盾構進出洞風險分析

顧其波　章維維　范高飛

(1.杭州市公路管理局，浙江 杭州　310004；2.杭州市環境監測中心站，浙江 杭州　310007；　3.杭州余杭苕溪城市建設有限公司,浙江 杭州　311115)

0　引言

所謂盾構法[1]就是在成為盾構的鋼殼之內保持開挖面穩定的同時，安全向前掘進，在其尾部拼裝稱其為管片的襯砌構件，然后用千斤頂頂住已拼裝好的襯砌，利用其反力將盾構推進。

上海的延安東路南線隧道洞門加固措施不當，盾構出洞后導致嚴重的泥水冒漿，引起掘進困難，土體坍方嚴重，延誤工期。深圳地鐵一期工程、南京地鐵一期工程和廣州地鐵四號線大學城專線等均發生過類似的盾構進出洞事故[2]。

盾構施工經驗表明：盾構進、出洞是盾構施工中風險最大的環節之一，稍有不慎就會發生工程事故。通過對盾構進、出洞的關鍵技術和質量風險進行詳細的分析，并制訂詳細的風險對策和應急預案，能有效把控風險。因此，研究盾構進、出洞風險分析極有必要。

1　盾構進、出洞關鍵技術

盾構的進、出洞工序是盾構法建造隧道的關鍵工序。而地基加固和基座設置是盾構進、出洞的重中之重。為了更好的控制盾構進、出洞的風險。必須重點把握地基加固和基座設置這兩個關鍵技術。

1.1　地基加固

地基加固是盾構進、出洞中相當重要的一個組成部分，由于天然地層土沒辦法符合施工要求，為確保工程安全，必須采取合適的加固措施，來提高地基的抗剪切強度，降低地基的壓縮性，改善地基的透水特性，地基的動力特性以及特殊土的不良地基特性。

1.1.1地基加固方法選擇

正確選擇合適的加固方法是地基加固的核心問題。地基加固應該考慮地基土的類別、周圍環境條件、施工隊伍技術素質與施工技術條件、加固深度、施工工期、設備狀況和經濟指標等。

目前地基加固普遍采用旋噴、攪拌+旋噴、SMW工法及凍結法等，必須選擇合理的地基加固方式，確保在盾構進、出洞時土體有一定時間的隔水性和自立性。但在風險較高或特殊工況條件下需要采用多種地基加固工藝組合使用。

1.1.2地基加固質量異常的補救措施

當發現地基存在強度不足，樣洞有異常或者抗滲指標不符合要求的時候，必須采取補救措施，常用的補救措施有凍結加固、地面垂直加固(單液、雙液)、降壓井和水平注漿加固(單液、雙液)。采取補救措施后應重新開樣洞，待確認補救后地基質量符合相關要求后才可鑿除洞門混凝土。

1.2　基座設置

1.2.1基座設置前的準備

基座設置前必須結合設計圖紙，詳細測算實際預留洞口的尺寸大小和位置，核對基座是否符合盾構進、出洞要求。若不能滿足要求，則需要對基座進行調整，直至滿足要求為止。

1.2.2基座軸線測定

根據基座設計的位置，來標定基座安裝所需要的軸線。第一步，使用全站儀在固定物體或者井壁上測設出基座中心軸線。第二步，根據基座設計的里程，在其前、中、后端三個位置，分別把垂直于基座中心軸線的法線測設在固定的物體或者井壁上。第三步，在基座前、中、后端三個部位，沿基座中心軸線兩側的井壁或者固定物體上標定同一高程的水平線，并注明實際高程值。

1.2.3基座型式

基座有多種型式，目前常用的有以下幾種型式：現澆的鋼筋混凝土結構、預制的鋼筋混凝土結構和鋼結構等?；粌H要有足夠的剛度和強度外，還應具備整體與局部穩定性，防止施工時發生事故。

2　盾構進出洞風險分析及防治

盾構的進、出洞工序是盾構法施工的重要工序之一，涉及多種工種交叉施工，風險大，稍有不慎極易引起工程事故。因此，研究盾構進、出洞的風險分析和防治特別有意義。

2.1　盾構基座變形

2.1.1現象

在盾構進、出洞時，需要在洞口布置基座，由于多種因素，可能會引起盾構基座變形，從而影響盾構推進。盾構基座布置示意圖如圖1所示。

2.1.2原因分析

1)未經過專項驗算，盾構基座框架結構穩定性、整體剛度和局部構件的強度不能滿足要求。

2)盾構基座使用多次，鋼材發生疲勞或生銹等原因。

3)盾構基座加工人員責任心不強，私自改變結構型式，焊接工人漏焊等。

4)專項檢查中，未發現存在的問題。

2.1.3預防措施

1)在選擇盾構基座時，應該通過驗算，確保盾構基座框架結構穩定性、整體剛度和局部構件的強度能夠滿足盾構進、出洞要求，特別要考慮在盾構過土體加固區所形成的推力大小。

2)盾構基座如需重復利用，保養和修理工作應該及時跟上。每次使用前，應該有專門的檢測報告，確保重復利用的盾構基座能符合強度和剛度的要求。

2.1.4治理方法

發現盾構基座變形損壞的構件，應該及時加固或者更換，在盾構進、出洞時，應該加強觀測，一旦發現盾構基座變形，應該停止推進，召開專家會，查找問題，確定措施后方可繼續推進。

2.2　盾構后靠支撐位移及變形

2.2.1現象

在盾構出洞過程中，需要用后靠支撐系統來支撐盾構前進，后靠支撐系統獲得過大的力作用后，可能發生后靠支撐的偏移、斷裂和局部變形等情況。

2.2.2原因分析

1)后靠系統受力分布不均衡、不對稱，產生應力集中。

2)沒有對盾構后靠系統進行科學合理的設計，盾構支撐受力作用面強度不足、混凝土強度不夠或結合面不平整等因素。

3)施工工人責任心不強，焊接技術不過關，導致鋼構件焊縫強度不符合要求。

2.2.3預防措施

1)對盾構操作工人進行上崗培訓，經過考核后方可上崗，盾構操作工人在盾構推進過程中要均衡推進，禁止大角度糾偏。

2)開展科學嚴格的驗算，確保各構件強度符合要求，且用素混凝土或水泥砂漿填充密實各個縫隙。

3)建立工人培訓上崗制度，制定獎懲制度，對責任心強的工人進行獎勵，對責任心不強的工人進行教育。

2.2.4治理方法

對變形過大的構件，進行重新加固或者用新構件來替換，并做好監測工作。

2.3　盾構出洞段推進軸線偏離設計軸線

2.3.1現象

因多種原因導致盾構在推進過程中，與設計軸線偏離，此時需要對盾構進行糾偏。

2.3.2原因分析

1)過高的盾構正面平衡土壓力，帶動土體隆起，導致盾構上浮。

2)盾構機械系統故障等多種原因導致上部千斤頂的推力不足，導致盾構沿著向上的趨勢偏離軸線。

2.3.3預防措施

1)確?？茖W合理設定盾構正面平衡土壓力。

2)對盾構操作工人進行培訓，確保盾構操作工人正確操作盾構，按照保養設備定時保養設備。

2.3.4治理方法

如果是通用環管片，可以通過對封頂塊的合理選擇來進行糾偏，同時把握注漿量，加強監測，確保盾構軸線往設計軸線靠。

3　結語

1)盾構進、出洞是盾構法施工中重要工序之一，也是風險控制的關鍵節點。施工過程中，應該合理安排工序，各工種施工人員應該密切配合，方能順利完成盾構進、出洞，并將風險降低到最低。

2)盾構施工具有復雜性、隱蔽性、不穩定性和施工風險大等特點。必須認真對待科學分析，提前做好風險預案，注意細節，事故是可以避免的。