)例，歸納總結(jié)出盾構(gòu)始發(fā)誘發(fā)安全事故的28個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素。采用專家調(diào)查法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)清單進(jìn)行對(duì)比分析，運(yùn)用模糊層次分析法定量計(jì)算得到各層次風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，研究表明土體改良較差、洞vi密封不當(dāng)、盾構(gòu)始發(fā)參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)纫蛩厥钦T發(fā)盾構(gòu)始發(fā)安全的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大的環(huán)節(jié)提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施，為同類工程的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)及防控技術(shù)提供了科學(xué)指導(dǎo)和參考經(jīng)驗(yàn)。

城市地鐵隧道在穿越建筑物前一般要進(jìn)行施工方案安全性評(píng)價(jià),對(duì)施工引起的地表建筑物安全性進(jìn)行評(píng)估并提出相應(yīng)的加固和控制措施,從而確保隧道上方建筑物與隧道自身的安全。以杭州地鐵1號(hào)線某區(qū)間隧道為工程背景,采用flac3d對(duì)盾構(gòu)下穿房屋施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,并與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。研究表明,盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地表沉降主要發(fā)生在盾構(gòu)機(jī)前方1d和后方2d(d為洞徑)的范圍內(nèi),由于建筑物的存在,改變了地表沉降等值線原有的擴(kuò)散形態(tài),使得建筑物所在區(qū)域等值線較為密集,且施工完后隧道的\"雙凹槽\"并非完全與隧道軸線重合。最后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中可能遇到的一些風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析,并提出了相應(yīng)的控制措施以確保建筑物和隧道本身的安全。研究結(jié)果可以為盾構(gòu)成功穿越建筑物提供科學(xué)有效的技術(shù)支持,并且為類似工程的施工提供一些技術(shù)參考。

以廣深港客專線深港連接段隧道工程香港段826標(biāo)為工程實(shí)例，介紹了大直徑泥水盾構(gòu)穿越溶洞區(qū)洞內(nèi)對(duì)溶洞區(qū)的處理技術(shù)，總結(jié)了泥水盾構(gòu)穿越溶洞區(qū)的預(yù)處理措施和泥水盾構(gòu)穿越溶洞段相應(yīng)的控制措施。

結(jié)合廣州地區(qū)已建和在建的數(shù)條地鐵線路建設(shè)過(guò)程中存在的技術(shù)難點(diǎn),針對(duì)含斷裂帶、殘積土、軟弱土、溶洞、\"紅層\"及上軟下硬等特殊地層,總結(jié)分析在這些復(fù)雜變化地質(zhì)條件下盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)及主要的風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù),為今后地鐵建設(shè)提供一定的參考及指導(dǎo)。

在盾構(gòu)施工中,盾構(gòu)法隧道出口段是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn),需要控制的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)比較多,如何做好風(fēng)險(xiǎn)管理是施工的重點(diǎn)。本文以實(shí)際工程為例,分析了超大直徑泥水盾構(gòu)施工的難點(diǎn),并對(duì)超大直徑泥水盾構(gòu)參數(shù)的設(shè)置、掘進(jìn)姿態(tài)的控制措施、泥水管理措施、同步注漿管理措施、管片拼裝措施等施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

結(jié)合南京長(zhǎng)江隧道工程復(fù)雜的工程及水文地質(zhì)條件,分析大型泥水盾構(gòu)過(guò)江隧道在施工中存在的重大風(fēng)險(xiǎn)及其可能引起的嚴(yán)重后果。針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn),組織專家及技術(shù)骨干力量進(jìn)行工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,梳理了大型泥水盾構(gòu)過(guò)江隧道的風(fēng)險(xiǎn)工程,提出預(yù)防措施,并制定風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的應(yīng)急對(duì)策,減少和預(yù)防重大安全質(zhì)量事故發(fā)生。

結(jié)合上海大直徑泥水平衡盾構(gòu)首次在承壓水砂性地層中近距離穿越運(yùn)營(yíng)地鐵隧道的工程實(shí)例,介紹了近距離穿越過(guò)程中被穿越隧道的沉降變化規(guī)律,分析了各施工參數(shù)對(duì)隧道變形的影響,總結(jié)了工程中出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施,供同類工程參考。

蘭新高鐵是我國(guó)一次性建設(shè)里程最長(zhǎng)的高原高速鐵路,其隧道建設(shè)是高原高鐵的中心樞紐,它是溝通甘、青、新三省區(qū)城市建設(shè)的核心項(xiàng)目,如何安全快速推進(jìn)隧道施工,安全施工管理的重點(diǎn)是安全風(fēng)險(xiǎn)分析與有效控制;立足于中鐵二十局集團(tuán)公司承建的蘭新高鐵祁連山、大梁兩座ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工過(guò)程中所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際,分析風(fēng)險(xiǎn)存在因素,并提出具有實(shí)用價(jià)值的風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)。

為控制盾構(gòu)線路穿越建筑造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),以天津地鐵3號(hào)線水上北路—吳家窯區(qū)間盾構(gòu)穿越特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)建筑群的工程實(shí)踐為例,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)盾構(gòu)施工的風(fēng)險(xiǎn)影響因素和影響程度進(jìn)行了分析,在施工穿越的關(guān)鍵階段控制了土壓和注漿2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),從而很好地控制了建筑的不利沉降,值得類似工程參考借鑒。

分析了福州地鐵2號(hào)線金祥站—祥坂站盾構(gòu)區(qū)間地質(zhì)情況,預(yù)判了泥水盾構(gòu)施工遇到的重難點(diǎn)問(wèn)題,總結(jié)了富水暗流砂層盾構(gòu)始發(fā)、低貫入度淤泥地層中推進(jìn)、下臥粉細(xì)砂層沖刷槽段的施工經(jīng)驗(yàn)。

－５９－ 1工程概況 南京長(zhǎng)江隧道工程左汊盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì) 為雙向６車(chē)道，隧道長(zhǎng)３０２２ｍ，采用兩臺(tái) 直徑φ１４．９３ｍ的泥水盾構(gòu)、由江北始發(fā) 井出發(fā)，同向掘進(jìn)施工，隧道管片內(nèi)徑１３． ３ｍ，外徑１４．５ｍ，厚度６０ｃｍ。南京長(zhǎng)江隧 道于ｒｋ３＋７３３．７處下穿長(zhǎng)江北岸防洪 堤，基底至隧道頂?shù)木嚯x在１１．５～１２．５ｍ 之間，長(zhǎng)江防洪堤為重要防洪工程，保護(hù) 等級(jí)定為二級(jí)，在盾構(gòu)通過(guò)時(shí)必須確保防 洪堤萬(wàn)無(wú)一失。長(zhǎng)江防洪堤與盾構(gòu)隧道的 位置關(guān)系見(jiàn)圖１。 盾構(gòu)機(jī)穿越長(zhǎng)江大堤時(shí)間選擇在２００８ 年３月份，屬于長(zhǎng)江枯水期。 2風(fēng)險(xiǎn)分析 盾構(gòu)穿越長(zhǎng)江大堤時(shí)，主要的風(fēng)險(xiǎn)即 由于盾構(gòu)掘進(jìn)掌子面失穩(wěn)造成地層坍塌， 從而引起大堤坍塌，造成江水涌出危及附 近群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全；其次在盾構(gòu)穿 越大堤時(shí)可能因?yàn)槟嗨畨毫^(guò)大擊穿覆土 層，造成江水由盾尾密封處或管片防水薄 弱位置涌入隧道，給施工人

本文通過(guò)南京長(zhǎng)江隧道工程右線隧道穿越長(zhǎng)江大堤的施工實(shí)例,介紹了超大直徑泥水盾構(gòu)穿越長(zhǎng)江大堤的施工技術(shù)和控制措施,對(duì)類似盾構(gòu)施工具有重要指導(dǎo)意義。

盾構(gòu)法施工較以往礦山法施工,在保障人員安全方面,已大大提高,但在施工期間依舊存在一定風(fēng)險(xiǎn),如涌水涌砂、地表建筑物沉降等等。本文對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的控制措施,希望能夠?qū)Χ軜?gòu)施工項(xiàng)目起到參考借鑒作用。

該文針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理分析在超大直徑盾構(gòu)施工項(xiàng)目上應(yīng)用研究較為緩慢的現(xiàn)狀,對(duì)盾構(gòu)隧道的主要風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了分析,介紹了進(jìn)行盾構(gòu)隧道風(fēng)險(xiǎn)管理的方法及意義,并結(jié)合上中路隧道工程對(duì)超大直徑盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理的程序進(jìn)行了探討。

通過(guò)分析泥水平衡盾構(gòu)施工引起地表沉降的機(jī)理,并結(jié)合超大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工實(shí)例,從切口壓力、泥水指標(biāo)控制及同步注漿管理等方面探討超大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工建筑物沉降的控制技術(shù)。結(jié)果表明,通過(guò)合理的設(shè)定盾構(gòu)推進(jìn)切口壓力,重漿循環(huán)模式,采用\"雙控\"同步注漿模式,有效地控制了建筑物沉降,并且房屋不均勻沉降系數(shù)滿足房屋保護(hù)要求。

泥水平衡盾構(gòu)機(jī)適用于具有強(qiáng)度較高承壓水的地層、淤泥層、松散砂層地質(zhì),由于增加泥水處理系統(tǒng),該設(shè)備價(jià)格和施工成本較高;但又因其施工工藝日趨成熟、安全性高、避開(kāi)城市導(dǎo)行、征拆難度等諸多優(yōu)點(diǎn),其在城市大直徑的地下鐵路隧道、公路隧道、市政管廊工程中得到了廣泛的應(yīng)用.文章通過(guò)對(duì)大直徑泥水盾構(gòu)的施工成本進(jìn)行分析,對(duì)其成本的控制具有一定的參考意義.

上海人民路越江隧道南線浦東工作井西側(cè)200m處,大直徑泥水平衡盾構(gòu)將近距離(3～6m)穿越風(fēng)井,風(fēng)井的smw工法圍護(hù)樁和井底水泥土攪拌樁加固土體,造成盾構(gòu)推進(jìn)穿越土體的軟硬程度不一,為了盾構(gòu)正確順利推進(jìn)和風(fēng)井結(jié)構(gòu)的安全,闡述了盾構(gòu)穿越時(shí)采取的技術(shù)措施,最終保證了盾構(gòu)施工和風(fēng)井沉降均在規(guī)范要求之內(nèi)。

大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井施工技術(shù)

大直徑泥水平衡盾構(gòu)近距離穿越風(fēng)井施工技術(shù)——上海人民路越江隧道南線浦東工作井西側(cè)200m處，大直徑泥水平衡盾構(gòu)將近距離(3-6m)穿越風(fēng)井，風(fēng)井的smw工法圍護(hù)樁和井底水泥土攪拌樁加固土體，造成盾構(gòu)推進(jìn)穿越土體的軟硬程度不一，為了盾構(gòu)正確順利推進(jìn)和風(fēng)井...

盾構(gòu)進(jìn)出洞施工過(guò)程是盾構(gòu)法隧道施工的事故多發(fā)環(huán)節(jié)。結(jié)合鄭州地鐵1號(hào)線工程,提出利用專家調(diào)查法評(píng)定各工況風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),利用層次分析法評(píng)定各工況致險(xiǎn)因素權(quán)重的風(fēng)險(xiǎn)分析方法,對(duì)隧道盾構(gòu)進(jìn)出洞施工進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析,提出了相應(yīng)防范措施,為隧道盾構(gòu)進(jìn)出洞階段的施工風(fēng)險(xiǎn)控制提供了依據(jù)。

盾構(gòu)進(jìn)出洞施工過(guò)程是盾構(gòu)法隧道施工的事故多發(fā)環(huán)節(jié)。本文結(jié)合軟土地區(qū)盾構(gòu)進(jìn)出洞工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隧道盾構(gòu)進(jìn)出洞施工進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，提出了相應(yīng)防范措施，為隧道盾構(gòu)進(jìn)出洞階段的施工風(fēng)險(xiǎn)控制提供了依據(jù)。盡量將盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險(xiǎn)在最低程度，可以為地鐵隧道工程建設(shè)管理、設(shè)計(jì)及施工單位提供一定的借鑒作用。