淺談盾構(gòu)機(jī)始發(fā)安全控制措施

李毅

摘要：目前，我國城市地鐵建設(shè)如火如荼，而作為地鐵區(qū)間除部分不良紙質(zhì)或外部條件影響外基本全面使用盾構(gòu)法施工，而盾構(gòu)機(jī)械作業(yè)除了施工進(jìn)度快、成型質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效益高之外，同樣面臨著其他大型設(shè)備作業(yè)一樣的安全風(fēng)險或更甚，如盾構(gòu)始發(fā)、接收，下穿既有線、下穿河流、帶壓換刀等，一旦出現(xiàn)安全問題，容易造成較大的社會不良影響。本文根據(jù)施工成功經(jīng)驗著重介紹盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)的安全保障控制措施。

關(guān)鍵詞：地鐵施工;盾構(gòu)工法;始發(fā)掘進(jìn);安全控制

1盾構(gòu)機(jī)始發(fā)易出現(xiàn)的安全問題分析

（1）始發(fā)端頭加固不到位，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時造成地面塌陷。

（2）始發(fā)洞門封堵及加固不到位，盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時地層水大量涌入對應(yīng)的車站。

（3）始發(fā)端影響范圍建筑物未加固到位，盾構(gòu)機(jī)施工時造成建筑物下沉或拉裂。

（4）始發(fā)端范圍隱埋管線未加固，盾構(gòu)機(jī)初始施工時造成管線如煤氣、水、電纜破壞。

（5）始發(fā)臺架加固不到位，造成盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時“栽頭”。

（6）負(fù)環(huán)管片支撐加固不到位，造成傾覆。

（7）其他機(jī)械安全及作業(yè)安全問題如平板小車剎車失靈、人員高空墜落物體打擊等。

2安全風(fēng)險控制分析

通過多年從事地鐵盾構(gòu)施工經(jīng)驗分析總結(jié)，始發(fā)階段發(fā)生安全問題的主要原因有以下幾點：（1）地勘資料不準(zhǔn)確，對應(yīng)的設(shè)計措施無法滿足實際。地勘作為提供設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的第一步，如不能對盾構(gòu)始發(fā)段地質(zhì)水文情況、地下管線、暗溝情況及周邊建構(gòu)筑物情況進(jìn)行實地勘察，僅憑經(jīng)驗法、問詢法很難給出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)為設(shè)計依據(jù)提供支撐。（2）施工調(diào)查浮于表面。施工作為設(shè)計措施落實的最后一步，如不能提前調(diào)查核實或過程管理不到位，硬搬措施而不考慮實際情況極易造成不可逆的影響。（3）過程控制不到位。施工過程中未能將設(shè)計措施嚴(yán)格落實到位如加固措施、降水措施、始發(fā)準(zhǔn)備措施等，出現(xiàn)如地面坍塌、車站涌水等事故，造成較大的社會不良影響。（4）安全應(yīng)急措施不到位。盾構(gòu)始發(fā)作為重大風(fēng)險源之一，對應(yīng)急措施準(zhǔn)備、演練等都有具體明確的要求，然現(xiàn)場時常僥幸心理作祟，未能提早準(zhǔn)備如發(fā)電機(jī)組不能正常使用、砂袋未提前裝砂、水泵未提前接線調(diào)試、應(yīng)急藥品失效等等，以及未提前進(jìn)行演練，出現(xiàn)突發(fā)事故，慌亂一團(tuán)，錯過生命、財產(chǎn)的搶救時間。

3 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)安全控制措施

盾構(gòu)始發(fā)施工前，務(wù)必組織人員對始發(fā)端進(jìn)行核實調(diào)查，尤其是暗溝、暗河、廢井和管線等，與地勘不符提前協(xié)調(diào)，確認(rèn)加固措施滿足安全要求，并根據(jù)開工條件的要求，全面排查包括管理體系、措施落實、周邊范圍風(fēng)險源的核查、應(yīng)急搶險準(zhǔn)備等情況，確保安全處于受控狀態(tài)。

3.1始發(fā)端頭加固不到位控制

始發(fā)端頭加固不到位控制，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時造成地面塌陷。目前盾構(gòu)機(jī)始發(fā)端地層加固較多采用洞門環(huán)大管棚注漿加固+地表小導(dǎo)管/袖閥管注漿措施。

（1）大管棚注漿加固主要為洞門上部約120°范圍，型號一般為φ108，管棚須提前鉆孔，以使?jié){體在壓力作用下向周邊土體擴(kuò)散固結(jié);尾部呈椎體，長度最少大于2倍洞涇，整體呈扁擔(dān)狀支撐上部土壓力。控制重點為一是管棚施工質(zhì)量，進(jìn)洞門后上偏2°左右;二是壓漿質(zhì)量，一般采用較高壓力將素水泥漿壓進(jìn)土體后擴(kuò)散以起到固結(jié)土體效果，提前換算理論壓漿量并對比是否達(dá)到要求;三是加固效果的驗證，固結(jié)土體到28d后取樣進(jìn)行驗證是否固結(jié)到位。

圖1 管棚加固布置示意圖

（2）地表注漿加固措施主要控制重點一是漿液質(zhì)量，要嚴(yán)格按設(shè)計配比進(jìn)行，確保有效固結(jié)土體;二是鉆孔深度及壓漿、加固范圍，包括橫向縱向及截面深度;三是固結(jié)效果驗證。

3.2 始發(fā)洞門封堵及加固不到位控制

始發(fā)洞門封堵及加固不到位，盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時地層水大量涌入對應(yīng)的車站。始發(fā)洞門范圍車站圍護(hù)樁大部分采用玻璃纖維筋，涌水問題須根據(jù)設(shè)計及實際情況，水量較大可采用井點降水配合水位監(jiān)測點判斷，滿足要求后方可進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)施工;部分地層如砂卵石地層井點長時間降水易造成地層含沙量大量流失，進(jìn)而形成地層空洞，對后續(xù)施工造成較大安全隱患，此類地層最好采用井點回灌降水。少水或無水地層可通過鉆孔自然排放觀察即可，水位觀測點一般設(shè)在中心點往下。

3.3始發(fā)端影響范圍建筑物未加固到位控制

始發(fā)端影響范圍建筑物未加固到位，盾構(gòu)機(jī)施工時造成建筑物下沉或拉裂。建構(gòu)筑物包括地表上面如樓房結(jié)構(gòu)、地表下面如古墓等。均需嚴(yán)格按設(shè)計措施要求進(jìn)行加固一般為注漿加固，并設(shè)立監(jiān)測點進(jìn)行整個始發(fā)影響階段的觀測，并根據(jù)進(jìn)度情況加強(qiáng)監(jiān)測頻率，整個掘進(jìn)期間設(shè)專人值守。

3.4始發(fā)端范圍隱埋管線未加固控制

始發(fā)端范圍隱埋管線未加固控制，盾構(gòu)機(jī)初始施工時造成管線如煤氣、水、電纜破壞。地下管線尤其是老舊城區(qū)非常復(fù)雜，且管線故障影響及反響極快如光纜線、用電線、供水管、煤氣管等，要保證施工安全一是施工前務(wù)必實地調(diào)查到位，并反饋按設(shè)計措施進(jìn)行加固如原位注漿、改移線路、暫停使用等;二是積極溝通協(xié)調(diào)產(chǎn)權(quán)單位，遇突然情況能及早控住局面如給水管損壞需立即關(guān)閘處理等。

3.5始發(fā)臺架加固不到位控制

始發(fā)臺架加固不到位，造成盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時“栽頭”。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)“栽頭”問題時有遇到，大部分原因為盾體始發(fā)時扭力測算有誤+始發(fā)臺架與洞門段加固不到位如支撐鋼架加固不到位、始發(fā)臺架姿態(tài)控制差造成。

盾構(gòu)始發(fā)臺架于洞門之間這段銜接支撐鋼架既是薄弱環(huán)節(jié)也是重要環(huán)節(jié)，該處加固方案必須認(rèn)真測算審查，確定其材料選用、間距控制及焊接質(zhì)量的要求，焊接質(zhì)量方面施工現(xiàn)場較難掌控，可升級焊縫標(biāo)準(zhǔn)如三級變?yōu)槎夁M(jìn)行探傷檢查，也可請專業(yè)人士焊接。千里之體潰于蟻穴，此處焊縫本人看來即為蟻穴，務(wù)必做實，遇特殊情況如已有“栽頭”不可控趨勢時，可將整機(jī)后退重新整理在始發(fā)。

盾構(gòu)始發(fā)的垂直姿態(tài)一般為+20～+30mm，須由測量復(fù)核準(zhǔn)確并錄入盾構(gòu)機(jī)，過程中根據(jù)進(jìn)度情況及時人工復(fù)核佐證盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)同時提前糾偏，因為盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)整體呈蛇形狀，無法做到即時扭變姿態(tài)，故人工復(fù)測、勤糾偏極為重要。

3.6負(fù)環(huán)管片支撐加固不到位控制

負(fù)環(huán)管片支撐加固不到位，造成傾覆。負(fù)環(huán)管片作為進(jìn)洞的輔助措施，防其傾覆扭轉(zhuǎn)非常重要，因為整個始發(fā)井空間不會太大，大量設(shè)備、人員均在其內(nèi)。

負(fù)環(huán)加固措施一般采取左右支撐、前進(jìn)方向依靠螺栓連接、后方設(shè)支撐固定于始發(fā)井內(nèi)結(jié)構(gòu)物方式確保負(fù)環(huán)管片約束控制到位。負(fù)環(huán)管片左右支撐包括支撐加固管片、支撐加固管片下方始發(fā)臺架，一般均為型鋼支撐，整個管片除縱環(huán)向高強(qiáng)螺栓連接外，輔以鋼絲繩整環(huán)鎖緊固定。負(fù)環(huán)管片后方加固亦非常重要，因其除提供盾構(gòu)機(jī)整體前進(jìn)的反推力外抗扭轉(zhuǎn)傾覆也是關(guān)鍵，方案措施檢算時務(wù)必考慮全面。

3.7 其他安全問題控制

其他機(jī)械安全及作業(yè)安全問題如平板小車剎車失靈、人員高空墜落、物體打擊等。諸如此類常見易發(fā)、多發(fā)問題的安全控制，一是嚴(yán)格安全交底，并根據(jù)實際分工種針對性的進(jìn)行如焊工、起重工、普工等;二是班前講話落實到位，每班喊話強(qiáng)調(diào)本班作業(yè)安全控點;三是過程加強(qiáng)管控;四是做好日常的培訓(xùn)教育;五是明確考核獎罰措施。

4 結(jié)論

今年新《安全生產(chǎn)法》的實施，從法律層面上明確了安全風(fēng)險分級管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制，以及重大事故隱患罪的確立，給各行業(yè)都敲響了警鐘，工程業(yè)作為事故多發(fā)、易發(fā)領(lǐng)域，各單位須從上到下嚴(yán)格履行安全職責(zé)，嚴(yán)格“管行業(yè)必須管安全，管業(yè)務(wù)必須管安全，管生產(chǎn)經(jīng)營必須管安全”;盾構(gòu)始發(fā)為重大風(fēng)險源之一，更應(yīng)著重做實各項安全管控措施，群策群力、齊抓共管，做到安全生產(chǎn)，綠色生產(chǎn)，促進(jìn)安全、效益雙豐收。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范GB 50446-2017 [S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險管理規(guī)范GB50652-2011 [S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 城市軌道交通技術(shù)規(guī)范GB50490-2009 [S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范GB50208-2011 [S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011