盾構(gòu)在卵石層中施工安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)研究

趙建軍

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)建筑施工行業(yè)中呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)砂卵石地層盾構(gòu)施工問(wèn)題獲得了施工行業(yè)的廣泛關(guān)注，本文將對(duì)盾構(gòu)在卵石層掘進(jìn)技術(shù)中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行分析，為盾構(gòu)在沙卵層中施工提供一定的指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu);卵石層;施工風(fēng)險(xiǎn);研究

基于地質(zhì)條件，不同盾構(gòu)隧道刀具選型、盾構(gòu)機(jī)均有所不同。泥水平衡盾構(gòu)機(jī)通?？蛇\(yùn)用在粘土、砂土、礫砂土等地層，土壓平衡盾構(gòu)機(jī)則可應(yīng)用在砂土、砂礫巖石及粘土中，此外盾構(gòu)機(jī)選型與土層滲透系數(shù)息息相關(guān)，如若土層系數(shù)大便可將泥水盾構(gòu)機(jī)運(yùn)用其中，相反則可采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)。筆者將分別從：概述、施工安全風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策分析、施工質(zhì)量控制對(duì)策、促進(jìn)盾構(gòu)在卵石層中掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的有效對(duì)策等四個(gè)方面來(lái)闡述。

1、盾構(gòu)法概述

盾構(gòu)法的發(fā)展由來(lái)已久，該施工方法是由法國(guó)工程師發(fā)明。

盾構(gòu)法在實(shí)際施工中需要采用特定形狀構(gòu)件對(duì)土體穩(wěn)定性加以維持，為作業(yè)人員施工創(chuàng)建一個(gè)安全條件，與此同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)隧道軸線對(duì)土體進(jìn)行挖掘。

盾構(gòu)施工通常由安裝、拆卸、地層開(kāi)挖與推進(jìn)、襯砌支護(hù)拼裝、防水等工序構(gòu)成。盾構(gòu)法作為近年來(lái)最為流行的方式，與傳統(tǒng)礦山法相比，盾構(gòu)法優(yōu)越性更加顯著，并受到施工單位歡迎。就目前來(lái)看，盾構(gòu)法在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，被逐漸被人們所了解。但是盾構(gòu)在地質(zhì)較差地層尤其是卵石層中極易出現(xiàn)管片上浮或下沉、開(kāi)挖面坍塌冒頂、刀盤磨損嚴(yán)重等風(fēng)險(xiǎn)。

2、盾構(gòu)在卵石層中施工安全風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策分析

綜上對(duì)盾構(gòu)法進(jìn)行了闡述，就目前來(lái)看盾構(gòu)法在施工中還存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，以下是對(duì)盾構(gòu)法在卵石層中掘進(jìn)技術(shù)中施工風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策展開(kāi)分析。

2.1地表沉降塌陷風(fēng)險(xiǎn)及控制對(duì)策

盾構(gòu)法在卵石層中掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用中極易產(chǎn)生了地表沉降塌陷問(wèn)題，由于隧道頂部覆土穩(wěn)定性不高，導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中平衡土壓力較小，極易導(dǎo)致地面塌陷的發(fā)生。另外受砂卵石土層與滲透率影響，導(dǎo)致土壓平衡機(jī)理難以平衡，最終導(dǎo)致細(xì)顆粒嚴(yán)重流失，從而引發(fā)地表塌陷。另外盾構(gòu)掘進(jìn)中，若是同步注漿不及時(shí)便會(huì)導(dǎo)致地面塌陷問(wèn)題的發(fā)生。

為控制地表沉降塌陷風(fēng)險(xiǎn)，還應(yīng)采取有效的控制手段。根據(jù)隧道埋深參數(shù)及地質(zhì)情況，對(duì)土倉(cāng)平衡切開(kāi)土壓力合理設(shè)定，以防波動(dòng)產(chǎn)生。另外盾構(gòu)螺旋機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)將防涌門開(kāi)到適當(dāng)范圍，一旦噴涌發(fā)生則應(yīng)將后閘門放下，對(duì)大噴涌情況進(jìn)行隔斷。與此同時(shí)還應(yīng)對(duì)碴土改良系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，選擇質(zhì)量高的泡沫劑。

2.2盾構(gòu)刀具磨損及換刀風(fēng)險(xiǎn)及控制對(duì)策

由于盾構(gòu)掘進(jìn)砂卵石層地段相對(duì)較長(zhǎng)，導(dǎo)致土地開(kāi)挖面卵石粒徑較大，導(dǎo)致施工掘進(jìn)時(shí)，刀盤切削難以轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致刀具偏磨的產(chǎn)生。另外在常壓進(jìn)艙檢查過(guò)程中，應(yīng)選擇合適的刀具，將土倉(cāng)內(nèi)部碴土空間清理出來(lái)，將土壓平衡打破。此外掌子面土體易坍塌，對(duì)作業(yè)人員生命安全造成嚴(yán)重威脅，導(dǎo)致地面坍塌發(fā)生。

而施工風(fēng)險(xiǎn)控制管理應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察圖來(lái)開(kāi)展，施工人員應(yīng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)實(shí)施定期保養(yǎng)，確保盾構(gòu)機(jī)的有效運(yùn)行。當(dāng)盾構(gòu)刀具進(jìn)入砂卵石層后，應(yīng)對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保其一次性通過(guò)。另外卵石含量不規(guī)律，導(dǎo)致刀具磨損難以確定。施工人員在必要情況下對(duì)盾構(gòu)刀具及時(shí)更換，并開(kāi)展常壓開(kāi)倉(cāng)試驗(yàn)。

2.3盾構(gòu)掘進(jìn)軸線偏差風(fēng)險(xiǎn)及控制手段

在盾構(gòu)掘進(jìn)中，由于推進(jìn)姿態(tài)難以控制，導(dǎo)致隧道軸線位置產(chǎn)生偏差。如若盾構(gòu)欠挖、糾偏不及時(shí)均會(huì)導(dǎo)致軸線偏差的發(fā)生。為避免這類施工風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生，應(yīng)對(duì)掘進(jìn)參數(shù)合理參數(shù)，對(duì)盾構(gòu)姿態(tài)優(yōu)化調(diào)整，對(duì)平衡土壓力加以設(shè)定，降低欠挖及超挖現(xiàn)象的產(chǎn)生，并對(duì)盾構(gòu)姿勢(shì)加以調(diào)整。

2.4管片上浮或下沉風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

盾構(gòu)機(jī)在砂卵層地質(zhì)中掘進(jìn)時(shí)，易出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)體出現(xiàn)上抬、下浮或者左右偏斜，也易出現(xiàn)管片上浮或者下沉，為避免出現(xiàn)以上情況，要在絕境時(shí)嚴(yán)格控制推進(jìn)千斤頂油缸的壓力控制，確保各千斤頂對(duì)管片均勻受壓，保證同步注漿量質(zhì)量，確保管片襯背填充密實(shí)度，并定期對(duì)管片襯背進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，形成止水分區(qū)的作用，嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)，盡量減少盾構(gòu)機(jī)蛇行超挖量，同時(shí)在掘進(jìn)過(guò)程中做好監(jiān)測(cè)工作，對(duì)洞內(nèi)管片上浮、旋轉(zhuǎn)、收斂等時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)根據(jù)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，以保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工安全及成型隧道質(zhì)量。

3、掘進(jìn)參數(shù)控制及渣土概率對(duì)策

3.1對(duì)掘進(jìn)參數(shù)合理控制

為控制盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)的合理性，還應(yīng)對(duì)推進(jìn)速度加以控制，確保土倉(cāng)壓力的穩(wěn)定性提升，值得注意的是，螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)與掘進(jìn)速度一致，同時(shí)開(kāi)展注漿，確保漿液可均勻填實(shí)縫隙。此外還應(yīng)對(duì)掘進(jìn)出碴量參數(shù)進(jìn)行控制，將每環(huán)出渣量控制在54～58方，一旦超挖應(yīng)立即上報(bào)。

3.2實(shí)施渣土改良方法

在砂卵石地層中泡沫劑起到一定潤(rùn)滑作用，可有效降低刀具磨損率，同時(shí)起到降溫作用。在泡沫劑選擇中應(yīng)盡量選擇以潤(rùn)滑性能為主的泡沫，實(shí)際添加量應(yīng)根據(jù)實(shí)際地層情況來(lái)確定。

4、盾構(gòu)在卵石層中施工質(zhì)量控制對(duì)策

為促進(jìn)盾構(gòu)技術(shù)在卵石層的高效應(yīng)用，還應(yīng)采取多種有效對(duì)策，對(duì)管片生產(chǎn)質(zhì)量加以控制、盾構(gòu)結(jié)構(gòu)掘進(jìn)與管片拼裝、加強(qiáng)防水工程質(zhì)量控制，詳情如下。

4.1對(duì)管片生產(chǎn)質(zhì)量加以控制

為促進(jìn)盾構(gòu)技術(shù)更好地應(yīng)用，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管片質(zhì)量的控制力度。管片生產(chǎn)應(yīng)從生產(chǎn)方案、材料質(zhì)量、管片脫模、組模、混凝土澆筑、混凝土配比、養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)等方面來(lái)開(kāi)展管理工作。在管片質(zhì)量控制中，應(yīng)提前三個(gè)月對(duì)施工組織嚴(yán)格審查，確保施工人員專業(yè)水平。另外還應(yīng)對(duì)管片試片生產(chǎn)階段進(jìn)行控制，在管片檢漏試驗(yàn)與三環(huán)拼裝工作完成后方可批量生產(chǎn)。同時(shí)施工人員應(yīng)對(duì)混凝土配合比合理控制，對(duì)混凝土配合比數(shù)據(jù)隨機(jī)抽查，確?；炷僚浜媳确舷嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

另外在混凝土澆筑中，還應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)理力度，對(duì)管片檢漏試驗(yàn)、抗?jié)B試驗(yàn)進(jìn)行檢查，從而達(dá)到質(zhì)量控制目的。在成品管片管理中，應(yīng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)檢查及廠內(nèi)檢查嚴(yán)格把握，確保成品質(zhì)量符合隧道施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外還應(yīng)對(duì)管片養(yǎng)護(hù)時(shí)間、溫度進(jìn)行控制，這對(duì)于隧道施工質(zhì)量的提升具有實(shí)際意義?？偠灾?，在盾構(gòu)隧道施工初期應(yīng)對(duì)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，確保整個(gè)施工工程的有效開(kāi)展。

4.2盾構(gòu)結(jié)構(gòu)掘進(jìn)與管片拼裝

盾構(gòu)機(jī)姿勢(shì)、拼裝工人操作水平，均會(huì)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)管片安裝質(zhì)量造成影響，如何控制好盾構(gòu)掘逐漸成為施工企業(yè)最大的問(wèn)題，首先，監(jiān)理單位的質(zhì)量管理人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)日常監(jiān)理工作，做好管片，檢漏實(shí)驗(yàn)，并對(duì)管片發(fā)生的滲漏，裂縫等進(jìn)行詳細(xì)記錄，并要求施工單位將有問(wèn)題的管片及時(shí)更換，其次，對(duì)于管片選型、地質(zhì)情況、盾構(gòu)推力等施工參數(shù)間的關(guān)系詳細(xì)分析，從而對(duì)管片拼裝效果加以控制，為了確定盾構(gòu)機(jī)的質(zhì)量，還應(yīng)對(duì)始架定位進(jìn)行調(diào)整，確保其處于最佳的位置，避免盾構(gòu)機(jī)在等情況的發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生了偏向，應(yīng)立即糾正，并將糾正材料運(yùn)用其中，保持間隙。另外為防止管片松弛現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于正在施工中的隧道工程應(yīng)對(duì)其設(shè)計(jì)合理化，將管片拉緊裝置應(yīng)用其中盾構(gòu)掘進(jìn)質(zhì)量的提升加以控制，確保整個(gè)隧道工程質(zhì)量水平的提升。

4.3防水工程質(zhì)量控制

在盾構(gòu)工程施工中防水工程作為一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，為促進(jìn)防水工程質(zhì)量的有效管理，應(yīng)從多個(gè)方面來(lái)開(kāi)展，首先對(duì)同步注漿質(zhì)量加以控制，在防水工程中，填充盾尾間隙的注漿液作為其第一道防水線，確保注漿扎實(shí)性，提高防滲性能，避免漏出現(xiàn)象的發(fā)生;其次還應(yīng)對(duì)防水材料質(zhì)量加以控制，管片縫隙處的止水條作為防守的重要防線，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采取質(zhì)量有保障的廠家生產(chǎn)的止水條。避免將質(zhì)量不佳的材料帶入施工現(xiàn)場(chǎng);第三，還應(yīng)對(duì)管片銜接防水性能加以控制，當(dāng)管片拼裝完成后，為防止管片銜接間縫的滲水現(xiàn)象發(fā)生，還應(yīng)將道床混凝土澆筑與倒床表面下的手孔封堵工程結(jié)合在一起。

值得注意的是在實(shí)際施工中應(yīng)對(duì)管片拼接縫隙進(jìn)行全面檢查，確保螺栓處于拉緊狀態(tài)，并對(duì)鎖孔內(nèi)的雜物進(jìn)行清理，最后還應(yīng)對(duì)管片質(zhì)量進(jìn)行管理，當(dāng)工程掘進(jìn)環(huán)節(jié)竣工后，監(jiān)理單位應(yīng)安排相關(guān)人員對(duì)隧道滲漏點(diǎn)情況進(jìn)行檢查，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集來(lái)制定有效的管理方案。通過(guò)多方面的質(zhì)量控制，確保地鐵工程防水質(zhì)量水平的有效提升。

4.4加強(qiáng)人員培訓(xùn)力度

培訓(xùn)人員主要包括：特種作業(yè)者、普通工人、新工人;項(xiàng)目各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)人員、工程技術(shù)人員、基層管理人員;其中管理人員資質(zhì)培訓(xùn)和特種作業(yè)者培訓(xùn)主要依靠第三方完成。a.培訓(xùn)內(nèi)容主要涵蓋環(huán)境管理和安全管理基礎(chǔ)理論知識(shí);文明施工制度和施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理規(guī)范;管理人員的專業(yè)知識(shí);特定環(huán)境下的操作規(guī)范和具體問(wèn)題注意事項(xiàng)。b.工程項(xiàng)目相關(guān)監(jiān)護(hù)技能和監(jiān)測(cè)方法。c.針對(duì)緊急事故或者潛在事故的主要防范措施和自我防護(hù)途徑。d.在事故發(fā)生后、上崗前、節(jié)假日前后、施工環(huán)境改變等以上情況下，應(yīng)實(shí)施針對(duì)性的施工安全教育，以免因人為因素、環(huán)境因素引發(fā)安全事故。同時(shí)，在工程項(xiàng)目分包企業(yè)上崗前，明確其安全操作規(guī)范，強(qiáng)調(diào)安全生產(chǎn)理念。此外，針對(duì)新職工，要求其必須取得相關(guān)勞動(dòng)教育卡，通過(guò)三級(jí)安全教育方可批準(zhǔn)上崗。

結(jié)語(yǔ)：

盾構(gòu)法作為一種有效的施工技術(shù)，經(jīng)多年探索已逐漸形成完整的施工體系，在建筑行業(yè)中得到了有效應(yīng)用。為控制盾構(gòu)法施工安全質(zhì)量水平，還應(yīng)對(duì)工程安全質(zhì)量管理制度加以健全，對(duì)人員培訓(xùn)體系進(jìn)行完善，確保其掌握專業(yè)的盾構(gòu)施工技術(shù)，為今后的工程建設(shè)奠定重要基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

趙建軍（1988-），男，本科，工程師，從事地鐵建設(shè)管理工作。