盾构施工风险源识别及应急预案

盾构施工风险源分析及应急预案

根据工程特点，结合我公司的以往施工经验，为确保本标段施工安全，实现风险预控，为安全生产保驾护航，特编制本标段的风险分析及相应的应急措施。 一、本标段的风险源分析

1、工程概况

本工程“三阳广场站～南禅寺站～永丰路站～太湖广场站”区间隧道工程是无锡地铁1号线的一个组成部分，本工程位于无锡市南长区。

三阳广场站～南禅寺站区间（左线起终点里程为ZSK12+635.860～ZSK13+396.329，左线短链9.114m ，左线长751.645m ；右线起终点里程为YSK12+635.570～YSK13+396.329，右线长760.759），左右线全长1512.404单线米。区间呈南北走向，出三阳广场站后沿中山路下穿行，最后到达南禅寺站。区间沿线建（构）筑物密集，如三凤桥酒家、崇宁路人防工程、无锡烤鸭馆、无锡锦江大酒店、华联商厦、中山南路改造建筑、王兴记、恒通国际大厦、华东信息日报社、新梁溪大酒店、明珠大厦等、市第二人民医院等。中山路为城市主干道，沿线管线情况复杂。区间线路采用一段曲线，半径为300m 。中线间距为15.0～16.24m 。区间右线首先以2‰和8.07‰坡度上坡后以2‰坡度下坡至南禅寺站；左线首先以2‰和8.17‰坡度上坡后以2‰坡度下坡至南禅寺站。区间隧道轨面埋深14.46～20.61m 。设一处联络通道，中心里程为SK13+040。

南禅寺站～永丰路站区间（右线起终点里程为YSK13+745.119～YSK14+188.527，右线长443.408m ；左线起终点里程为ZSK13+772.236～ZSK14+188.527，左线长链20.793m ，左线长437.084m ；），区间呈南北走向，线路出南禅寺后，下穿解放南路，左右线分别以R=360 、R=350的曲线下穿古运河、拟建淘沙巷地块，南洋花园7#、8#、12#、27#、28#楼，2层幼儿园，淡渡桥弄民宅、南长职校（原黄泥降小学）等，最后到达永丰路站。区间右线出南禅寺站首先以22‰和24‰坡度下坡至最低点后以16.49‰上坡后以2‰下坡至永丰路站。左线出南禅寺站首先以22‰坡度下坡至最低点后以15.29‰上坡后以2‰下坡至永丰路站。区间隧道纵坡呈“V ”型，区间最大纵坡为24‰，最小纵坡为2‰，区间线路埋深为12.92~17.64m。区间设一处联络通道，中心里程为YSK13+945,ZSK13+961.843。

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永丰路站～太湖广场站区间（左线起终点里程为ZSK14+326.027～ZSK15+023.740，左线短链16.504m ，左线长681.209m ；右线起终点里程为YSK14+326.027～YSK15+023.740，右线长697.713），左右线全长1378.922单线米。区间呈南北走向，隧道自永丰路站前行，下穿10层的大桥中学宿舍楼后，然后左右线分别以R=400、R=410的曲线下穿木樨苑10-2#房、11#房、耕读新村2#楼、3#楼、耕渎河、扬北新村住宅区10幢楼，并下穿2层家乐福超市，到达清扬路，然后左右线均以R=450转入清扬路，沿着清扬路下穿行，最后到达太湖广场站。区间线路中线间距为13.0～15.0m 。区间纵断面为V 字型节能坡，右线首先以2‰和5‰坡度下坡至区间隧道中间最低点，然后以24.67‰坡度上坡后以2‰的坡度下坡至太湖广场站；左线首先以2‰和5‰坡度下坡，然后以25.25‰坡度上坡后以2‰的坡度下坡至太湖广场站。轨面埋深18.47～20.55m 。设一处联络通道兼废水泵房，中心里程为YSK14+649.833。

详见区间隧道长度、尺寸数据统计表

表1 区间盾构长度、尺寸数据统计表

2、本标段主要风险源

根据本盾构施工所处的位臵（城市闹市区）、地质条件、工程结构特征、施工重难点等，汇总本项目主要风险源如下：

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表2 区间施工风险源分析表

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二、

（一）应急小组的建立

建立以项目经理为组长的应急抢险小组，下设副组长和组员，由项目安全总监、安全员及相关人员组成。该小组主要负责险情的发现，汇报和即时采取处理措施，以及平时应急抢修材料的购臵、检查、保养和维修，相关人员平时培训和演练等工作。

1、项目部应急救援领导小组 组 长：李建学（项目经理）

副组长： 罗鸣（安全总监） 于占双（项目总工） 白中伟（盾构队长） 组 员：李伟、魏磊、石亮、刘志国、周文博、吴峰 、王亮 、王喜强、黄少东。

2、项目部应急救援组织机构框图

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3、项目应急救援领导小组成员及组织机构各部门任务分工

（1）项目经理：在项目应急救援工作中全面负责, 为应急救援总指挥 （2）项目总工：提供总体技术支持，组织制订应急救援方案并指导实施。 （3）盾构队长：现场组织、指挥应急救援工作，为救援现场人力、物力、财力资源的总调度；

（4）工程部：组织本部门人员制定应急救援技术方案和负责现场指导、监督方案的实施运行。

（5）安质部：组织本部门人员监督现场抢险人员安全并提供安全技术指导及保障工作。

（6）财务部：资金支持。

（7）物资设备部：保证所需物资、设备的供给、配备、维护和提供服务。 （8）综合办：组织本部门人员做好内、外联络和沟通。

（9）派出所：维持应急救援工作的秩序，参与人员疏散和警戒，为应急救援提供安全保障。

（10）卫生所长：负责应急救援中受伤人员的现场救护。

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（11）计划部：负责在事故发生后保护现场，对在事故救援过程中确需变动，应做好现场记录（照片、录像或绘制草图等）。

（12）党工委主任（党工委）：在事故应急过程中组织对受伤人员的疏散，对现场员工进行思想教育，稳定队伍。必须时，负责组织党、团员突击队参与救援抢险。

（13）应急救援队：由各施工队长负责，负责直接参与或配合地方专业抢险队伍参与抢险救援。

（二）应急计划的实施 1、接警与通知

（1）接警：接警部门为现场值班办公室。项目值班员接到报警后，应迅速弄清和掌握事故发生时间、详细地点、事故性质、事故原因初步判断、简要经过、人员伤亡及被困情况、现场事态控制及发展情况等，并做好记录。接警电话：项目部值班办公室电话：85035233 办公室主任：刘志国。

（2）通知：现场值班员立即向项目经理详细报告，项目经理马上决定是否启动应急救援预案及是否向有关应急机构、政府及业主发出应急救援请求。启动应急救援预案的通知应由项目办公室通知应急组织机构中各部门负责人。

2、应急通讯联络与报告

项目应急救援联络工作由项目部办公室主任负责。应急救援联络途径如下： （1）项目部应急联络电话：85035233

（2）项目部应掌握集团公司、子分公司、业主、政府相关部门和人员的联系电话。

（3）向上级报告。项目经理应根据伤害等级，在规定时间内向子分公司领导报告。

（4）对外应急求救：公安警力求救电话：110；火警支援求救电话：119；医疗急救求救电话：120。

（5）项目部应急救援机构人员手机号码： 项目经理： 李建学 [1**********] 项目总工： 于占双 [1**********] 项目副经理： 白中伟 [1**********] 安全总监： 罗 鸣 [1**********]

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工程部： 黄少东 [1**********] 物资设备部： 黄志刚 [1**********] 计划部： 周文博 [1**********] 财务部： 王喜强 [1**********] 办公室主任： 刘志国 [1**********] 卫生所所长： 魏 磊 [1**********] 应急救援队队长： 张世兵 [1**********] （三）项目部应急救援资源配备 1、资金的配备

由项目经理批准，项目财务部门必须保证10～20万元的应急救援备用金，以备紧急事件发生时，有足够的财力支持应急救援工作顺利落实。

2、应急救援物资、设备、设施的配备（见下表）

表4 应急救援物资、设备、设施的配备

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3、社会资源

在发生突发性事故时，充分利用社会资源，根据实际需要与工程所在地地方政府机构或部门请求支援，如请求119、120、110支援等。在发生道路交通行车紧急事故时，在请求上述社会资源的同时，应拨打122电话进行交通事故报案。

（四）应急处理预案

1、盾构区间洞门凿除过程的应急措施：

（1）发现有异常情况后，迅速用木板和钢管撑住，防止墙外土体坍塌然后尽快从围护墙外进行注浆加固。

（2）若土体压力较大时，迅速用预先制作好的钢筋网片与围护结构的钢筋焊接一起后用木板和钢管支撑稳定。然后在围护结构外围进行注浆加固，同时在洞门里面进行注浆加固。

（3）盾构机始发开洞前，应进行开洞位臵围护桩背后漏水检测，若发现有漏水、漏砂的现象，应立即停止盾构机掘进，进行封堵，若漏水情况严重，可考双液注浆，以保证开洞的安全。

2、盾构掘进中防喷涌、涌水、流砂时的预案

盾构通过富水砂层、及水压大的地层时螺旋输送机易出现喷涌、涌水及流砂，应采取以下措施防止喷涌出现：

（1）采用土压平衡模式掘进；

（2）螺旋输送机设计为中轴式，并配备保压泵装臵；

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（3）加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为一整体。

（4）若盾构掘进中发生意外，出现喷涌现象后采取以下措施来处理： ①立即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡。 ②通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。然后才将螺旋输送机的后门慢慢打开，开门度为30%，边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。

③掘进过程中向土仓内注入泡沫剂、膨润土等提高碴土的流动性和止水性。 ④在喷涌严重，上述措施难以控制时，在螺旋输送机出口栓接保压泵碴装臵保压出碴。

3、盾构隧道过建筑物时的预案

（1）项目部成立应急领导小组，由一名项目副经理任组长，小组成员由项目部各部门负责人参加，各部门选择有责任心的人参加应急小组。提前对通过的建筑物、可能出现的险情制定应急方案，预备应急物资，并事先和建筑物业主建立有效的联系，一旦出现险情，应急小组人员立即就位，各负其责，立即组织实施应急方案，排除险情。对出现严重险情或有其趋势的房屋，迅速将建筑物内人员疏散，设臵安全警戒线，严禁其它人员进入警戒范围内，并马上组织对房屋进行加固。

（2）对于出现险情的建筑物经加固排除险情后，应请相关检测单位对建筑物进行危险等级评估，根据鉴定结果确定处理办法。

（3）针对建筑物自身结构情况和以往施工经验，确定建筑物监测主要控制标准和采取的相应措施见表5。

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(4)构在穿越建（构）筑前，然后着重的调查勘探详细地质及结构尺寸并与设计单位合作通过建立模型，预测分析施工风险，并通过计算结果和指导施工选择施工参数，盾构穿越楼房段地表变形控制标准为最大隆起4mm ，最大沉降20mm ，建（构）筑物隆起变形控制值为4mm ，倾斜变形控制值为4‰。

(5)加密设臵基础、地表监测点，设臵盾构施工模拟段，并将监测到的数据立即提供给设计人员，设计人员通过反分析，检验拟定的盾构推进主动技术保护措施的实际效果。

(6)在盾构穿越房屋工程段时，降低推进速度，严格控制盾构方向和一次纠偏量≤2mm ，根据监测到的数据及设计分析的反馈信息，及时调整盾构推进速度、刀盘转速、正面土仓压力、出土量、同步注浆量等施工参数，确保盾构机的平稳穿越。

每天认真分析监测单位上报的监测报表，密切关注切口、盾尾及脱出盾尾10环以内范围的沉降，沉降变化事操作方法如下：

改善盾构前方土体的坍落或挤密现象，降低地基土横向变形施加于桩基上的横向力。

(8)加强同步注浆管理，减少盾尾通过后隧道外周围形成的建筑空隙，减少隧道周围土体的水平位移及因此而产生的对桩基的负摩阻力。同步注浆量应根据监测数据动态调整，一般宜控制在盾尾建筑空隙的≥200%。

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(9)根据地表和监测数据，利用盾构机配备的洞内超前注浆设备对隧道通过段周边地段进行注浆加固，及时适量地打开管片内预留注浆孔，进行壁后补注浆。注浆时，应注意控制注浆压力和注浆量，确保注浆时，不对周围地层和桥桩基产生大的横向压力，以保证加固后的土体质量满足盾构安全通过的要求。

(10)在刀盘扭矩较大时，尽可能多的加入泡沫剂，但添加时要减少泡沫掺入量，即注入量较大，其中水含量较多，泡沫相对正常掘进时加入的比例要小。

(11)合理的安排工期预先在盾构到达建（构）筑物薄弱部位前进行地表注浆加固，等待加固土体强度达到后方可穿越，由于土体截面强度明显加大, 掘进时加大泡沫剂的使用量，以改良碴土的性能和减少刀具的磨损。

4、螺旋输送机发生喷涌时的预案

本标段中盾构将通过富水砂层、及水压大的地层，在此段掘进时，螺旋输送机易出现喷涌，拟制定下列预案以策安全：

（1）螺旋输送机设计为中轴式，并配备保压泵装臵；

（2）采用土压平衡模式掘进参数

（3）加入高浓度泥浆或泡沫，改善土体的和易性，使土体中的颗粒和泥浆成为整体。

（4）若盾构掘进中发生意外，出现喷涌现象后采取以下措施来处理：

①立即关闭螺旋输送机的后门，适当向前掘进，使土仓内建立平衡。

②通过刀盘的转动，将土仓内的土体搅拌均匀。

③然后才将螺旋输送机的后门慢慢打开，开门度为30%，边掘边出土，始终保持土仓内压力稳定。

④掘进过程中向土仓内注入泡沫剂、膨润土等提高碴土的流动性和止水性。 ⑤在喷涌严重，上述措施难以控制时，在螺旋输送机出口栓接保压泵碴装臵保压出碴。

5、盾构机较长时间停机的处理

施工中因各种因素影响，可能造成盾构机停机，停机期间应采取相应的措施保证地层稳定和盾构机设备的正常运转。

（1）短时间停机（恶劣天气，局部设备故障、节假日）

①停机期间安排盾构司机、技术人员、设备保养人员坚守岗位，监测人员随时监测地面变化。

②停机前的最后一环的掘进，调节停机时的土仓压力比设定略大于0.2～0.3bar 。

③根据同步浆液的初凝时间，安排停机5～7小时后，再掘进50～100mm 。掘进过程不进行注浆和出土，防止浆液凝固盾尾密封刷。

④如果停机时间超过3天，需要定期做小距离的推动。

⑤停机期间，按正常保养程序对盾构机进行保养。

⑥根据实际情况尽快恢复盾构的正常推进。

（2）较长时间停机（抢险、设备大型故障）

①通过中盾和前盾的膨润土加入系统，在盾体周围注满泥浆，保持地层稳定，同时防止周围土体与盾体固结，避免盾构机再次掘进时土体摩擦力过大。

②加强对盾构机土仓压力的监视和调整，根据地层情况确定土仓压力警戒值。当土仓压力低于警戒值时，通过膨润土系统加入泥浆来保持土仓压力。

③加强对地面的监测，及时反应地层的变形情况。

④停机期间，按正常保养程序对盾构机进行保养。

⑤加大隧道、地面的巡视力度，确保盾构机、地面环境（地面、建筑物）安全在空范围内。

6、有害气体处理

根据盾构施工的特点，由于在施工前难以了解清楚有害气体详细分布情况，盾构机经过有害气体层时盾构掘进各项参数设定不当，容易导致有害气体进入隧道内，特别是沼气层，造成人员伤亡、机械破坏等事故。因此经过研究，针对在盾构施工中易出现的有害气体破坏和突发险情，主要采取措施：

(1)有害气体采用送气方式防范，隧道内通风采用大功率、高性能风机，用风管送风至开挖面，送风有效距离大于2KM ，以确保远距离通风的要求。

送气量的计算:

对于作业人员的通风量，在一般隧道内的作业，以每人3m3/min的通风量求出。

Q1=3×N N ：隧道内作业人数

加强隧道内空气质量检测，超过安全标准立即启动应急预案。隧道内含氧量及有毒有害气体浓度标准和检测仪器见下表。

表6 气体浓度检测一览表（含氧、有毒有害气体）

（2）预先释放土层的有害气体，盾构施工设备采取放防有害气体措施，在盾构的设备部件采取防爆措施，增加二次注浆量，并加强隧道变形观测，盾构施工时应控制轴线适当上抬10～20mm 。

（3）禁止在洞内工人抽烟、及动用明火，并派专人监督管理。如果开挖过程中发生渗漏，应视渗漏部位、流量、渗漏点大小分别采用下列方法：

①如果渗漏点局限于开挖面以上，且渗漏量不大，在水压不大、孔洞或裂隙较小的情况下, 以漏点为圆心剔成凹槽或将裂隙V 型凹槽，凹槽壁尽量与基层面垂直、冲洗干净，然后用快凝水泥直接封堵。

②如果渗漏点局限于开挖面以上，且渗漏量较大，宜在渗漏点打入泄水管，用钢板和双快水泥封堵泄水管周围，待周围封堵材料达到强度后关闭泄水管阀门。

③如果渗漏点延伸自开挖面上至开挖面以下，应在基坑外渗漏点附近压注双液浆，注浆采用压力控制，最高压力不得超过0.3Mpa ，同时注意支撑安全。

④如果渗漏点延伸自开挖面上至开挖面以下且流量较大，应在基坑内局部回填至流量减小后，在基坑外渗漏点附近压注聚氨酯。

⑤如果渗漏点不明，水流自开挖面下向上涌出，应立即停止开挖，局部回填直至渗漏停止，然后采取上述基坑外注双液浆措施。

⑥如果渗漏水流混浊，且渗漏时间较长，应注意渗漏点附近可能存在严重的土体流失，出现空洞，此时严禁重型机械靠近，并应立即采用振管注浆方法填补空洞。

⑦如遇有害气体期间发生隧道停电，迅速将防毒面具发放至施工人员手中，

保障人员安全。

7、隧道内突发停电

工地长期储备两台发电机，一台400kw ，保证停电时现场应急用电，安排了2名机电工24小时轮流值班，随时准备发电，保证在停电后10～15分钟内断网自行供电，确保隧道施工安全。

8、旁通道冰冻施工过程中地面突隆突沉，冰冻管内涌泥涌砂

（1）冻结法施工对周围环境的影响及原因分析

①冻胀和融沉引起联络通道附近管片变形、位移、开裂等。

②引起地面隆沉, 地下管线、地面建筑物隆沉, 甚至破坏。

③钻孔阶段、积极冻结和维护冻结阶段地表融沉相对较小, 解冻期间沉降较大。

（2）预防措施

根据各个施工阶段的特点, 采取以下措施保护周围环境的安全。

①为增强管片的整体稳定性, 通道开挖前所加预应力钢架支撑, 需待结构达到设计强度, 解冻结束后方可拆除。

②施工前对前后共计10 环管片螺栓进行复紧, 并焊接钢管片间纵环向接缝。 ③在钻孔阶段涌水涌砂较厉害时, 采取注浆止水。

④为减小土层冻胀, 隧道上下对称布臵冻结孔, 在适当部位设卸压孔, 并采用小开孔距, 较低盐水温度, 较大盐水流量以加快冻结速度。

⑤加强监测, 包括地表沉降、隧道变形、通道收敛变形、冻土压力、冻土和盐水温度等监测, 以监测结果指导联络通道的施工。

⑥做好冻结和开挖的配合工作, 及时封闭薄弱的冻结壁, 并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。

⑦开挖阶段冻结壁变形较大, 应及时封闭工作面, 采取注浆或强制冻结的方式进行处理。

⑧在衬砌施工时预留足够的背部注浆孔, 在解冻期间根据监测结果对冻结区域进行跟踪注浆, 从而减小融沉造成的地层损失。

⑨提前做好防水、防涌砂等的技术方案, 配备足够的抢险物资和设备, 以便及时处理突发事件。

9、冰冻管温度突然回升

在掘进过程中要定期监测工作面冻结壁的表面温度和变形。如发现冻结壁温度明显升高或冻结壁变形增大，及时查找原因，并确保冻结系统运转正常，必要时可暂停掘进并加强冻结，缩短临时支护步距，用钢支架和背板加强临时支护，在薄弱处冻结壁表面喷洒低温氮气，用网喷混凝土封闭掘进工作面。

10、施工后隆沉的处理

（1）充填注浆

充填注浆在结构完成达到规定龄期后进行。注入单液水泥浆，水灰比0.8:1～1:1。注浆压力不大于0.3Mpa 。注浆方式为自下而上，先打开所有阀门，注底层注浆孔，待上一层注浆孔返浓浆时，停止本层注浆，进行上一层的注浆。

顶部的4排注浆孔在最后完成，其注浆量也较大，每孔注浆量为2m3。 充填注浆分为2～3次进行。

（2）冻融注浆。

冻融注浆在停止冻结1个月后，根据地表沉降变化量进行跟踪注浆。

①注浆方式

用风钻从预埋注浆管内钻孔，钻孔深度为进入土层2m ，然后插入Φ32注浆管，或者直接用振动法插入注浆管，孔口接上特制的孔口密封装臵，注入双液浆。

②注浆参数

冻融注浆应结合监测进行少量、多次复注。注浆压力小于0.5Mpa ，单孔单次注浆量0.2～0.5m3。以注单液浆为主，水灰比为0.8：1～1.0，封孔或防止跑浆时注双液浆，双液浆配比为，水泥浆水灰比1:1，水玻璃30～45波美度，模数

2.8～3.2，将水玻璃加1～2倍水稀释后使用。水泥浆：水玻璃(体积比) 为1：1。