盾構(gòu)施工的安全控制要點主要涉及盾構(gòu)機組裝、調(diào)試、解體與吊裝、盾構(gòu)始發(fā)與接收、障礙物處理、掘進過程中換刀以及特殊地段及特殊地質(zhì)條件施工。

一、盾構(gòu)機組裝、調(diào)試、解體與吊裝

由于盾構(gòu)機體積龐大、重量重，且一般工作井內(nèi)空間狹窄，因此，盾構(gòu)機的組裝、調(diào)試、解體與吊裝是盾構(gòu)施工安全控制重點之一，要制訂專項施工方案。這項工作的安全控制重點是人員安全與設(shè)備安全。

（一）使用輪式起重機向工作井內(nèi)吊放或從工作井內(nèi)吊出盾構(gòu)機前，要仔細確認起重機支腿處支撐點的承載能力滿足最大起重量要求，并確認起重機吊裝時工作井的維護結(jié)構(gòu)安全。

（二）起重機吊裝過程中，要隨時監(jiān)測工作井圍護結(jié)構(gòu)的變形情況，若超過預測值，立即停止吊裝作業(yè)，采取可靠措施。

（三）采取措施嚴防重物、操作人員墜落。

（四）使用電、氣焊作業(yè)時，嚴防火災發(fā)生。

二、盾構(gòu)始發(fā)與接收

盾構(gòu)始發(fā)與接受施工時，須拆除洞口臨時維護結(jié)構(gòu)，若洞口土體失去穩(wěn)定，則易發(fā)生坍塌而引發(fā)事故}或者地下水攜帶土砂從襯砌外周與洞體之間的間隙涌人工作井，造成洞口周圍地層變形增大。

（一）拆除洞口臨時維護結(jié)構(gòu)前，必須確認洞口土體加固效果，以確保拆除后洞口土體穩(wěn)定。

（二）施作好洞口密封，并設(shè)置注漿孔，作為洞口防水堵漏的應急措施，以防止盾構(gòu)始發(fā)期間土砂隨地下水從襯砌外圍與洞體之間的間隙涌人工作井。

三、障礙物處理

盾構(gòu)掘進前方遇有障礙物必須在地下處理時，應采取必要措施確保操作人員安全。

（一）地下障礙物處理前，必須查明障礙物，并制訂處理方案。

（二）在開挖面拆除障礙物時，可選擇帶壓作業(yè)或地層加固的施工方法，控制地層開挖量，確保開挖面穩(wěn)定。

四、掘進過程中換刀

（一）換刀作業(yè)盡量選擇在地質(zhì)條件較好、地層較穩(wěn)定的地段進行。

（二）在不穩(wěn)定地層換刀時，必須采用地層加固或氣壓法等措施，確保開挖面的穩(wěn)定。

（三）帶壓進倉換刀前必須完成下列準備工作：

1．作業(yè)設(shè)備進行全面檢查和試運行。

2．采用兩種不同動力裝置，保證不間斷供氣。

3．帶壓作業(yè)區(qū)嚴禁采用明火。確需使用電焊、氣割時，應對所用設(shè)備加強安全檢查，必須加強通風并增加消防設(shè)備。

（四）帶壓換刀作業(yè)安全規(guī)定：

1．通過計算和試驗確定合理氣壓，穩(wěn)定開挖面并防止地下水滲漏。

2．刀盤前方地層和土倉滿足氣密性要求。

3．專業(yè)技術(shù)人員對開挖面穩(wěn)定狀態(tài)和刀盤、刀具磨損狀況進行檢查，確定換刀專項方案和安全操作規(guī)定。

4．作業(yè)人員應按換刀專項方案和安全操作規(guī)定作業(yè)。

5．保持開挖面和土倉空氣新鮮。

6．作業(yè)人員進倉工作時間符合《盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范》GB 50446的規(guī)定。

五、特殊地段及特殊地質(zhì)條件下掘進

（一）在以下特殊地段和特殊地質(zhì)條件施工時，必須采取施工措施確保施工安全：

1.覆土厚度不大于盾構(gòu)直徑的淺覆土層地段；

2．小曲線半徑地段；

3．大坡度地段；

4．地下管線地段和地下障礙物地段；

5．建（構(gòu)）筑物的地段；

6．平行盾構(gòu)隧道凈間距小于盾構(gòu)直徑70%的小凈距地段；

7．江河地段；

8．地質(zhì)條件復雜（軟硬不均互層）地段和砂卵石地段。

（二）必須詳細查明和分析工程的地質(zhì)狀況與隧道周邊環(huán)境狀況，制訂專項施工方案。

（三）根據(jù)隧道所處位置與地層條件，合理設(shè)定開挖面壓力，控制地層變形。

（四）根據(jù)隧道所處位置與工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，確定同步注漿的材料、壓力和流量，在施工過程中根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，及時進行調(diào)整。

（五）必要時加密監(jiān)測測點、提高監(jiān)測頻率，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整掘進參數(shù)。

（六）地下管線區(qū)段施工前，應詳細查明地下管線類型、允許變形值等；評估施工對地下管線的影響，對受施工影響可能產(chǎn)生較大變形的管線應根據(jù)具體情況進行加固或改移。

（七）穿越或鄰近建（構(gòu)）筑物施工前應對建（構(gòu)）筑物進行詳細調(diào)查，評估施工對建（構(gòu)）筑物的影響，并采取相應的保護措施。根據(jù)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)的類型、現(xiàn)狀，可采取加固或托換措施。

（八）穿越江河地段施工應詳細查明工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件和河床狀況，設(shè)定適當?shù)拈_挖面壓力，加強開挖面管理與掘進參數(shù)控制，防止冒漿和地層坍塌；并對盾構(gòu)密封系統(tǒng)進行全面檢查和處理；配備足夠的排水設(shè)備與設(shè)施。穿越過程中，采用快凝早強注漿材料，加強同步注漿和二次部將注漿。

案例

1．背景

某地鐵隧道盾構(gòu)法施工，采用土壓平衡盾構(gòu)施工。隧道穿越粉細砂層、含有上層滯水，覆土厚度10～12m。擬建隧道上方6m位置有地下管線，經(jīng)檢測評估給出保證管線運行安全允許變形（不均勻沉降）值為lOmm。

施工項目部將始發(fā)和接受作為安全控制的重點；在確認洞口土體加固效果符合設(shè)計要求，拆除洞口圍護結(jié)構(gòu)后開始始發(fā)施工；并通過初始掘進摸索，確定了各項掘進參數(shù)。盾構(gòu)接近地下管線時，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示管線隆起2mm;盾構(gòu)尾部剛剛通過地下管線時，管線沉降已達lOmm。監(jiān)測方依據(jù)有關(guān)規(guī)定發(fā)出紅色預瞀。

2．問題

(1)在本案例中，如何確定洞口土體加固方法與范圍？

(2)盾構(gòu)接近地下管線時，管線隆起的主要原因是什么？

(3)盾構(gòu)尾部剛剛通過地下管線時，管線沉降的主要原因是什么？應采取哪些措施減小沉降消除預瞽？

(4)盾構(gòu)穿越地下管線后，管線是否還將發(fā)生后續(xù)沉降，為什么？

3．參考答案

(1)問題1

根據(jù)本案例提供的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，明確洞口土體加固目的有兩個：其一是加固，其二是止水。明確目的后，經(jīng)過方法選擇、加固土體參數(shù)確定、加固范圍確定、施工性與經(jīng)濟性比較，最終確定加固方法與范圍。

(2)問題2

盾構(gòu)接近地下管線時，管線隆起的主要原因是土壓控制值偏高。

(3)問題3

盾構(gòu)尾部剛剛通過地下管線時，管線沉降的主要原因是襯砌背后與洞體的空隙填充不及時或注漿壓力偏低造成地層應力釋放。

應采取的措施主要有：

①放慢掘進速度；

②采用同步注漿方法，及時填充襯砌背后的空隙；

③控制好注漿量與注漿壓力，并及時進行二次注漿。采取以上措施，不均勻沉降值降至7mm以下，方可做消瞀處理。

(4)問題4

根據(jù)本案例的工程地質(zhì)條件，盾構(gòu)穿越地下管線后，一般不會發(fā)生后續(xù)沉降。因為后續(xù)沉降主要由于盾構(gòu)掘進造成的地層擾動、松弛等引起，在軟弱黏性土地層中施工表現(xiàn)最為明顯，而在砂性土或密實的硬黏性土中施工基本不發(fā)生。