基于地鐵盾構施工安全質量管理體系技術框架的研究

韓巖青

(青島市地鐵四號線有限公司，山東 青島 266000)

從目前發展情況來看，越來越多的城市開始進行地鐵設施的修建，這也為盾構設備的推廣創造了良好環境。盾構法作為目前地鐵工程修建期間的重要施工技術之一，具備了穩定性強、負面影響小等應用優勢。但是在實際施工過程中，受到各類因素影響，有時也會出現涌水、涌砂、頂板塌陷、圍巖形變等問題，影響到作業環境的安全性。基于此，需要建立合理的安全質量保證體系，降低潛在隱患發生概率，借此來優化作業環境，加快地鐵工程的施工速度。

1 地鐵盾構安全質量管理體系技術框架建立的必要性

1.1 提升作業環境安全性

在地鐵工程作業期間，盾構機屬于重要的施工設備，受到地質結構、施工人員操作、設備運行狀態等因素影響，很容易導致涌水、涌砂、頂板塌陷、圍巖形變等問題，威脅到作業人員的生命安全。通過建立可靠的管理體系，能夠對潛在風險進行及時識別，借助支護結構、二次襯砌、注漿技術等方法，對于作業環境的穩定性進行提升，從而提升作業環境的安全性，減少工程作業問題，確保施工質量。

1.2 確保盾構掘進持續性

結合以往施工經驗可以了解到，地鐵工程在施工期間具備了施工周期長、施工工期緊、施工成本高等特征。建立可靠的質量和安全管理體系，能夠有效降低設備運行故障的發生概率，同時還可以對土壓力、出土量、掘進速度等參數進行合理控制，使其維持在安全的作業范圍內，以確保其工作狀態的持續性，有效加快工程項目的施工進度。

2 地鐵盾構安全質量管理體系技術框架構建要點

2.1 做好掘進參數管理

2.1.1 土壓力監測

土壓平衡式盾構機掘進的原理是建立開挖面前后水土壓力平衡。在盾構掘進不同階段，盾構工況是從非土壓平衡通過在初始出洞階段逐步過渡到土壓平衡，再到進洞階段由土壓平衡逐步過度到非土壓平衡，即土壓力設定是變化的(在理論數值上它與土體容重、覆土深度、側向土壓力系數有關)，施工中需要通過不同的土質、覆土厚度、結合環境監測的數據不斷進行調整。因此，平衡土壓值的設定是土壓平衡式盾構施工關鍵，監理應予以重點關注，并通過計算理論土壓力與實際設定土壓力進行比較，判斷實際設定土壓力是否滿足施工的需要。

2.1.2 出土量控制

土壓平衡式盾構是以切口環作為密閉土倉，盾構推進中切削后土體進入密閉土倉，隨著進土量增加建立一定的土壓力，再通過螺旋輸送機完成排土，而土倉壓力值是通過出土量來控制的。由此可見，盾構機在掘進過程中的出土量情況，和前期施工過程中的土壓力值有著直接關聯，并且監理人員在作業過程中還可以通過建立數學模型，對盾構機每環的理論出土量進行計算，對比實際出土量來評估該參數的合規性，做出相應的參數調整，使盾構機維持在安全的工作范圍內。

2.1.3 掘進速度控制

在盾構機工作過程中，掘進速度也是影響到作業環境安全性的重要指標，在實際應用中，盾構機掘進速度會受到盾構設備進出土層時的速度影響，若進土速度出現了較大波動，那么在應用中很容易出現土層失穩的問題，從而增加相應病害問題的發生概率。在對其進行安全管控時，需要合理控制盾構機工作周期，均衡盾構機的連續作業狀態，并且在出現異常情況時，也需要及時停止繼續工作，并對盾構機正面土層進行暫時封閉，待異常情況完成處理后再恢復到正常狀態，以提升作業環境的安全性。

2.1.4 千斤頂推力管控

盾構機在工作過程中，其前進動力主要來源于臨時固定在圍巖上的千斤頂，借助其產生推力來完成前進指令。而盾構機前進時所需要的推力大小也和其遇到的阻力情況相關，若推力過大很容易導致盾構機偏離正常前進軸線，影響到后續工作的進行。對此，在質量和安全管控體系當中，也需要注重千斤頂推力的管控工作，做好相關參數的計算工作以滿足結構推進穩定性需求。

2.2 盾構掘進姿態控制

在施工質量及安全管控體系當中，也需要做好盾構掘進姿態的管控工作，在具體的管理過程中，其核心內容是將盾構機前進狀態和既定軸線的偏差控制在允許范圍內，以確保盾構機前進方向的合規性。根據現行的管理條例可以了解到，盾構機在掘進過程中，其允許偏差值應控制在±50mm以內，在出現偏差問題后，需要遵循逐步糾正的方法進行調整，禁止使用猛糾硬調的方法來恢復正常推進范圍，以確保作業過程的可靠性和合理性。

2.3 管片拼裝過程控制

在盾構掘進過程中，管片屬于非常核心的施工部分，其在盾構保護殼的保護作用下，在盾構機的尾部拼裝成環形，從而形成隧道結構，這也是體系管控中的重要環節。在具體的管控過程中，應注意以下三點內容：第一，做好管片制作過程的監管，委托駐場監理對于管片的生產過程進行監督，確保材料出廠后的合規性；第二，在管片進場前需要對其進行質量驗收，并會在空曠區域完成預拼裝，以此來校驗材料的合規性，對于不滿足要求的管片也會及時進行調換，確保其應用質量[1]；第三，做好施工過程的監督工作，在管片成環后做好質量驗收，及時返工不合規部位，提升管片的應用效果。

2.4 注漿作業過程管理

在盾構掘進作業過程中，還需要注重注漿作業過程的管理工作，也是確保隧道成型穩定性的重要步驟。在管片成環之后，會和頂部土層存在一定間隙，若不及時處理，很容易增加土層擾動，引起地面形變問題[2]。因此，在該環節的管理要點是對注漿期間的壓力、速度等采參數進行控制，通常情況下，注漿漿料的水灰比應控制在0.7左右，注漿壓力在0.3MPa～0.5MPa，注漿速度則控制在1.5L/S，借此來提高注漿作業質量，確保基層結構的穩固性。

2.5 盾構進出洞安全控制

在盾構掘進過程中，還需要做好盾構進出洞安全控制工作，這也是盾構法收尾階段的重要內容。在具體的安全管理中，第一，需要對進洞土體性質進行改良，使其具備較強穩定性，為盾構機順利進洞創造條件[3]；第二，對于盾構機進洞時各項參數進行管控，如，盾構機姿態、基座位置、進洞速度等，使其可以保持穩定的工作狀態，順利進入到洞內；第三，在盾構機收進洞內后，也需要對洞口滲漏情況進行檢查，對于滲漏問題進行及時封堵，同時在洞口安裝拉緊裝置，確保其牢固性，以提升洞口位置的安全性。

2.6 安全風險因素識別

除了上述體系中需要著重關注的內容外，在體系建立的過程中還需要做好風險因素的識別工作。在具體的工作過程中：第一，需要確定盾構掘進過程中的潛在影響因素，如，環境因素、人為因素、施工技術因素等，基于大數據技術積累的數據信息，評估不同安全風險因素的所占權重，以便于后續分析工作的順利進行；第二，對于體系計算所得的風險內容，對其權重優先級進行排序，根據優先級來擬定相應的預防措施和應急處理措施，從而降低安全風險所帶來的潛在問題[4]。

3 結 語

綜上所述，在盾構法作業過程中，盾構掘進屬于非常重要的作業階段，基于以往的施工經驗，需要在相應的施工質量和安全管理體系中建立技術框架，明確施工過程中的潛在風險，及時擬定相應的處理措施，不僅可以降低問題發生后帶來的負面影響，而且對于加快工程作業進度也有著積極的意義。