地鐵區(qū)間隧道盾構施工安全風險管理的措施

肖海存

身份證號：130323198510061038

地鐵區(qū)間隧道盾構施工安全風險管理的措施

肖海存

身份證號：130323198510061038

近年來，城市地鐵已在我國獲得了大規(guī)模的發(fā)展，而盾構法以其獨特的優(yōu)勢逐漸成為城市地鐵隧道修建的主流方法。但在盾構工法快速發(fā)展的同時，也暴露出許多問題，其中隧道建設期間的安全問題尤為突出。因盾構隧道工程具有涉及專業(yè)廣、建設規(guī)模大、建設周期長、地理位置特殊、質(zhì)量和安全要求高等特點，使得影響安全施工的不確定因素較多，可能引發(fā)的事故種類繁多，并且一旦發(fā)生安全事故其后果相當嚴重。因此，如何有效進行風險管理成為盾構隧道工程項目需要高度重視的任務。

城市地鐵；隧道盾構；安全管理

近年來隨著城市數(shù)量的增加，規(guī)模的擴大，造成了可用土地減少、環(huán)境污染、交通擁擠、空氣質(zhì)量下降等問題。在這種形式之下，以高效、節(jié)能、低耗、舒適為特點的地鐵在我國得到了迅速發(fā)展，盾構法以其與眾不同的優(yōu)勢，迅速發(fā)展為修建城市地鐵隧道施工的主要方法。上述施工方法在快速發(fā)展的過程中暴露了一些問題，其中安全問題是地鐵隧道建設過程中最受關注的，由于地鐵區(qū)間隧道工程的大規(guī)模建設且具有特殊的地理位置、建設周期較長以及高安全性和質(zhì)量的要求造成影響安全施工的不確定因素較多，可能引發(fā)的事故種類繁多，因此，對地鐵區(qū)間隧道盾構施工進行風險管理研究十分迫切和必要。

1 盾構法施工原理及優(yōu)缺點

盾構法施工是采用盾構為施工機具，在地層中修建隧道和大型管道的一種暗挖式施工方法，是一種機械化和自動化程度較高的隧道掘進施工方法，從20世紀60年代開始西方發(fā)達國家大量將這種技術應用于城市地鐵和大型城市排水隧道施工。我國近年來也開始將此項技術應用于城市地鐵隧道施工中，以替代原來落后的開槽明挖或淺埋暗挖等勞動密集型施工方法。盾構法施工不僅具有地面作業(yè)少、不影響地面交通、噪聲少等優(yōu)點，在經(jīng)濟上也具有較大的優(yōu)越性，因其機械化程度高、工人勞動強度低，施工速度較快，在提高地鐵工程的建設質(zhì)量的同時還能縮短工期，大幅度降低了工程成本。雖然盾構法優(yōu)點不少，但在施工過程中也存在較多的缺點。由于盾構機設計、制造、安裝等準備的時間較長，前期投資大，操作要求高，特別是當隧道半徑曲線半徑過小時，施工較為困難；隧道的地質(zhì)也會影響施工，覆土太淺時，會很難控制盾構法的施工沉降，盾構法施工隊施工人員專業(yè)性要求高，且施工難度高，因此在進行城市地鐵區(qū)間隧道施工前，有必要利用風險管理理論指導施工。

2 盾構施工中常見的安全風險

2.1 盾構進出洞存在的風險

盾構進洞指的是在始發(fā)井中利用反力架和始發(fā)基座等設備使盾構機從盾構基座離開，然后經(jīng)井壁上的洞口順著已定路線進行各種施工作業(yè)，而盾構機出洞則指的是盾構機順著豎井外側(cè)方向逐步掘進到豎井內(nèi)接收基座上的相關施工。在進出洞施工過程中，洞口土體不穩(wěn)定是一項比較大的風險，如果端頭加固效果不好，不僅會導致洞口面流水，同時還會造成嚴重的地面沉降情況。

2.2 開挖面失穩(wěn)風險

在進行地鐵隧道盾構施工時，如果在開挖的過程中遇到流砂或管涌的情況會導致盾構機持續(xù)突沉或磕頭的情況。此外，在開挖時如果前方地層存在空洞，也會使盾構機的軸線出現(xiàn)沉陷、偏移和塌方等情況。另外，在盾構機推進過程中，還有可能會遇到超淺覆土，出現(xiàn)冒頂。如果盾構機作業(yè)過程中遇到涌水情況，會導致盾構機正面產(chǎn)生大面積塌方。

2.3 盾構機穿越密集建筑群存在沉降風險

在地鐵隧道盾構掘進過程中，很容易導致地表出現(xiàn)變形情況，對四周建筑和環(huán)境造成較大影響。如會引發(fā)變形和位移、環(huán)境污染、地下水流失等問題，特別是當區(qū)間環(huán)境比較復雜時，會導致沿線建筑物出現(xiàn)傾斜、沉降、倒塌、開裂等風險。

3 施工安全風險的管理和控制措施

3.1 風險控制措施

1)渣土改良。盾構在流塑性較差的砂卵石地層中掘進時，渣土改良是至關重要的，若改良效果不好，會導致刀盤刀具磨耗過大，土倉壓力難以建立。應選用合理的渣土改良劑，對渣土進行改良，使渣土形成理想的膏狀。2)盾構機合理選型。盾構具有地層適應性是盾構得以安全施工的基本保障，應針對砂卵石特殊地層選用合適的盾構機，比如采用耐磨刀具、螺旋輸送機等。此外，應定期檢查維修盾構機械。3)實時調(diào)整掘進參數(shù)。在盾構推進前，使用有限元法或參考類似工程經(jīng)驗設定盾構機的推進速率、推力和排渣量等掘進參數(shù)。在施工時，利用盾構推進管理系統(tǒng)監(jiān)測反饋的信息，提前10～15m調(diào)整推進參數(shù)。

3.2 控制掘進過程的風險

在開挖過程中要控制地表沉降，防止地面出現(xiàn)塌陷。盾構機在通過砂層時，可在保持推進速度不變的情況下調(diào)節(jié)螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速或閘門開度以此控制出土量，從而建立和保持密封土倉壓力；也可以在螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速或閘門開度不變的情況下，加大盾構機千斤頂?shù)耐苿恿?，提高刀盤的轉(zhuǎn)速和推進速度從而達到增大密封土倉壓力的目的。在此過程中可通過增加聚合物添加劑和膨潤土來土質(zhì)，改良砂土，使水土混合，從而增加止水效果，避免流砂現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 盾構安全進洞的管理措施

按照設計要求，為了避免襯砌間拉緊力松懈，盾構到達洞口處要布置襯砌拉緊裝置，所以在進行安全管理時，要檢查洞口襯砌拉緊裝置是否布置到位。打好降壓井后要求作業(yè)人員進行試降水試驗，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對降水時間進行確定。一般來說，要在盾構達到10d前就進行降水試驗，降低盾構到達風險。盾構機順利進洞后，將其兩端分別滿焊到出洞環(huán)預埋鋼板和洞門鋼環(huán)上，檢查洞門鋼環(huán)和管片之間的間隙是否封堵好。檢查是否按照設計要求在洞圈內(nèi)埋設注漿管，以便出現(xiàn)險情時可以立即進行注漿加固，另外，應急物資、人員的準備工作是否做好。

總之，研究盾構隧道施工安全風險能有效指導管理者對不安全因素進行監(jiān)控，并針對性地采取措施，建立科學的預警系統(tǒng)，避免事故的發(fā)生或減輕事故發(fā)生造成的后果。

[1]佘強洪.城市地鐵區(qū)間隧道盾構施工風險管理研究[J].建材與裝飾，2017，(04)：261-262.

[2]杜廣厚.地鐵區(qū)間隧道盾構施工風險管理探析[J].科技經(jīng)濟導刊，2016，(16)：174.

[3]王芳.地鐵隧道盾構施工風險分析及對策研究[D].西安建筑科技大學，2009.