地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風險的分析與控制

楊軍

【摘 要】在地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過程中，盾構(gòu)法作為一種常見且有效的施工方法，具有施工速度快、安全性高、機械化程度高等優(yōu)點。但在具體實施過程中，盾構(gòu)施工也不可避免地會受到一些因素的影響，論文主要針對地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工風險的控制進行綜合性的探討。

【Abstract】As a common and effective construction method， shield tunneling method has the advantages of fast construction speed， high safety and high mechanization degree in the construction process of subway shield tunnel. However， in the specific implementation process， shield construction will inevitably be affected by some factors. This paper makes a comprehensive discussion on the control of shield construction risks in subway sections.

【關(guān)鍵詞】地鐵;盾構(gòu)區(qū)間;施工風險

【Keywords】 subway; shield interval; construction risk

【中圖分類號】TU943.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）04-0020-02

1 引言

隨著我國城市化程度的不斷加深以及城市人口數(shù)量急劇增多，對交通出行提出了更高的要求，我國各大城市地鐵建設(shè)項目也逐漸提上日程。盾構(gòu)法施工優(yōu)勢明顯，施工速度快、安全性高。在修建城市地鐵軌道過程中有十分廣泛的應(yīng)用。但在實際施工的過程中，也存在著建設(shè)周期長、影響因素多、技術(shù)要求高等問題，導致盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過程中存在較大的安全風險，因此必須要對地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工進行有效的風險管理和控制，保證施工效果，提高地鐵建設(shè)質(zhì)量。

2 地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工概述

盾構(gòu)法指的是通過盾構(gòu)機隧道開挖進行的一種地鐵區(qū)間施工方法，盾構(gòu)機的外殼可以有效抵抗土體的壓力，并通過盾構(gòu)機的活塞桿產(chǎn)生推力，使得盾構(gòu)刀盤能夠在地層之中進行連續(xù)的切割而不斷前進。盾構(gòu)法施工作為一種大型管道和隧道的暗挖式修建方法，廣泛應(yīng)用于各大城市地鐵隧道建設(shè)項目中，與傳統(tǒng)的明挖開槽和淺埋暗挖等勞動密集型施工方法相比，盾構(gòu)法施工安全性更高，地面作業(yè)少，對當?shù)亟煌ōh(huán)境的影響程度小，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益，能夠大幅減少工作周期，保證工程最終施工質(zhì)量[1]。

在利用盾構(gòu)機進行盾構(gòu)掘進的過程中，每掘進一環(huán)就要襯砌一環(huán)，施工受到的阻力較大，需要利用盾構(gòu)機尾部的管片拼裝機完成管片的定位安裝。在施工過程中，施工人員利用水泥漿液填充管片間隙和圍巖間隙，保證圍巖壓力的平衡，防止圍巖變形。盾構(gòu)法施工可以最大程度地減少對周圍建筑物和道路的影響，利于調(diào)整和控制工程進度，對周圍地層擾動程度也比較小。但盾構(gòu)法施工相對來說投資范圍較大，運作成本較高，而且如果當?shù)氐刭|(zhì)條件不穩(wěn)定，存在流沙地、空洞和沼氣等情況時，會使施工效果大打折扣。此外，盾構(gòu)法施工對施工人員專業(yè)性要求比較高，技術(shù)情況復雜，需要施工人員掌握相應(yīng)的液壓系統(tǒng)和自控系統(tǒng)操作方式，但在實際施工過程中由于參與施工的人員普遍文化水平不高，學習能力較差，導致操作盾構(gòu)機時存在各種各樣的問題，干擾盾構(gòu)施工的正常進行，給施工工作帶來一定的風險[2]。

3 地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風險的分析

在進行地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過程中，首先要做好施工的風險管理工作，保證后續(xù)施工的安全性和穩(wěn)定性。針對地鐵區(qū)間隧道施工的風險控制包括以下幾部分，即確定風險、控制目標、明確風險參與者、資料收集、風險形勢估計、潛在風險因素判別、風險識別報告的編制。為了更加準確地進行盾構(gòu)法施工風險識別和控制，需要明確地鐵盾構(gòu)施工風險的識別內(nèi)容。首先，要對盾構(gòu)法的風險和特征進行分析探討，明確相關(guān)施工風險因素類型，確定風險控制的目標。然后合理規(guī)劃設(shè)計施工流程，對參與施工過程中的各個方面進行討論，找出施工各個環(huán)節(jié)的風險因素。其次，還需要做好盾構(gòu)機械設(shè)備、地質(zhì)環(huán)境、施工管理的風險識別工作，嚴格界定風險內(nèi)涵，在做到風險確認的同時，也需要做好風險排除工作，并考慮風險因素之間的關(guān)聯(lián)性，保證風險控制的全面性和合理性[3]。

4 城市地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風險控制策略

4.1 盾構(gòu)機選型風險和控制

盾構(gòu)機是使用盾構(gòu)法進行地鐵作業(yè)時最重要的機械設(shè)備，在實際進行盾構(gòu)施工過程中，發(fā)現(xiàn)主要存在的機械故障來自于盾構(gòu)機的刀盤，因此在進行盾構(gòu)風險施工控制的過程中，首先要選擇合適的盾構(gòu)機刀盤，充分考慮到施工的安全要求、設(shè)計要求、工期要求、經(jīng)濟要求和環(huán)境要求等內(nèi)容，選擇質(zhì)量好、與工程地質(zhì)匹配、能夠滿足工程推進長度現(xiàn)行要求、對周圍環(huán)境影響小的刀盤。

4.2 控制重要建筑物和地層的沉降

在地鐵施工的過程中，首先需要對地鐵施工周圍的環(huán)境進行詳細的考察。預測地鐵施工過程對周圍建筑物、地下管線、地下設(shè)施以及地下障礙物等設(shè)備的影響。在盾構(gòu)機掘進施工之前，做好對有關(guān)建筑物的加固和保護工作，避免在施工過程中導致的建筑物沉降和地層破壞。施工單位要建立起嚴格的隧道沉降量測量控制網(wǎng)，實時監(jiān)控地層和建筑物的實際情況，根據(jù)監(jiān)測點測量到的有關(guān)數(shù)據(jù)明確施工過程對相關(guān)建筑物和周圍環(huán)境的影響。一般情況下，如果盾構(gòu)前方監(jiān)測點地面變形量控制在正負五毫米的范圍之內(nèi)，則盾構(gòu)地面變形量需要控制到十毫米到負三十毫米之間，如果實際施工過程中超出標準范圍，則需要采取有效控制土量的方法，避免出現(xiàn)地層沉降。然后結(jié)合實際施工環(huán)境，在盾構(gòu)機進站過程中要對地面進行注漿加固和管棚拱頂加固，穩(wěn)定進站洞口，保證洞口地基土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，減少盾構(gòu)機施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生的破壞，防止過度地面沉降現(xiàn)象的發(fā)生[4]。

4.3 盾構(gòu)機施工過程中的風險控制

盾構(gòu)機地鐵作業(yè)包括進出洞土體、穿越道路、穿越地下管線以及穿越河流等內(nèi)容，這些環(huán)節(jié)都會存在較大的安全風險，影響盾構(gòu)施工的正常進行。首先，針對盾構(gòu)法施工過程中的土體風險來說，最主要的風險影響來自于進出洞周圍的土體穩(wěn)定性，如果進出洞口土體出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況或者直接出現(xiàn)垮塌，會引起盾構(gòu)機卡洞和被埋的事故，嚴重影響施工進度和施工的安全性。一般采取高壓旋噴注漿工藝加固該部分土體，保證該部分土體的穩(wěn)定性。然后，在利用盾構(gòu)法進行地鐵作業(yè)時也會對道路產(chǎn)生一定的影響，盾構(gòu)掘進作業(yè)會導致路面低不均勻沉降，路面的塌陷以及冒漿現(xiàn)象，因此，在實際施工過程中要注意控制盾構(gòu)機的工作壓力，避免出現(xiàn)過大的擾動，并設(shè)置合理的注漿位置、注漿參數(shù)，保證注漿過程的科學有效。加強對盾構(gòu)施工過程中的監(jiān)控，提高監(jiān)測頻率，保證施工能夠嚴格按照相關(guān)標準和專業(yè)流程來進行。其次，在盾構(gòu)穿越地下管線的過程中，有可能會導致管線沉降和管線破壞，為了避免盾構(gòu)施工對地下管線的影響，需要時刻調(diào)整機械正面的壓力平衡，避免對附近土層的大范圍影響。同時要控制好盾構(gòu)掘進的速度，及時按照實際施工情況調(diào)整控制盾構(gòu)掘進過程，避免推進過快而導致的施工偏差。最后，在利用盾構(gòu)法進行地鐵作業(yè)時遭遇河流也會導致施工過程中風險因素的增加，在利用盾構(gòu)法穿越河流的過程中，需要確定合適的注漿量、注漿壓力、推進速度以及出土量等參數(shù)，并加強對施工過程中的控制，尤其是對防汛墻的監(jiān)測，做好盾構(gòu)機尾部的潤滑工作，保證機械的作業(yè)狀態(tài)良好。當河流水量過大影響施工過程時，可以適當?shù)卦诤恿魃嫌尾扇〗財嗟拇胧ＷC盾構(gòu)施工的順利完成。

5 結(jié)語

綜上所述，地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工是一項復雜的過程，在施工過程中遇到的風險因素較多。因此，必須要加強對盾構(gòu)施工風險因素的管理和控制，保證施工結(jié)果，本文主要通過對地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工的主要風險因素進行分析，針對性地指出提高城市地鐵盾構(gòu)施工風險控制的相關(guān)策略，希望能夠加強對施工現(xiàn)場的管理，做好風險控制工作，保證盾構(gòu)掘進施工安全順利的進行。

【參考文獻】

【1】姜厚停，龔秋明，周永攀，等.北京地鐵盾構(gòu)施工遇到的工程地質(zhì)問題[J].工程地質(zhì)學報，2010，18（1）：126-131.

【2】王定軍，程盼盼.地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工安全風險管理[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016（4）：167-170.

【3】靳世鶴.蘭州地鐵盾構(gòu)隧道施工風險分析與控制措施研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2017.

【4】任強.北京地鐵盾構(gòu)施工風險評價與控制技術(shù)研究[D].北京：中國地質(zhì)大學，2010.