1.盾构装置不当风险分析
影响盾构施工的因素很多,主要有地层条件、地下水的含量及水压、隧道长度和线形、后续设备与盾构机的配套能力、工作环境、覆盖层厚度以及有无辅助工法等。盾构机的选择要保证开挖面的稳定性,要具有良好的掘进性能,要结合衬砌的类型防止渗漏和坍塌,还要与配套系统间保持紧密的配合关系。因此,盾构装置的选型应该是一个系统问题,需要综合考虑多种因素(图5-11)。
图5-11 盾构机选型考虑因素
【案例5-1】 新加坡CCL1线地铁、葡萄牙Oporto轻轨和广州地铁1号线在采用土压或泥水盾构施工时,多次发生地层坍塌甚至楼房倒塌事故。原因之一就是在强度差异大、软硬不均地层中施工时盾构选型不当。
2.刀盘装置选择不当风险分析
长距离施工常常导致大刀盘和刀头磨损严重,影响正常推进。刀具失效的类型主要有均匀磨损、非均匀磨损、刀圈断裂、刀圈脱落、轴承损坏等。
3.推进系统可靠性风险分析
盾构法施工中起支撑作用的推进系统主要由盾构千斤顶和液压设备组成,并利用千斤顶上下左右活塞杆伸出长度不同达到纠偏目的。液压系统故障频发势必会造成盾构的经常性停机。盾构停机后,如果补救措施不力还会造成盾构偏离隧道设计轴线,同时对隧道经过区域的地表变形控制产生不利影响。
在施工过程中,如果推进系统出现故障,则会出现盾构机出现刀盘正常旋转但不能往前推进的现象。产生此故障的主要原因如下:推进液压泵供油压力不足;推进液压缸控制阀组油压不足;推进液压缸撑靴未压紧管片;推进速度旋钮处在“0”位置。
4.开挖土舱可靠性风险分析(www.daowen.com)
土体一经盾构机开挖,其原有的应力即被释放,并将产生向应力释放面的变形。此时,为控制地基沉降,保持开挖面稳定,必须向开挖面施加一个相当于释放应力大小的力。
土压平衡式盾构是通过调整排土量或开挖量来直接控制土舱内的压力,并使其与开挖面地层水、土压力相平衡。一旦土舱内的土压力大于地层水土压力时,地表将隆起;而当土舱内的土压力小于地层水土压力时,地表将沉陷。因此,只有土舱内的土压力与地层水土压力相平衡,才能保持开挖面的稳定。
5.盾尾密封装置可靠性风险分析
盾构掘进过程中,管片是静止不动的,盾体是连续移动的,因此盾尾和已装管片间存在相对滑动,为了防止外部污水和泥砂等进入盾构内,必须对盾尾和管片间进行密封处理。盾尾密封系统不可靠或长时间磨损,导致周边水土流失,盾构机内涌水或沉陷;铰接(转向)密封装置如果失效,也会导致盾构机内漏水、漏砂。影响盾尾刷寿命的因素如下:盾尾刷的质量;盾尾刷的合理布置;盾尾刷的道数;盾构推进的偏差次数;一次性推进的距离;推进的速度;盾构穿越的土体力学和结构特性;外包的海绵对盾尾刷的影响(折减其寿命或影响其使用功能);向盾尾注入油脂的多少;管片拼装的质量。
6.盾构同步压浆系统可靠性风险分析
同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管,使浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时填充,从而使周围岩体及时获得支撑,可有效地防止岩体坍塌,控制地表沉降。注浆工艺必须严格控制,并依据地层特点及监控量测结果及时调整各种参数,确保注浆质量和安全。同步注浆压力如果没有得到很好的控制,会导致排出泥浆中砂石成分对泥浆泵及排送管路的磨损,致使刀盘切削的土体无法正常排出;或者堵塞注浆管,使注浆无法正常进行。
7.盾构改制不当风险分析
盾构在推进过程中,由于地层条件的复杂性,可能会对刀盘以及其他盾构设备进行改装,以适应复杂多变地层的需要。在盾构改制过程中,如果设计和施工不当,就会对盾构设备造成损坏,并可能耽误工期。
8.盾构检修失误风险分析
检修人员工作责任心不强,在检修过程中损害盾构设备或未检查出事故隐患会导致盾构出现事故。
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