隧道工程盾构施工风险及典型事故案例.ppt

盾构施工风险及典型事故案例,Page 2,Page 3,盾构施工概述,1、盾构的概念及历史,盾构的概念 盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下开挖隧道的一种施工方法。盾构（shield）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。,Page 4,盾构施工概述,盾构的概念 盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为：单圆盾构、双园盾构，矩形盾构等。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛。,1、盾构的概念及历史,Page 5,盾构施工概述,盾构的历史1806年 Brunel发明盾构原理并申报专利；1818年Brunel发明类似土压平衡概念的螺旋盾构；1825年Brunel 利用一台方形盾构开凿英国Thames河底隧道直到1843年才完成，经历了5次严重突水事故；1828年Callodan提出过采用气压，未被采纳；1869年Greathead 在Thames河下建了一条圆形隧道，首次采用铸铁管片衬砌，很顺利；1874年第一台泥水盾构；,1806年布鲁诺尔注册专利的盾构,第一台泥水盾构（格瑞海德泥浆盾构，1874年专利）,1、盾构的概念及历史,Page 6,盾构施工概述,盾构的历史1876年第一台机械盾构诞生；1886年伦敦地下铁第一次采用气压盾构；1896年电动机械盾构；1963年第一台土压平衡盾构在日本出现，主要因为泥水和气压盾构对环境和人员健康、安全有害。,1876年第一台盾构机(英国John Dickinson Brunton和George Brunton),1963年第一台土压平衡盾构,1、盾构的概念及历史,Page 7,盾构施工概述,2、盾构分类,按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种；按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式2种；按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。,Page 8,盾构施工概述,3、机械盾构结构及工作原理,刀盘,壳体,主轴承,刀盘：用来切削岩土，装有各类刀具；壳体：包括前体、中体和后体；前仓壁及主轴承：前者为隔断水土的密封板，后者为刀盘和驱动马达之间连接轴承；,Page 9,盾构施工概述,驱动马达：驱动刀盘转动的动力；推进千斤顶和铰接千斤顶：盾构前进和转向系统；,驱动马达,推进千斤顶,3、机械盾构结构及工作原理,Page 10,盾构施工概述,排渣系统：泥水管道或螺旋机、皮带机；,泥水管道排渣系统,螺旋机、皮带机排渣系统,3、机械盾构结构及工作原理,Page 10,盾构施工概述,注浆系统：管片背后充填注浆；,3、机械盾构结构及工作原理,Page 10,盾构施工概述,前仓注入系统：改善土体；盾构机油脂注入系统：机器运转必须，防水必须；管片输送和安装系统：隧道结构形成；压气系统，及气压仓：各种注入泵都需要压气，不稳定地层需要气压仓；,气压仓,管片安装器,3、机械盾构结构及工作原理,Page 10,盾构施工概述,电气系统；液压系统；冷却系统；通风系统；测量导向系统；后续台车。,后续台车,测量导向系统,3、机械盾构结构及工作原理,Page 10,盾构施工概述,盾构工作原理（EPB SHIELD）,Page 10,盾构施工概述,盾构工作原理（MIX SHIELD）,Page 10,盾构施工概述,4、盾构施工工序,盾构机下井,盾构机就位调试,初始掘进,正常掘进,到达车站,过 站,再次始发,到达终点站,盾构机解体外运,设备调整,始发端头加固,反力架安装,洞门密封圈安装,洞门围护墙凿除,到达端头加固,洞门密封圈安装,盾构机托架,再次就位调试,盾构始发井,车站施工,盾构吊出井,端头加固,Page 10,二、盾构施工各工序风险、典型案例及应对措施,Page 10,盾构施工各工序风险、典型案例及应对措施,1、盾构始发,（1）端头加固 加固质量不好导致无法破洞门，端头坍塌，洞门漏水漏砂，密封环板撕开，人员伤亡等；端头加固设计采用正确的加固方法和施工质量的确保可以避免事故发生。,始发端头洞门漏水,案例：广州市轨道交通三号线、北延线；珠江新城APM线。人员伤完,端头加固原理示意图,Page 10,盾构施工各工序风险、典型案例及应对措施,2、盾构到达,（1）端头加固 砂层中尤其是粉细砂加固质量问题会导致灾难性后果。,洞门出现漏水、漏砂,案