砂卵石地層地鐵暗挖施工安全管理重點工作探討

陳勃汐

摘要：沈陽地鐵項目采用暗挖施工，環(huán)境條件復雜，施工風險眾多和施工難度較大，均列入了重大危險源的管理范疇。由于加強了施工過程的安全管理，從暗挖施工上方管線、建（構）筑物保護措施的落實、暗挖施工質量的控制、監(jiān)測數據的管理等方面著手，有針對性的進行管理，實現了安全生產的管理目標。過程中如何管控，管控哪些主要項目，值得思考和探討。

Abstract： The Shenyang Metro project uses underground excavation process. It has complex environmental conditions， many construction risks and big construction difficulties. So it is included in the management of major hazard sources. As the safety management of the construction process was intensified， targeted management is carried out from the pipelines of underground excavation， the implementation of protective measures for buildings， the control of the quality of the excavation construction and the management of monitoring data and the goal of safe production management is achieved. It is worth considering and discussing how to control and which major items should be controlled in the process.

關鍵詞：地鐵暗挖；安全管理

Key words： subway underground excavation；safety management

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0171-02

1 工程概況

1.1 工程地質特征 暗挖施工多處于中砂、粗砂、礫砂、粘土地層，水位高，滲透系數高，地面沉降和隧道塌方控制難度高；部分處于粘土層地段層間滯水多，施工難度增加。

1.2 工程的特點和難點 城市地鐵大多建于熱鬧繁華的市區(qū)，地層條件和地下構筑物的不確定性及周圍建筑物的復雜性加大了施工的難度，同時增加了地鐵建設的安全風險。工程項目的技術構成復雜，設計、施工中的不確定性因素很多。主要有以下特點和難點：

1.2.1 工程地質和水文地質條件較為復雜 沈陽地鐵工程所處位置位于渾河主流及南、北運河之間，這樣的地理位置使得地下水位較高，并為富水區(qū)。在局部存在多層地下水和粉質粘土層隔水層，相互之間存在水力聯系，使降水作業(yè)有效性遇到困難；而有效降水、保證無水作業(yè)是涉及明（蓋）挖和暗挖安全施工的關鍵。

1.2.2 地鐵沿線穿越大量重要建（構）筑物 沈陽地鐵沿線周圍建筑物密布，主要類型是金融、商廈、賓館、交通樞紐、古建筑等，其基礎類型多數為樁基，埋置深度與地鐵建筑埋深大體上一致，且部分建（構）筑物距離地鐵結構很近。因此，在施工期間有效控制施工對這些建（構）筑物的影響，保證其安全的難度較大。

1.2.3 地鐵沿線穿越大量復雜地下管線 沈陽地鐵的另一個特征是各類地下管網走向與地鐵軸線走向一致并多數重合。據調查測量資料顯示，其主要是雨水管道、污水管道、熱力管道、供水管道、燃氣管道、通信電纜及光纜、供電線路等，其平面位置與地鐵線路重合，但埋深較淺，有些管道建成年代較早，存在位置精度較差或不清的情況。地下管網穿越及泄漏風險也是沈陽地鐵暗挖施工工程主要風險之一。

1.3 暗挖施工的安全風險分析 地鐵工程建設風險主要表現為人與特殊自然條件、環(huán)境的交互作用下所產生的不確定性。其風險因素來自天、地、人三方面，主要受到自然條件及災害（如地質、水文、暴雨、臺風、地震等）和周圍環(huán)境等天地因素及工藝工序工法、經驗和管理等人為因素等的影響。工程設計設備選擇及維護從本質上講也屬于人的方面。其工程風險主要表現為施工前和施工中存在不可知因素（如自然災害變化、特殊地質狀況、工藝適應性、作業(yè)失誤、周邊環(huán)境不清等）。

1.3.1 環(huán)境風險 ①地下高水位風險。沈陽地下水資源豐富，地下水位較高。降水工程幾乎貫穿土建施工的全過程，是地鐵工程建設的重要施工項目。由于在局部存在多層地下水和粉質粘土層隔水層，相互之間存在水力聯系，使降水作業(yè)遇到困難。沿線穿越沈陽市繁華商業(yè)區(qū)及主要市政主干道十字路口，這對降水井的布置同樣帶來困難。②市政管線及周邊建（構）筑風險。暗挖區(qū)間上方市政管線如給排水、燃氣、熱力、電力管線，管線及管溝由于修建年代久遠、施工質量等因素，存在滲漏的可能性極高，這為暗挖施工帶來極大的安全隱患，暗挖施工的多數安全生產事故都因此發(fā)生；同時，暗挖施工由于工藝方面的制約，施工中對土體的擾動不可避免的發(fā)生，通常由于沉降變形，也將導致管線變形的加大，這將加大管線斷裂的可能，為施工帶來安全隱患，嚴重時，由于管線滲漏將會導致嚴重的安全生產事故，應給予高度重視。

基坑周邊的建（構）筑物，由于暗挖施工的影響，結構基礎的差異沉降將導致結構的變形、開裂等安全隱患，嚴重時會因隧道塌方導致建（構）筑物的倒塌，產生嚴重的事故，故此，基坑周邊的建（構）筑物的保護，是暗挖施工中需要高度重視的一個環(huán)節(jié)。

1.3.2 區(qū)間施工管線環(huán)境風險 城市管線支護、管線損失、管線因素引起其它風險。降水不當事故、基坑圍護滲漏、支護結構整體失穩(wěn)坍塌、流砂、基坑系統(tǒng)失穩(wěn)、圍護結構折斷或大變形、主體結構施工事故、主體結構滲漏事故等。

2 暗挖施工的安全管理重點

2.1 周邊環(huán)境的調查及管線、建（構）筑物的保護 為加強地鐵暗挖施工的安全管理，工程開工前，應核查地質資料，調查沿線地下管線，構筑物及地面建筑物的基礎等，并制定保護措施，應當指定專人保護施工現場地下管線及地下構筑物等，在施工前將地下管線、地下構筑物等基本情況、相應保護及應急措施等向施工作業(yè)班組和作業(yè)人員作詳細說明，并在現場設置明顯標識。安全管理工作中，我們通常要做到以下幾點：一是各類市政管線與結構關系（需要在建設單位提供的管線資料的基礎上詳細現場踏勘），管徑、材質情況，分析對施工的影響程度，重點是給排水、熱力、燃氣、電力管線及相關閥門位置；二是基坑周邊施工影響區(qū)域的建（構）筑物結構及基礎形式，判定施工對其影響程度；三是地面交通，初步判定地面動荷載對施工的影響。這是施工前準備工作中必做且需要重點抓的一項重要工作，該項工作質量的好壞，直接關系施工階段安全技術措施是否具有針對性、是否能夠保證施工安全的關鍵。我項目暗挖區(qū)間下穿DN2000排水管線，通過前期調查，發(fā)現管線年代久遠，有滲漏風險，存在事故風險，因此，經過業(yè)主技術專家會，施工采取管內增加橡膠內襯，洞內采用拱頂斷面150°深孔注漿加強支護，隧道右線成功穿越。

2.2 有針對性的制定施工方案 施工專項方案的制定需要在設計要求和環(huán)境條件明確的前提下，進行風險識別，確定重要風險因素，依據設計要求和相關規(guī)范制定。由此制定的方案及應急措施才能具有針對性和可操作性。為避免相關措施出現漏項，影響施工安全，對重大危險源管理項目，如明（蓋）挖法、礦山法、盾構法、起重吊裝工程、腳手架工程、模板工程及支撐體系、環(huán)境危險源，都做了規(guī)定和要求，采取專家論證的方法，補充相關措施，為施工階段安全技術措施的落實，做好技術保障工作。

2.3 施工降水要保證暗挖施工做到無水作業(yè) 降水施工是地下工程施工一項必須的輔助措施，特別是在沈陽這種高富水、沙礫地層條件下，保證暗挖施工的無水作業(yè)，非常必要。在日常安全管理中，要做到降水在前（開挖層下0.5-1米），土方開挖在后，嚴禁工序倒置，確保開挖面不出現流沙，保持開挖作業(yè)面土體的穩(wěn)定性，這是保證暗挖施工安全的前提。為做到這一點，我們在日常檢查中，需要做好以下幾個方面的工作：一是施工降水的水位監(jiān)測，確保水位在開挖面以下0.5-1米；二是降水施工的應急能力，保證降水電源采用雙路電源，條件不具備時，采用應急備用發(fā)電機，但需要保證發(fā)電機功率與降水設備負荷相匹配；三是降水設備的安全儲備，確保局部出現問題時能夠在水位回升到掌子面土體面上方前投入使用。

2.4 暗挖施工初期支護施工質量的控制 采用暗挖法施工的部位，一般都是城市交通受限制，地面建筑和市政管線遷改難度大，采用導流疏散交通壓力困難的繁華街道。因此，地面沉陷、沉降控制、建（構）筑物產生差異沉降、防止塌方冒頂的事故的發(fā)生，是采用暗挖法施工安全控制的重點和難點，需要認真、透徹的理解“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”十八字方針的真實含義并切實落到實處，才能有效保證施工安全。因此，初期支護的施工質量管理，是暗挖施工中安全管理的重點工作內容，需要參建各方都給予高度重視，相互間查漏補缺，確保暗挖施工安全。

2.5 施工監(jiān)測要做到信息化指導施工 地鐵施工監(jiān)測的目的是通過監(jiān)測數據的即時變化，判斷由于施工擾動對地面、管線、建構組、建（構）筑物、結構變化、變形的狀態(tài)。通過各項監(jiān)測項目監(jiān)測數據的變化，可判斷在建項目的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，監(jiān)測點的埋設是監(jiān)測成功與否的關鍵。日常檢查中，發(fā)現問題及時采取針對性措施，保證施工安全。

2.6 施工影響區(qū)域的不間斷巡查 對暗挖施工影響區(qū)域的24小時不間斷巡視檢查，是排除安全風險的一項行之有效的方法，該項措施也是地鐵建設過程中通過不斷總結經驗教訓，形成的一項安全管理制度。城市地鐵建設施工過程中也出現了一些由于巡視不到位的問題，致使地面出現塌陷、塌方而采取應急處置滯后，產生了不良的社會影響。為保證施工安全，不斷加強對已（正在）施工部位的安全巡視。

2.7 惡劣氣候條件下預防隧道坍塌的措施 惡劣氣候條件對暗挖施工的影響較大，如強降雨等天氣，隧道上方路面在市政排水條件的制約下，經常會存在大量積水，排水管線內也將大量積水，甚至帶壓，使暗挖作業(yè)的環(huán)境條件更為惡劣，暗挖施工在地面滲漏水及市政排水管線滲漏雙重因素的作用下，必將導致暗挖施工掌子面的塌方、塌陷，甚至產生嚴重的安全生產事故。因此，預控措施極為重要，制定暗挖施工惡劣氣候條件的安全生產應急預案，采取必要的措施，如提前收聽氣象信息、封堵掌子面、撤出隧道內施工作業(yè)人員、加大降雨期間的地面及隧道內的巡視與監(jiān)測頻率等措施，特別是施工作業(yè)面附近的巡視與監(jiān)測，更需加強，這些簡單的安全技術措施的采取，對暗挖施工的控制，可起到積極的作用。

3 結語

暗挖施工因其危險性較高，暗挖施工必須嚴格執(zhí)行“十八字”方針，堅持以預防為主，嚴格落實相關安全措施，給地鐵暗挖施工的平安進行提供保障。