淺析盾構(gòu)法在工程施工中風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)應(yīng)措施

成曉靖

【摘要】盾構(gòu)法施工技術(shù)在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)成熟了，由于可以在較大范圍的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下使用，機(jī)械化程度高、施工速度快、安全、無(wú)噪音，在我國(guó)城市地鐵建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，成為我國(guó)城市地鐵建設(shè)中的主要施工方法。本文通過(guò)對(duì)以往地鐵安全事故的統(tǒng)計(jì)，結(jié)合廣州市軌道交通十三號(hào)線首期工程（魚珠至象頸嶺段）[施工九標(biāo)]土建工程新塘站～官湖站區(qū)間盾構(gòu)實(shí)際工作，淺談對(duì)盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)盾構(gòu)隧道施工的安全管理，規(guī)避盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)，不斷地完善和提高盾構(gòu)隧道施工的安全性。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道；施工風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)應(yīng)措施

1. 工程及地質(zhì)情況簡(jiǎn)介

廣州市軌道交通十三號(hào)線首期工程（魚珠至象頸嶺段）[施工九標(biāo)]土建工程新塘站～官湖站區(qū)間位于增城市新塘鎮(zhèn)北廣深鐵路旁，雙線盾構(gòu)區(qū)間總長(zhǎng)5086.751延米。本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間隧道洞身穿越區(qū)域主要包括<2-4>粉質(zhì)粘土、 <3-2>中密狀中粗砂層、<5Z-1>可塑狀砂質(zhì)粘土層、<5Z-2>硬塑狀砂質(zhì)粘土層、<6Z>全風(fēng)化混合花崗巖，局部地段分布有<2-1B>淤泥質(zhì)土、<4N-2>粉質(zhì)粘土層、<7Z>強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖；隧道通過(guò)區(qū)段，第四系地層中地下水較豐富。

2. 施工中常見的安全事故

2.1安全事故統(tǒng)計(jì)

盾構(gòu)施工本身是一項(xiàng)技術(shù)含量高、受影響因素多、施工難度大的技術(shù)工作。雖然政府加強(qiáng)管理、建設(shè)單位嚴(yán)格要求、施工單位科學(xué)施工，但地鐵施工事故還是屢屢發(fā)生，并且層出不窮，不僅造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而且還造成了很惡劣的社會(huì)影響。通過(guò)對(duì)北京、上海、杭州、廣州、深圳、成都、西安等地有重大傷亡的地鐵施工事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)近幾年各地地鐵事故頻發(fā)且呈逐年增加的趨勢(shì)。

2.2安全事故頻發(fā)原因分析

地鐵工程在施工階段出現(xiàn)的安全事故一般是由多方面因素引起的，不確定性因素很多。對(duì)一些工程項(xiàng)目安全事故的分析統(tǒng)計(jì)，概括起來(lái)主要包括以下方面：

⑴工程地質(zhì)及水文地質(zhì)的復(fù)雜性：工程所在區(qū)域的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，表現(xiàn)出很大的隨機(jī)變異性；同時(shí)地層中還存在大量水的活動(dòng)與作用。在地質(zhì)勘察過(guò)程中，受到各種因素、施工條件的限制，勘察結(jié)果不可避免地與現(xiàn)場(chǎng)情況有一定的差距。

⑵工程建設(shè)周邊環(huán)境（建筑物、道路和地下管線等）的復(fù)雜性：地鐵一般修建于城市中心，地鐵工程周邊的地面建（構(gòu)）筑物和環(huán)境設(shè)施十分復(fù)雜。各種建筑物資料及管線資料勘測(cè)不全、調(diào)查不詳或是因有關(guān)部門無(wú)法提供準(zhǔn)確資料，使施工的危險(xiǎn)性和不確定性增加。

⑶工程前期準(zhǔn)備不充分，工期偏緊：許多地鐵項(xiàng)目前期工作不充分，技術(shù)準(zhǔn)備不足，地鐵工期緊，往往要用3-4年建成20km的地鐵線，盲目追趕工期，使安全機(jī)制變形，最終導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

正是由于以上及其他方面的原因， 使近幾年城市地鐵隧道工程事故頻頻發(fā)生，而且事故造成的危害也越來(lái)越大，產(chǎn)生了一些不好的社會(huì)影響。

3. 盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)研究的必要性

隧道與地下工程與其他工程項(xiàng)目相比，由于具有隱蔽性、復(fù)雜和不確定性等突出的特點(diǎn)，投資風(fēng)險(xiǎn)大，無(wú)論是設(shè)計(jì)、施工、決策都會(huì)遇到很多困難和障礙。尤其是在城市繁華或周圍環(huán)境復(fù)雜的地帶，隧道與地下工程的施工及運(yùn)營(yíng)要涉及到過(guò)多的拆遷、對(duì)周圍環(huán)境及管線的影響，如果決策考慮不周，在其規(guī)劃、設(shè)計(jì)施工和運(yùn)營(yíng)中均會(huì)對(duì)社會(huì)和國(guó)家造成不必要的重大的損失和不可估量的社會(huì)負(fù)面影響。例如在上海地鐵四號(hào)線2003年7月1日發(fā)生的重大工程事故已給我們敲響了警鐘。因此規(guī)避盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為了亟待解決的核心問題。為解決這一問題，就必然要借助風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和決策理論。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以對(duì)這些不確定因素進(jìn)行分析，將不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)化為定量的指標(biāo)，并通過(guò)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)效益來(lái)選擇風(fēng)險(xiǎn)控制措施，降低各種施工風(fēng)險(xiǎn)，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、高效的施工目標(biāo)。

4. 結(jié)合工程實(shí)際談盾構(gòu)隧道施工常見事故的規(guī)避措施

4.1地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施

⑴在盾構(gòu)施工前，進(jìn)行地質(zhì)補(bǔ)勘，并在特殊地段進(jìn)行有針對(duì)性的地質(zhì)補(bǔ)充勘察，對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行復(fù)核，若與勘察設(shè)計(jì)階段提供的地質(zhì)情況差異較大，應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)反應(yīng)，提出設(shè)計(jì)變更或采取其他處理措施。

⑵本區(qū)間粉質(zhì)粘土層、砂質(zhì)粘土層、全風(fēng)化混合巖、混合花崗巖粘粒含量較高，盾構(gòu)法施工經(jīng)過(guò)該段時(shí)盾構(gòu)機(jī)刀盤容易“結(jié)泥餅”。在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)合理地控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，加強(qiáng)渣土改良技術(shù)，預(yù)防盾構(gòu)機(jī)刀盤“結(jié)泥餅”及“噴涌”現(xiàn)象。

⑶在隧道結(jié)構(gòu)底板位于淤泥質(zhì)土層和砂層中的地段，考慮到砂土液化及軟土下陷使結(jié)構(gòu)下沉，將在每環(huán)管片隧道底部的A1、A2、A3管片處設(shè)置3個(gè)注漿孔，進(jìn)行袖閥管注漿加固。

4.2盾構(gòu)進(jìn)出洞施工風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施

⑴認(rèn)真研究盾構(gòu)始發(fā)端頭地層條件，借鑒類似工程盾構(gòu)端頭地層加固經(jīng)驗(yàn)，制定安全可靠的地層加固方案。

⑵洞門破除前，必須先對(duì)地層加固效果進(jìn)行檢測(cè)，滿足設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行水平探孔，確定無(wú)流水、流砂等現(xiàn)象，方可進(jìn)行洞門的破除。

⑶洞門破除時(shí)，要時(shí)刻注意掌子面的穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)，并根據(jù)實(shí)際情況采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

⑷在進(jìn)行始發(fā)臺(tái)架、反力架和首環(huán)負(fù)環(huán)管片的定位時(shí)，要嚴(yán)格控制始發(fā)臺(tái)架、反力架和負(fù)環(huán)管片的安裝精度，確保盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與設(shè)計(jì)線路基本重合。

⑸出洞前應(yīng)在基座軌道上涂抹油脂，減少盾構(gòu)推進(jìn)阻力；在刀頭和簾布橡膠板上涂抹油脂，避免推進(jìn)時(shí)刀頭損壞洞門簾布橡膠板。

4.3開挖面失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施

本標(biāo)段存在承壓水的地段，一旦土壓力設(shè)置不合理，容易引起開挖面失穩(wěn)、流砂現(xiàn)象，更嚴(yán)重會(huì)直接危害到地面安全，為此應(yīng)采取有效措施，防止開挖面失穩(wěn)。

⑴可在正式掘進(jìn)之前，采集區(qū)間地層碴土進(jìn)行改良實(shí)驗(yàn)，以取得第一手較為合理的參數(shù)，使開挖下來(lái)的渣土具有塑性流動(dòng)性、止水性，并使渣土充滿壓力艙。

⑵控制好土倉(cāng)壓力，防止開挖面失穩(wěn)及其他問題的出現(xiàn)。

⑶控制推進(jìn)速度和渣土排土量， 維持排土量和開挖量的平衡，使得工程項(xiàng)目能夠有序的進(jìn)行。

結(jié)束語(yǔ)

⑴盾構(gòu)隧道建設(shè)規(guī)模大，施工時(shí)影響因素多，施工安全和施工風(fēng)險(xiǎn)更具有挑戰(zhàn)性，作為地鐵建設(shè)者有責(zé)任由義務(wù)在各個(gè)環(huán)節(jié)重視安全工作，提前做好認(rèn)真細(xì)節(jié)的評(píng)估和預(yù)測(cè)，依靠科學(xué)規(guī)范管理不斷提高地鐵建設(shè)安全水平，確保城市軌道交通建設(shè)健康發(fā)展。

⑵在地鐵隧道工程施工前應(yīng)制定好各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，編制切實(shí)可行的應(yīng)急程序，成立應(yīng)急組織，備好應(yīng)急物資，出現(xiàn)事故及時(shí)搶救。

⑶盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中要根據(jù)水文地質(zhì)情況的變化，密切注視掘進(jìn)參數(shù)的變化并認(rèn)真分析，在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。

⑷應(yīng)該對(duì)已有的成功或失敗的盾構(gòu)法隧道施工案例進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，成功的案例應(yīng)該要學(xué)習(xí)其中一些好的方法，失敗的案例也要從中吸取教訓(xùn)，避免重復(fù)問題的出現(xiàn)。

⑸對(duì)盾構(gòu)法施工的工程項(xiàng)目需要采取科學(xué)的方法進(jìn)行管理。對(duì)于項(xiàng)目的前期要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，統(tǒng)籌好整個(gè)工程項(xiàng)目的方方面面，不要盲目要趕工期，要循序漸進(jìn)的推進(jìn)。尤其是當(dāng)新問題出現(xiàn)的時(shí)候，有及時(shí)的討論，采取相應(yīng)的措施解決。

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