合肥地铁1号线望湖城站盾构始发施工应急技术研究

马金珠 白洋

摘要：城市地铁区间隧道多采用盾构法施工，盾构法施工工艺难点体现在盾构的始发、接收、管片拼装、注浆等等。由于盾构始发施工流程复杂，地铁施工环境日趋严峻，盾构始发施工易产生危险生产事故，因此必须对相应事故进行分析，制定应急方案规避风险。

1 工程概况

合肥地铁盾构区间土建5标段盾构施工起讫里程为K11+009.799～K14+512.612，含两座车站三个区间及三个联络通道。两个车站：葛大店站和望湖城站；三个区间：太湖路站～水阳江路站区间，水阳江路站～葛大店站区间、葛大店站～望湖城站区间，区间单线掘进总长度2707m。三个盾构区间将投入两台土压平衡盾构设备。两台盾构机均从望湖城站小里程始发，一直推进至太湖路站。总体需6次始发，2次过站，4次吊装，4次解体吊出。

2 盾构隧道始发施工事故类型

根据工程的特点及施工工艺的实际情况、风险评估等，盾构施工过程中，可能发生的事故类型主要有：盾构基座变形、反力架支撑位移或变形、洞门密封破坏、洞门破除后产生涌土、始发段轴线偏离、管片错台；洞门破除过程中：涌砂、坍塌；始发掘进过程中：涌砂、坍塌、漏浆、地面沉降过大、基坑变形救援预案、反力架变形、始发托架的移位、钢环板脱落、橡胶帘布破损漏浆、盾构机始发掘进机体故障、其他突发性事故等等。

3 盾构隧道始发施工应急预案

3.1洞门破除过程中：涌土、坍塌救援预案

3.1.1預防措施：

①根据地质条件，制定合理土体加固方案，并在破洞前打探孔，确保加固效果良好的情况下实施；

②破除进度与盾构调试进度一致，避免脱节；

③制定合理破除方法，确保安全、快速施工，避免土体暴露时间过长；

3.1.2处理措施：

使盾构尽快靠上洞门，对洞门圈采用双液浆进行注浆封堵，注浆压力不宜过大或者对端头进行重新加固

3.2始发掘进过程中：涌砂、坍塌、漏浆、地面沉降过大、基坑变形救援预案

3.2.1防范措施：

1）优选最佳端头加固方案。加固时间根据加固方法不同而异，但一般应提前至少3个月进行，应充分考虑1个月的工期、1个月的龄期、检测后的补充加固等因素。

2）严格控制洞门土体加固的施工质量，通过垂直与水平钻芯取样的方式，检测土体加固强度和均匀性，如未达标，采用补充注浆的方法进行补救；

3）隧道洞门混凝土凿除前，在洞圈范围内钻水平观测孔，观察是否出现渗漏水；如有，则根据渗漏水的具体情况，采用水平注浆或降水等处理措施；

4）洞门临时止水装置安装牢固，第二次洞门砼快速凿除后，盾构机迅速推进入洞圈靠近土体，防止洞口加固土体暴露时间长而出现渗漏水情况；

5）认真做好盾构调试工作，做好始发注浆和盾尾油脂的注入等工作。

3.2.2处理措施：

1） 如出现涌水、涌砂现象，马上用用双液浆进行注浆封堵，待土体稳定后再进行注浆加固；

2） 当基坑变形过大时应及时进行相应的支撑，防止变形进一步扩大；

3.3盾构基座变形救援预案

3.3.1预防措施：

①基座定位轴线与隧道设计轴线一致；

②基座框架结构的强度、刚度能克服始发段穿越洞门、加固土体所产生的推力；

③合理控制盾构姿态；

④基座底面与始发井底板间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。

3.3.2处理措施：

发生变形时，停止推进，查找变形原因，进行相应的加固；如基座变形严重，盾体在其上又无法修复或加固，只能采取措施使盾构脱离基座，创造工作条件后对基座进行修复加固。

3.4反力架支撑位移或变形救援预案

3.4.1危险因素分析：

盾构机自身过重在前进过程中，千斤顶回顶始发托架的推力过大，如反力架及始发托架固定不到位，会造成反力架及始发托架的变形、移位影响盾构始发。

3.4.2预防措施：

①推进时合理控制总推力，且合理编组千斤顶，使之均匀受力；

②对各构件进行强度、刚度校核。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接强度；

3.4.3处理措施：

发生位移或变形时，停止推进，查找变形原因，进行相应的加固；推进时合理编组千斤顶，控制推进速度和总推力等。

3.5洞门密封破坏救援预案

3.5.1预防措施：

①严格按相关图纸制作、施工洞门；

②正确安装洞门密封；

③对接触面涂抹油脂；

3.5.2处理措施：

盾构穿越洞门密封时，缓慢推进并适时调整；对已破坏的密封进行填充或补焊；必要时实施双液注浆。

3.6始发段轴线偏离救援预案

3.6.1预防措施：

①确设计端头加固方案，设计合理的加固方法和强度；

②合理设定盾构土压；

③正确操控盾构机，提高设备完好率。

3.6.2处理措施：

合理控制盾构姿态，通过调节推进油缸配合盾构纠偏。

3.7管片错台救援预案

3.7.1原因：

①管片安装时，在盾尾残留的渣土未清理干净；

②注浆量与注浆压力不均；

③掘进速度过快，造成管片上浮。

3.7.2处理措施：

①安装前，清理槽内渣土等杂物

②严格注浆管理，根据不同地层，调整不同的注浆方式，控制注浆压力。

③安装管片时，必须严格执行操作规范，螺栓紧固严格执行“三次紧固”的原则。

④控制掘进速度，保证掘进匀速进行，有效控制管片上浮问题。

3.8钢环板脱落救援预案

3.8.1危险因素分析：

1）盾构始发时盾体紧贴橡胶帘布，在推进过程中过大的摩擦阻力带动下洞门钢环板易脱落；

2）在车站主体施工时对洞门钢环板加固不到位。

3.8.2防范措施：

1） 在主体结构施工中严格检查钢环板的固定，固定合格方可进行洞门混凝土的浇筑；

2）在盾构始发前检查钢环板固定情况，确保钢环板稳定牢固。

3.8.3处置措施：

如在始发掘进过程中，一旦发现钢环板脱落，马上停止掘进，快速在脱落位置打Φ20长25cm膨胀螺栓加钢板扣押住原有钢环板，确保稳定后继续进行掘进。

3.9橡胶帘布破损漏浆救援预案

3.9.1危险因素分析：

1）在盾構始发时盾构机挤压橡胶帘布造成破损；

2）盾构始发时因操作不当，刀盘转动造成橡胶帘布破损；

3）盾构机掘进时因注浆压力过大，橡胶帘布与管片挤压不密实造成漏浆。

3.9.2防范措施：

1）在橡胶帘布安装前，应认真检查橡胶帘布是否完好无损；

2）盾构始发前严格检查扇形夹板和橡胶帘布位置，防止在始发时橡胶帘布夹在盾体与扇形夹板之间造成破损；

3）盾构机刀盘在洞门范围时严禁转动刀盘，防止损坏橡胶帘布；

4）在橡胶帘布及扇形夹板的安装完成后，有专门人员对橡胶帘布安装位置进行确认确保准确到位；

5）把握好始发的注浆工艺，防止过大注浆压力对洞门密封装置的破坏。

3.9.3处置措施：

1）橡胶帘布破损时，用其它厚橡胶挤压住，在用钢板膨胀螺栓固定；

2）橡胶帘布漏浆时，用钢板加膨胀螺栓给以挤压固定；

3）待盾尾全部进入土体两环进行双液浆注浆封堵洞门，防止漏水、漏浆。

4 结语

在盾构始发过程中，通过对易发生的风险事故进行分析，综合考虑多方面因素制定防范措施，从而达到遇到相关事故不慌不乱，坚持“预防为主、常备不懈、生命第一”的应急原则，防止事故扩大和次生事故发生，减少人员伤亡、财产损失及环境的破坏，最大限度地消除不良影响，保证地铁隧道施工的有效顺利进行。