地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的分析與控制

文/王燦

1 盾構(gòu)施工的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 優(yōu)點(diǎn)

比起其他類型的挖掘工作，盾構(gòu)隧道挖掘的施工速度相對較快，且安全程度相對較高。而在技術(shù)上，由于技術(shù)相對較為成熟，所以大部分的施工都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，也是因?yàn)檫@個(gè)原因，人員勞動(dòng)強(qiáng)度也能夠有效降低。而在其影響方面，盾構(gòu)隧道挖掘的優(yōu)點(diǎn)也比較明顯，比如由于獨(dú)立施工性，所以對地面交通的影響也相對較小。另外，在一些含水量較大的隧道挖掘方面，盾構(gòu)挖掘?qū)ζ涮幚硇Ч材軌蚝苋菀走_(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 缺點(diǎn)

盾構(gòu)挖掘也存在著一定的缺點(diǎn)，比如，工程費(fèi)用較高，所以就需要花費(fèi)較多的項(xiàng)目預(yù)算。而在技術(shù)泛用度上，由于施工工程本身需要針對每條挖掘線路進(jìn)行詳細(xì)分析，所以大多數(shù)的項(xiàng)目方案都不能混用，這也導(dǎo)致了盾構(gòu)隧道挖掘成本再一次提升。由于盾構(gòu)器械具有較大的體積，所以對于一些隧道曲率較小的施工來講，其施工難度會(huì)大大增加。另外，雖然說盾構(gòu)法對地下水含量較高的施工有一定的適應(yīng)性，但在松軟泥土的處理方面，其地表沉降較為明顯，所以對施工整體技術(shù)的要求較高。而對于施工人員來講，盾構(gòu)法的施工環(huán)境也相對較差，所以也需要管理人員為施工人員配備相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備，以避免施工污染對人體健康造成巨大威脅。

2 地鐵盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)

2.1 地質(zhì)因素

大部分項(xiàng)目施工都會(huì)存在安全風(fēng)險(xiǎn)，許多施工風(fēng)險(xiǎn)和事故都是由于地質(zhì)因素導(dǎo)致的，在一些卵石的地層內(nèi)施工中，卵石地層容易造成刀具偏磨，從而需要停機(jī)進(jìn)行刀具更換工作，而且在穿越不良地質(zhì)時(shí)，容易遇到存在有害氣體的地層，在隧道密閉的空間下容易造成作業(yè)人員中毒；在盾構(gòu)穿越過富水地層時(shí)，極容易出現(xiàn)超挖或者隧道內(nèi)漏水的情況，從而導(dǎo)致地面出現(xiàn)沉降過大甚至塌陷空洞的情況。在軟硬的地層交界地帶施工中，容易發(fā)生盾構(gòu)機(jī)受力狀態(tài)差產(chǎn)生姿態(tài)偏移的問題?；谝陨弦蛩?，導(dǎo)致地下管網(wǎng)遭到破壞，這將嚴(yán)重影響到項(xiàng)目施工，而且也會(huì)影響到項(xiàng)目工期，也會(huì)直接影響到施工項(xiàng)目作業(yè)人員的作業(yè)效率，此外，容易給公司帶來一些損失，會(huì)給工作人員帶來人身傷亡的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.2 盾構(gòu)區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)

在盾構(gòu)區(qū)間的建設(shè)工作中，必須重視安全管理工作，對于可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素做好預(yù)防措施，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后，需要及時(shí)采取有效措施控制不利影響，使危害降到最低，只有這樣才能提高整體施工的安全性。具體措施為：在施工項(xiàng)目開始之前，相關(guān)人員要事先對盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行確認(rèn)，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，聘用專業(yè)人員對風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，對施工開始后可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判斷，然后做好相對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評估工作。而如果想要對其存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加強(qiáng)控制，就需要施工單位對隧道內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)地分析，并對風(fēng)險(xiǎn)控制措施做出一系列的可行性研究。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)果，明確風(fēng)險(xiǎn)的具體內(nèi)容，并制定有效的風(fēng)險(xiǎn)控制目標(biāo)。與此同時(shí)，管理部門還應(yīng)優(yōu)化項(xiàng)目的建設(shè)流程，根據(jù)其風(fēng)險(xiǎn)因素做出相應(yīng)的調(diào)整。施工單位還應(yīng)組織相關(guān)的專家對項(xiàng)目進(jìn)行分析，對于施工過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)提出有效的建議。在對項(xiàng)目施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)考慮到機(jī)械設(shè)備、建設(shè)材料的影響，在項(xiàng)目建設(shè)開始之前，對設(shè)備的性能、施工材料進(jìn)行相應(yīng)的檢測與排查，同時(shí)對地理環(huán)境也要進(jìn)行相應(yīng)的考察。只有這樣，才能充分保證盾構(gòu)區(qū)間施工建設(shè)的安全性。

2.3 工程延期

一方面，工程前期需要花費(fèi)大量時(shí)間來進(jìn)行實(shí)地考察，以制定完善的施工方案。也是這個(gè)原因，大多數(shù)盾構(gòu)隧道挖掘的周期范圍相差較大，這也使得社會(huì)無法為盾構(gòu)挖掘提供足夠的資源支撐。而對于施工團(tuán)隊(duì)來講，這種針對性的方案十分考驗(yàn)技術(shù)人員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。如果沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)作為支撐，那么幾乎很難在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成隧道施工作業(yè)。另一方面，隧道挖掘并非是單一的工程結(jié)構(gòu)，后期將會(huì)有各種的工程。如果無法及時(shí)完成工程交付，那么后期的工程也難以展開，從而將會(huì)造成大量的社會(huì)資源浪費(fèi)問題。

3 地鐵盾構(gòu)隧道施工控制措施

3.1 盾構(gòu)機(jī)體加固處理

始發(fā)臺(tái)在盾構(gòu)始發(fā)過程中需要承受各方面的縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩，以便保證盾構(gòu)始發(fā)過程順利進(jìn)行。由于盾構(gòu)始發(fā)施工必須由后座支撐，故在洞圈與結(jié)構(gòu)內(nèi)襯間采用管片制作后座支撐體系，盾構(gòu)后座由7 環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝而成。在第一環(huán)負(fù)環(huán)后設(shè)置由型鋼制作成的鋼后靠，后靠強(qiáng)度均進(jìn)行驗(yàn)算合格。待施工一定距離，滿足盾構(gòu)推進(jìn)所需反力后拆除負(fù)環(huán)。由于洞口與盾構(gòu)機(jī)體（或襯砌）存在建筑空隙，易造成泥水流失，從而引起地表沉降，因此，須在洞口安裝始發(fā)密封止水裝置，始發(fā)裝置包括簾布橡膠板、圓環(huán)板、折疊板及相應(yīng)的連接螺栓和墊圈。安裝順序?yàn)楹煵枷鹉z板─弧形板─折疊板，自上而下進(jìn)行。安裝時(shí)弧形板的壓板螺栓應(yīng)擰緊，使簾布橡膠板緊貼洞門，防止盾構(gòu)始發(fā)后同步注漿漿液泄漏[2]。

3.2 規(guī)避沉降的措施

只要控制好地表區(qū)域的土質(zhì)情況，就可以有效地降低沉降概率。首先，施工人員應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)情況來對最佳施工深度進(jìn)行測算，在此基礎(chǔ)之上對工程的整個(gè)模型受力情況進(jìn)行合理度分析。如果工程模型的合理度較差，則要及時(shí)向上進(jìn)行匯報(bào)申請，并換用其他的挖掘方案；其次，施工團(tuán)隊(duì)要全程對施工工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行全局監(jiān)控，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)沉降情況，并開展相關(guān)的補(bǔ)救措施。如果出現(xiàn)較為明顯地沉降，就需要加強(qiáng)此區(qū)域的管理，并做好相應(yīng)的防護(hù)手段，以免出現(xiàn)塌方或者是二次事故。最后，在注漿過程當(dāng)中，工作人員要根據(jù)工程作業(yè)位置來計(jì)算合適的注漿量，不要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行注漿量和壓力數(shù)值的設(shè)定，以免影響工程穩(wěn)定性。如果沉降較為嚴(yán)重，則還需要及時(shí)聯(lián)絡(luò)地表人員，以通過合作的方式來對地基進(jìn)行穩(wěn)固，從而阻止事態(tài)的進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.3 盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制

由于在盾構(gòu)機(jī)剛進(jìn)入隧道時(shí)，洞門與盾構(gòu)機(jī)之間存在空隙，遇到富水地層時(shí)，極容易出現(xiàn)洞口水土流失導(dǎo)致端頭塌陷的問題，這時(shí)就要求工程人員針對隧道口的情況進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)分析，制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)管控策略。在項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)由工程人員對隧道口土質(zhì)情況進(jìn)行勘察研究，針對項(xiàng)目施工中出現(xiàn)的一些土層較軟的地區(qū)，要做好土體加固、洞門防水以及端頭的防塌陷管理控制工作。之后，再使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，同時(shí)還需要對隧道洞口進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，要防止盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)故障問題，要避免出現(xiàn)安全隱患或者地層摩擦而產(chǎn)生的盾構(gòu)問題。在隧道的挖掘施工中，要對隧道做出分析，根據(jù)隧道的尺寸和始發(fā)井的結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)定隧道內(nèi)高壓電線、供水管、污水管等線路，保證隧道進(jìn)出口工作順利，以此來避免隧道安全事故的發(fā)生，為后續(xù)項(xiàng)目施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)為施工提供便利。盾構(gòu)隧道的項(xiàng)目建設(shè)中，要有重點(diǎn)對危險(xiǎn)部位做出合理的管控，放置相應(yīng)的安全管理設(shè)施，同時(shí)還要求工作人員佩戴一些安全設(shè)備，要求工程人員利用氣體檢測儀器設(shè)備，來對盾構(gòu)隧道內(nèi)空氣的指標(biāo)進(jìn)行全方位的檢測，保障工人在密閉空間作業(yè)時(shí)呼吸得安全。

3.4 設(shè)備管理

首先，在對盾構(gòu)機(jī)的選擇上，要選擇與其地質(zhì)情況相符的機(jī)型進(jìn)行施工，這就要求在具體項(xiàng)目開始之前，相關(guān)部門必須對施工地的地形地貌、土壤結(jié)構(gòu)、地下水分布狀況等進(jìn)行詳細(xì)勘探，只有這樣才能選擇出合適的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，并且這種準(zhǔn)備工作還能有效識(shí)別施工中可能存在的一些隱性風(fēng)險(xiǎn)，對于施工安全也有著積極的作用。其次，還要對主軸承進(jìn)行合理的選擇，因?yàn)橹鬏S承的質(zhì)量對于整個(gè)隧道施工中的安全性具有舉足輕重的作用。在廠家的選擇上，一定要選擇口碑良好、質(zhì)量有保障的廠家，并且還要保證主軸承的使用壽命達(dá)到一萬小時(shí)。最后，在具體的施工作業(yè)中，還要根據(jù)情況更換盾構(gòu)刀具，因?yàn)椴煌氖┕さ囟?，其土質(zhì)條件以及土壤結(jié)構(gòu)都有著一定的差異，比如在碰到強(qiáng)度比較大的土質(zhì)時(shí)，應(yīng)該使用滾刀。另外，在進(jìn)行刀具更換時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：一是在進(jìn)行手工作業(yè)前，為了提高施工的安全性，應(yīng)該對刀具進(jìn)行加固處理。二是在手工作業(yè)完成后，要對夾雜在刀具里的淤泥進(jìn)行及時(shí)的處理，而且施工時(shí)還要保持充足的照明等。

3.5 貫通測量

盾構(gòu)貫穿后的偏差測量包括三個(gè)方面。一是水平面的測量。延長隧道的中心線，使其可到達(dá)隧道接通接合面處，再利用全站儀檢測中心線的間距，該數(shù)值反映的是水平面內(nèi)隧道的誤差情況，同時(shí)對隧道兩端的導(dǎo)線進(jìn)行聯(lián)測，可確定坐標(biāo)方位差和閉合差，此方面的數(shù)據(jù)可作為反映水平面測量精度的關(guān)鍵依據(jù)。二是豎直面內(nèi)的偏差測量。以水準(zhǔn)儀為測量工具，檢測接合面內(nèi)兩端腰線的高度差，所得結(jié)果則指的是豎直面的偏差情況。此外，可通過其他測量方式確定兩端隧道高程控制點(diǎn)的距離，進(jìn)一步計(jì)算高程閉合差，這也可有效反映出豎直面內(nèi)的偏差情況。三是中腰線的調(diào)整。以施工期間的測量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算后確定隧道坡度情況，若該值超過6%，則需適當(dāng)調(diào)整中腰線，反之則無須調(diào)整，使中腰線維持原狀即可。

4 結(jié)語

在隧道施工中，出現(xiàn)一些安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)影響項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度和人員的生命安全，而且也會(huì)影響企業(yè)的效益。因而，企業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)對施工現(xiàn)場周圍的地質(zhì)地形的勘察分析，制定合理的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略和風(fēng)險(xiǎn)管控方案，以此來保證盾構(gòu)項(xiàng)目工程能夠順利實(shí)施，在隧道施工中進(jìn)一步保障工程項(xiàng)目人員的人身安全，這樣才能夠逐步推動(dòng)隧道項(xiàng)目施工持續(xù)、穩(wěn)健的發(fā)展。