地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工安全風險管理的措施

仲曉慧

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京市 215000）

地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工安全風險管理的措施

仲曉慧

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京市 215000）

地鐵盾構(gòu)法具有經(jīng)濟、快速、安全、機械化程度高等優(yōu)點，是地鐵區(qū)間隧道施工中常用的一種施工方法。在施工過程中，為了保證盾構(gòu)施工順利開展，提升地鐵施工的綜合效益，需要做好地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工的安全風險管理工作。以實際工程為例，對地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工中存在的安全風險進行分析，然后對隧道盾構(gòu)施工安全風險管理措施進行探討，以期為類似工程提供借鑒。

盾構(gòu)施工；風險管理；安全風險；盾構(gòu)掘進

1 概述

橫山路站—橫塘鎮(zhèn)站位于蘇州新區(qū)，區(qū)間從橫山路站出站后沿濱河路向東南方向前行，先后下穿慶磚橋，側(cè)穿金屋山莊、金屋裝飾城、橫山公園、橫塘街道青春社區(qū)服務(wù)用房，下穿嚴石橋，下穿濱河路東側(cè)拆遷區(qū)和家樂居裝飾大廈，側(cè)穿南環(huán)高架及上高架匝道，然后下穿紅星美家利家居廣場4幢1～5層房屋，下穿昌普路西北、濱南路東北地塊，側(cè)穿蘇州紅星美凱龍家居廣場后到達橫塘鎮(zhèn)站。區(qū)間左線先后設(shè)置R=600 m、R=1 200 m、R=800 m的平曲線，右線先后設(shè)置R=600 m、R= 1 000 m的平曲線，線路中線線間距為14～30 m。區(qū)間左右線總長1 918.379 m，在里程右CK15+ 122.575（左CK15+125.690）處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道兼泵房，均采用盾構(gòu)法施工。

本區(qū)間右線起訖里程：右DK14+732.177～DK15+687.789，右線隧道全長955.612 m。左線起訖里程：左DK14+732.177～DK15+687.789，左線隧道全長962.767 m（含長鏈7.155 1m）。區(qū)間左右線總長1 918.379 m。區(qū)間連接橫山路站和橫塘鎮(zhèn)站，均為地下兩層車站。區(qū)間隧道縱斷面采用V形節(jié)能坡布置：線路出橫山路站后以25‰縱坡下至最低點，而后再繼續(xù)以3.97‰、25‰兩段縱坡上升到達橫塘鎮(zhèn)站，聯(lián)絡(luò)通道兼排水泵站設(shè)置在線路縱坡最低點。各坡段兩端分別設(shè)置R=3 000 m、 R=5 000 m、R=5 000 m、R=3 000 m的豎曲線。本文以此工程為例，重點對地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工安全風險管理措施進行探討。

2 盾構(gòu)施工中常見的安全風險

2.1 盾構(gòu)進出洞存在的風險

盾構(gòu)進洞指的是在始發(fā)井中利用反力架和始發(fā)基座等設(shè)備使盾構(gòu)機從盾構(gòu)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(gòu)機出洞則指的是盾構(gòu)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(guān)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(dǎo)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(gòu)施工時，如果在開挖的過程中遇到流砂或管涌的情況會導(dǎo)致盾構(gòu)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(gòu)機的軸線出現(xiàn)沉陷、偏移和塌方等情況[1]。另外，在盾構(gòu)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(gòu)機作業(yè)過程中遇到涌水情況，會導(dǎo)致盾構(gòu)機正面產(chǎn)生大面積塌方。

2.3 盾構(gòu)機穿越密集建筑群存在沉降風險

在地鐵隧道盾構(gòu)掘進過程中，很容易導(dǎo)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(fù)雜時，會導(dǎo)致沿線建筑物出現(xiàn)傾斜、沉降、倒塌、開裂等風險。

3 施工安全風險管理措施

3.1 盾構(gòu)安全進洞的管理措施

（1）焊接洞門封堵鋼板并預(yù)埋注漿管。若最后一環(huán)管片沒有突出洞門鋼環(huán)，則采用封堵鋼板封堵洞門。封堵鋼板共36塊，寬度為35 cm，弧度與管片外弧面吻合，如圖1所示。盾構(gòu)機順利進洞后，將其兩端分別滿焊到出洞環(huán)預(yù)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(shè)計要求在洞圈內(nèi)埋設(shè)了5根2寸的注漿管，以便出現(xiàn)險情時可以立即進行注漿加固，如圖2所示。另外，要檢查設(shè)備、應(yīng)急物資、人員的準備工作是否做好。

圖1 洞門封堵鋼板

圖2 預(yù)埋注漿管

（2）實施到達降水方案。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(gòu)達到10 d前就進行降水試驗，降低盾構(gòu)到達風險。

（3）檢查洞口襯砌拉緊裝置。按照設(shè)計要求，為了避免襯砌間拉緊力松懈，盾構(gòu)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。

3.2 盾構(gòu)掘進施工過程中安全管理措施

嚴格按照技術(shù)要求進行盾構(gòu)機選型，并成立設(shè)備維修保養(yǎng)小組對設(shè)備進行全面的維護和管理，設(shè)置專門的倉庫用于存放易壞、易損的配件。在施工前要制定轉(zhuǎn)向應(yīng)急預(yù)案、施工方案、設(shè)備操作規(guī)程以及作業(yè)指導(dǎo)書，做好施工作業(yè)人員和技術(shù)人員的培訓(xùn)工作[2]。盾構(gòu)始發(fā)后，將前100環(huán)作為試掘段，根據(jù)此段的施工情況對施工參數(shù)進行優(yōu)化。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對管片位移、地面變形規(guī)律等進行總結(jié)和歸納，掌握盾構(gòu)推進參數(shù)、二級注漿參數(shù)和同步注漿參數(shù)，分析盾構(gòu)施工過程中有可能對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響，并制定出相應(yīng)的操作規(guī)程，保證各個環(huán)節(jié)作業(yè)的標準化、協(xié)調(diào)化和規(guī)范化。施工過程中加強對建筑物和地表的監(jiān)測力度，必要時可以適當增加監(jiān)測頻率和監(jiān)測點位，將得到的監(jiān)測結(jié)果及時向技術(shù)部分進行反饋，并根據(jù)實際需要對施工方案進行調(diào)整，保證施工安全。以保證建筑安全、居民安全、管線安全為基本目標，最大限度降低盾構(gòu)施工對周邊居民產(chǎn)生的影響。施工之前，管理人員要認真履行告知義務(wù)，在施工過程中要全面了解盾構(gòu)施工對周邊居民可能產(chǎn)生的影響，并提出相應(yīng)的施工工藝和改進方案。加強應(yīng)急管理措施，針對施工過程中有可能遇到的險情制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，配備應(yīng)急搶險隊伍，并準備足夠的應(yīng)急搶險物資和設(shè)備，定期組織搶險演練，確保出現(xiàn)險情后可以立即采取相應(yīng)的處置措施，將風險對盾構(gòu)施工安全造成的影響降至最低。

3.3 穿越樓房區(qū)域安全風險管理

盾構(gòu)穿越樓房段為隧道施工影響范圍內(nèi)隧道中心線左右各10 m存在樓房的，線路長度再加上前50環(huán)管片寬度（60 m）和后15環(huán)管片寬度（18 m）的隧道范圍。盾構(gòu)穿越房屋段縱向控制區(qū)劃分如圖3所示?？刂茀^(qū)分為A區(qū)和B區(qū)，A、B區(qū)之外為非控制區(qū)。A區(qū)定義為盾構(gòu)穿越房屋前10環(huán)以及盾構(gòu)穿越房屋后管片脫出盾尾10環(huán)加上房屋本身寬度三者之和。B區(qū)定義為盾構(gòu)穿越房屋前10環(huán)到前20環(huán)間的范圍。

圖3 盾構(gòu)穿越房屋縱向控制區(qū)劃分示意圖

為了保證盾構(gòu)施工安全，需要從“人機料法環(huán)測”六個方面控制穿越樓房段的施工，對盾構(gòu)穿越建筑物開展有效的管理措施，對盾構(gòu)班組人員和項目管理人員的崗位職責進行明確，對盾構(gòu)設(shè)備、拌漿系統(tǒng)的基本要求進行落實，切實做好設(shè)備的維護和保養(yǎng)工作。加強同步注漿、二次注漿、盾尾刷、塑化劑、盾尾油脂的檢查和驗收，制定高效的質(zhì)量管理流程和施工技術(shù)要求，提監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，保證救援工作的及時性和有效性[3]。為了提高盾構(gòu)穿越樓房的安全性，在盾構(gòu)從樓房段穿越時，要保證地表變形可以達到沉降變形要求。在實際管理過程中，要按照以下標準對建筑物和地表變形進行控制：

（1）地表變形允許的最大隆起量為4 mm，最大沉降量為16 mm。地表沉降變形的報警值、預(yù)警值和控制值分別為13 mm、10 mm和16 mm，地表隆起變形控制值為4mm。

（2）建筑物變形允許的最大隆起量為4 mm，最大沉降量為20 mm，最大傾斜值為4‰，建筑物出現(xiàn)沉降變形的預(yù)警值、報警值和控制值分別為12 mm、16 mm及20 mm，建筑物隆起變形控制在4 mm，建筑物傾斜變形控制值為4‰。

在安全管理過程中，當檢測到建筑物變形或地表變形達到預(yù)警值后要立即組織工作人員采取相關(guān)措施對變形進行控制，并制定盾構(gòu)掘進整改方案。當監(jiān)測到地表變形或建筑物變形達到報警值時，要在2 h內(nèi)將書面報告給總監(jiān)代表，當?shù)乇碜冃位蚪ㄖ镒冃芜_到控制值時，要在2 h內(nèi)書面報告給業(yè)主項目工程師和總監(jiān)代表。嚴格按照施工組織方案施工，將各項針對性措施落實到位，加強監(jiān)測工作，最大限度地降低盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境和周邊居民造成的影響。

4 結(jié)語

綜上所述，在進行地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工時，要認真做好施工組織管理工作。針對存在的管理風險定期進行安全巡查工作，加強監(jiān)測力度，實行動態(tài)化管理。建立完善的安全管理制度和管理機構(gòu)，確保盾構(gòu)施工項目安全、順利地開展，防止出現(xiàn)重大風險事故或安全事故。

[1]蔡正.地鐵隧道盾構(gòu)法施工安全風險管理研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2016.

[2]王定軍，程盼盼.地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工安全風險管理研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016（4）：167-170.

[3]茍敏.地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風險管理研究[D].青島：青島理工大學，2014.

U455.4

B

1009-7716（2017）08-0207-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.064

2017-03-24

仲曉慧（1983-），女，北京人，工程師，從事城市軌道施工管理工作。