地鐵盾構工程穿越市政橋梁風險源管控技術

蒯雷 寇梅芝

摘要：本文將結合工程實例，研究地鐵盾構工程穿越市政橋梁時所面臨的各類風險源，并結合具體的危險源提出相應的管控方法。同時，以此為前提明確應急安全管理要點，希望可以充分規避地鐵盾構工程施工過程中的各類風險，以促進地鐵盾構工程項目施工質量提升。

關鍵詞：地鐵盾構工程;市政橋梁;風險管控技術

中圖分類號：U455文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2021）12-0013-03

0引言

近年來，我國城市道路交通擁堵問題日益突出，在此背景下，地鐵作為一種具有較強載客性能和高運行速度的交通工具，憑借其突出的安全性能而在許多城市中得到了充分推廣，也受到了人民群眾的廣泛歡迎。而盾構法作為一種十分常見的地鐵工程作業手段，因其較快的施工速度和較高的安全系數而在地鐵建設項目中實現了充分應用，但是，因為地下地質環境十分復雜，同時，地面環境不確定，也因此增加了地鐵施工的風險。為此，要求針對地鐵盾構工程的不同環節進行充分的風險辨識及分析，并據此制定科學合理的控制措施。

1工程概況

以某地鐵工程項目為例，該工程位于人民北路站～西北橋站路段，下穿西北橋（府河），在此路段內實施隧道設計，則其地點和終點位置的里程范圍為ZDK27+901.203～ZDK28+988.852、YDK27+901.203～YDK28+988.851，其左線和右線長度分別為1087.811m和1087.648m。在該區間內進行盾構隧道設計，使其對從西北橋下端向府河處穿越。該橋梁在上世紀60年代建成，并于2004年進行了優化改造，切實改善了其橋面系結構，此橋梁主要采取實體墩式擴大基礎形式，其凈跨徑約12m，拱頂處厚度約0.6m，且拱腳厚度約為0.8m。

2危險源辨識和分析

可以基于施工進度、工程質量及安全性、人員安全等多個角度進行危險源辨析識別，確定盾構穿越西北橋項目的實際危險源，同時，綜合使用矩陣法和德爾菲法實施危險源評估，最終確定該工程施工階段主要存在如下危險源：

（1）橋體開裂，造成此類危險源的主要原因如下：首先，未能做好充分的地面加固處理措施;其次，因未能深入落實掘進控制措施，使得出土量嚴重超方;再次，難以充分保障殼體的支撐力，使其難以適應橋梁的承重需求;最后，未能切實落實盾尾注漿工作或注漿操作不及時不合理，且相關作業人員并未進行及時操作。一旦發生此類問題，則可能引發特別嚴重的事故，因此其風險等級特別重大。

（2）噴涌、涌砂，由于未能做好及時有效的掘進控制措施，且未能做好高效的盾尾密封檢修工作，或有關人員未能進行合理操控而導致。

（3）漏水，如果相關作業人員未能及時做好盾尾油脂補充工作，或未能選擇合理的盾尾油脂，都可能相應增加漏水事故風險。同時，如果水利通道發生了聯通或盾尾刷及鉸接密封遭到了不同程度的損傷，也可能導致嚴重的漏水問題。漏水及噴涌、涌砂危險都屬于重大風險類別，需要相關操作人員予以高度關注[1]。

（4）管線損壞，可能因施工人員違規操作而導致，同時，如果未能做好及時有效的管線探查和掘進控制處理，也可能相應增加管線損壞的風險。

（5）觸電傷害，可能有如下原因造成此類危險：首先，未能做好合理的外電防護措施;其次，未能嚴格依據施工要求，導致接地和接零保護系統出現故障;再次，未能嚴格遵循“三級配電、二級保護”原則;最后，存在私搭亂接電線的情形，也影響了用電安全性。

（6）卡刀盤，如果未能深刻落實掘進控制及渣土優化措施，或發生了噴涌問題，都可能相應增加卡刀盤風險。

（7）由于未能積極落實各項機械操作，且相關作業人員并未做好積極合理的勞動防護措施，可能帶來一定的機械傷害。

上述幾類風險都屬于一般風險的范疇，然而，即使此類風險的危險相對較低，也必須在實際操作中充分提高警惕，做好積極有效的防控措施，下文將簡要介紹針對上述各類風險源的預防控制措施。

3危險源預防及控制措施

3.1河堤、橋體沉降坍塌

（1）針對盾構掘進過程進行充分控制，確定最為適宜的土倉壓力狀態，同時，向其中不斷增加同步注漿量，以實現對于出土量的有效控制，相應削弱盾構掘進施工對西北橋段的影響。（2）充分使用管片預留孔裝置，針對盾構機實施二次注漿處理。（3）積極做好橋墩基礎加固作業，并在其中預留充足的注漿孔，待盾構通過后，要求及時進行注漿處理，以降低沉降及坍塌事故的風險。（4）在正式施工開始前做好全面的安全培訓工作，讓相關施工管理人員得以具備充足的施工管理能力，以保障施工質量。（5）提前在橋臺兩端實施處理，以充分加固大管棚就，同時，充分利用智能監測系統，讓各項數據可以得到及時有效的反饋，以便在此基礎上實施橋墩跟蹤注漿。（6）提前進行鋼筋混凝土結構套拱施工，并將其安裝于橋洞位置上，讓橋體得以獲取充足的支撐條件。

3.2防止噴涌、涌砂

（1）充分關注盾構施工實踐中的實際掘進方向，充分把握其與鉸鏈缸間的行程差，并以此為前提，展開對于鉸接密封狀態的細致監測。（2）一旦在施工過程中發生了噴涌問題，則需立即關閉艙門，同時，結合工程施工實際確定合理的掘進距離。等到土倉中的壓力達到平衡狀態后，需要緩慢打開閥門裝置，仔細觀察壓力狀態，確定壓力是否可以維持在穩定狀態。（3）針對盾構機和各類配套設備進行全面巡檢，不斷提升設備巡檢強度，以充分保障盾構機掘進操作的穩定性，使其得以穩定運行。（4）如有必要，可以適當運用膨潤土進行土倉渣土替代，以實現對于渣土性能的充分優化，降低噴涌事故的發生風險。

3.3漏水

（1）積極做好原材料質量把關工作，使用高質量的盾尾油脂。（2）一旦盾尾密封位置處出現了泄露，則需要向盾尾中注入一定量的油脂止水和止砂。如果發生了嚴重的漏水問題，則要求運用聚氨酯材料實施處理，以達到良好的防水密封效果。（3）在正式實施下穿操作前，針對盾尾的密封性進行充分檢查，如果其質量未達到預期標準，則要求在正式過河前進行油脂充填，以充分保障其密封性能。（4）在實施盾構操作時，要求全面關注掘進方向及其與鉸鏈缸之間的行程查，以便展開對于鉸接密封狀態的實時監測。

3.4管線損壞及控制措施

（1）在正式施工開始前與相關管線負責單位建立充分聯系，以收集所需的各類資料。同時，以此為前提，細致勘測施工區域中的綜合管線狀態。（2）在正式進行地面鉆孔加固處理前，要求提前做好人工探坑處理，以確定管線所在的具體位置，并在此基礎上開展后續施工操作。（3）積極強化掘進控制措施，以實現對于地面沉降狀態的充分控制，以免對管線造成損傷，在沉降應力的影響下導致管線被破壞。（4）定期開展安全教育培訓，同時，做好編制安全技術交底工作，以充分保障管線施工的質量。

3.5觸電傷害

（1）在施工作業階段做好積極有效的安全防護處理措施，以降低各類安全事故的風險，避免出現不必要的觸電傷害問題。（2）委派專人，在實際作業過程中展開對于用電安全性的充分監控。（3）編制詳細合理的臨時用電方案，并將其上交給項目總工，待其審批后方可正式投入使用。（4）一旦出現了人身觸電事故，則需要首先使觸電者脫離電源。

3.6卡刀盤

（1）充分關注盾構機操作人員的技能操作水平，通過積極有效的技能培訓工作，降低操作不當等問題的風險。（2）積極強化施工過程管理措施，以免盾構出現長期停機的問題。（3）若刀盤發生了卡頓，且即使改變了刀盤的轉動方向依然難以脫困，則需向土倉結構中注入充足的惰性漿液，以置換出其中的渣土雜質，相應降低刀盤的扭矩，使刀盤裝置得以重新啟動。

3.7機械傷害

（1）充分關注各項施工要求，并穿戴好各類安全防護用品。（2）積極開展安全教育工作，同時，詳細編制安全技術方案，并據此實施技術交底工作。（3）對于從事特殊機械作業的操作人員而言，要求持證上崗。（4）在實際施工作業階段，要求委派專業的安全員實施安全巡視，同時，針對各類潛在的高風險作業實施全面細致的現場監督工作。

4應急安全管理措施

4.1地面沉降、塌陷應急措施

（1）在實際施工階段展開對于地面及周邊建筑物的充分監測，挖掘其中的沉降狀態。若發現其沉降值超出了預期范圍，則需采取積極有效的臨時管控措施，以確定造成沉降塌陷問題的具體原因。（2）向車輛通行路面上進行鋼板鋪裝，以免因行車車輛大量通行而增加地面沉降塌陷的風險。（3）在結束降井施工操作后，要求針對地面進行及時回填處理，同時，要求在降水井周圍實施全面的注漿操作，以實現對于地面結構的充分固化。（4）待地面沉降值達到了相應的預警值后，要求項目部積極組織施工人員，綜合利用袖閥管注漿及洞內頂管注漿兩種不同的注漿方式實施加固處理，同時，要求相關監測組人員積極提升監測頻率，向指揮組進行及時匯報，以充分降低水井的沉降速率。（5）一旦出現了地面坍塌事故，并且出現了人員傷亡問題，則要求立即撥打急救電話。同時，組織相關施工人員立即采取混凝土回填及注漿加固措施。

4.2觸電應急措施

一旦發生了觸電事故，則要求施工人員在事故發生后立即切斷電源裝置，并積極營救受傷人員。如果并未切斷電源，則應嚴格避免與受傷人員進行密切接觸，以免造成更大的傷亡事故。此外，要求現場負責人及安全責任人在切斷電源后及時撥打“120”搶救電話，為傷員爭取更多的救治時間。要求相關人員在救援人員到來前做好積極的自救，上報給應急救援總指揮，充分啟動應急預案。若由于用電設施出現故障而造成了火災問題，則需要立即撥打“119”火警報警電話。與此同時，要求在人員搶救的同時積極做好滅火組織工作，以免火勢出現大面積的彌散和轉移，影響其他在場人員的人身安全[2]。

4.3突發管線應急措施

4.3.1燃氣管線泄露或斷裂

（1）一旦管線在實際施工過程中出現了不同程度的損傷，則需立即聯系相關管線負責單位，讓相關人員得以建立對于事故地點及情況的充分了解，同時，請求相應的幫助支持。（2）需要積極做好事故疏散組織工作，疏散事故發生地周邊的群眾，并做好相應的警戒工作，以充分保障事故相關人員的生命安全。同時，需要在事故發生后的第一時間立即停止全部施工活動，熄滅施工區域內的全部火種，并斷開相應的電源裝置。（3）如果管線負責人難以在第一時間抵達事故現場，則需要立即指派有關人員關閉燃氣上下游閥門裝置。同時，與管線產權單位建立充分聯系，共同組織搶修工作。

4.3.2自來水和雨污水管滲漏或斷裂

（1）如果在實際施工階段發現供水管線裝置出現了不同程度的破損問題，則要求立即關閉上級供水閥門，同時，與供水管線負責機構建立聯系，向其上報供水管線的破損位置及實際情況，請求上級部門委派專人實施供水管線搶修。（2）如果出現了不同程度的雨水和污水滲漏問題，則需立即挑選適宜的堵漏材料，以實現對于滲漏點的充分封堵。如果滲漏量相對較大，則需充分借助砂袋裝置，切斷上游水源。同時，利用水泵裝置進行抽水倒排，以實現對于滲漏位置的充分處理，待檢驗合格后方可正式通水。（3）要求立即停止事故現場的各類作業活動，同時，做好現場保護工作，以免造成更多不必要的安全事故問題。

4.4建（構）筑物沉降應急措施

（1）要求針對建（構）筑物的實際變形狀態進行全面細致監測，同時，上報各類監測數據，并將其交由技術負責人和項目負責人。（2）結合事故現場的各類建（構）筑物變形數據進行充分監測。同時，針對工程地質及水文地質材料信息進行充分勘測，深入分析各類設計施工環節中的資料，確定設備信息。需要技術負責人員統一召開技術會議，以確定最為合理的應急處理措施，結合項目實際，使用二次補漿或地面跟蹤注漿措施進行處理。（3）需要充分關注建（構）筑物及周邊地面狀態，明確其實際變形情況，并據此展開對于注漿量和注漿位置的充分調整。同時，篩選出具有高沉降量的區域，在此位置實施二次補漿處理。（4）在建筑物中設置一定數量的地面注漿管，并借助這一裝置實現對于地面結構的跟蹤注漿處理。（5）結合實際注漿需求，在管片的壁面位置實施二次注漿處理。（6）要求積極提高監測頻率，讓相關監測要求可以得到切實保障。

5結語

綜上所述，因為地鐵線路施工普遍在地下開展，在實際施工階段可能受到地質因素及其他各類因素的綜合影響，其中尤以盾構穿越工程中所需承受的難度越大，且風險性相對較高。為此，要求在實際穿越工程中做好細致的地質信息探查工作。同時，完善超前地質預報措施，明確各類潛在的風險源，并以此為前提，制定相應的管控措施，讓施工安全性得以充分保障。

參考文獻

[1]胡俊.地鐵盾構工程穿越市政設施風險源施工控制技術[J].智能城市，2021，7（6）：148-149.

[2]左九如.城市地鐵盾構近距離穿越橋梁河流綜合施工技術探討[J].中國標準化，2019（8）：147-148.

SubwayShieldEngineeringRiskSourceControlTechnologythroughtheMunicipalBridge

KUAILei，KOUMeizhi

（ChinaWaterResourcesandHydropowerSeventhEngineeringBureauCo.，Ltd.，ChengduSichuan610000）Abstract：Thisarticlewillcombinetheengineeringexamples，studyallkindsofrisksourcesfacedbysubwayshieldengineeringthroughthemunicipalbridge，andcombinedwiththespecifichazardsourceputforwardthecorrespondingcontroltechnology，atthesametime，thepremiseofemergencysafetymanagement，hopetofullyavoidthesubwayshieldprojectconstructionprocess，inordertopromotetheconstructionqualityofsubwayshieldproject.

Keywords：subwayshieldengineering;municipalbridge;riskcontroltechnology