淺析地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理

屈 勃 劉文韜

西安市政道橋建設(shè)有限公司

淺析地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理

屈 勃 劉文韜

西安市政道橋建設(shè)有限公司

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地鐵工程項(xiàng)目建設(shè)逐漸增多。我國(guó)在這部分地下工程中主要聯(lián)合鉆爆工藝、盾構(gòu)法進(jìn)行開(kāi)拓，在實(shí)際進(jìn)行地鐵項(xiàng)目施工的過(guò)程中，盾構(gòu)施工技術(shù)基于自身的優(yōu)勢(shì)性而被廣泛的應(yīng)用于施工之中。然而，在盾構(gòu)法具體實(shí)施過(guò)程中，也會(huì)受到諸多因素影響而產(chǎn)生一定風(fēng)險(xiǎn)。為保證盾構(gòu)法順利實(shí)施，且發(fā)揮成效，就必須加強(qiáng)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)管理。基于此，文章就地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行分析。

地鐵盾構(gòu)施工；安全風(fēng)險(xiǎn)；管理措施

1 地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工概述

盾構(gòu)法是地鐵區(qū)間施工過(guò)程中常用的方法之一，它主要是通過(guò)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖隧道。通過(guò)盾構(gòu)機(jī)外殼可有效抵抗土體壓力，同時(shí)將千斤頂頂住既有管片，通過(guò)活塞桿產(chǎn)生推力，讓盾構(gòu)刀盤(pán)在地層中進(jìn)行土體切削，使其不斷前進(jìn)。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，每掘進(jìn)一環(huán)就要襯砌一環(huán)。同時(shí)，要利用盾構(gòu)機(jī)尾部的管片拼裝機(jī)對(duì)管片進(jìn)行定位安裝，并通過(guò)水泥漿液填充圍巖及管片間隙，以此來(lái)穩(wěn)定圍巖壓力，避免其變形。相對(duì)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(gòu)法可降低道路及建筑所受到的影響。盾構(gòu)機(jī)械化程度較高，可按照規(guī)律的程序操作，便于施工控制。另外，盾構(gòu)法受氣候條件干擾較小，并可通過(guò)控制施工參數(shù)，將地層擾動(dòng)控制在最小范圍內(nèi)。當(dāng)然，盾構(gòu)法也存在自身缺陷。首先，盾構(gòu)法投資較大，運(yùn)作成本較高;其次，當(dāng)?shù)貙又写嬖谡託狻⒖斩础⒘魃车貢r(shí)，會(huì)對(duì)施工效果產(chǎn)生極大影響;另外，盾構(gòu)液壓系統(tǒng)、自控系統(tǒng)操作較為復(fù)雜，對(duì)相關(guān)人員具有較高要求。總體上來(lái)看，盾構(gòu)法是地鐵區(qū)間隧道施工過(guò)程中行之有效的方法之一，但也會(huì)受到部分因素干擾而產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，需要采取相關(guān)措施對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行控制，保證施工得以順利進(jìn)行。

2 盾構(gòu)施工中普遍存在的風(fēng)險(xiǎn)

2.1 盾構(gòu)進(jìn)出洞存在的風(fēng)險(xiǎn)

所謂盾構(gòu)進(jìn)洞即在始發(fā)井中運(yùn)用始發(fā)基座和反力架等設(shè)備，使盾構(gòu)機(jī)能夠在離開(kāi)盾構(gòu)基座后經(jīng)過(guò)井壁上的洞口沿著既定的路線(xiàn)開(kāi)展各種施工作業(yè)。而盾構(gòu)機(jī)出洞則指盾構(gòu)機(jī)沿著豎井外側(cè)的方向逐漸掘進(jìn)進(jìn)入豎井內(nèi)接受基座上的相關(guān)施工作業(yè)。盾構(gòu)出洞的主要流程為盾構(gòu)出洞準(zhǔn)備工作—洞門(mén)拆除—掘進(jìn)施工—洞門(mén)封堵。據(jù)調(diào)查，盾構(gòu)進(jìn)出洞過(guò)程中，最大的風(fēng)險(xiǎn)為洞口土體的穩(wěn)定，若端頭加固效果不佳，不僅會(huì)引起洞口面流水，還可能引起嚴(yán)重的地面沉降。

2.2 開(kāi)挖面失穩(wěn)存在的風(fēng)險(xiǎn)

在地鐵隧道盾構(gòu)施工中導(dǎo)致開(kāi)挖面失穩(wěn)的主要原因?yàn)殚_(kāi)挖中前方發(fā)生管涌或者遭遇流砂，引起盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)磕頭或者突沉，另外若開(kāi)挖中前方存在地層空洞，也會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)的軸線(xiàn)發(fā)生偏移、沉陷、塌方等。此外在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)超淺覆土，進(jìn)而引起冒頂，若盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中突然遭遇涌水，便會(huì)引起盾構(gòu)機(jī)的正面出現(xiàn)大范圍的塌方。如果水泥漿的性能過(guò)低，不僅無(wú)法保證開(kāi)挖土地的穩(wěn)定性，還會(huì)導(dǎo)致地表發(fā)生較大的變形。

2.3 盾構(gòu)機(jī)穿越密集建筑群沉降存在的風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)前，地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)容易引起地表發(fā)生變形，歸納起來(lái)主要包含以下五個(gè)階段：早期沉降—開(kāi)挖面前沉降—盾構(gòu)通過(guò)時(shí)沉降—盾構(gòu)空隙沉降—后期沉降。在盾構(gòu)施工過(guò)程中，導(dǎo)致沉降的因素較多，并且各個(gè)因素彼此之間聯(lián)系密切。

2.4 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程坍塌事故風(fēng)險(xiǎn)

在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)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(duì)策，則還可能會(huì)引起地表大范圍的沉降，進(jìn)而阻礙盾構(gòu)機(jī)的順利通過(guò)，最終拖延整個(gè)施工進(jìn)度，影響地鐵隧道的施工質(zhì)量。

3 地鐵隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)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(qū)間隧道盾構(gòu)施工期間，若未采取針對(duì)性措施對(duì)地層及重要建筑物進(jìn)行保護(hù)，很有可能造成地層及重要建筑物沉降。因此，在掘進(jìn)施工前，要對(duì)施工影響范圍內(nèi)的建筑物、管線(xiàn)、地下障礙物等進(jìn)行詳細(xì)探查，并給予必要的事先加固或保護(hù)。首先，要構(gòu)建出細(xì)致的隧道沉降量測(cè)控網(wǎng)，以便對(duì)地層及建筑物等進(jìn)行定期監(jiān)控，充分掌握盾構(gòu)施工對(duì)周邊環(huán)境及隧道本身的影響。通常情況下，若盾構(gòu)前方監(jiān)測(cè)點(diǎn)地面變形量控制在±5mm范圍內(nèi)，那么盾構(gòu)在通過(guò)時(shí)，地面變形量需控制在-30mm至10mm內(nèi)。若超出此范圍，就需要對(duì)出土量進(jìn)行有效控制，避免地面出現(xiàn)地面層降。其次，在盾構(gòu)進(jìn)站時(shí)，若洞口地基土結(jié)構(gòu)不理想，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行注漿加固，以保證進(jìn)站洞口的穩(wěn)定性。另外，要對(duì)二次注漿及同步注漿管理進(jìn)行強(qiáng)化，以降低地面沉降。

3.2 有效避免隧道盾構(gòu)機(jī)施工中坍塌事故

針對(duì)塌方事故，需要在初步對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的原因進(jìn)行分析后，立即采取對(duì)應(yīng)措施，防止地表沉降的進(jìn)一步擴(kuò)大，并保證盾構(gòu)機(jī)能夠安全通過(guò)沉陷區(qū)域。要重點(diǎn)把握好以下四個(gè)方面的問(wèn)題：①攔截塌陷周?chē)牡乇硭苑榔溥M(jìn)一步滲入隧道中，以此降低隧道中的涌水量，并第一時(shí)間回填塌孔；②要把握好盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)和出土的速度，以保證開(kāi)挖面的土層壓力平衡，減少地表沉降量；③增加注漿量，預(yù)防地表沉降范圍的進(jìn)一步延伸；④加強(qiáng)監(jiān)控和測(cè)量，重點(diǎn)是測(cè)量出土量、土倉(cāng)壓力、注漿量等，以便及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。

3.3 保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定性能

開(kāi)挖工序中前方地層極易衍生空洞形態(tài)，在這種環(huán)境下，盾構(gòu)機(jī)械軸線(xiàn)偏移、沉陷隱患廣布；另外，后期復(fù)雜問(wèn)題更是接踵而至，地表變形危機(jī)狀況難以估計(jì)。應(yīng)對(duì)策略表現(xiàn)為：利用探測(cè)儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)崩塌隱患排查，為穩(wěn)固結(jié)構(gòu)安全效用，安裝在盾構(gòu)機(jī)械頂部的探測(cè)媒介要經(jīng)常檢查、更換，盡量將上方土體松動(dòng)狀況記錄完全，具體檢查頻率表現(xiàn)為3次/d；在落實(shí)開(kāi)挖面水壓檢查工序時(shí)，需要配合信號(hào)傳感器進(jìn)行細(xì)致審查，嚴(yán)密注意管路堵塞現(xiàn)象，盡量為數(shù)據(jù)正常收集肅清不必要的障礙。

4 結(jié)束語(yǔ)

地鐵隧道盾構(gòu)施工是一項(xiàng)較為復(fù)雜過(guò)程，所以需要施工單位在具體施工環(huán)節(jié)中，充分考慮地鐵所在位置地質(zhì)的復(fù)雜性，并根據(jù)實(shí)際情況制定出一套有針對(duì)性、科學(xué)性的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方案以保證施工的安全性與順暢性。

[1]田開(kāi)洋，談金忠，施燁輝，王衛(wèi)國(guó).地鐵隧道盾構(gòu)施工中的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].上海建設(shè)科技，2015，02：32-34.

[2]趙鳴川.地鐵施工對(duì)鄰近建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)管理[J].江西建材，2015，14：167+174.