探討盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn) 及規(guī)避對策

胡研成

伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平不斷地提升，國內(nèi)的建筑施工行業(yè)規(guī)模也在逐步擴(kuò)增，在工程行業(yè)隧道的工程建設(shè)是施工領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，也得到了一些社會(huì)公眾和政府部門的重點(diǎn)關(guān)注。在隧道工程建設(shè)中盾構(gòu)法是采用最多的方法之一，盾構(gòu)隧道施工的關(guān)鍵是控制施工風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。如果不能夠及時(shí)地處理風(fēng)險(xiǎn)，那么就會(huì)使項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量下降，也會(huì)延長項(xiàng)目施工工期，給工程公司帶來很多經(jīng)濟(jì)損失，也可能會(huì)給工作人員帶來不可預(yù)估的安全隱患。

近年來，我國城市現(xiàn)代化發(fā)展水平迅速，帶動(dòng)了建筑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，隨著建筑業(yè)的發(fā)展，城市地面可利用的空間在逐步減少，所以地下空間的開發(fā)是一大重要的發(fā)展趨勢。盾構(gòu)法施工是長距離的線性地下結(jié)構(gòu)施工的一種主流施工方法，常運(yùn)用于地鐵、綜合管廊和公路隧道的施工過程中。采用盾構(gòu)法施工的隧道會(huì)使用精密的盾構(gòu)機(jī)設(shè)備，但是盾構(gòu)隧道建設(shè)也會(huì)存在許多的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)影響到項(xiàng)目施工的安全和工程經(jīng)濟(jì)效益，也影響到工程建設(shè)進(jìn)度，因而工程公司需要對項(xiàng)目施工進(jìn)行全方位的分析研究，采取合理措施來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

一、盾構(gòu)隧道的施工特點(diǎn)

在盾構(gòu)隧道的施工過程中，主要的施工流程包括盾構(gòu)始發(fā)井施工、盾構(gòu)設(shè)備下井組裝調(diào)試、盾構(gòu)試驗(yàn)段掘進(jìn)、負(fù)環(huán)拆除、盾構(gòu)掘進(jìn)、刀具和盾尾刷更換等過程，各個(gè)環(huán)節(jié)需要施工人員密切合作，去銜接各個(gè)施工環(huán)節(jié)，才能使項(xiàng)目實(shí)施順利推行。由于盾構(gòu)隧道項(xiàng)目實(shí)施是在地表下，但是國內(nèi)地形比較復(fù)雜，同時(shí)需要兼顧地面建筑的情況，面對著復(fù)雜多變的環(huán)境容易出現(xiàn)許多工程風(fēng)險(xiǎn)，因而要在項(xiàng)目實(shí)施之前，由工程人員來進(jìn)行全線路的地質(zhì)勘察和建構(gòu)筑物調(diào)查，制定項(xiàng)目施工的方案和項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃，此外在項(xiàng)目實(shí)施，還要求工人員對隧道施工的全部現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)的監(jiān)督審查。當(dāng)出現(xiàn)工程問題，需要及時(shí)組織人員整改，以此確保項(xiàng)目能夠順利地推進(jìn)實(shí)施，在隧道項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，使用盾構(gòu)工程設(shè)備，包含了刀盤、刀具的選擇。

二、盾構(gòu)隧道工程常見的施工風(fēng)險(xiǎn)和事故研究

1.盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)種類

盾構(gòu)隧道施工在城市化建設(shè)中是十分重要的環(huán)節(jié)之一，選擇施工方法會(huì)影響到工程附近的環(huán)境。隧道施工存在一些安全風(fēng)險(xiǎn)，需要從安全事故類型與實(shí)際影響范圍等方面加以分析，做好風(fēng)險(xiǎn)控制。結(jié)合盾構(gòu)隧道施工過程，盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)主要有以下幾種：（1）工程結(jié)構(gòu)事故盾構(gòu)工程建設(shè)施工，因?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)的影響，使得整體結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到破壞，引發(fā)工程結(jié)構(gòu)事故。（2）人身安全事故。盾構(gòu)工程施工期間，人為因素是導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵原因之一，如果人為操作不當(dāng)，會(huì)面臨人身安全風(fēng)險(xiǎn)。（3）環(huán)境安全事故。盾構(gòu)工程施工的環(huán)境安全事故，一般是在施工過程中對周圍環(huán)境帶來破壞，例如，比較常見的有因盾構(gòu)隧道施工導(dǎo)致地表下陷、建筑沉降或者傾斜等，一旦出現(xiàn)這一類事故，會(huì)威脅到現(xiàn)場施工人員與周邊居民的人身安全財(cái)產(chǎn)安全。除此之外，盾構(gòu)隧道地下管線布設(shè)破壞，也是環(huán)境安全事故范疇。（4）社會(huì)影響事故。社會(huì)影響事故是在盾構(gòu)隧道施工期間，因?yàn)楝F(xiàn)場施工操作對社會(huì)環(huán)境帶來的消極影響，例如，因隧道施工堵塞交通、損壞管道、附近居民正常生活受到影響等。（5）生態(tài)環(huán)境事故。盾構(gòu)隧道工程的施工會(huì)在一定程度上威脅到生態(tài)環(huán)境，例如，河道與地下水位發(fā)生改變，或者是因盾構(gòu)隧道過程改變徑流。

2.施工風(fēng)險(xiǎn)影響因素

（1）地質(zhì)因素產(chǎn)生的施工風(fēng)險(xiǎn)

對當(dāng)前國內(nèi)盾構(gòu)隧道項(xiàng)目實(shí)施來講，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，在一些卵石的地層內(nèi)施工，卵石地層容易造成刀具偏磨，從而造成需要停機(jī)進(jìn)行刀具更換。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，在隧道密閉的空間及容易造成作業(yè)人員中毒，在盾構(gòu)穿越經(jīng)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。軟硬的地層交界地帶施工，容易發(fā)生盾構(gòu)機(jī)受力狀態(tài)差產(chǎn)生姿態(tài)偏移。地下管網(wǎng)被破壞基于以上的因素，會(huì)延續(xù)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，而且也容易給工程公司帶來一些損失，會(huì)給工作人員帶來人身傷亡的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）人為因素產(chǎn)生的施工風(fēng)險(xiǎn)

在盾構(gòu)隧道工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，除了地質(zhì)因素而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)之外，許多人為因素也會(huì)給施工工作帶來許多的風(fēng)險(xiǎn)，在項(xiàng)目實(shí)施之前，要對工程項(xiàng)目的地質(zhì)，進(jìn)行全面的勘察分析施工過程中不良地質(zhì)的分部和可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。在項(xiàng)目施工場地的地質(zhì)勘查時(shí)，如果工程人員沒有進(jìn)行全方位地勘察分析，那么就會(huì)導(dǎo)致后期的項(xiàng)目施工中無法提前針對風(fēng)險(xiǎn)隱患采取的預(yù)防措施。對于盾構(gòu)施工，人為因素產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)包含了工程人員沒有按照施工制度和相應(yīng)的工程建設(shè)流程來操作，也未能夠按照工程方案的要求及使用盾構(gòu)機(jī)及配套設(shè)備。在項(xiàng)目施工的前期，沒有做好充足的準(zhǔn)備工作，也對施工現(xiàn)場的各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)未能夠進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督檢查，也未能夠?qū)φ麄€(gè)施工過程進(jìn)行監(jiān)督。部分工程人員責(zé)任心不強(qiáng)，就會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量下降，而且也會(huì)使項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度被拖延容易造成安全事故產(chǎn)生，及影響到日常工程的質(zhì)量。一些工程人員的安全思想意識比較淡薄，這就是工程現(xiàn)場發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故的一個(gè)重要原因，缺乏安全自然意識，就容易造成一些安全的保障措施落實(shí)不到位，從而誘發(fā)施工的安全事故。

三、盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避策略

1.盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制策略

在隧道工程建造時(shí)，要加強(qiáng)對隧道工程事故的控制，結(jié)合盾構(gòu)始發(fā)施工的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，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)就要由工程人員針對于隧道口洞口，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)地勘察研究分析，針對于項(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。之后，再使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工前期，還需要隧道洞口，進(jìn)行一定量的加固處理。要防止盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)的故障問題產(chǎn)生，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。

在隧道的挖掘施工時(shí)，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，保證在隧道進(jìn)出口工作順利，來避免隧道安全事故產(chǎn)生。要為后續(xù)項(xiàng)目施工而定的基礎(chǔ)，同時(shí)提供更多的施工便利。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)還需要要求工作人員能夠佩戴一些安全的設(shè)備，要求工程人員利用氣體檢測儀器設(shè)備，來對盾構(gòu)的隧道內(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)呼吸的安全。此外，還要對施工現(xiàn)場工程設(shè)備驗(yàn)收整理，這樣在某種程度上，會(huì)降低對盾構(gòu)工程項(xiàng)目施工的危險(xiǎn)系數(shù)。此外，還要對設(shè)備進(jìn)出洞的阻力做好全面地監(jiān)測管理控制，避免因?yàn)槎纯谶M(jìn)出阻力過大，而影響到項(xiàng)目實(shí)施。

2.隧道掌子面出現(xiàn)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避措施

在盾構(gòu)隧道挖掘時(shí)，除了規(guī)避隧道口的施工風(fēng)險(xiǎn)，還要對隧道開挖面的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)與開挖面出現(xiàn)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的情況主要存在于刀盤前掌子面的壓力控制。對于掌子面的壓力控制需要根據(jù)地質(zhì)情況、水文情況、隧道埋深來確定需維持的土壓力。當(dāng)遇到地質(zhì)的變化、埋深變化和地面情況對掌子面的土壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.盾構(gòu)施工中隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)控制措施

在隧道項(xiàng)目工程施工時(shí)，除了以上風(fēng)險(xiǎn)控制措施需要制定之外，還需要重點(diǎn)關(guān)注在隧道施工中，可能產(chǎn)生洞內(nèi)的塌方風(fēng)險(xiǎn)。隧道塌方出現(xiàn)的主要原因是管片收到強(qiáng)烈外力的作用，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致的。而外力產(chǎn)生的主要因素為水土流失導(dǎo)致地層出現(xiàn)局部空洞，土體瞬間垮塌造成的沖擊力。所以在盾構(gòu)施工過程中，需高度關(guān)注管片拼裝的質(zhì)量，止水條的完整安裝是控制施工風(fēng)險(xiǎn)的一大重要措施。同時(shí)在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，還要對一些混凝土漿液建筑進(jìn)行全方位地管控，來提高混凝土結(jié)構(gòu)體的硬度水平，也避免了隧道破損面，再次被擴(kuò)大。

4.規(guī)避地質(zhì)勘查風(fēng)險(xiǎn)控制措施

由于我國地理信息分布比較復(fù)雜，這給地質(zhì)勘查帶來很多的難度，也會(huì)進(jìn)一步增加盾構(gòu)隧道項(xiàng)目建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)。在隧道的挖掘時(shí)，工程人員使用更先進(jìn)的設(shè)備，尤其是要使用地質(zhì)的鉆孔設(shè)備、超聲回波、超聲波和探測儀。在勘探時(shí)，如果地質(zhì)地層的情況比較復(fù)雜，那么需要對地質(zhì)層以下的地質(zhì)水文條件作出全面地分析，包含了地質(zhì)的水源水深和土壤的厚度等多方面的數(shù)據(jù)，這樣就能夠?yàn)槎軜?gòu)隧道施工，而提供更大安全保障和支持，降低項(xiàng)目施工的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在盾構(gòu)隧道實(shí)施期間，還要根據(jù)地質(zhì)勘查的參數(shù)，可能會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)事故，進(jìn)行全面的調(diào)整，這樣就在某種程度上，保證隧道工程施工的安全性和穩(wěn)定性。

四、結(jié)語

近年來，隨著我國交通工程大規(guī)模建設(shè)，在城市內(nèi)有大量地開發(fā)地鐵隧道，挖掘隧道，也會(huì)出現(xiàn)一些施工的風(fēng)險(xiǎn)，使用大型盾構(gòu)機(jī)，用高端的盾構(gòu)施工技術(shù)，來推動(dòng)隧道項(xiàng)目建設(shè)的執(zhí)行。在隧道施工中，會(huì)出現(xiàn)一些安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)影響到項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度和人員自身的生命安全，而且也會(huì)影響到工程公司的效益。因而，公司要進(jìn)一步加強(qiáng)對工程經(jīng)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，來保證盾構(gòu)項(xiàng)目工程能夠順利地實(shí)施。在隧道施工中還能夠進(jìn)一步保障工程項(xiàng)目人員人身的安全，這樣才能夠逐步推動(dòng)隧道項(xiàng)目施工可持續(xù)穩(wěn)健的發(fā)展。