1.地下障碍物及不良地质风险分析
(1)地下障碍物。地下障碍物的存在会给盾构机的正常推进带来不利影响,可能引起刀盘磨损,从而使隧道不能正常开挖,影响工期。地下障碍物主要有沉船、木桩、抛石、防洪堤及丁坝等。
(3)有害气体(如沼气)或缺氧。有害气体一方面会对施工人员的人身安全造成影响;另一方面,可能造成盾构机的突然下沉或冒顶,给盾构推进的轴线控制、掌子面的稳定带来很大的控制难度。
(4)浅覆土层。覆土厚度太小时,盾构开挖导致下层土体卸载,容易导致盾构上浮(抬头),影响隧道轴线控制。
(5)地质钻孔回填不严实。盾构区域地层被开挖,可能导致河水或承压水通过钻孔涌入隧道,泥浆顺孔上冲,无法形成泥膜而影响盾构开挖。
2.盾构施工设备故障风险分析
(1)开挖器械故障。盾构开挖器械包括刀盘刀头、主轴承及主轴密封件,因而开挖器械故障如下:
①刀盘刀头磨损风险。长距离推进或遇到障碍物可能导致刀盘刀头磨损,影响正常开挖。
②主轴承断裂。由于障碍物的存在或者地层性质突变,使得扭矩突然变化,有可能导致主轴承断裂,造成盾构机瘫痪。
③主轴密封件防水失效。由于长距离推进导致主轴承磨损,密封件防水失效,密封仓内泥浆向盾构机内渗漏,不能保证工作面土压力。
(2)出土系统故障。螺旋管等出土系统在输送混凝土块等障碍物时容易出现卡死故障。
(3)顶进系统故障。顶进过程中可能出现千斤顶漏油或油压系统故障,致使不能提供正常的顶推力,导致盾构停顿或后退。
(4)注浆系统故障。其包括以下两种情况:
①注浆管堵塞或断裂导致注浆停止,从而延误注浆时机、事故处理以及施工进度。
②由于电机烧坏或者异物卡入而引起注浆设备故障,导致注浆不及时,引起过大沉降。
3.盾构推进操作失误风险分析(www.daowen.com)
(1)开挖和顶进控制失误。其主要风险如下:
①当前方出现障碍物而没有及时停止开挖,致使刀盘刀头磨损或大轴承断裂。
②当前方出现软弱地层或空洞时没有及时加固,致使盾构“磕头”甚至沉陷。
③管片破损。偏压作用或者前方障碍物的存在导致顶进压力增大,引起管片被压至破损。
④工作面失稳。原因主要有:土仓压力选择不当,致使前方地表产生较大隆起或沉陷;遇到流砂或底层空洞等灾害性地质;泥浆性能较差,不能有效保证正面土体稳定,使得地表产生较大变形;承压水引起涌水回灌,盾构正面大面积塌方,致使盾构机被淹;推进过程中出现超浅覆土将导致通透、冒顶、江水回灌、泥水冒溢等严重事故。
(2)轴线控制不当。其主要风险如下:
①开挖时轴线控制失误。盾构施工过程中,轴线控制不当导致隧道轴线标高偏离设计线路标高过多或线路左右偏差过大,影响隧道的使用。
②纠偏不当。当隧道轴线已有一定程度偏离时,就要及时进行纠偏,但纠偏不当会导致管片破裂等事故。
③盾构“抬头”或者“磕头”。当隧道上层出现浅覆土时,盾构由于已开挖隧道地层隆起而导致盾构“抬头”。而当开挖面出现软弱地层或者底层空洞时,很可能会发生盾构“磕头”事故。
(3)注浆控制不当。盾构注浆形成衬砌防止开挖区域发生较大沉降,主要风险如下:
①浆液压力或注浆量控制不当。注浆压力或注浆量控制不当造成地表不正常隆起或沉陷;注浆压力过大,江底施工时可能导致冒浆冒顶。
②浆液配比不当。浆液不能有效地填补盾尾间隙,使得地层变形过大。
③二次注浆不及时。这会使地表沉降过大,导致周边管线破坏、房屋开裂。
(4)密封防水失误。其主要风险如下:
①盾尾密封失效。由于未能及时添加油脂或更换盾尾密封件,致使盾尾密封系统失效,注浆浆液以及流砂地层中水、砂向机内回流,造成地表过大沉陷。
②管片密封失效。管片密封失效致使管片接头处漏水、漏浆,在承压水作用下,将导致隧道内突然涌水,并引起过大地表沉陷。
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