地下直徑線工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策

曹露平

安全是所有工程的第一要?jiǎng)?wù),而地下工程是世界各國公認(rèn)的風(fēng)險(xiǎn)最大的工程之一,因此對(duì)地下直徑線工程進(jìn)行一些安全預(yù)防與風(fēng)險(xiǎn)管理方面的探討是尤為必要的。本文主要從正在建設(shè)的北京站至北京西站地下直徑線工程出發(fā),對(duì)施工的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,并且給出相應(yīng)的解決對(duì)策。

1 工程概況

本標(biāo)段全長3 094 m,線路大致呈東西走向,包含176.5 m段明挖工程、869.1 m的暗挖隧道工程(其中預(yù)埋段暗挖隧道240 m,洞樁法 373.5 m,CRD法255.6 m)、2 026.5 m盾構(gòu)隧道。

2 主要施工風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策

2.1 明挖段

出口明挖段位于蓮花池東路的南側(cè)民房下,基坑采用明挖順作法施工,有效里程為DK7+673.5～DK7+850,長度176.5 m。采用單跨矩形框構(gòu)結(jié)構(gòu),基坑深度7.82 m～11.08 m,寬度10.72 m。DK7+700～DK7+725設(shè)置風(fēng)機(jī)擴(kuò)大段,采用拱形直墻斷面,并在DK7+706～DK7+719段北側(cè)設(shè)置變電設(shè)備洞室。

1)風(fēng)險(xiǎn)分析。明挖基坑開挖過程中過量的變形導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。

2)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策。開挖過程中嚴(yán)格按編制的施工方案進(jìn)行,遵循“開槽支撐、隨挖隨撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則。開挖操作時(shí),應(yīng)注意土壁的變動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)裂紋或部分坍塌現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行躲避。開挖過程中周期性對(duì)樁位及埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè),及時(shí)掌握樁的位移和基坑沉降,確保基坑開挖安全穩(wěn)定。當(dāng)土方開挖到相應(yīng)支撐處,必須按設(shè)計(jì)要求及時(shí)安設(shè)內(nèi)支撐系統(tǒng),使基坑的變形滿足設(shè)計(jì)要求。支撐吊裝操作時(shí),必須確保吊裝設(shè)備、部件、鋼絲繩等完好,且作業(yè)半徑內(nèi)無障礙物。

2.2 暗挖段

淺埋暗挖段隧道結(jié)構(gòu)為單洞雙線斷面,覆土厚度約為5.21 m～16.92 m,DK6+804.1～DK7+060為拱形曲邊墻斷面,采用交叉中隔壁加橫隔墻法(CRD法)施工;DK7+060～DK7+433.5為拱形直邊墻斷面,采用洞樁法施工,先施作兩側(cè)小導(dǎo)洞,在導(dǎo)洞內(nèi)完成中洞的樁支護(hù)體系。

2.2.1 超前導(dǎo)管加固地層的可靠性風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

1)超前導(dǎo)管注漿加固地層的施工必須由專業(yè)班組進(jìn)行。2)對(duì)施工人員進(jìn)行安全質(zhì)量意識(shí)教育,做到人人都明白超前導(dǎo)管注漿的重要性。3)加強(qiáng)對(duì)施工人員的專業(yè)技能培訓(xùn),做到人人都清楚操作步驟及重點(diǎn)。

2.2.2 開挖過程引起的過大沉降風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

1)隧道施工嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的技術(shù)要求,預(yù)支護(hù)、預(yù)加固一段,開挖一段;開挖一段,支護(hù)一段;支護(hù)一段,形成封閉環(huán)一段。

2)初期支護(hù)早封閉、早成環(huán),在對(duì)地上建筑物有影響地段,可根據(jù)地質(zhì)情況及監(jiān)測(cè)信息適當(dāng)加密初期支護(hù)鋼格柵,及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)背后回填注漿。

建立以“防塌、限沉”為核心的技術(shù)控制原則。建立以“防塌、限沉”為核心的施工優(yōu)化組合,除采用正常暗挖施工程序中列明的技術(shù)措施外,對(duì)特殊建筑還要根據(jù)具體信息反映情況,做好針對(duì)性預(yù)備措施:穿過建筑物或上方有重要管線時(shí),主要采用密排小導(dǎo)管超前支護(hù)并注漿加固地層;加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)建筑物或市政管線監(jiān)測(cè),必要時(shí)采用地表注漿加固地基、跟蹤補(bǔ)償注漿補(bǔ)償土體損失以及洞內(nèi)環(huán)向注漿補(bǔ)償土體變位等措施。

2.2.3 拆除臨時(shí)支撐引起的二次沉降過大風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

1)根據(jù)二次襯砌施工組織情況,編制臨時(shí)支撐拆除專項(xiàng)方案,嚴(yán)禁隨意亂拆。2)臨時(shí)支撐拆除時(shí)必須按照分段分層進(jìn)行,切忌大面積、大段落一次性拆除。3)在進(jìn)行完底板混凝土澆筑后,根據(jù)情況必要時(shí)要恢復(fù)豎向支撐。

2.3 盾構(gòu)段

盾構(gòu)隧道全長2 026.5 m,采用一臺(tái)全新φ 11.97 m的泥水加壓平衡盾構(gòu)施工。隧道外徑為11.6 m,內(nèi)徑為10.5 m。盾構(gòu)由天寧寺橋北的4號(hào)豎井始發(fā),沿天寧寺橋、西便門橋、宣武門西大街,到達(dá)終點(diǎn)宣武門地鐵西端。

2.3.1 地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隧道全線進(jìn)行空洞和水囊探測(cè),以便指導(dǎo)盾構(gòu)施工,并在空洞和水囊位置提前采取注漿填充措施。

工程施工前,通過補(bǔ)充地質(zhì)鉆孔進(jìn)一步查清隧道的地質(zhì)條件,為盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)的選取及制定相應(yīng)的輔助措施提供第一手準(zhǔn)確資料。

盾構(gòu)機(jī)本身具有超前地質(zhì)鉆機(jī)等探測(cè)裝置,在施工中進(jìn)一步對(duì)工作面前方地層進(jìn)行探明,以便早發(fā)現(xiàn)、早處理,同時(shí)通過盾構(gòu)掘進(jìn)出碴情況判斷該段地質(zhì)情況,與地質(zhì)勘察情況對(duì)比得出相應(yīng)結(jié)論。

2.3.2 盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性和可靠性風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

1)根據(jù)新增豎井開挖揭露地層以及始發(fā)段盾構(gòu)施工情況,對(duì)盾構(gòu)刀盤及盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造,使盾構(gòu)能夠更好的適應(yīng)地層;

2)通過補(bǔ)充地質(zhì)勘探,進(jìn)一步查明盾構(gòu)隧道地層特性、覆土厚度等地質(zhì)條件,為盾構(gòu)選型提供盡可能翔實(shí)的地質(zhì)資料,同時(shí)認(rèn)真研究工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,針對(duì)工程特點(diǎn),明確工程施工對(duì)盾構(gòu)機(jī)性能和功能的要求,以便更好的操作盾構(gòu)及其配套設(shè)備;

3)針對(duì)卵礫石地層,借鑒在北京、廣州、深圳、成都等地城市地鐵盾構(gòu)隧道地層掘進(jìn)時(shí)刀具磨損經(jīng)驗(yàn),重點(diǎn)做好盾構(gòu)刀盤和刀具的改造。

2.3.3 盾構(gòu)開挖面失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

1)加強(qiáng)泥水系統(tǒng)管理,嚴(yán)格控制泥水濃度、pH值、粘度等參數(shù),確保掌子面保護(hù)泥膜正常形成,在盾構(gòu)下穿建(構(gòu))筑物時(shí)采用高性能泥漿。當(dāng)發(fā)現(xiàn)開挖面失穩(wěn)后應(yīng)立即注入堵漏劑,減小開挖面失穩(wěn)的面積;2)加強(qiáng)盾尾密封注脂系統(tǒng)保養(yǎng),使其保持功能正常,使盾構(gòu)機(jī)可以正常保壓;3)加強(qiáng)盾構(gòu)壓力管理,嚴(yán)格控制開挖艙壓力,禁止開挖艙壓力波動(dòng)過大而造成對(duì)掌子面土體的擾動(dòng)。

2.3.4 盾尾密封失效風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策

1)備用大功率抽水機(jī),保證洞內(nèi)排水的順暢。2)盾尾設(shè)三排密封刷,在鋼彈簧板和鋼絲刷上涂氟樹脂防銹劑。3)采用自動(dòng)或手動(dòng)裝置定時(shí)向密封刷注油脂。4)控制同步注漿最高壓力,避免同步注漿漿液損害密封刷。適當(dāng)降低泥漿倉的壓力,以減小漏水處的水壓,同時(shí)注意不能使壓力過小,以免掌子面由于壓力過小而坍塌。

3 結(jié)語

1)對(duì)工程中任何項(xiàng)目進(jìn)程都要進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防,做好安全保障體系和安全應(yīng)急措施,建立安全專家系統(tǒng)。

2)對(duì)工作人員,尤其是施工技術(shù)人員要進(jìn)行安全教育,安全考核,建立專項(xiàng)安全監(jiān)控機(jī)制,安排專項(xiàng)安全管理巡視人員。

3)在交接班時(shí),進(jìn)行安全教育和安全技術(shù)交底,并且做好安全記錄,整理備案,建立一套系統(tǒng)的安全機(jī)制。

4)根據(jù)要求,對(duì)建筑物及附近影響區(qū)域進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),隨時(shí)掌握地層及建筑物的變形情況,根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)建筑物采取相應(yīng)的防護(hù)或加固措施。

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[2] 崔玖江.隧道與地下工程修建技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[3] 劉招偉,趙運(yùn)臣.城市地下工程施工監(jiān)測(cè)與信息反饋技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[4] 王后裕,陳上明,言志信.地下工程動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[5] 北京地下直徑線Ⅱ標(biāo)施工組織計(jì)劃與施工安全技術(shù)交底[Z].北京:2006.07～2008.12.

[6] GB 50299-1999,地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].