淺析地鐵盾構施工的安全風險管理

屈 勃 劉文韜

西安市政道橋建設有限公司

淺析地鐵盾構施工的安全風險管理

屈 勃 劉文韜

西安市政道橋建設有限公司

當前，隨著經濟的發展，地鐵工程項目建設逐漸增多。我國在這部分地下工程中主要聯合鉆爆工藝、盾構法進行開拓，在實際進行地鐵項目施工的過程中，盾構施工技術基于自身的優勢性而被廣泛的應用于施工之中。然而，在盾構法具體實施過程中，也會受到諸多因素影響而產生一定風險。為保證盾構法順利實施，且發揮成效，就必須加強相關風險管理。基于此，文章就地鐵盾構施工的安全風險管理進行分析。

地鐵盾構施工；安全風險；管理措施

1 地鐵區間隧道盾構施工概述

盾構法是地鐵區間施工過程中常用的方法之一，它主要是通過盾構機開挖隧道。通過盾構機外殼可有效抵抗土體壓力，同時將千斤頂頂住既有管片，通過活塞桿產生推力，讓盾構刀盤在地層中進行土體切削，使其不斷前進。在盾構機掘進過程中，每掘進一環就要襯砌一環。同時，要利用盾構機尾部的管片拼裝機對管片進行定位安裝，并通過水泥漿液填充圍巖及管片間隙，以此來穩定圍巖壓力，避免其變形。相對于其他施工方法而言，在地鐵施工建筑物密集地段，選用盾構法可降低道路及建筑所受到的影響。盾構機械化程度較高，可按照規律的程序操作，便于施工控制。另外，盾構法受氣候條件干擾較小，并可通過控制施工參數，將地層擾動控制在最小范圍內。當然，盾構法也存在自身缺陷。首先，盾構法投資較大，運作成本較高;其次，當地層中存在沼氣、空洞、流沙地時，會對施工效果產生極大影響;另外，盾構液壓系統、自控系統操作較為復雜，對相關人員具有較高要求。總體上來看，盾構法是地鐵區間隧道施工過程中行之有效的方法之一，但也會受到部分因素干擾而產生風險，需要采取相關措施對這些風險因素進行控制，保證施工得以順利進行。

2 盾構施工中普遍存在的風險

2.1 盾構進出洞存在的風險

所謂盾構進洞即在始發井中運用始發基座和反力架等設備，使盾構機能夠在離開盾構基座后經過井壁上的洞口沿著既定的路線開展各種施工作業。而盾構機出洞則指盾構機沿著豎井外側的方向逐漸掘進進入豎井內接受基座上的相關施工作業。盾構出洞的主要流程為盾構出洞準備工作—洞門拆除—掘進施工—洞門封堵。據調查，盾構進出洞過程中，最大的風險為洞口土體的穩定，若端頭加固效果不佳，不僅會引起洞口面流水，還可能引起嚴重的地面沉降。

2.2 開挖面失穩存在的風險

在地鐵隧道盾構施工中導致開挖面失穩的主要原因為開挖中前方發生管涌或者遭遇流砂，引起盾構機出現磕頭或者突沉，另外若開挖中前方存在地層空洞，也會導致盾構機的軸線發生偏移、沉陷、塌方等。此外在盾構機推進過程中，還會出現超淺覆土，進而引起冒頂，若盾構機在運行過程中突然遭遇涌水，便會引起盾構機的正面出現大范圍的塌方。如果水泥漿的性能過低，不僅無法保證開挖土地的穩定性，還會導致地表發生較大的變形。

2.3 盾構機穿越密集建筑群沉降存在的風險

當前，地鐵隧道盾構掘進時容易引起地表發生變形，歸納起來主要包含以下五個階段：早期沉降—開挖面前沉降—盾構通過時沉降—盾構空隙沉降—后期沉降。在盾構施工過程中，導致沉降的因素較多，并且各個因素彼此之間聯系密切。

2.4 盾構機掘進過程坍塌事故風險

在盾構機掘進過程中，常常會出現塌方等事故，如果不明白造成塌方的主要原因以及如何采取有效控制對策，則還可能會引起地表大范圍的沉降，進而阻礙盾構機的順利通過，最終拖延整個施工進度，影響地鐵隧道的施工質量。

3 地鐵隧道盾構施工風險管理策略分析

3.1 地層與重要建筑物的隆降控制

在地鐵區間隧道盾構施工期間，若未采取針對性措施對地層及重要建筑物進行保護，很有可能造成地層及重要建筑物沉降。因此，在掘進施工前，要對施工影響范圍內的建筑物、管線、地下障礙物等進行詳細探查，并給予必要的事先加固或保護。首先，要構建出細致的隧道沉降量測控網，以便對地層及建筑物等進行定期監控，充分掌握盾構施工對周邊環境及隧道本身的影響。通常情況下，若盾構前方監測點地面變形量控制在±5mm范圍內，那么盾構在通過時，地面變形量需控制在-30mm至10mm內。若超出此范圍，就需要對出土量進行有效控制，避免地面出現地面層降。其次，在盾構進站時，若洞口地基土結構不理想，可結合現場環境進行注漿加固，以保證進站洞口的穩定性。另外，要對二次注漿及同步注漿管理進行強化，以降低地面沉降。

3.2 有效避免隧道盾構機施工中坍塌事故

針對塌方事故，需要在初步對產生問題的原因進行分析后，立即采取對應措施，防止地表沉降的進一步擴大，并保證盾構機能夠安全通過沉陷區域。要重點把握好以下四個方面的問題：①攔截塌陷周圍的地表水，以防其進一步滲入隧道中，以此降低隧道中的涌水量，并第一時間回填塌孔；②要把握好盾構機推進和出土的速度，以保證開挖面的土層壓力平衡，減少地表沉降量；③增加注漿量，預防地表沉降范圍的進一步延伸；④加強監控和測量，重點是測量出土量、土倉壓力、注漿量等，以便及時調整掘進參數。

3.3 保證開挖面的穩定性能

開挖工序中前方地層極易衍生空洞形態，在這種環境下，盾構機械軸線偏移、沉陷隱患廣布；另外，后期復雜問題更是接踵而至，地表變形危機狀況難以估計。應對策略表現為：利用探測儀器進行結構崩塌隱患排查，為穩固結構安全效用，安裝在盾構機械頂部的探測媒介要經常檢查、更換，盡量將上方土體松動狀況記錄完全，具體檢查頻率表現為3次/d；在落實開挖面水壓檢查工序時，需要配合信號傳感器進行細致審查，嚴密注意管路堵塞現象，盡量為數據正常收集肅清不必要的障礙。

4 結束語

地鐵隧道盾構施工是一項較為復雜過程，所以需要施工單位在具體施工環節中，充分考慮地鐵所在位置地質的復雜性，并根據實際情況制定出一套有針對性、科學性的風險規避方案以保證施工的安全性與順暢性。

[1]田開洋，談金忠，施燁輝，王衛國.地鐵隧道盾構施工中的地質風險管理研究[J].上海建設科技，2015，02：32-34.

[2]趙鳴川.地鐵施工對鄰近建筑物安全風險管理[J].江西建材，2015，14：167+174.