现场处置预案.docx
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现场处置预案
现场处置预案
二零一四年十二月
目录
1、上软下硬地层中的施工风险1
2、塌方风险2
3、盾构机下穿建（构）筑物造成沉降、倾斜、开裂风险2
3、盾构机下穿地下管线风险5
5、掘进中“喷涌”风险7
6、下穿前盾构机非正常停机风险7
7、下穿前盾构机的检查保养8
8、地面加固注浆处理9
现场处置预案：
1、上软下硬地层中的施工风险
盾构下穿福民新村过程中，根据地质资料，上软下硬地层上部主要为圆砾层，下部为中风化~微风化岩，两类地层强度差异较大，呈现上软下硬特征，一类为圆砾层，在刀盘扰动下易产生超挖，涌水，导致地面沉降；另一类为中风化岩层，岩石强度高，掘进困难，推进速度慢。
（1）预防措施
1）盾构机到达前进行地面深孔注浆加固，降低圆砺层的透水性，提高土体稳定性。
2）在上软下硬地层掘进必须控制掘进参数，严格控制推进速度、土仓压力、出渣量保证注浆量和注浆压力。
同时掘进期间要刀具检查、更换。
盾构机参数设置如下表：
环号
地质情况
刀盘转速（rpm）
掘进速度（mm/min）
推力（T）
注浆量（m³）
出渣量（m³）
土仓压力
207~283
微风化、砾质粘性土、圆砾
0.8~1.2
15~25
1000~1500
7~9
55~60
1.8~3.5
3）二次注浆及时跟进，在脱出盾尾3-5环进行二次注浆。
4）做好地面监测，当地面沉降预警时采取地面注浆措施进行加固。
（2）应急预案
1）当盾构遇到不良地质而刀具损坏，地面又无加固条件的情况下，采取填仓的形式进行刀具的更换。
2）当盾构遇到不良地质而刀具损坏且盾构土仓无法保压的情况下，利用盾构机前盾上的超前注浆孔用单液浆的形式固结刀盘前方、顶部的土体。
然后采取填仓的形式进行换刀。
3）当盾构机遭遇上软下硬地层导致姿态变化较大时，首先立即停止掘进，利用前盾盾体上的注浆孔或在地面进行注浆，加固盾构前方掌子面的软弱地层，然后推进油缸采用小推力，刀盘采用低转速，对盾构机姿态进行缓慢纠偏，直至姿态恢复正常。
2、塌方风险
处置措施：
1）根据地质勘察资料，超前预判可能发生塌陷的位置，提前采取地面袖阀管注浆加固。
2）在上软下硬地层掘进必须控制掘进参数，严格控制推进速度、土仓压力、出渣量保证注浆量和注浆压力。
2）及时进行同步注浆，保证注浆量不小于7方，注浆压力控制在0.3MPa以上。
3）二次注浆及时跟进，在脱出盾尾3-5环进行二次注浆。
4）在穿越时，必须采用慢速掘进，采用土压平衡模式，控制好土仓压力和注浆压力，始终保持盾构机处于良好的姿态，尽量减少对上层土体的扰动，避免破坏覆土稳定，导致塌陷事故的发生。
应急预案：
1）立即封闭塌方现场，疏散人员、车辆，并组织现场交通疏导；
2）查明管线情况，妥善处理，安排混凝土罐车进场，采用混凝土回填；
3）及时恢复交通。
3、盾构机下穿建（构）筑物造成沉降、倾斜、开裂风险
（1）预防措施
1）福民新村20~23#建筑物基础形式均为桩基础，埋深2.4~2.6m，结构形式均为砖混8层结构。
福民新村20~23#建筑物基础结构形式如下表：
楼号
结构类型
层数
基础类型
桩顶埋深
桩径及桩长
备注
20#
砖混结构
8
桩基础
2.6m
￠480沉管灌注桩长16.0m
21#
砖混结构
8
桩基础
2.4m
￠480沉管灌注桩16.0m
22#
砖混结构
8
桩基础
2.6m
￠480沉管灌注桩16.0m
23#
砖混结构
8
桩基础
2.6m
￠480沉管灌注桩16.0m
2）福民新村20~23#栋建筑物桩基础桩底均位于圆砾地质层，富水地段，且有地下流水通道或承压水，盾构机在穿越建筑物之前，有条件加固的情况下对盾构穿越该部位的地层进行注浆加固止水，防止因失水造成建筑物地基的不均匀沉降。
3）通过对盾构掘进时地面变形监测情况，不断调整、优化掘进参数，以验证选择施工参数的合理性，保持盾构开挖面的稳定。
4）在曲线段，为减少盾构轴线与隧道轴线偏角过大，造成因超挖及地层损失过大而引起的地面变形。
5）掘进时降低掘进速度，使盾构慢速通过，提高掘进控制水平，及时调整土仓压力，同时调整掘进参数，保持土压平衡，及时进行纠偏、控制注浆量、保证开挖面土体稳定。
环号
地质情况
刀盘转速（rpm）
掘进参数（mm/min）
推力（T）
注浆量（m³）
出渣量（m³）
土仓压力
207~283
微风化、砾质粘性土、圆砾
1.2~1.5
15~30
1000~1500
7~9
55~60
1.8~3.5
6）严格控制同步注浆量和浆液质量，同步注浆及二次注浆。
掘进时采取同步注浆和二次补充注浆，充填环内间隙，使管片衬砌尽早支撑地层，控制地层沉陷。
在衬砌环脱出盾尾的同时，进行及时注浆，填充隧道和地层间的建筑空隙，减小地面变形。
在盾构后约10环处再向衬砌背面进行二次注浆，以弥补同步注浆的不足。
压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。
穿越时，特别是当盾构机推进速度较慢时，应严格控制浆液压注的均匀性，避免注浆过于集中或间断，尽量有效合理填充建筑空隙。
压浆指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。
7）由于盾构推进时同步注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间隙，且浆液的收缩变形也存在地面沉降的隐患，因此为控制土体后期沉降量，应根据监测数据情况，采用在脱出盾尾隧道上方管片补充压注浆液方法，在隧道内对盾构穿越后土体进行加固。
8）提高工作面渣土的止水性。
通过向土仓注入膨润土或泡沫剂，改善渣土的流动性和渗透系数，防止螺旋输送机喷涌。
9）提高盾尾的密封性能。
通过采用多道盾尾刷防止泥土从盾尾进入隧道：
向盾尾注入油脂，加强盾尾的防水性能。
10）严格控制掘进施工出土量。
出土量宜每环控制在60m³左右，最多不能超过65m³，若出现5斗土装满，而千斤顶的行程未能达到1800mm时，应停止螺旋机出土，继续掘进达到拼装管片为止。
在下一环开始掘进时需要憋土保压，土压大小视刀盘扭矩而定。
停机前也要憋土保压，以防止掌子面坍塌。
11）密切注意工程地质和地表沉降变化的情况。
洞外福民新村观测地表下沉，在下穿前约30m开始，在洞轴线的地表每隔5m设置一处测点，用于监测盾构机掘进到达和离去阶段，各点的沉降值与盾构机掘进参数之间的关系，及时调整适应该地层掘进参数和注浆参
（2）应急预案
1）当建筑物发生沉降或倾斜，而且趋势仍在发展时，首先应按照下表的情况，采取相应的应急处理措施。
序号
项目
控制标准
采取的应急措施
备注
1
建筑物沉降
20mm
洞内二次注浆
实际根据建筑物自身的结构情况，裂缝等情况综合判断。
20～30mm
地面跟踪注浆
30mm以上
顶撑加固措施
2
建筑物倾斜
a、混凝土结构、条形基础，基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值为：
0.004；
b、框架结构、桩基础：
0.002L（L为相邻桩基间的距离）。
洞内二次注浆
a、混凝土结构、条形基础，基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值为：
超过0.004；
b、框架结构、桩基础：
超过0.002L（L为相邻桩基间的距离）。
地面跟踪注浆（或顶撑等加固措施）
2）当沉降进一步发展，趋近于预警值，且采取上表中相应应急措施仍不能阻止沉降的进一步发展时，立即告知建筑物中的住户实际情况，提请住户做好紧急撤离准备，随时做好撤离准备；同时，联系好紧急疏散安置点；并将实际情况向BT指挥部，业主予以汇报，做好各级预警准备。
3）当沉降达到预警值时，立即启动人员紧急撤离和疏散预案，将建筑物中所有的住户转移至疏散安置点，同时对建筑物影响范围内的交通实施交通管制。
启动应急预案，根据险情采取相应的应急处理措施，直至险情排除。
4）首先实行交通管制，建立安全隔离区，在人员撤离后，组织抢险队伍首先对房屋进行初步处理，同时将险情上报相关应急部门，启动更高级别应急预案。
5）在现场安置临时指挥部。
3、盾构机下穿地下管线风险
20~23#栋楼周围均有雨污管线，给水管线，燃气管线、电力管线、通信管线。
施工期间加强地表沉降观测，根据地表监测值严格控制盾构的工况及操作参数，减少地层损失，及时注浆，减少地层变形。
（1）雨污水管线断裂风险
处置措施：
1）管线断裂后，首先进行地面交通疏导，隔离事故现场，并拨打事故管线所属管理部门的应急电话，报告事故情况。
2）根据地表监测情况，必要时在地面对管线实施跟踪注浆。
3）在管线对应位置进行洞内注浆，控制地层变形，从而控制管线的再次沉降。
4）根据地表监测情况，若沉降过大时采取悬吊保护的办法。
（2）电力管线断裂风险
处置措施：
1）电力电缆破坏后会造成二次事故发生，应该在电缆破坏第一时间通知电力部门，并在最短时间内关闭电源，避免造成二次电力伤人事故发生。
2）确定电源关闭后，对事故地点进行抢修，确保电力在最短时间内得到恢复。
3）电力管线抢修必须由专业人员进行。
（3）燃气管线断裂风险
处置措施：
1）燃气管线断裂后，及时通知燃气部门，并找到最近的燃气管线阀门进行关闭，并对事故地点进行围挡警戒，避免明火，造成爆炸导致火灾事故的二次发生。
2）燃气管线确认关闭后，在燃气管线抢修前，对周围空气进行检测，确保施工安全，避免抢修人员中毒事件发生。
3）在确认空气质量安全后，才可进行焊接管道等明火作业。
4）燃气管线抢修由专业人士进行，确保抢修作业安全。
（4）通讯管线断裂风险
处置措施：
1）通讯管线断裂后造成通讯中断，及时通知相关产权单位部门进行通讯抢修。
2）标段积极配合产权单位进行通讯管线抢修，及时恢复通讯。
（5）给水管线断裂风险
处置措施：
1）给水管线断裂后，及时通知水务部门，并找到最近的给水管线阀门进行关闭，避免大量渗水造成洞内透水事故及引起地面沉降次生事故；
2）确保阀门关闭后，及时对事故地点进行抢修，确保在最短时间内完成恢复供水工作。
5、掘进中“喷涌”风险
处置措施：
1、对圆砺层、粗砂层部位进行预注浆加固，降低渗透性。
2、合理设置掘进参数，控制掘进速度。
3、加强盾构机维修保养，确保螺旋机应急闸门的正常使用，以利用于喷涌时的及时关闭闸门保压。
4、由地层透水性大引起的喷涌，可采用8‰浓度的高分子材料，对渣土有一定的改良效果。
5、在盾尾后及时二次补充注浆。
6、使用克泥效，改良渣土为流塑状。
6、下穿前盾构机非正常停机风险
（1）预防措施
1）加强地质补勘和地下建筑物（构筑物）的调查工作，提前掌握盾构机前方地质特征等情况，提前拟定处理方案，盾构掘进前做到心中有数，尽量避免因对地下情况不明而造成的非正常停机。
2）加强盾构机刀盘、刀具等关键部位的检查和维修保养，确保盾构机始终处于良好的运行状态，避免突发事件导致盾构机停机的情况发生。
（2）应急预案
1）当盾构遇到不良地质而刀具损坏，地面又无加固条件的情况下，采取气压换刀的形式进行刀具的更换。
2）当盾构遇到不良地质而刀具损坏且盾构土仓无法保压的情况下，利用盾构机前盾上的超前注浆孔用单液浆的形式固结刀盘前方、顶部的土体，然后开仓进行换刀。
3）停机土仓压力要大于推进过程中的土仓压力，油缸行程小于1m，如土仓压力不足，若盾构机不拼装管片时推进油缸可以向前顶进。
4）及时检查土仓压力，长时间停机会造成土仓土体固结、土仓压力降低。
5）盾构机在停机前，停止刀盘转动。
盾构机继续向前推进，等土仓压力达到停机所需要的压力时停止推进。
6）盾构机在停机期间，进行24小时监测，及时采集数据上报相关部门并不定时地移动盾构机，防止盾构过长时间停机而受困。
7、下穿前盾构机的检查保养
盾构机在距离福民新村前换刀点时，停止掘进，换刀的同时对所有设备进行彻底的检查和维修，并对刀盘所有道具进行更换为进口道具，以确保盾构机以最佳的状态顺利下穿福民新村，谨防盾构机出现故障导致停机加剧下穿施工风险。
1）盾构机同步注浆系统、发泡系统检修
对盾构同步注浆管路进行清理，保证四条注浆管均可用。
对注浆泵进行维修，保证两台泵均可用，对注浆压力传感器进行维修，保证每个注浆压力显示均正确。
对发泡管路进行清通，特别是进入刀盘前的发泡剂管。
对发泡系统进行调试，确保可用。
2）土压平衡系统以及数据传输系统
为了指导盾构掘进，对土压力的显示必须正确，掘进数据必须可以传输到地面监控室，以便地面值班经理指挥隧道内施工。
所以必须做好如下工作：
检查传感器的连线，确保土压力在面板显示正确；
维修隧道与地面数据传输系统，检查线路并调试，保证可用。
3）盾构油脂注入系统
为了确保盾尾注浆时不漏浆或少漏浆，必须对盾构油脂注入系统进行检查维修，检查油脂泵、油脂管路，确保油脂管路畅通，调整油脂注入压力，确保油脂注入量。
4）隧道内排水排污系统
为了防止由于隧道掘进时喷涌而影响掘进，必须对隧道内排水排系统进行全面的清理检查，并准备足够的排水排污泵。
8、地面加固注浆处理
采用袖阀管注浆加固：
袖阀管注浆加固机理是通过采用地质钻机开孔成孔，插入袖阀管，封闭袖阀管外与孔壁间隙或浇注套壳料，灌浆按设计通过泵压将水泥浆液注入岩土土体中充填或置换出原地层空隙中的空气和自由水等，通过水泥浆与土体的化学反应和挤压作用，形成具有较高强度的水泥固结体和树枝状的水泥网脉体，从而达到提高强度减少变形的目的。
（1）施工流程
袖阀管注浆工艺流程图如图一所示：
图7-2-6-1袖阀管注浆工艺流程
根据需要加固或者止水的地层特点及要求，进行袖阀管注浆施工点位的布设，一般采用梅花形布设。
采用地质钻机开孔成孔，成孔直径不小于φ91mm，插入袖阀管并封堵钻孔与袖阀管间的上部间隙，然后采用分层灌注施工法将按照一定比例配置的浆液通过压力泵压入需要加固的地层，通过两个阻塞器能将浆液限定在注浆区段的任一层范围内以达到分层注浆效果。
（2）施工工序
具体施工工序为：
1）定位造孔
根据地基加固需要的范围，进行孔位确定。
孔位确定后，钻机就位，钻机底部需平整稳固，在开钻前利用吊锤钻头对钻孔的垂直度进行检测，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均对钻机调平校正，要求钻孔的倾斜度与设计倾斜度偏差≤1%。
2）制备、置换套壳料
套壳料施工采用水泥加水搅拌。
成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注浆机上，在注浆压力的作用下，通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。
套壳料在压力的作用下，通过钻杆进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。
在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。
3）安装袖阀管
在套壳料置换完成后要立即插入袖阀管。
袖阀管插入前根据深度要进行连接。
第一节袖阀管安装好堵头，再对管中注入清水，目的是减小袖阀管的弯曲直。
袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。
首先在连接好的注浆管下部加下闷盖，将注浆管下入注浆管孔中，要确保注浆管下到孔底，上部要高出地面20cm，利用注满水的注浆管的重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。
4）制浆、注浆
等到套壳料具有一定的强度后，可进行注浆施工。
按试验室配合比拌制好浆液，浆液的比重符合要求，若有添加剂的按试验室确定的参量进行添加，经保证水泥浆液的配制质量。
在一切工作都做好后进行注浆施工，注浆中应密切注意注浆压力的变化。
每段注浆时，压力表应出现两次峰值，在注浆刚开始，出现第一次峰值，持续的时间很短；随后压力逐渐下降在一定范围内相对平稳，持续时间在一分钟左右，压力表出现第二次峰值，当出现第二次峰值后，将注浆内管上提进行下一段注浆。
压力表出现第一次峰值是由于套壳料引起的，当套壳料被挤碎，这个峰值很快下降；随着浆液的注入，地层中间的空隙被填充，注浆压力也逐渐增大，达到第二次峰值。
5）拔管
注浆管的上提一般是在压力值和注浆量达到设计值时进行，所以上提注浆管管要用力均匀、及时快速、并按一定的步距。
由于灌浆层主要位于素填土层可淤泥质土层，建议灌浆步距为0.55m左右。
注浆达到设计要求后，清洗管路及袖阀管，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。
（3）袖阀管结合双料（水泥及水玻璃）注浆施工技术参数：
1）钻孔布设：
排距、行距根据实际情况确定，采用梅花形布设。
2）单孔深度h：
根据设计要求，但在10～35m之间。
3）分段注浆段长：
0.55m。
4）浆液有效扩散半径R：
2500mm。
5）注浆压力P：
1.5～2.5MPa，其值应以基本不扰动岩土地层结构为宜，施工时在确保不抬升和扰动破坏岩土结构的情况下，尽可能采用较大压力。
6）单孔注浆量q：
其值按公式q＝AπR2hnM计算，约1.0～1.5m3；实施灌注时一般先注孔浆量较大，后注（二、三序）孔浆量则大为减少。
（注：
q为孔注浆量m3；R为注浆浆液有效扩散半径m；n为空隙率％；h为孔深；M为充填系数；A为损耗系数；）
7）浆液浓度c：
水灰比为1.0～1.2，一般采取先稀后浓的原则灌注。
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