地鐵盾構區間隧道施工風險的控制與研究

郭奕宏 劉 冬

（1燕京理工學院，河北 廊坊 065201；2北京住總集團有限責任公司，北京 100029）

0 引言

隨著我國社會經濟的快速發展，城市化建設趨勢及總體戰略規劃不斷加快，而地鐵自身所具備的諸多優勢與特點使其發展成為解決城市發展中的交通壓力。但是，在實施地鐵施工的過程中需要使用盾構法來實施地鐵施工，在這個過程中勢必會存在著各種潛在的風險。因此，需要針對盾構法的工藝、風險發生的機理與模型等方面展開相應的分析，以保證能夠有效的控制地鐵盾區間隧道施工的風險。

1 地鐵盾構法在實際施工中的風險辨識

1.1 地鐵盾構施工技術

盾構施工法在地鐵施工中是一項較為常見的施工技術，它在實際施工中主要是通過對盾構機械設備實施的一種充分利用，其主要目的就是對地下施工的土體能夠實施有效性的保護作用，這種方法為隧道暗挖施工法。隨著城市化建設步伐的不斷加快，盾構法在地鐵工程當中運用的成功率越來越高，使得當前階段的盾構施工設備及工藝等方面如何實施改進的問題，已經成為當前熱門討論的話題，而與盾構法相關的理論也持續的被建立了起來，比如氣壓盾構等理論。而盾構法在我國的實際應用的時間較短，盾構法在國內地鐵工程施工之中真正開始使用的時間為2004年，在上海上中路越江隧道施工的過程中充分的應用了該施工法，在此之后盾構法施工技術在國內便獲得了極為快速的發展，直到當前階段我國已經能夠實現對大型盾構設備的自行生產，而無需依靠進口設備從而節省了設備的購入費用支出。

1.2 地鐵盾構法施工風險產生的機理

1.2.1 風險產生的具體環境

地鐵盾構法在實際施工的過程中，是存在一定風險性的，這種風險性受到一定條件的影響從而產生風險環境，在這個風險環境下災害或事故等發生的頻率要比處于正常情形環境之下高出很多。地鐵工程在實際工程的過程中，勢必會受到各種環境因素的影響，城市地鐵在實施建設的過程中，最常使用的施工方法就是盾構施工法，在具體使用的時候城市地下的特殊地層地貌、建筑群、河流以及地下管道與線路等環境因素的影響，極大可能會引發出工程災害問題。但是，這些不利的環境因素大多都存在客觀固有性，因而地鐵工程在施工的過程中大多都很難將這些不利因素繞開進行處理。因此，對于地鐵盾構施工風險的發生風險環境是形成的內因所在。

1.2.2 盾構法施工風險的引發因子

在實際施工的過程中，風險因子是引發施工風險的關鍵，它能夠有效的提高風險發生概率。如果在實施盾構法進行地鐵工程施工的時候，勢必會受到各種各樣的風險因素影響，比如在地層施工中會遭遇到各種阻礙物，或者施工的時候發生一定程度的機械故障，或是遭遇到地層的溶洞、含水層等地質構造因素，這些因素都是造成工程災害的關鍵因素。此外，風險產生的環境為施工風險的發生提供了潛在的孕育環境，而在施工過程中風險的引發因子是導致風險發生的直接因素，所以風險的引發因子在地鐵盾構施工風險發生的過程中屬于直接性因素。

1.3 盾構施工的技術特點

1.3.1 盾構施工技術的優勢

在地鐵工程的實際施工中，采用盾構法施工具有極大的優勢，所以才能夠在國內迅速的發展起來。⑴盾構法施工能夠對施工過程中的地表沉降問題實施非常良好的控制，這些方面在面臨城市建筑物、地下管線密集區的施工過程中，具有極為顯著的優勢；⑵盾構法在施工的過程中，具有極強的適應性，因此在穿越江河湖海類型的施工時具有絕對的優越性；⑶盾構法施工技術在開挖襯砌施工的時候能夠實現一次成型，具有極高程度的機械化，安全性、高效性；⑷盾構法在施工的過程中具有噪音小的特點，進而對周邊環境產生的影響較小；⑸盾構法在施工中不會受到雨雪天氣的影響。

1.3.2 盾構施工技術的弊端

當然任何先進的施工技術都會存在一定程度的缺陷，而盾構法在實際施工的過程中也是存在一定弊端的。⑴在施工時受到曲線的影響，當處于小半徑曲線時，特別是 90。折線段時會使得盾構法的施工難度加大；⑵盾構法施工技術具有復雜性，涉及到機電、液壓、自動控制、土木等專業知識，因此對于相關的從業人員在素質方面的要求是較高的；⑶盾構設備的掘進能力會受到在孤石或者卵石地層的影響；⑷盾構施工如果處于高水壓的地層位置時容易發生噴涌狀況，在當前階段還沒有良好的處理方式；⑸盾構施工技術中所涉及的設備價位較高、投入大，使得該技術在投入使用中的成本較高。

2 地鐵工程盾構區間隧道施工風險的控制研究

2.1 地鐵工程施工中盾構機的選型風險與控制研究

盾構法在實際施工的過程中，機械故障是常見的風險因素之一，而產生機械故障的主要風險來源就是盾構機的刀盤，因此，在使用盾構法來開展施工的時候應該盡量選擇合適的刀盤。在進行盾構機型號選擇的時候，需要能夠與盾構機的刀盤相結合。主要體現在以下幾點：⑴為了確保地鐵工程施工的絕對安全，需要保證所選擇的盾構機型與工程地質的需求相匹配；⑵需要保證盾構性能與工程推進過程中所需的施工長度、線形等方面的要求獲得滿足；⑶需要注意盾構機的掘進能力與后續施工設備之間相匹配；⑷盡量選擇對施工周圍環境影響較小的機型。

2.2 地鐵工程施工中盾構穿越建筑的風險與控制研究

在地鐵工程施工作業的過程中，使用盾構穿越建筑是極為常見的，尤其是施工區域位于城市區域的時候，所面臨的建筑物、構筑物等類型更是多種多樣，在不同程度上影響著盾構施工的順利開展，這在地鐵的整個施工建設過程中是極為重要的問題，不僅需要使原建筑物的穩定性獲得有效的保證，還需要避免由于地鐵工程的施工發生擾動或是沉降現象，進而導致各種事故的發生。主要需要注意的有以下幾點：⑴需要加強盾構施工法的準備工作，尤其需要注意的是對于施工區域范圍之內建筑物的實際調查工作，精準的將其所具備的基礎情況、所處于的地質情況實施調查；⑵需要根據先期調研獲得的實際結果，來進行恰當掘進參數的明確；⑶在實施掘進施工作業的同時，還應當對工程的基礎與地層之間實施同步注漿加固工作；⑷在具體施工的過程中，應時刻對建筑物做好整個施工期間的沉降監測工作。

2.3 地鐵工程施工時盾構穿越地下管線的風險與控制研究

地鐵工程在施工作業的過程中，常常會遇到地下管線問題，在使用盾構法施工作業的時候，地下管線也是常見的影響因素之一，這種影響主要包括盾構施工過程中可能會造成的管線沉降問題、管線的破壞問題兩個部分。為了能夠有效的將這些沉降問題避免發生，在采用盾構法來進行地下管線穿越的時候，需要注意以下兩點：⑴為了避免在施工中產生較大的擾動問題，需要能夠對盾構機械的正面壓力平衡始終進行相應的調整；⑵在實施盾構掘進的過程中，不能夠過快推進，并能夠嚴格的執行糾偏。

3 結束語

綜上所述，在當前的地鐵工程施工中盾構法是極為常見的一項工法，而由于在施工的過程中，會受到各種各樣的因素影響，使得盾構法施工工藝的實際水平受到了極為嚴峻的考驗。因此，盾構法在實際使用的過程中，需要能夠對地鐵盾構法在實際施工中的風險實施有效性的辨識，并針對地鐵盾構施工的過程中，有可能會遭遇的風險問題實施研究，并采取有效的風險控制手段。