芻議地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理

陸磊

（無錫地鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214023）

1 地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的重要性

地鐵是城市交通系統(tǒng)的重要組成部分，可以打通各個(gè)區(qū)域的交通模塊，減少人們的通勤時(shí)間與通勤成本，為城市拓展發(fā)展規(guī)模打下良好基礎(chǔ)。但是，我國(guó)疆域遼闊，各地土質(zhì)條件、水文情況不同，地鐵工程大部分又在地下進(jìn)行建設(shè)，使地鐵工程面臨更大的建設(shè)難題[1]。在地鐵施工中，盾構(gòu)法是一種暗挖全機(jī)械化施工方法，采用盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備在地下空間持續(xù)推進(jìn)，利用盾構(gòu)外殼、管片支撐地下空間的圍巖結(jié)構(gòu)，預(yù)防隧道內(nèi)部產(chǎn)生大規(guī)模的坍塌情況。通過切削裝置，對(duì)開挖面做大規(guī)模的土體開挖，并與相應(yīng)運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備配合，將土方運(yùn)輸?shù)介_挖面以外的區(qū)域。借助千斤頂對(duì)盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加壓頂進(jìn)，同步拼裝運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)的預(yù)制混凝土管片，以此構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的隧道結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)法是地鐵工程施工建設(shè)的重要施工方法，需要考慮更多的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，保證地鐵工程順利竣工交付，為城市未來的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

2 地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的誘因

在地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)中，存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)因素。為提升本文參考價(jià)值，現(xiàn)對(duì)以下3 種主要成因進(jìn)行分析。

1）施工質(zhì)量管控不到位。地鐵盾構(gòu)施工時(shí)間跨度大，施工任務(wù)總量大，即使可以在日常施工作業(yè)中落實(shí)各項(xiàng)施工質(zhì)量管控措施，也難免會(huì)有一些不易察覺的施工質(zhì)量殘留問題。在之后的地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)中，這種施工質(zhì)量問題數(shù)量與規(guī)模會(huì)不斷增加，最終發(fā)展成不可控、危險(xiǎn)性高的嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）施工安全相關(guān)措施有待完善[2]?？紤]到地鐵盾構(gòu)施工多在地下完成，各類機(jī)械設(shè)備會(huì)面臨更為嚴(yán)苛的使用條件，多數(shù)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)單位以更高的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)與制造。在多數(shù)情況下，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的操作指導(dǎo)進(jìn)行正常施工作業(yè)，不會(huì)產(chǎn)生過于嚴(yán)重的安全問題。正是因?yàn)橛袡C(jī)械設(shè)備這種“保障”，導(dǎo)致在許多地鐵盾構(gòu)施工過程中，施工安全相關(guān)措施內(nèi)容不夠全面，無法成為施工人員參考應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，極易出現(xiàn)突發(fā)安全事故，造成更為嚴(yán)重的安全問題。

3）缺少詳細(xì)的應(yīng)急處理相關(guān)內(nèi)容。許多地鐵建設(shè)單位認(rèn)識(shí)到關(guān)注地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的重要性，并在多個(gè)方面開展相應(yīng)的防護(hù)措施，借此排除眾多安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。但是，地鐵建設(shè)單位沒有對(duì)應(yīng)急處理進(jìn)行更深入的研究，許多內(nèi)容僅提供大致方向，缺少詳細(xì)指導(dǎo)方法，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)管理人員與施工人員的專業(yè)水平與工作經(jīng)驗(yàn)提出了較高的要求，無法真正實(shí)現(xiàn)地鐵盾構(gòu)施工的零風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)。

3 地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策

為保證地鐵盾構(gòu)的安全施工，保護(hù)管理人員與施工人員的人身安全，需要在明確地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)誘因基礎(chǔ)上，制定與之匹配的管理對(duì)策，將各項(xiàng)工作落實(shí)到位，才能達(dá)到零風(fēng)險(xiǎn)施工目標(biāo)。為此，在整理大量資料后，與若干行業(yè)專家進(jìn)行詳細(xì)討論，決定從施工質(zhì)量、施工安全、應(yīng)急處理等角度，構(gòu)建相對(duì)完善的地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策，為更多的地鐵建設(shè)單位提供幫助。

3.1 關(guān)注各類施工質(zhì)量技術(shù)措施

施工質(zhì)量技術(shù)措施可以細(xì)分為以下幾項(xiàng)內(nèi)容。

3.1.1 盾構(gòu)軸線

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)期間，需要對(duì)掘進(jìn)方向、位置進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)軸線之間誤差小于±50 mm。建議對(duì)盾構(gòu)機(jī)工作姿態(tài)做定期測(cè)量，如果發(fā)現(xiàn)偏差過大，必須及時(shí)糾正。在隧道內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)襯砌后，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的盾尾間隙進(jìn)行測(cè)量，做好相應(yīng)的糾偏處理。可以在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)100 m后，將理論軸線作為標(biāo)準(zhǔn)，鋪設(shè)相應(yīng)的引測(cè)水準(zhǔn)與直伸導(dǎo)線，進(jìn)行相應(yīng)的盾構(gòu)軸線檢查工作?？梢栽诙軜?gòu)機(jī)右上方管片位置，設(shè)置一個(gè)使用鋼板材料制作的吊籃，并在其底部通過設(shè)置強(qiáng)制對(duì)中螺栓孔固定全站儀。利用洞口導(dǎo)線，獲取強(qiáng)制對(duì)中點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并讓其和隧道的地下控制導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)做詳細(xì)對(duì)比。如果坐標(biāo)數(shù)據(jù)差別過大，則要進(jìn)行二次對(duì)比，以地下導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方位，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)沿著軸線方向穩(wěn)定掘進(jìn)[3]。

3.1.2 盾構(gòu)機(jī)停機(jī)

對(duì)于膨潤(rùn)土壓注盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)，在停機(jī)之前，盾構(gòu)機(jī)刀盤仍處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，需要利用加泥加水系統(tǒng)，向刀盤正面位置注入適量的膨潤(rùn)土漿液，并向土艙中填充足夠的膨潤(rùn)土，開啟螺旋機(jī)，觀察出土情況。如果在出土中發(fā)現(xiàn)膨脹土漿液，則停止當(dāng)前膨潤(rùn)土漿液注入行動(dòng)。在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)后，需要通過超前注漿孔和徑向注漿孔對(duì)盾構(gòu)機(jī)機(jī)體外圍位置壓注膨潤(rùn)土泥漿，避免在停機(jī)期間，刀盤被砂層抱死。等到最后一環(huán)管片完成拼裝作業(yè)后，需要通過盾尾位置油脂壓注口，注入足夠的油脂。并通過單點(diǎn)逐個(gè)壓注模式，保證均勻壓注油脂，以250 kg 壓注油脂量為標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防盾尾在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)期間，出現(xiàn)漏水漏砂現(xiàn)象。

3.1.3 壁后注漿質(zhì)量

利用以前獲得的試掘進(jìn)數(shù)據(jù)，合理選擇注漿材料，控制材料的配合比，根據(jù)隧道的地質(zhì)條件、內(nèi)部環(huán)境情況，使用單液注漿或雙液注漿模式。注漿材料的使用性能、應(yīng)用強(qiáng)度等特性，都需要做好技術(shù)測(cè)試，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，才允許注漿材料正常使用。進(jìn)行注漿作業(yè)之前，需要對(duì)注漿設(shè)備、注漿孔進(jìn)行全面檢查；在注漿作業(yè)中，要關(guān)注注漿量、注漿壓力、注漿速度，保證壁后注漿質(zhì)量。需要注意，在注漿作業(yè)中，要保持連續(xù)注漿，不能出現(xiàn)中斷注漿情況。結(jié)束注漿作業(yè)后，需要使用清水對(duì)注漿管路進(jìn)行充分清洗，避免下次注漿作業(yè)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。如果是對(duì)管片進(jìn)行注漿作業(yè)，還要對(duì)注漿口進(jìn)行可靠的封堵[4]。

3.2 注意施工安全技術(shù)措施

施工安全技術(shù)措施可以細(xì)分為以下幾項(xiàng)內(nèi)容。

3.2.1 渣土運(yùn)輸

運(yùn)輸渣土?xí)r，需要讓運(yùn)輸車輛盡可能保持穩(wěn)定運(yùn)輸狀態(tài)，避免在隧道中出現(xiàn)偏離軌道、速度控制問題，造成運(yùn)輸車輛撞擊其他物體，出現(xiàn)其他衍生安全風(fēng)險(xiǎn)。在運(yùn)輸車輛進(jìn)入隧道之前，需要對(duì)各個(gè)機(jī)械部件的情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保運(yùn)輸車輛在隧道內(nèi)的最大移動(dòng)速度低于8 km/h?？紤]到一些施工區(qū)間具有較大的坡度，需要為運(yùn)輸車輛設(shè)置可靠的防溜車裝置，如果出現(xiàn)溜車情況，防溜車裝置也可以及時(shí)卡在軌枕上，避免造成更為嚴(yán)重的安全事故。對(duì)于隧道中的軌道，也需要進(jìn)行必要的維護(hù)工作，保證軌道表面的清潔度，避免發(fā)生軌道松動(dòng)、偏離等情況[5]。

3.2.2 盾構(gòu)區(qū)間隧道施工

盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)作業(yè)之前，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)施工區(qū)域周圍的地質(zhì)、水文條件進(jìn)行詳細(xì)勘察，明確周圍建筑分布情況、埋設(shè)管線具體位置，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完整的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工安全技術(shù)措施。審批合格后，再要求施工人員以審批后的施工安全技術(shù)措施開展后續(xù)的掘進(jìn)作業(yè)。施工人員做操作盾構(gòu)機(jī)時(shí)，需要關(guān)注各類器械儀表數(shù)值變化情況，分析當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)是否可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果器械儀表數(shù)值變化幅度過大，或者盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重問題，則要對(duì)其妥善處理，避免對(duì)正常盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)計(jì)劃造成影響。在拼裝管片時(shí)，要保證螺栓緊固，提升管片拼裝質(zhì)量。同時(shí)，拼裝機(jī)工作區(qū)域禁止非施工人員進(jìn)出。在隧道中需要預(yù)留足夠?qū)挾鹊娜诵型ǖ?，所有人員僅可以在人行通道上走動(dòng)，禁止在其他區(qū)域走動(dòng)、停留。

3.2.3 土方與管片吊裝

土方吊裝時(shí)，地面需要有指揮人員，指揮施工人員提放土斗。而在土方起吊時(shí)，在坑內(nèi)的施工人員需要預(yù)先移動(dòng)到安全位置。如果有泥土粘在土斗上，需要將土斗放置在地面上，再對(duì)泥土進(jìn)行鏟除，禁止在土斗處于懸空狀態(tài)下進(jìn)行泥土鏟除處理。管片起吊之前，需要對(duì)吊帶寬度、位置等做充分檢查，確保吊帶符合管片起吊需求。如果需要在夜間進(jìn)行土方與管片吊裝作業(yè)，需要設(shè)置足夠數(shù)量的照明設(shè)備，保證吊裝現(xiàn)場(chǎng)擁有足夠的照度。禁止在昏暗條件下進(jìn)行吊裝作業(yè)，在一些惡劣天氣下，如暴雨、大風(fēng)等情況，也禁止進(jìn)行吊裝作業(yè)。始發(fā)井與隧道內(nèi)部需要配置具有獨(dú)立性質(zhì)的通訊信號(hào)系統(tǒng)，要求在地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)中保持良好的通訊效果，保證指揮人員與施工人員的順暢交流，以此實(shí)現(xiàn)土方與管片的安全吊裝。

3.3 預(yù)設(shè)各類安全事故的應(yīng)急處理措施

應(yīng)急處理措施可以細(xì)分為以下幾項(xiàng)內(nèi)容。

3.3.1 洞門涌水、流沙及坍塌

發(fā)生洞門涌水、流沙及坍塌安全事故時(shí)，需要立刻停止當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要通過通信信號(hào)系統(tǒng)及時(shí)聯(lián)絡(luò)應(yīng)急救援小組，由應(yīng)急救援小組負(fù)責(zé)制定具體的應(yīng)急處理措施。如果現(xiàn)場(chǎng)施工人員受傷，需要由地鐵盾構(gòu)工程的救護(hù)人員立即查看，并進(jìn)行緊急救援，隨即送往距離施工現(xiàn)場(chǎng)最近的醫(yī)院進(jìn)行后續(xù)治療。應(yīng)急救援小組可以使用洞門預(yù)留注漿孔，向內(nèi)部壓注雙液漿，控制洞門涌水情況。如果內(nèi)部水壓過大，造成大規(guī)模的涌水問題，需要立刻開啟降水井，對(duì)內(nèi)部水壓進(jìn)行降壓處理。仍使用洞門預(yù)留注漿孔，向內(nèi)部壓注聚氨酯，等到涌水得到有效控制后，再使用雙液漿對(duì)洞門進(jìn)行封堵處理。也可以通過管片壁對(duì)其后方區(qū)域做二次注漿處理，阻斷洞門加固區(qū)和外圍的水力關(guān)聯(lián)條件堵住洞門空隙，避免洞門出現(xiàn)更嚴(yán)重的涌水、流沙情況[6]。

3.3.2 周邊建筑物開裂、傾斜幅度過大

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)位置靠近周邊建筑物時(shí)，若建筑物出現(xiàn)較大幅度的開裂、傾斜情況，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要立刻聯(lián)絡(luò)應(yīng)急救援小組，并開展相應(yīng)的補(bǔ)救、搶險(xiǎn)處理。同時(shí)，地鐵建設(shè)單位需要及時(shí)上報(bào)給相關(guān)部門，和相關(guān)部門一同對(duì)周邊建筑物的居民做安全疏散、安置工作。確認(rèn)周邊建筑物在隧道中的具體位置，并對(duì)該位置做二次注漿處理，直到問題建筑物不繼續(xù)發(fā)生傾斜、開裂情況，終止二次注漿作業(yè)。在問題建筑物保持穩(wěn)定狀態(tài)后，隨機(jī)恢復(fù)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)作業(yè)，在最短時(shí)間內(nèi)讓問題建筑物脫離盾構(gòu)機(jī)施工影響范圍，避免產(chǎn)生二次傷害。施工人員也需要在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)作業(yè)中，對(duì)掘進(jìn)數(shù)據(jù)做可靠的監(jiān)測(cè)處理，利用數(shù)據(jù)變化情況及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，避免出現(xiàn)過于嚴(yán)重的地面沉降問題。完成安全事故處理作業(yè)后，地鐵建設(shè)單位還需要對(duì)本次安全事故發(fā)生原因進(jìn)行調(diào)查，對(duì)相應(yīng)的施工措施進(jìn)行優(yōu)化，避免在未來施工作業(yè)中出現(xiàn)同類安全事故。

4 結(jié)語

地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，在實(shí)際操作中，可以在充分吸納本文理論內(nèi)容基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析實(shí)際施工條件，結(jié)合其他參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)一套內(nèi)容詳細(xì)、結(jié)構(gòu)完整的地鐵盾構(gòu)施工方案，并在之后的施工作業(yè)中妥善落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)管理的各項(xiàng)內(nèi)容，保障各項(xiàng)資源的高效利用，將更高質(zhì)量的地鐵工程投入到應(yīng)用中，推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。