理论教育 某地铁工程过海通道泥水盾构掘进遇阻案解析

某地铁工程过海通道泥水盾构掘进遇阻案解析

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:左线在DK17+937.5—DK19+359.428里程处设置有过海通道,过海通道全长1 417.218 m,采用泥水平衡盾构施工。经冻结加固刀盘前3.2 m及刀盘后3 m长度范围内的围岩,在安全状态下排除障碍物使盾构机恢复正常掘进。本次事故中未发生已成型管片隧道的损失。②本案尚未构成保险事故。综上分析,本次事故无法赔付。

某地铁工程过海通道泥水盾构掘进遇阻案解析

1.工程概况

某市轨道交通3号线工程起点位于火车站,终至机场,线路全长36.73 km,其中地下段29.15 km,高架段6.92 km,敞口段0.66 km。全线共设车站26座,其中3座高架站,23座地下站。车辆采用B型车6辆编组,4动2拖,最高运行速度80 km/h。

该线五缘湾站—刘五店站区间右线全长4 908.708 m,左线全长4 918.809 m。左线在DK17+937.5—DK19+359.428里程处设置有过海通道,过海通道全长1 417.218 m,采用泥水平衡盾构施工。陆域段长约320 m,原为海域经回填形成,地表空旷无建(构)筑物,无地下管线。海域段长1.1 km,海水深4~13 m,海域无建(构)筑物,属于白海豚核心保护区,邻近主航道。

2.案情介绍

1)事故简介

地铁3号线过海通道左线泥水盾构于2017年3月3日始发。2017年6月19日,左线泥水盾构区间管片安装已完成+343环,在盾构推进过程中发现推进参数异常现象,盾构已很难再向前推进。刀盘转动时能听到左上角区域有金属摩擦的声音,初步判断刀具可能因出现的异物导致磨损,需要进仓检查并更换刀具。施工单位根据评审过的压气进仓方案准备进仓的相关工作,于6月23日进仓检查,发现左上角有大约长3 m、深1 m、高2.5 m的漏斗状塌方,并伴有砂块掉落现象。现场停止进仓作业,人员撤出,转为满仓模式进行保压。

左线停机刀盘切口里程为DK18+836.83,该处已进入海底,按海水平均潮位2.41 m计算,海水深度约5.7 m,隧顶覆土深度约19.66 m。该处地质情况由上至下分布为:4-1淤泥,4-4中、粗砾砂,8-3粉、细砂,8-4中、粗砾砂,8-5圆砾,17-1全风化花岗闪长岩,17-2-2散体状强风化花岗闪长岩。隧道通过的地层为17-1全风化花岗闪长岩、17-2-2散体状强风化花岗闪长岩。

在刀盘剥离过程中发现仓内存在未揭示、探明的异物及孤石。在泥水仓发现孤石两块,直径分别约为30 cm和25 cm,孤石表面磕碰、划痕明显;在气垫仓底部发现钢管(经分析估计为地勘用钻杆)一根,钢管已被压扁、弯折,长116 cm,直径16.3 cm,厚度3~4 mm,钢管表面磕碰、划痕明显。

根据开仓情况分析,判断事故原因为盾构掘进中刀盘前方存在地质勘查资料未揭示、探明的孤石和异物,对周边部分刮刀和滚刀造成损坏、掉落,掉落的刀具、异物、孤石卡在开挖面与刀盘之间,导致边缘区刀箱磨损,开挖面坍塌。

项目部编制了“海上垂直冻结+常压进仓”“注浆加固+常压进仓”“注浆加固+带压进仓”三种方案进行比选,经过国内知名专家对三种方案在安全、技术、工期、经济等方面比选研究的结果,确定采用安全可靠、技术成熟的“海上垂直冻结+常压进仓”方案进行施工。通过海面搭架作业平台,实施垂直冻结,辅以洞内超前水平冻结,加固事故发生点,实现常压进仓修复刀箱,更换刀具,如图16-46、图16-47所示。

图16-46 海上栈桥

图16-47 海上垂直冻结

2)索赔情况

保险人与被保险人沟通,因盾构机不属于本保单的保险标的,被保险人对盾构设备方面的损失放弃了索赔。但对于盾构机前后岩体的冻结加固费用,被保险人认为出险后如不采取相关措施,可能会导致隧道内塌方以及水淹进一步发生并影响本体,因此提出了索赔。

3.赔案处理

根据保险人的调查了解,本次事故系一起盾构机掘进过程中刀盘前方遭遇障碍物(后经施工单位查明为“孤石和遗留钻具”)的事故。经冻结加固刀盘前3.2 m及刀盘后3 m长度范围内的围岩,在安全状态下排除障碍物使盾构机恢复正常掘进。本次事故中未发生已成型管片隧道的损失。

经分析案情,结合保险合同的约定,本次事故保险定责如下:

(1)保险合同主条款第五条约定,“在保险期间内,本保险合同分项列明的保险财产在列明的工地范围内,因本保险合同责任免除以外的任何自然灾害意外事故造成的物质损坏或灭失,保险人按照本保险合同的约定负责赔偿。”本次事故中没有在保险合同中列明的保险财产受到损失,尚不构成保险事故。

(2)同时保险合同主条款第四条约定,“土地、海床……”不属于本保险合同的保险标的,其相应的冻结加固费用也不属于保险赔偿责任范围。(www.daowen.com)

根据以上分析,保险公司判定本次事故保险责任不成立,相关费用由被保险人自行承担。

4.案件关键点及争议点分析

本案件关键点及主要争议是保险责任的判定。

被保险人认为:①海上垂直冷冻施工是针对刀盘前方遇到障碍物、塌方事故所采取的最安全有效的施救措施。②根据《过海通道工程土建施工总承包招标文件第四册工程量清单专用卷》中盾构掘进的相关约定,孤石、基岩数量及处理方式不论发生任何变化,其费用均包含在“盾构掘进(泥水盾构)”的综合单价中,掘进单价不予调整。被保险人认为盾构掘进属于工程量清单中的内容,理应受到保险保障,对掘进中遇到的意外事故应属于保险责任的范围。

针对以上观点,保险人从保险合同的角度分析认为:①本案不构成意外事故。保险合同中约定意外事故是指不可预料的以及被保险人无法控制并造成物质损失及人身伤亡的突发性事件。但从被保险人提供的设计资料看,盾构推进前方土体中存在孤石及遗留钻具已经予以明示,并被纳入了掘进的综合单价中。换言之,本次事故并非“不可预料”“无法控制”,而是被保险人必然要发生的一笔正常费用。②本案尚未构成保险事故。如赔案处理部分所述,本次事故并没有造成被保险财产的直接损失;另外从保险标的的角度,海床属于保险合同的除外标的,其相应的冻结加固费用也不属于保险赔偿责任范围。③从处理方案看,土体冻结加固的目的主要还是考虑设备换刀,但设备并不是本保险合同的承保标的,相应的措施费用也不属于保险赔付的范围。综上分析,本次事故无法赔付。

5.本案针对工程建设的几点建议或启示

基于本案施工经验与教训,有如下建议:

(1)加强盾构机掘进参数管理,当盾构机掘进参数接近预警值时,应立即分析原因,及时调整。

(2)充分利用伸缩刀盘的功能,及时判断刀盘的有效作用力,保护刀盘。

(3)根据地质条件,在合适地段设置主动换刀点;加密刀具检查频率,每掘进50~100环进行一次(带压进仓)刀具检查及更换,保持刀具完好。

(4)如可能遇到不良地质,应密切观察盾构掘进出渣渣样情况,安排专人定期检查,发现异物及时分析原因、制订措施。

(5)加强盾构施工及管理人员的培训工作,提高盾构施工水平。

(6)加强盾构机的配套设备维保,盾构维修中心安排人员常驻现场,备足各类易损件。

(7)盾构机在进入基岩凸起及孤石前应及时调整掘进参数,采用低贯入度、低转速缓慢通过。

(8)对盾构区间存在的掉落的钻头、钻杆进行再排查,并对已备案的掉落的钻头、钻杆采取措施,避免对盾构施工产生影响。

6.本案引发的几点思考

(1)地铁工程所在区域水文地质条件是经过漫长地质年代叠加形成的,经历了漫长的自然和人为因素作用,其介质特性表现出很大的随机变异性。体现在地层分布、不同岩土介质材料物理力学性质与参数、岩土介质在切削搅拌后流动性、黏性和变形参数以及各种不良地质情况(如潜在有害气体的侵入)等。

由于当前技术不可能对全路线全部施工段都进行详细地质查勘,可能存在空白点或者地质突变段,导致施工预案防护措施薄弱。因此,加强施工阶段的地质超前预报和监控技术十分必要,运用雷达红外线、超前探孔所获得的信息,综合分析判断,确定后续施工方案。

(2)盾构穿越大型河流等特殊地段作为盾构施工过程中的重点,其施工技术控制措施的合理性影响到盾构隧道的安全性及时效性,这将是盾构隧道施工发展的主要研究方向。本案例中所涉及的施工技术控制措施也为以后类似工程的施工提供了参考和借鉴。

(3)工程保险中,地质风险一旦发生往往影响较为重大。目前保险合同中对于不良地质的处理费用,规定得不是非常明确,容易造成保险理赔的分歧。因此签订工程保险合同时,除要求保险双方加强对工程地质风险的识别外,还应在保险合同中明确承保标的及赔偿基础,避免后续理赔争议和纠纷。

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