地鐵隧道盾構(gòu)法施工下穿既有構(gòu)筑物風(fēng)險(xiǎn)管理探析

賓 彬 （長沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，湖南 長沙 410014）

0 前言

在現(xiàn)代建設(shè)技術(shù)水平之下，地鐵隧道盾構(gòu)法施工一種全機(jī)械化施工方法，相對傳統(tǒng)隧道礦山法施工，只需要少量人工來實(shí)施，所以該施工過程中存在的安全隱患，除了對施工人員以外，更重要的是對周邊既有建構(gòu)筑物的安全使用造成威脅。在理論上，為了避免安全事故發(fā)生、提高施工過程的安全性，工程單位應(yīng)當(dāng)針對盾構(gòu)法施工采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理措施，但在現(xiàn)狀當(dāng)中，因傳統(tǒng)觀念等多方面因素的影響，導(dǎo)致許多工程單位尚不具備良好的風(fēng)險(xiǎn)管理意識。

1 地鐵隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)管理流程

地鐵隧道盾構(gòu)法施工的風(fēng)險(xiǎn)管理有兩個流程，即自身體系下的流程及盾構(gòu)施工工序的管理流程。下文逐一分析。

①風(fēng)險(xiǎn)管理自身體系下的流程。在本質(zhì)上，風(fēng)險(xiǎn)管理工作需要依照3個方面來進(jìn)行工作，即風(fēng)險(xiǎn)辨別、風(fēng)險(xiǎn)評估、風(fēng)險(xiǎn)控制。在風(fēng)險(xiǎn)辨別方面，應(yīng)當(dāng)在安全隱患爆發(fā)之前，針對施工環(huán)境、施工行為、施工設(shè)施等全方面進(jìn)行確認(rèn)，了解其中存在什么樣的安全隱患，各安全隱患出現(xiàn)的原因等。此外，因?yàn)榘踩[患的復(fù)雜性，所以在辨別時，需要采用多種不同的方法。在風(fēng)險(xiǎn)評估方面，由于并不是所有安全隱患都會在短時間內(nèi)直接對人或事物造成巨大影響，其中大部分都尚處于潛伏、發(fā)展階段，所以為了縮短風(fēng)險(xiǎn)管理的周期，需要通過風(fēng)險(xiǎn)評估來確認(rèn)各安全隱患的威脅程度，一般采用等級劃分的方法。在風(fēng)險(xiǎn)控制方面，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評估的等級，可以得知各安全隱患的威脅程度，通過相應(yīng)的措施來控制其中已經(jīng)具備較大威脅的安全隱患，風(fēng)險(xiǎn)控制時會涉及到成本與效用的問題，應(yīng)當(dāng)效用優(yōu)先。圖1風(fēng)險(xiǎn)管理自身體系下的流程。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)管理自身體系下的流程

②盾構(gòu)法施工工序管理流程。要將風(fēng)險(xiǎn)管理自身體系下的流程落實(shí)，就必須有一個管理目標(biāo)，此目標(biāo)即為盾構(gòu)法施工過程中對人與物的影響安全受控。結(jié)合盾構(gòu)法施工的工序，依照風(fēng)險(xiǎn)管理自身體系下的流程執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)管理，確保盾構(gòu)施工各工序的安全。

2 實(shí)例分析

本文針對靈官渡站～侯家塘站～東塘站實(shí)例地鐵隧道盾構(gòu)法施工流程進(jìn)行分析，給風(fēng)險(xiǎn)管理提供基礎(chǔ)。

2.1 概況

2.1.1 工程概況

地鐵隧道工程從靈官渡站東側(cè)開始分左右兩線開始掘進(jìn)，途徑侯家塘站，進(jìn)行二次始發(fā)，左線以東塘站小里程端為終點(diǎn)；右線以停車線暗挖隧道小里程端為終點(diǎn)，采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工。該工程盾構(gòu)右線最后空推暗挖區(qū)，實(shí)施盾構(gòu)調(diào)出。

2.1.2 區(qū)間難點(diǎn)平、縱斷面設(shè)計(jì)

本區(qū)間施工安全控制的重難點(diǎn)在于對侯家塘站兩端既有隧道的安全控制，在靈侯區(qū)間YDK17+627-YDK17+730段下穿軌道交通1號線103m，YDK17+730-YDK18+000段與軌道交通1號線并行270m，YDK18+000-YDK18+348段與軌道交通1號線重疊下穿348m，在侯東區(qū)間YDK18+516-YDK18+630段重疊下穿150m。侯家塘站接收及始發(fā)段均為重疊段（見圖2）。

圖2 區(qū)間隧道與軌道交通1號線平面位置關(guān)系圖

并行段兩地鐵隧道垂直凈距5.5m～8.87m。3號線并行、重疊段隧道大部分位于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化礫巖中，區(qū)間穿越范圍內(nèi)僅有小范圍強(qiáng)風(fēng)化巖層，1號線并行、重疊段隧道大部分位于強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖及礫巖中（見圖3）。

圖3 區(qū)間隧道與軌道交通1號線剖面位置關(guān)系圖

2.1.3 區(qū)間地質(zhì)水文概況

第四系松散層孔隙水主要賦存于沖積礫砂、圓礫、卵石，富水性較好，透水性中等～強(qiáng)，含水量較大，但均位于隧道頂板之上，全部被弱透水性的巖土層隔斷，對盾構(gòu)施工影響較小。

從本次勘察資料分析，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖多呈短柱狀、塊狀，由于風(fēng)化裂隙為泥質(zhì)充填，地下水賦存條件相對較差，一般透水性弱，富水性差。強(qiáng)、中風(fēng)化礫巖、砂礫巖裂隙較發(fā)育，巖芯較破碎，其透水性可達(dá)中等。由于部分強(qiáng)～中風(fēng)化巖上覆全風(fēng)化巖和殘積粘性土等為相對隔水層，這部分基巖風(fēng)化裂隙水具承壓水特征。本區(qū)間隧道洞身全部通過上述白堊系基巖，其水文地質(zhì)條件對隧道盾構(gòu)施工影響較小。

2.1.4 區(qū)間下穿1號線自動化監(jiān)測

為實(shí)時掌控下穿推進(jìn)過程中1號線隧道變形位移情況，在1號線變形超標(biāo)時能及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整行車速度，保證運(yùn)營安全，盾構(gòu)下穿施工過程中投入自動化監(jiān)測系統(tǒng)，主要監(jiān)測項(xiàng)目有：高程位移、縱橫向位移、隧道結(jié)構(gòu)經(jīng)向收斂、道床面沉降差；每個斷面布設(shè)4個測點(diǎn)，分別位于隧道左右邊墻、道床鋼軌兩側(cè)。

2.2 工序

主要采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，施工工序如下所述。

①施工準(zhǔn)備工序。主要完成了施工方案設(shè)計(jì)及審核、施工技術(shù)交底及審核、施工管片檢測與記錄、監(jiān)測控制點(diǎn)布設(shè)及初始值測試、應(yīng)急方案設(shè)計(jì)及審核5項(xiàng)工作。

②正式施工工序。主要完成了盾構(gòu)吊裝、盾構(gòu)姿態(tài)及導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)整、漏水監(jiān)測、盾構(gòu)始發(fā)托架安裝、土層開挖、推進(jìn)糾偏、襯砌拼裝、襯砌壓漿、盾構(gòu)接收托架安裝9項(xiàng)工作。

③工程驗(yàn)收工序。驗(yàn)收工作分為兩個部分，針對正式施工工序當(dāng)中的土層開挖、推進(jìn)糾偏、襯砌拼裝、襯砌壓漿4項(xiàng)，在每一項(xiàng)施工完成之后進(jìn)行質(zhì)量檢測驗(yàn)收；所有工序完成之后對整體工程質(zhì)量進(jìn)行了檢測驗(yàn)收、例如貫通測量，管片有無裂縫、破損和滲漏水等。

3 盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)管理分析

3.1 盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)辨別

針對盾構(gòu)施工各工序進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨別，通過4個步驟來實(shí)現(xiàn)，即不確定性因素確認(rèn)、不確定因素分析、風(fēng)險(xiǎn)因素影響分析、風(fēng)險(xiǎn)分類。

①不確定性因素確認(rèn)。因施工條件的復(fù)雜性、交錯性，導(dǎo)致施工過程中會出現(xiàn)許多不確定因素，不確定因素雖然并不一定是風(fēng)險(xiǎn)因素，但其中一定會帶有風(fēng)險(xiǎn)因素。所以為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管理，需要從多個角度找出施工中的不確定性因素，將其匯總后進(jìn)入不確定性因素分析階段。

②不確定性因素分析。針對不確定性因素匯總結(jié)果，對各類因素的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，如果不確定因素發(fā)展趨勢可能會影響到施工安全，那么此因素即為風(fēng)險(xiǎn)因素。因?yàn)楦黝愶L(fēng)險(xiǎn)因素的影響目標(biāo)不同，所以預(yù)測需要從多個角度出發(fā)，例如施工人員、工程結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境影響等。

③風(fēng)險(xiǎn)因素影響分析。結(jié)合不確定性因素分析結(jié)果，了解各風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)展趨勢，根據(jù)趨勢發(fā)展的規(guī)模、深度等判斷風(fēng)險(xiǎn)因素危險(xiǎn)程度的大小。

④風(fēng)險(xiǎn)分類。結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)因素影響分析結(jié)果，依照風(fēng)險(xiǎn)影響類型將其分類，例如經(jīng)濟(jì)性風(fēng)險(xiǎn)、人員安全風(fēng)險(xiǎn)等。

3.2 盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)評估

分析示例：①本區(qū)間隧道下穿、鄰接多種建（構(gòu)）筑物，尤其是長距離并行、下穿軌道交通1號線，軌道面沉降差控制值4mm、預(yù)警值2mm；②本區(qū)間兩端均存在較長段上坡施工，盾構(gòu)施工電瓶車在行車過程或者停車以后，易發(fā)生滑溜現(xiàn)象，可能會撞傷站內(nèi)二次結(jié)構(gòu)施工作業(yè)人員，使人員的人身安全受到死亡、重傷的威脅，綜合分析此類事故具有大概率爆發(fā)、致死率與致重傷率、經(jīng)濟(jì)損害等3項(xiàng)極端的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，所以可以評估為極不安全等級。

3.3 盾構(gòu)施工各工序風(fēng)險(xiǎn)控制

綜合上述風(fēng)險(xiǎn)分析，實(shí)施前針對工程的重難點(diǎn)，制定下穿既有1號線盾構(gòu)施工安全工作方案及應(yīng)急預(yù)案，同時做好1號線洞內(nèi)調(diào)查、管片螺栓復(fù)緊工作；施工中做好1號線洞內(nèi)巡查，對區(qū)間掘進(jìn)施工參數(shù)（土倉壓力、掘進(jìn)推力、掘金速度、出土量、刀盤扭矩、同步及二次注漿量、壓力等）進(jìn)行量化控制，根據(jù)自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)和洞內(nèi)巡查情況及時作出調(diào)整，同時做好掘進(jìn)隧道的管片螺栓復(fù)緊、地面沉降及洞內(nèi)收斂觀測工作；施工后及時對工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。本次工程經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)控制重在確保盾構(gòu)施工連續(xù)掘進(jìn)，二次注漿及時跟進(jìn)；自動化監(jiān)測與地面監(jiān)測等數(shù)據(jù)實(shí)時共享，數(shù)據(jù)分析及參數(shù)調(diào)整及時；交叉作業(yè)程序管理到位，施工區(qū)域安全責(zé)任明晰。

4 結(jié)語

文章分析了地鐵隧道盾構(gòu)法施工風(fēng)險(xiǎn)管理的要點(diǎn)，針對地鐵隧道盾構(gòu)法施工概述及風(fēng)險(xiǎn)管理流程進(jìn)行介紹，了解了盾構(gòu)施工的原理、工序及各風(fēng)險(xiǎn)管理了流程，探討了盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)管理的措施。