淺析盾構法在工程施工中風險與對應措施

成曉靖

【摘要】盾構法施工技術在一些經濟發達的國家運用已經相當成熟了，由于可以在較大范圍的工程地質和水文地質條件下使用，機械化程度高、施工速度快、安全、無噪音，在我國城市地鐵建設中得到了廣泛應用，成為我國城市地鐵建設中的主要施工方法。本文通過對以往地鐵安全事故的統計，結合廣州市軌道交通十三號線首期工程（魚珠至象頸嶺段）[施工九標]土建工程新塘站～官湖站區間盾構實際工作，淺談對盾構隧道施工風險的認識，加強盾構隧道施工的安全管理，規避盾構施工風險，不斷地完善和提高盾構隧道施工的安全性。

【關鍵詞】盾構隧道；施工風險；對應措施

1. 工程及地質情況簡介

廣州市軌道交通十三號線首期工程（魚珠至象頸嶺段）[施工九標]土建工程新塘站～官湖站區間位于增城市新塘鎮北廣深鐵路旁，雙線盾構區間總長5086.751延米。本標段盾構區間隧道洞身穿越區域主要包括<2-4>粉質粘土、 <3-2>中密狀中粗砂層、<5Z-1>可塑狀砂質粘土層、<5Z-2>硬塑狀砂質粘土層、<6Z>全風化混合花崗巖，局部地段分布有<2-1B>淤泥質土、<4N-2>粉質粘土層、<7Z>強風化混合花崗巖；隧道通過區段，第四系地層中地下水較豐富。

2. 施工中常見的安全事故

2.1安全事故統計

盾構施工本身是一項技術含量高、受影響因素多、施工難度大的技術工作。雖然政府加強管理、建設單位嚴格要求、施工單位科學施工，但地鐵施工事故還是屢屢發生，并且層出不窮，不僅造成了大量人員傷亡和財產損失，而且還造成了很惡劣的社會影響。通過對北京、上海、杭州、廣州、深圳、成都、西安等地有重大傷亡的地鐵施工事故進行統計，發現近幾年各地地鐵事故頻發且呈逐年增加的趨勢。

2.2安全事故頻發原因分析

地鐵工程在施工階段出現的安全事故一般是由多方面因素引起的，不確定性因素很多。對一些工程項目安全事故的分析統計，概括起來主要包括以下方面：

⑴工程地質及水文地質的復雜性：工程所在區域的工程地質、水文地質條件復雜，表現出很大的隨機變異性；同時地層中還存在大量水的活動與作用。在地質勘察過程中，受到各種因素、施工條件的限制，勘察結果不可避免地與現場情況有一定的差距。

⑵工程建設周邊環境（建筑物、道路和地下管線等）的復雜性：地鐵一般修建于城市中心，地鐵工程周邊的地面建（構）筑物和環境設施十分復雜。各種建筑物資料及管線資料勘測不全、調查不詳或是因有關部門無法提供準確資料，使施工的危險性和不確定性增加。

⑶工程前期準備不充分，工期偏緊：許多地鐵項目前期工作不充分，技術準備不足，地鐵工期緊，往往要用3-4年建成20km的地鐵線，盲目追趕工期，使安全機制變形，最終導致安全事故的發生。

正是由于以上及其他方面的原因， 使近幾年城市地鐵隧道工程事故頻頻發生，而且事故造成的危害也越來越大，產生了一些不好的社會影響。

3. 盾構隧道施工風險研究的必要性

隧道與地下工程與其他工程項目相比，由于具有隱蔽性、復雜和不確定性等突出的特點，投資風險大，無論是設計、施工、決策都會遇到很多困難和障礙。尤其是在城市繁華或周圍環境復雜的地帶，隧道與地下工程的施工及運營要涉及到過多的拆遷、對周圍環境及管線的影響，如果決策考慮不周，在其規劃、設計施工和運營中均會對社會和國家造成不必要的重大的損失和不可估量的社會負面影響。例如在上海地鐵四號線2003年7月1日發生的重大工程事故已給我們敲響了警鐘。因此規避盾構施工風險已經成為了亟待解決的核心問題。為解決這一問題，就必然要借助風險評估和決策理論。風險評估可以對這些不確定因素進行分析，將不可預見的風險因素轉化為定量的指標，并通過計算風險效益來選擇風險控制措施，降低各種施工風險，以達到安全、經濟、高效的施工目標。

4. 結合工程實際談盾構隧道施工常見事故的規避措施

4.1地質風險的規避措施

⑴在盾構施工前，進行地質補勘，并在特殊地段進行有針對性的地質補充勘察，對地質情況進行復核，若與勘察設計階段提供的地質情況差異較大，應及時向設計反應，提出設計變更或采取其他處理措施。

⑵本區間粉質粘土層、砂質粘土層、全風化混合巖、混合花崗巖粘粒含量較高，盾構法施工經過該段時盾構機刀盤容易“結泥餅”。在盾構掘進時，應合理地控制盾構掘進參數，加強渣土改良技術，預防盾構機刀盤“結泥餅”及“噴涌”現象。

⑶在隧道結構底板位于淤泥質土層和砂層中的地段，考慮到砂土液化及軟土下陷使結構下沉，將在每環管片隧道底部的A1、A2、A3管片處設置3個注漿孔，進行袖閥管注漿加固。

4.2盾構進出洞施工風險的規避措施

⑴認真研究盾構始發端頭地層條件，借鑒類似工程盾構端頭地層加固經驗，制定安全可靠的地層加固方案。

⑵洞門破除前，必須先對地層加固效果進行檢測，滿足設計要求后再進行水平探孔，確定無流水、流砂等現象，方可進行洞門的破除。

⑶洞門破除時，要時刻注意掌子面的穩定情況，發現異常情況及時上報，并根據實際情況采取有效的應對措施。

⑷在進行始發臺架、反力架和首環負環管片的定位時，要嚴格控制始發臺架、反力架和負環管片的安裝精度，確保盾構始發姿態與設計線路基本重合。

⑸出洞前應在基座軌道上涂抹油脂，減少盾構推進阻力；在刀頭和簾布橡膠板上涂抹油脂，避免推進時刀頭損壞洞門簾布橡膠板。

4.3開挖面失穩風險的規避措施

本標段存在承壓水的地段，一旦土壓力設置不合理，容易引起開挖面失穩、流砂現象，更嚴重會直接危害到地面安全，為此應采取有效措施，防止開挖面失穩。

⑴可在正式掘進之前，采集區間地層碴土進行改良實驗，以取得第一手較為合理的參數，使開挖下來的渣土具有塑性流動性、止水性，并使渣土充滿壓力艙。

⑵控制好土倉壓力，防止開挖面失穩及其他問題的出現。

⑶控制推進速度和渣土排土量， 維持排土量和開挖量的平衡，使得工程項目能夠有序的進行。

結束語

⑴盾構隧道建設規模大，施工時影響因素多，施工安全和施工風險更具有挑戰性，作為地鐵建設者有責任由義務在各個環節重視安全工作，提前做好認真細節的評估和預測，依靠科學規范管理不斷提高地鐵建設安全水平，確保城市軌道交通建設健康發展。

⑵在地鐵隧道工程施工前應制定好各項應急預案，編制切實可行的應急程序，成立應急組織，備好應急物資，出現事故及時搶救。

⑶盾構掘進過程中要根據水文地質情況的變化，密切注視掘進參數的變化并認真分析，在盾構推進時根據實際情況及時調整和優化盾構掘進參數。

⑷應該對已有的成功或失敗的盾構法隧道施工案例進行分析統計，成功的案例應該要學習其中一些好的方法，失敗的案例也要從中吸取教訓，避免重復問題的出現。

⑸對盾構法施工的工程項目需要采取科學的方法進行管理。對于項目的前期要做好相關的準備工作，統籌好整個工程項目的方方面面，不要盲目要趕工期，要循序漸進的推進。尤其是當新問題出現的時候，有及時的討論，采取相應的措施解決。

參考文獻

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