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工程风险管理实施细则

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2020年4月19日
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目 录
一、工程概况 2
二、总则 2
三、风险管理组织机构 3
四、风险管理职责 4
五、风险评估与管理 6
六、本标段风险特点与风险防范措施 12

一、工程概况
本标段为1号线一期工程02标,位于常州市武进区,沿凤栖路南北向布置,标段范围包含2站2区间,由南向北分别是: 敞开段～龙跃路站区间→龙跃路站→龙跃路站～大学城南站区间→大学城南站。见下图所示。
敞开段～龙跃路站区
明挖段

龙跃路站
敞开段～龙跃路站区
三线盾构段

大学城南站
龙～大区间

本标段地理位置图
二、总则
1、本合同段实行风险评估与管理,有利于降低施工风险,有利于安全管理决策的科学化,同时也能提高我单位对本合同段的风险管理意识和风险管理能力,达到控制、降低和规避风险的目的,实现工程建设安全、质量、工期、环境、投资控制的目标。
2、促进常州地铁建设施工安全风险管理工作的标准化、规范化,加强施工过程对各类风险的监控、反馈和管理,最大限度地规避风险,避免人员伤亡和经济损失,建立风险评估管理体系。
3、深基坑施工,特别是软弱地质工程施工,发生各种不可预见的事故概率较高,产生的后果较严重,地铁深基坑建设应规避极高度风险,采取措施减少高度风险,经过风险识别、风险评价、风险控制等,降低和减少风险灾害及风险损失。
4、本细则只适用于本合同段施工阶段的风险评估与管理工作,各专业队必须积极实施风险管理,结合工程实践及具体实际情况,认真总结、积累资料、优化组合各种风险管理技术,对工程风险控制实施动态跟踪管理。
三、风险管理组织机构
为保证风险管理的预控性、有效性,本合同段成立风险管理领导小组。
组 长:由项目经理潘明亮担任;
副组长:由项目部常务副经理李水钦、副总工孔德龙、安全总监张华瑞、副经理唐思伟、杨继东担任;
成 员:安保部长:文彬、工程部长:刘晓波、设备部长:丁亮、物资部长:叶琦、综合办公室主任:李海燕。
风险管理领导小组负责本合段风险管理的组织领导工作。领导小组下设办公室,办公室设在经理部的安全环保部。专家组成员均由我单位具有风险管理经验的专家组成。各专业队根据经理部风险管理的要求,相应成立其队的风险管理领导小组,设立专职部门对风险管理工作进行管理。
四、风险管理职责
1、工程技术部职责
1)编制风险评估与管理计划及风险管理实施细则。对施工期间风险评估与管理的归口管理,负责实施风险评估与管理工作。
2)根据施工图风险评估结果修正完善施工阶段风险评估报告,内部审核后报监理单位、业主指挥部审查批准;
3)检查风险评估报告中处理技术措施的执行情况;
4) 参与风险工点风险评估工作,根据风险评估结果制定有针对性技术措施,适时调速施工方案或施工方法;
5)负责与各专业领导小组及其它委外单位的沟通。
2、安全环保部职责
1)、检查督促各专业队风险处理措施的落实情况。
2)、根据设计单位出具的基坑<风险评估报告>完成本合同段的风险评估报告,提出风险评估结果。
3)监督、协调各专业队处理风险评估与管理工作中的有关问题。
4)对施工阶段的风险实时监测,定期反馈,随时与相关单位沟通。
5)根据风险监测结果,调整风险处理措施,通知相关生产部门调整施工方案。
3、机械设备部职责
1)在进行本合同段机械设备管理的同时,为安全生产做好机械设备方面的储备工作;
2)重要机械设备的采购和租赁符合国家标准和有关规定,执行地方政府管理规定;
3)定期检查机械设备运转情况,对于不符合安全要求的机械设备及时予以淘汰、更换。
4、物资部职责
1)在进行本合同段物资管理的同时,为安全生产做好各类应急救援物资方面的储备工作;
2)重要劳动防护用品的采购和使用符合国家标准和有关规定,执行地方政府重要劳动防护用品定点使用管理规定;
3)定期检查劳动安全防护用品的使用情况,对于不符合安全要求、过期的安全防护用品及时予以淘汰、更换;
4)建立安全防护用品发放使用台账,动态跟踪,及时反馈安全防护用品的信息。根据各自的职能履行相关的风险评估与管理职责。
5、综合办公室职责
1)熟悉各职能部门的安全生产职责,熟悉国家有关安全的方针政策法规。做好安全生产方面的医疗保证和后勤保障方面的工作;
2)协助领导贯彻上级单位有关安全生产指示,及时做好有关安全文件的报送和传达;
3)组织检查落实干部值班制度,特别是列为高度风险干部值班情况。
4)做好部门人员的日常安全和教育,提高安全意识;
5)加强对经理部车辆、生活区、办公区、食堂经常性安全检查,防范安全事故的发生;
6、财务部职责
1)按照国家法律、法规有关规定确保安全生产费用的投入使用,提供风险评估与管理的所需资金,同时检查资金使用情况;
2)为发生安全事故提供充分的资金保障。
7、各施工班组职责
1)制定本专业施工阶段风险评估工作实施细则,并进行施工阶段的动态风险评估工作;
2)根据风险评估结果,编制各种紧急情况下的应急预案,完善快速反应机制,定期进行演练;
3)对施工阶段风险实时监测,定期反馈,随时与相关单位沟通。
4)对于风险工点,超前做好准备工作,实时监控并做好相关人员培训;
5)根据风险监测结果,调整风险处理措施。
五、风险评估与管理
1、风险评估与管理流程
本合同段风险评估与管理过程详见”风险管理流程”。
2、风险评估与管理要点
1)施工阶段应在施工图阶段的风险评估结果基础上,结合实施性施工组织设计进行。本合同段工程安全风险管理范围主要包括建筑物及管线、临近既有线施工、地质特征、围护结构、基坑降水、基坑开挖、结构施工等风险进行评估;
2)施工阶段风险评估内容和成果应满足指导施工中进行风险控制的基本要求;
3)施工阶段风险因素识别可参照<地铁及地下工程建设风险管理指南>,结合规范、施工工艺与有关规定,确定典型风险因素。

本标段风险管理流程
4)施工阶段应根据设计阶段风险评估结果,依据施工地质、资源配备及实施方案进行再评估。提出相应的施工措施,着重于施工管理、措施评价和落实,主要工作包括:
在施工过程中,根据施工揭示的地质情况对风险进行动态评估,对中度等级的风险予以监测。采用原设计方案不能有效减低风险等级到可接受的水平,应及时上报,经共同研究决策后采取更为有效的应对措施;在设计阶段风险评估的基础上,结合环境和外界施工条件、施工工艺、设备、施工水平、经验和工程特点等,对新出现的风险进行识别。再结合风险评估结果,针对各类风险目标提出风险应对措施,并对识别且处理后的风险进行风险监测;施工中对风险跟踪管理,定期反馈,随时与相关单位沟通;在施工现场公示识别的风险,其内容包括风险描述、监测方案、应急预案、责任人等。
3、风险处理基本措施
1)接受风险:也称风险自留,是指项目参与方自己承担风险带来的损失,并做好相应的准备工作。
2)减轻风险:是指减少风险发生的概率或控制风险的损失,或者增加风险承担者,将风险各个部分分配给不同的参与方。
3)转移风险:是指当有些风险无法回避、必须直接面对,而自己的承受能力又无法有效地承担时,采用某种方式将某些风险的后果连同对风险应正确权力和责任转移给她人。转移风险的方法很多,主要包括非保险转移和保险转移两大类。
4)规避风险:是指风险评估后,项目风险发生的概率很高,而且可能的损失也很大,又没有其它有效的对策来降低该风险,这时应采取放弃项目、放弃原有行动计划或改变目标的方法。
4、风险等级与标准
在工程建设期间发生的工程风险,根据风险控制对策及处臵措施的不同而决定接受程度如何,风险管理中预先制定明确的风险等级及接受准则。
地下工程自身风险是指由于地下工程自身建设要求或施工活动所导致的风险,如深大基坑、大断面隧道等。自身风险发生可能性及损失评价主要依据<城市轨道交通地下工程建设风险管理规范(GB50652- )>,风险发生的可能性可分为不可能的、罕见的、偶见的、可能的、频繁的五个等级,具体等级标准详见”风险发生可能性等级表”:
风险发生可能性等级表
等级
1
2
3
4
5
概率描述
频繁的
可能的
偶见的
罕见
不可能的
区间概率
p≥10%
10%≤P<1%
0.1%≤P<1%
0.01%≤P<0.1%
P<0.01%
风险损失从五个方面进行考虑:人员伤亡影响、环境影响、经济影响、社会影响、工期影响,按风险损失的影响程度分为可忽略的、需考虑的、严重的、非常严重的、灾难性的五级。具体等级标准及赋值详见”风险损失等级表”:
风险损失等级表
等级
A
B
C
D
E
风险损失影描述
灾难性的
非常严重的
严重的
需考虑的
可忽略的
依据风险因素概率等级和风险损失等级描述风险单元风险发生程度的等级,共分为四级,划分原则详见”风险单元风险发生程度的等级表”:
风险单元风险发生程度的等级表
可能性损失
不可能的
罕见的
偶见的
可能的
频繁的
5
4
3
2
1
可忽略的
E
Ⅳ级
Ⅳ级
Ⅳ级
Ⅲ级
Ⅲ级
需考虑的
D
Ⅳ级
Ⅳ级
Ⅲ级
Ⅲ级
Ⅱ级
严重
C
Ⅳ级
Ⅲ级
Ⅲ级
Ⅱ级
Ⅰ级
非常严重的
B
Ⅲ级
Ⅲ级
Ⅱ级
Ⅰ级
Ⅰ级
灾难性的
A
Ⅲ级
Ⅱ级
Ⅰ级
Ⅰ级
Ⅰ级
5、安全风险预警分类与分级
根据常州市地铁建设工程环境风险预警工作管理办法(试行),预警分为监测预警、巡视预警及综合预警三类,各类预警中分为黄色、橙色及红色三级预警。
1、监测预警
根据设计单位提出的监控量测控制值,将施工过程中监测点的预警状态按严重程度由小到大分为三级:
1)黄色监测预警:”双控”指标(变化量、变化速率)均超过监控量测控制值的70%,或双控指标之一超过监控量测控制值的85%。
2) 橙色监测预警:”双控”指标(变化量、变化速率)均超过监控量测控制值的85%,或双控指标之一超过监控量测控制值。
3)红色监测预警:”双控”指标(变化量、变化速率)均超过监控量测控制值,或实测变化速率出现急剧增长。
2.2.5.2巡视预警 施工过程中经理部及专业队加强巡视,发现安全隐患或不安全状态而进行的预警。按严重程度由小到大分为三级:黄色巡视预警、橙色巡视预警和红色巡视预警。
2.2.5.3综合预警 施工过程中经理部根据现场的监测、巡视信息,并经过核查、综合分析和专家组论证等,及时综合判定出风险工程不安全状态的预警。综合预警分级按严重程度由小到大分为三级:黄色综合预警、橙色综合预警和红色综合预警。
6、监测工作内容
根据设计图纸的要求及施工前、施工中、施工后需要进行监测的各类项目,在工程实施前编制监测工作实施方案,明确监测项目、监测频率、监测人员、监测设备。
7、巡视工作内容
根据建设单位对施工风险预警的相关要求,对巡视工作内容做相应记录,巡视记录每周汇总一次,并按规定时间内上报相关部门。
1)安全巡视频率
(1)基坑施工过程中,各专业队对周边环境每天巡视一次,经理部每二天巡视一次,重点部位每天巡视一次。对红色预警部位经理部作为关注目标进行高频率跟踪巡视,并按建设单位要求及时汇报。
(2)对开挖面地质状况、支撑体系每天巡视一次,经理部每二天巡视一次,重点部位每天巡视一次。对红色预警部位经理部作为关注目标进行高频率跟踪巡视,并按建设单位要求及时汇报。
2)基坑施工主要巡视内容
(1)开挖面地质状况。土层性质及稳定性,包括土质性质及变化情况、开挖面土体渗漏水情况及土体塌落情况;地下水控制效果,包括抽降水控制效果、降水井抽水出砂量、变化情形及持续时间等。
(2)支撑结构体系。支护体系施作的及时性;渗漏水情况,包括渗漏水量、是否伴有砂土颗粒、发生位臵、发展趋势等;支护体系开裂、变形情况等;支撑扭曲及偏斜程度、发生位臵、发展趋势等;腰梁开裂、腰梁与土体脱开情况、及发生位臵等;地连墙接头渗漏水情况、位移等。
(3)施工场地。坑边超载,包括坑边荷载重量、类型、与坑缘距离、面积、位臵等;地表积水及截排水措施,包括积水面积、深度、水量、位臵、地面硬化完好程度、坡顶排水系统是否合理及通畅等。
3)周边环境主要巡视内容
(1)建(构)筑物有无开裂、地下室有无渗水。
(2)地面有无开裂、沉陷、隆起、冒浆。
(3)地下管线管体、接口及检查井有无破损、渗漏。
8、预警信息发送
经理部建立信息工作平台,各专业队每天按时经过信息平台上报当日工况信息、关键性施工监控量测数据、巡视信息和预警建议信息等。经理部按建设单位要求按时上报。
六、本标段风险特点与风险防范措施
1、粉土、承压含水层中地铁车站的施工风险特点及防范
本标段车站结构主要处于粘土、粉质粘土、粉质粘土夹粉土地层中,基坑围护结构施工及基坑开挖过程中会遇到⑤1粉土、⑧2粉砂层,这两层为承压含水层,基坑围护结构设计已经考虑对该承压含水层进行了隔断,但对在砂性、粉砂性承压含水层中的地铁车站深基坑工程,需强化从围护施工开始直至结构浇筑各环节、各工序之间的风险梳理,强化技术管理、强化”细节”管理,从源头上防范风险。
(1)与设计单位进行充分沟通,明确地墙的分幅形式,接口段的分幅形式(包括出入口、风井等部位);在墙缝止水措施选择时要考虑地墙充盈系数过大(≥1,3)及过小(＜1.0)等对墙缝止水效果的影响,强化对墙缝垂直度控制等技术要求;
(2)地墙施工须结合工程水文地质状况,选用适宜的成槽设备。地墙成槽设备必须有纠偏装置;施工过程中须强化管理,防止”抓斗”掉入槽段。
(3)强化对泥浆的管理,特别是回收泥浆管理,在砂性土条件下须强化对槽壁稳定影响的关键泥浆指标(如泥皮厚度、含砂率等)的监管和控制措施。
(4)强化试成槽管理,经过试成槽,明确各项施工技术指标,包括工序之间的衔接,减少槽段暴露时间,以确保地墙质量。
(5)强化地墙刷壁管理,砂性土条件下须制作专门的”刷壁器”推进”强制”刷壁,强化对砂性土地层刷壁监控。
(6)根据地墙不同接头形式,强化接头防”扰流”措施,以确保接头质量,防止接头处夹砂夹泥及接头渗漏。
(7)对超深地墙、须强化”混凝土”浇筑管理,不宜太慢,也不宜过快,以防止锁口管变形。
(8)强化对地墙墙缝质量量测,结合地墙中设置的注浆管,强化对地墙接缝超声波监测工作。
(9)根据砂性土层所处不同位置,强化对开挖面上下区域的地墙接缝”止水”处理,对开挖面以上存在有的砂性土可经过”坑外”墙缝加固来强化墙缝止水。对开挖面上下均存在有砂性土可经过坑内、坑外的”墙缝”止水,强化对开挖面以下砂性土层的墙缝处止水加固,以确保基坑安全。
(10)须进一步强化降水管理,特别是在涉及承压水的深基坑,其降水是整个深基坑开挖的”生命线”,因此要强化深基坑”降水试验”,对”降水方案”要有注册岩土工程师审核。
在基坑外设置承压水降水观测井,在深基坑发生渗漏等条件下,可作为应急抢险措施进行坑外降水。在降水过程中须强化对降水量统计及围护结构渗漏状况的检验,强化对降水井封井”时机”及”封井”质量的控制。
(11)对处于砂性土中的基坑工程须强化监测工作,特别是地下墙位置处的地表变形监测,及时发现围护体可能存在的渗漏,以便采取相应的防范及应急措施。
(12)在落实各项防范措施的前提下,对可能发生的险情落实各项应急措施。特别是具有承压水的深基坑工程中,关键物资、设备等在工程处于其风险时段须在现场配置。
(13)基坑开挖过程中,当挖至砂性土层位置时对地下墙墙缝等易发生渗漏部位先开样沟检验,发现渗漏及时回填,及时注浆处理。
(14)加强挖土与支撑队伍的配合,确保及时挖土、及时支撑。对易发渗漏的墙缝位置严禁混凝土凿毛,随挖随堵,垫层随挖随浇,同时加快底板施工进度。
2、 车站工程本身固有特征引发的地铁地下车站工程的风险
(1)深度方面,本标段大学城南站、龙跃路站及盾构井基坑挖深均较深,基坑围护结构施工及基坑开挖过程中会遇到⑤1粉土、⑧2粉砂承压含水层,一旦粉土粉砂层发生突涌或出现坑底渗漏,不但对工程产生毁灭性灾难,同时对周边环境也将产生灾难性打击;
(2)受到土体回弹和承压水作用,立柱在开挖阶段一般隆起,而立柱的隆起对支撑稳定有致命的影响。会使支撑体系发生强制位移,增加附加弯矩,甚至产生支撑破坏、导致连锁反应。加强立柱桩隆起量监测,强化坑底疏干井的疏干降水工作,减少承压水对立柱隆起的影响。
(3)大学城南站西侧由于受周边交通环境等影响,施工便道窄,车站基坑施工时,基坑双侧不能同时具备施工便道。基坑处于砂性土等复杂水文地质条件,基坑施工风险较大,一旦基坑发生渗漏,施救空间小,对周边环境将产生危险。基坑西侧受交通车辆、特别是重车等影响,也会加大围护变形或差异变形,易引发基坑渗漏或周边管线损坏等事件发生。
3、车站周边环境的制约及其风险防范
(1)大学城南站周边存在居民住宅及其它主要建筑物或沉降敏感区域等。
首先需要对建筑物等保护对象结构形式,基础形式与基坑相互关系等进行详细排摸,全面掌握了解保护对象的抗变形能力,并以此为依据施工组织设计对地下车站施工方案进行细化——从围护形式、支撑形式、加固措施等全面细化。在整个施工过程中,都必须强化对居民住宅的保护,居民住宅的保护、环境保护、不但是经济、技术问题,更是涉及构建和谐社会的政治问题,是参建各方所有工作”重中之重”,强化管理确保居民”安居”。
(2)本标段大学城南站车站基坑处于大学城区域,施工现场发生的任何安全质量、文明施工等问题都将引发极其恶劣的社会影响,甚至是政治影响。如在地墙或槽施工,或槽设备提升过程中若泥浆飘落在行人身上都可能引发媒体关注而造成不良社会影响等。
(3)龙跃路站、大学城南站基坑周边存在给水、燃气等压力管、市政排水管、110kV以上的高压电缆、军缆、通信等重要管线。
在地下工程施工中危害的最大管线是压力管线,压力管线中危害最大的是带水的压力变化管,而且,总管和干管尤为重要,在众多管线中,首先必须关注的是市政排水总管,市政排水总管在管线改排工作中易”割接”形成”骑马井”,”骑马井”对基坑工程极具风险。一般在无其它外界因素作用下,由于管道渗漏、错位、变形等因数的综合影响,其已经接近临界状态。地铁深基坑一旦施工,迅速打破了其稳定平衡,超过临界状态,加速了管道渗漏、错位和变形。多次往复后,造成管位漏水,有的与基坑围护薄弱部位沟通,形成渗水、漏水通道,对环境与工程产生致命危害。在管线保护工作中,往往污水管、雨水管等渗漏是工程危害的”导火索”。因此必须高度关注污水管等市政管线从车站开工前的管线改排直至整个施工过程,并精心施工。特别是在砂性土体条件下的基坑开挖,对周边存在有污水等压力管线的地墙墙缝等易产生渗漏部位必须在开挖前预先进行止水加固。同时在基坑开挖前施工单位必须掌握各管线管位,管节形式、长度、开关阀等位置,以便在紧急状态下采取相应措施。
(4)车站出入口、风井与车站主体分段施工。应强化新老混凝土的接口处理,稍有不慎,易在新老混凝土结构搭接处发生渗漏,不但危及运营安全和结构耐久性,而且在开挖阶段新老混凝土接口的流水流沙,会对环境和工程产生危害。
(5)承压水设计降深大于等于10m,断电后10min内承压水位恢复幅度大于等于设计水位降深度20%时,发生基坑险情往往难以”施救”,一旦发生险情往往是”灭顶之灾”。在承压水控制上需要确保降水保障措施的落实,如双路电源,备用井、观测井、应急演练等。
(6)运营与社会风险:
当前地铁车站施工对运营的主要风险是结构渗漏水和排水不畅引发的对轨道交通运营关键设备、设施的危害,以及由此导致的运营故障对社会公众的影响。
1)换乘车站、出入口、风井与主体结构,开挖项目于地铁车站接口管理必须细化。
2)诱导缝处排水槽设置,诱导缝处排水槽不但顶板要设置结构中板也须设置。
3)从源头上防范结构渗水,即避免顶板结构长时间的暴露而产生变形渗漏。
4)顶板防水施工完成后要及时回填,确保回填土质量,防止回填土质量太差而损害顶板防水层。
5)在结构施工中要强化对地墙渗漏的处理,要堵引结合。
6)在深基坑施工中要井点关封堵,特别是承压水管封堵至关重要,一个是封堵时机,一个是封堵工艺与质量必须按批准的工艺与方法实施。
社会风险:控制地下车站施工引发社会风险的关键是对居民住宅的保护,确保居民生活正常有序。为此,施工过程中必须精心施工,强化”变形”控制,尽一切可能减少施工影响。
(7)恶劣气候对地铁深基坑工程的风险及防范
春夏季节往往是雨水比较丰富的季节,在基坑开挖过程中,土体长时间浸泡在水中,根据有效应力原理,不利于充分发挥土体的抗剪能力,极易发生纵向变形或滑移,同时在粉、砂性土层条件下,地下水位的变化,极易引发围护结构渗漏等事件,如未被及时发现或处理就会引发灾难性的事故。
4、工程水文地质对区间隧道的风险及防范
(1)本标段盾构区间盾构进出洞影响区域分布有⑤1粉土层,盾构进出洞是盾构法区间隧道施工的高风险环节。常规进出洞加固方案将不可避免造成砂、粉性土流失,导致原本能够完全避免的工程风险发生。
在盾构进出洞过程中砂粉性土流失主要有三个通道:1)加固体与地墙之间的间隙产生的砂、粉性土流失通道;地墙接缝的质量缺陷形成渗漏通道;2)加固方案本身存在缺陷、加固体本身就存在有竖向渗漏通道、垂直控制欠佳、钻孔取芯位置不当主要原因、在盾构工作面还有其它如降压井或其观测井等处形成渗漏通道;3)盾构、管片组成的区间隧道与加固体之间的间隙产生渗漏通道,经过盾构机等产生水土流失。砂、粉性土条件下的水土流失是极其可怕的,不但会危及环境安全甚至将危及工程本体安全。
对承压水砂性土地层条件下的盾构进出洞施工的风险防范措施有:
1)盾构机螺旋输送机需安装防喷装置;盾构机在合适位置预先开孔、推进过程中同步压注聚氨酯,及时封堵盾构与加固体形成的渗漏通道。出洞阶段,当盾构机处于加固土体内尚未穿透加固体时,完成出洞段洞门装置的封堵工作,并确保无渗漏;盾构进洞阶段,当盾构机处于加固体且在洞门破除前,对盾尾位置处管片实施环形水硬性材料注浆,阻断砂性土与管片间渗漏通道,确保进出洞安全。
2)完善盾构进出洞洞门止水装置,提升盾构进出洞装置抗渗、防渗、抗变形等能力。在进出洞环管片背覆钢板,背覆钢板与进出洞洞门预留钢板焊接成一体,并设置注浆装置,强化对盾构进出洞的止水处理、确保止水效果。
3)盾构进出洞阶段,关键是围绕一个”快”字展开各项工作。盾构进洞,洞门一旦破除,要以最快的推进速度实施盾构推进,完成至盾尾部分的推进工作、实施洞门的临时封堵。紧急情况下可采取”割除”盾尾的方式,确保盾构进洞安全。
4)在砂性土条件下要充分考虑先行实施的盾构进出洞措施对后实施的盾构进出洞的影响。
(2)本标段盾构区间掘进断面存在⑤1粉土层,对盾构而言关键是维持盾构正面及盾尾的土压平衡,为确保砂性土条件下盾构的掘进安全,必须从以下几个方面强化防范:
1)盾构机选型。在砂性土条件下掘进,盾构机的推力、扭矩都将大幅度提升,需要在盾构设备配置能力上提升配置要求。
盾构应具备加泥、加泡沫等装置,螺旋输送机需要安装防喷装置,盾尾所选用的钢丝刷需具备良好的耐久性能,盾构刀盘扭矩要大,盾构顶推力要大并有一定的储备等。
2)盾构掘进过程中强化正面土压平衡的控制。经过信息化施工,优化盾构掘进各项参数,特别是正面土压力设定,以确保所设定的正面土压力最优。砂性土条件下,盾构掘进要确保地面有微量隆起,严防盾构正面超挖产生的地层损失对后期地面沉降的影响。对盾构穿越断面及其影响范围内可能与承压水、江河水沟通的渠道,强化事先处理,如地质勘探孔与承压水沟通、河流中或可能涉及承压力等水力沟通的勘探孔未封孔等。防止砂性土条件下盾构正面土压平衡失效造成盾构机”磕头”与已成隧道脱离等恶性事件发生。
3)盾构盾尾部分土压平衡关键就是如何确保盾尾密封,盾尾密封一旦失效,盾尾部分的土压平衡就难以维持。在砂性土等复杂条件下不但对环境产生影响,处理不善也将危及整个工程安全。影响盾尾密封的组要因素如下:
① 盾尾钢丝刷物理力学性能及其耐久性。盾尾油脂加注要从盾构出洞开始贯穿于盾构穿越全过程,盾构推进过程中盾尾油脂加注和盾构同步注浆同等重要,要确保盾尾油脂加注工作到位必须强化技术防范措施:盾构能够自动”锁止”,待油脂加注到位后,盾构自动恢复掘进。
② 盾构与管片相邻姿态控制是整个区间隧道掘进控制的关键,盾构与管片相邻姿态差,不但易造成盾尾密封失效,可能引发管片大量碎裂,产生隧道渗漏等工程危险。因此,必须强化盾构与管片相邻姿态控制,关键是根据当前管片长度和盾尾长度,严格控制盾尾左右及上下的超前量,在确保盾尾密封的条件下更有利于隧道防水及管片碎裂的控制。
③ 同步注浆对盾尾密封的影响。必须强化对同步注浆的管理,特别是同步注浆浆液质量的管理。强化同步注浆(缓凝可硬性厚浆)的管理。经过”厚浆”注浆系统改造,使注浆系统如何与推进系统自动匹配,真正实施同步注浆。拌制的厚浆要满足”泌水率小”且缓硬,泌水率小有利于隧道稳定,缓硬有利于在运营等振动荷载作用下的变形稳定。
(3).盾构掘进断面存在软硬差异较大的复合地层,盾构掘进区间隧道不但难度大,风险也大。如:正面超挖或欠挖影响环境、盾尾泥砂等引发盾构机磕头与管片脱节等灾难性事故,同时更易造成盾构轴线偏移,管片碎裂渗漏等危及运营安全和隧道安全的恶性事故。因此,在砂性土条件下需强化对盾构推进速度等的控制,经过外加泡沫等措施维持正面的土压平衡,土体切削要慢慢的均匀切削,防止盾构偏离设计轴线。
5、周边环境对区间的影响主要风险及其防范
(1)在周边环境控制中需强化对居民住宅、合流污水管等有内压管道及其它危及城市安全运营的关键设施等的控制。对居民住宅同时需强化事先权威部门鉴定。从盾构进出洞地基加固至整个区间隧道掘进整个施工过程落实工程风险防范措施。本标段区间沿线未见居民住宅,此项风险可忽略。
(2)在环境保护工作中特别要注意非开挖技术即采用定向钻技术埋设的管线对区间隧道的影响,特别是对其埋设深度进行排摸,避免造成不必要或难以处理的后果发生。本标段区间下穿给水管、污水管、大直径污水管涵等,施工过程中应注意加强对此类管线的保护。
6、 盾构区间施工对运营及社会影响的风险及其防范
运营安全的关键是隧道渗漏水及管片碎裂的综合治理。需强化对进场管片的管理,严禁缺角掉边管片进场,现场管片的对方及运输需要有相应的防护和保护措施。管片吊装、运输等需要有专门防护措施。盾构拼装过程中必须确保盾构拼装设备完好,负环管片严禁缺角掉边,负环管片拼装需按正式管片拼装质量验收。区间隧道渗漏堵漏必须采用注浆形式,严禁采用嵌缝等方法。
社会影响风险关键是穿越居民住宅的各项工程技术措施的落实。居民住宅保护是技术问题,更是政治问题。穿越前需设置模拟段,根据结构和基础形式等考虑其超载,优化盾构掘进各项参数,确保居民住宅安全使用。
7、 盾构区间下穿河道、侧穿桥梁的影响风险及其防范
1)施工准备
①、沿江高速高高架桥预加固
对距离隧道较近的梁桥桩进行袖阀管注浆加固,深度范围为⑥3层到地面,平面范围为距离盾构和桥桩0.5m的中间部分。
详见桥桩加固平面图纸及剖面图所示。

沿江高速高架桥桩基加固平面图

沿江高速高架桥桩基加固剖面图
②、施工前进行沿线周边建(构)筑物进行调查,调查了解建构筑物结构、和隧道关系及自身对沉降的承受能力(报警值),详细记录整理,并报监理备案。列出需重点保护的对象名称及反映其所处里程、地面位置、类型、结构等详细参数的清单。
③、施工影响较大的建(构)筑物,在施工前进行签定;根据鉴定结果,结合施工工况,对建(构)筑物进行整体评估,必要时预先加固地基或采用隔离桩等形式主动保护。
④、编制详细的专项施工方案,并邀请我集团内外专家进行评审,且经监理、业主审查批准后方可实施。
⑤、做好监测初始值测定,穿越前50环作为模拟段,认真分析掘进数据,作为穿越段掘进参数调整的依据。确保在穿越过程中盾构各施工参数为最优参数。
⑥、对盾构、门吊等设备做彻底检查,确保穿越段机况良好。
⑦、做好砂、水泥、粉煤灰及管片、螺栓、止水条等原材料的储备,做好渣土运输车辆的维修保养和准备,以及渣土坑的清理,确保盾构能够连续、平稳的穿越建筑物,避免在建筑物下停机。
2)、盾构穿越建(构)筑物过程控制措施
①、穿越过程加强对土压、注浆等参数的控制。
A、严格控制盾构正面土压力
土仓中心土压力值根据埋深及土层情况分段计算设定,保持盾构前方隆起1～3mm,压力波动控制在±0.01Mpa,在施工过程中根据地表监测结果,结合模拟段施工时总结的最佳参数来确定盾构穿越建筑的土压值。安装在土仓内的土压传感器能够适时将刀盘前部的土压值显示在控制室屏幕上,盾构主司机根据地面监测信息的反馈及时更改、设定土压力。施工中土压力与出土量紧密联系,及时总结最合理的土压力及出土量,减小对土体的扰动,使土体位移量最小。
B、推进速度控制
盾构推进经过对土压传感器的数据来控制千斤顶的推进速度,推进速度控制在2～4cm/min,并保持推进速度、刀盘转速、出土速度和注浆速度相匹配;在推进过程中保持稳定,每日推进4环左右。
C、出土量控制
出土量与土压力值一样,也是影响地面沉降的重要因素。盾构机的开挖断面为32.17㎡,每环的理论出土量为32.17×1.2×1=38.604m3,在盾构机穿建筑物时,将出土量控制在理论出值的98%,即38.604×98%=37.83m3左右,保证盾构切口上方土体能有微量的隆起(不超过3mm),以便抵消一部分土体的后期沉降量,从而使沉降量控制在最小范围内。
C、同步注浆
盾尾经过后管片外围和土体之间存在空隙,施工中采用同步注浆来充填这一部分空隙。施工过程中严格控制同步注浆量和浆液质量,严格控制浆液配比,使浆液和易性好,泌水性小,为减小浆液的固结收缩,试验室定期取样,进行配合比的优化。同步注浆浆液选用可硬性浆液,采取配合比见”特殊段浆液配合比表特殊段浆液配合比表”。
特殊段浆液配合比表特殊段浆液配合比表
水泥(kg)
粉煤灰(kg)
膨润土(kg)
砂(kg)
水(kg)
134
326
69
862
433
依照我集团在杭州地铁的施工经验,同步注浆量一般控制在建(构)筑物空隙的200％以上,即每环同步注浆量约为5m3。注浆压力控制在0.3MPa左右。浆液稠度控制9~11。实际施工中浆液的用量及注浆压力结合前一阶段施工的用量以及监测报表进行合理选择,合理选择注浆孔位(一般为隧道底部两侧,减少注浆时瞬间压力对地层的抬升) ,同步注浆尽可能保证匀速、匀均、连续的压注,防止推进尚未结束而注浆停止的情况发生。
E、严格控制盾构纠偏量
盾构进行平面或高程纠偏的过程中,必然会增加建(构)筑物空隙,造成一定程度的超挖。因此在盾构机进入建(构)筑物影响范围之前,将盾构机调整到良好的姿态,而且保持这种良好姿态穿越建(构)筑物。在盾构穿越的过程中尽可能匀速推进,最快不大于3cm/min;盾构姿态变化不可过大、过频,控制每环纠偏量不大于10mm(高程、平面),控制盾构变坡不大于1‰,以减少盾构施工对地层的扰动影响。
F、管片拼装
在盾构处于拼装状态下时,千斤顶的收缩会引起盾构机的微量后退,因此在盾构推进结束之后不要立即拼装,等待几分钟之后,待周围土体与盾构机固结在一起后再进行千斤顶的回缩,回缩的千斤顶数量尽可能少,满足管片拼装要求即可。在管片拼装过程中,安排最熟练的拼装工进行拼装,减少拼装的时间,缩短盾构停顿的时间;拼装过程中发现前方土压力下降,能够采用螺旋机反转的手段,将螺旋机内的土体反填到盾构机的前方,起到维持土压力的作用。拼装结束后,尽可能快地恢复推进。
G、改良土体
为保证渣土的流塑性,能够利用加泥孔向前方土体加膨润土或泡沫剂来改良土体,增加土体的流塑性。其一:使盾构机前方土压计反映的土压数值更加准确;其二:确保螺旋输送机出土顺畅,减少盾构对前方土体的挤压;其三:及时充填刀盘旋转之后形成的空隙。
2)、盾构穿越建(构)筑物期间,必须加强盾构油脂的注入,确保盾尾的密封性。
3)、加强穿越期间设备的维修保养,避免长时间停机,防止螺旋输送机涌砂、盾尾和铰接部位漏砂等,造成地层损失而引建(构)筑物沉降。
4)、建立完善的监控量测系统,而且加强监测:对建(构)筑物布点加密监测;建立监测数据反馈制度三级应急管理制度,及时反馈数据、调整施工参数。
5)、紧跟二次注浆:根据监测结果,对脱出盾尾5环后的管片背部进行二次注浆,使沉降及早稳定。
3)、盾构穿越建(构)筑物后控制措施
由于同步注浆的浆液时,有可能会沿土层裂隙渗透而依旧存在一定间隙,且浆液的收缩变形也引起地面变形及土体侧向位移,受扰动土体重新固结产生地面沉降。
根据实际情况(监测结果)需要,在管片脱出盾尾5环后,可采取对管片后的建(构)筑空隙进行二次注浆的方法来填充,浆液为水泥、水玻璃双液浆、注浆压力0.3Mpa左右;对地面建(构)筑基础进行补充注浆对基础进行加固,二次注浆根据地面监测情况随时调整,从而使地层变形量减至最小,二次注浆加固范围为环向2m范围,加固后强度大于0.4Mpa,对应隧道长度为建(构)筑物前后各20环米区域。
①、盾构下穿沿江高速高架桥的针对性措施
折返线及左右线隧道下穿沿江高速高架桥前后20环范围内注浆加固,加固范围为环向2m范围,加固后强度大于0.4Mpa。如图所示。

沿江高速高架桥折返线及左右线隧道二次注浆加固示意图
②、盾构下穿南周桥针对性措施
左右线隧道下穿南周桥前后20环范围内注浆加固,加固范围为环向2m范围,加固后强度大于0.4Mpa。如图所示。

南周桥左右线隧道二次注浆加固示意图
③、盾构下穿武南桥针对性措施
左右线隧道下穿武南桥前后20环范围内注浆加固,加固范围为环向2m范围,加固后强度大于0.4Mpa。如图所示

左右线隧道侧穿武南桥二次注浆加固示意图
4)、做好应急预案、应急物质储备及应急响应
①、由业主、监理单位、施工单位共同组成应急领导小组。
②、建立完善的应急处理程序;
③、备齐足够的应急材料、设备、人员,建立畅通的通讯系统。
④、制定切实的应急预案措施,包括沉降过大进行建(构)筑物基底插管注浆加固等措施。超过报警值时及时启动预案。
8、盾构区间小净距施工的影响风险及其防范
小净距盾构推进时,后施工的隧道会对已经完成的隧道形成挤压,致使已完成隧道发生松动、偏移等。
敞开段~龙跃路站盾构区间为三线隧道,区间隧道间最小净距约5.5m,属于小净距隧道。
因此后期盾构隧道施工时应对已完成隧道进行洞内加固,加强隧道结构的抗变形能力,同时对隧道外的土体进行注浆加固;监测单位加强监控量测,一旦发现异常及时将监测数据反馈给施工单位,施工单位根据监测数据采取合理的调整措施,减小已完成隧道结构及周边环境的的变形。
9、 盾构区间浅覆土施工的影响风险及其防范
对于浅覆土地层的盾构掘进施工,盾构参数控制不当易引起盾构开挖面失稳、管片上浮、盾构姿态控制不当,致使地面沉降或隆起。
1)掘进速度控制在2cm/min以内,以较为平缓的速度推进,并严格控制土仓压力及出土量,防止超挖及欠挖。监测信息应及时反馈据监测资料及时修正掘进参数,施工过程中,盾构姿态变化不可过大、过频,同时加强同步注浆及二次注浆工作。
2)同步注浆时只选择下部的孔位。
3)每环推进结束后,必须拧紧当前环管片的连接螺栓,并在下环推进时进行复拧,克服作用于管片推力产生的垂直分力,减少成环隧道浮动。