地鐵區間隧道盾構施工安全風險管理的措施

肖海存

身份證號：130323198510061038

地鐵區間隧道盾構施工安全風險管理的措施

肖海存

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近年來，城市地鐵已在我國獲得了大規模的發展，而盾構法以其獨特的優勢逐漸成為城市地鐵隧道修建的主流方法。但在盾構工法快速發展的同時，也暴露出許多問題，其中隧道建設期間的安全問題尤為突出。因盾構隧道工程具有涉及專業廣、建設規模大、建設周期長、地理位置特殊、質量和安全要求高等特點，使得影響安全施工的不確定因素較多，可能引發的事故種類繁多，并且一旦發生安全事故其后果相當嚴重。因此，如何有效進行風險管理成為盾構隧道工程項目需要高度重視的任務。

城市地鐵；隧道盾構；安全管理

近年來隨著城市數量的增加，規模的擴大，造成了可用土地減少、環境污染、交通擁擠、空氣質量下降等問題。在這種形式之下，以高效、節能、低耗、舒適為特點的地鐵在我國得到了迅速發展，盾構法以其與眾不同的優勢，迅速發展為修建城市地鐵隧道施工的主要方法。上述施工方法在快速發展的過程中暴露了一些問題，其中安全問題是地鐵隧道建設過程中最受關注的，由于地鐵區間隧道工程的大規模建設且具有特殊的地理位置、建設周期較長以及高安全性和質量的要求造成影響安全施工的不確定因素較多，可能引發的事故種類繁多，因此，對地鐵區間隧道盾構施工進行風險管理研究十分迫切和必要。

1 盾構法施工原理及優缺點

盾構法施工是采用盾構為施工機具，在地層中修建隧道和大型管道的一種暗挖式施工方法，是一種機械化和自動化程度較高的隧道掘進施工方法，從20世紀60年代開始西方發達國家大量將這種技術應用于城市地鐵和大型城市排水隧道施工。我國近年來也開始將此項技術應用于城市地鐵隧道施工中，以替代原來落后的開槽明挖或淺埋暗挖等勞動密集型施工方法。盾構法施工不僅具有地面作業少、不影響地面交通、噪聲少等優點，在經濟上也具有較大的優越性，因其機械化程度高、工人勞動強度低，施工速度較快，在提高地鐵工程的建設質量的同時還能縮短工期，大幅度降低了工程成本。雖然盾構法優點不少，但在施工過程中也存在較多的缺點。由于盾構機設計、制造、安裝等準備的時間較長，前期投資大，操作要求高，特別是當隧道半徑曲線半徑過小時，施工較為困難；隧道的地質也會影響施工，覆土太淺時，會很難控制盾構法的施工沉降，盾構法施工隊施工人員專業性要求高，且施工難度高，因此在進行城市地鐵區間隧道施工前，有必要利用風險管理理論指導施工。

2 盾構施工中常見的安全風險

2.1 盾構進出洞存在的風險

盾構進洞指的是在始發井中利用反力架和始發基座等設備使盾構機從盾構基座離開，然后經井壁上的洞口順著已定路線進行各種施工作業，而盾構機出洞則指的是盾構機順著豎井外側方向逐步掘進到豎井內接收基座上的相關施工。在進出洞施工過程中，洞口土體不穩定是一項比較大的風險，如果端頭加固效果不好，不僅會導致洞口面流水，同時還會造成嚴重的地面沉降情況。

2.2 開挖面失穩風險

在進行地鐵隧道盾構施工時，如果在開挖的過程中遇到流砂或管涌的情況會導致盾構機持續突沉或磕頭的情況。此外，在開挖時如果前方地層存在空洞，也會使盾構機的軸線出現沉陷、偏移和塌方等情況。另外，在盾構機推進過程中，還有可能會遇到超淺覆土，出現冒頂。如果盾構機作業過程中遇到涌水情況，會導致盾構機正面產生大面積塌方。

2.3 盾構機穿越密集建筑群存在沉降風險

在地鐵隧道盾構掘進過程中，很容易導致地表出現變形情況，對四周建筑和環境造成較大影響。如會引發變形和位移、環境污染、地下水流失等問題，特別是當區間環境比較復雜時，會導致沿線建筑物出現傾斜、沉降、倒塌、開裂等風險。

3 施工安全風險的管理和控制措施

3.1 風險控制措施

1)渣土改良。盾構在流塑性較差的砂卵石地層中掘進時，渣土改良是至關重要的，若改良效果不好，會導致刀盤刀具磨耗過大，土倉壓力難以建立。應選用合理的渣土改良劑，對渣土進行改良，使渣土形成理想的膏狀。2)盾構機合理選型。盾構具有地層適應性是盾構得以安全施工的基本保障，應針對砂卵石特殊地層選用合適的盾構機，比如采用耐磨刀具、螺旋輸送機等。此外，應定期檢查維修盾構機械。3)實時調整掘進參數。在盾構推進前，使用有限元法或參考類似工程經驗設定盾構機的推進速率、推力和排渣量等掘進參數。在施工時，利用盾構推進管理系統監測反饋的信息，提前10～15m調整推進參數。

3.2 控制掘進過程的風險

在開挖過程中要控制地表沉降，防止地面出現塌陷。盾構機在通過砂層時，可在保持推進速度不變的情況下調節螺旋輸送器的轉速或閘門開度以此控制出土量，從而建立和保持密封土倉壓力；也可以在螺旋輸送器的轉速或閘門開度不變的情況下，加大盾構機千斤頂的推動力，提高刀盤的轉速和推進速度從而達到增大密封土倉壓力的目的。在此過程中可通過增加聚合物添加劑和膨潤土來土質，改良砂土，使水土混合，從而增加止水效果，避免流砂現象的發生。

3.3 盾構安全進洞的管理措施

按照設計要求，為了避免襯砌間拉緊力松懈，盾構到達洞口處要布置襯砌拉緊裝置，所以在進行安全管理時，要檢查洞口襯砌拉緊裝置是否布置到位。打好降壓井后要求作業人員進行試降水試驗，并根據試驗數據對降水時間進行確定。一般來說，要在盾構達到10d前就進行降水試驗，降低盾構到達風險。盾構機順利進洞后，將其兩端分別滿焊到出洞環預埋鋼板和洞門鋼環上，檢查洞門鋼環和管片之間的間隙是否封堵好。檢查是否按照設計要求在洞圈內埋設注漿管，以便出現險情時可以立即進行注漿加固，另外，應急物資、人員的準備工作是否做好。

總之，研究盾構隧道施工安全風險能有效指導管理者對不安全因素進行監控，并針對性地采取措施，建立科學的預警系統，避免事故的發生或減輕事故發生造成的后果。

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[2]杜廣厚.地鐵區間隧道盾構施工風險管理探析[J].科技經濟導刊，2016，(16)：174.

[3]王芳.地鐵隧道盾構施工風險分析及對策研究[D].西安建筑科技大學，2009.