城市軌道交通盾構施工中始發試掘進風險識別及應對措施

李濟靈

（浙江天成項目管理有限公司，杭州 310005）

杭州機場軌道快線土建施工SGJC-4標段，包含2號區間風井—西溪濕地站區間，采用盾構法施工，區間總體施工示意圖如圖1所示。本文對施工期間始發試掘進風險的識別進行了分析，提出了相應的應對措施，供大家參考。

圖1 區間總體施工示意圖

1 工程風險評估及對策

1.1 盾構始發試掘進風險影響的主要因素

盾構始發試掘進風險影響的主要因素極其復雜、繁多，通過區間地質、周邊環境的認真研究和分析，并結合以往施工經驗，總結認為風險影響的主要因素如下：①盾構機、龍門吊安裝吊裝安全風險，盾構區間施工端頭加固、始發、掘進和組裝等施工風險。②因人員管理、制度管理、施工用電、設備吊裝、安全防護和消防安全等建設工程行為帶來的人身安全風險和財產損失風險。③因施工管理、質量控制措施不到位帶來的盾構隧道漏水、結構尺寸偏差、盾構隧道軸線偏差影響盾構始發、接收限界等質量風險。

1.2 風險識別分析

具體內容見表1。

表1 盾構始發試掘進施工風險源識別分析

1.3 始發、接收時突發性事故的預防與處理

1.3.1 洞門鑿除時出現涌土、流砂，洞口土體流失（1）風險特征。盾構始發時，在破除車站圍護結構后，如果由于大氣降水、地表廢水、城市自來水管及排水管漏水等通過隧道范圍內的孔隙而引起涌水、涌泥或坍塌時，可能出現從刀盤開口或螺旋輸送機涌水、涌泥，或從盾構機外殼和原預留洞門間孔隙沖破簾布橡膠的阻擋而涌水或涌泥，進而造成地面沉降。

2）產生風險的原因。第一，洞口的土體加固質量有待提升。在施工中由于各種因素，洞口土體的加固質量并沒有達到相關的施工要求和標準，導致在后續施工中容易出現塌方的現象。或者在進行洞口土體加固施工中，存在加固不均勻的問題，進而導致洞口的隔水效果較差，影響洞口土體的質量，造成風險的發生。第二，洞口正面土體失去支護，導致洞口坍塌現象的發生。在進行洞口施工時，施工人員在拆除洞門的混凝土后，未能及時將盾構靠上土體，導致土體得不到及時的支護，進而出現塌方的現象。第三，洞門密封性有待提升。在實際施工中容易出現止水橡膠簾帶內翻的現象，從而導致洞口的密封性能不高，容易出現水土流失的現象，造成風險的發生。或者洞門的密封裝置出現強度不足的問題，無法承受較高的土壓力，從而導致洞門受到擠壓，影響洞門作用的發揮。而且在實際施工中，部分盾構外殼上的注漿管等物體也會對洞門的密封性造成影響，導致密封性不達標，進而造成風險的發生。第四，始發、接收時未能及時安裝好洞圈鋼板，致使洞門裝置被頂壞。第五，由于剛開挖時渣土量很小及推進油缸的推力較小，而不能用土壓平衡模式或不可能很快轉換成土壓平衡掘進模式，導致井外大量土體塌入井內。

3）風險控制。第一，做好洞口土體的加固施工。在進行土體加固施工時，施工人員要保證加固的強度和均勻性，進而確保施工質量。第二，做好洞口封門拆除的準備工作。在拆除之前，施工人員要做好各項準備工作，例如做好始發、接收工作等。第三，保證洞門的密封性。在進行密封圈操作時，必須要確保安裝的準確性，施工人員要認真觀察盾構推進的過程，避免出現盾構在推進過程中對密封橡膠圈造成影響，進而影響洞門的密封性，并且及時在密封圈中加涂潤滑劑。為了確保洞門的密封性，施工人員要及時做好扇形鋼板的調整，保證密封圈的強度，保證其較高的承受力。在始發盾構時，施工人員要及時降低洞口正面土體的平衡壓力，避免對洞門造成不良的影響，影響洞門的密封性。第四，利用螺旋輸送機反轉，向土倉內加入黏土，以阻止涌水涌泥。待涌水涌泥停止或減少到足夠少時，以最短時間恢復生產，盡量加大開挖速度，以便盡早拼裝管片，用管片來防止涌水、涌泥及坍塌。

4）風險產生后的補救措施。第一，在鑿除過程中若出現塌方、涌水等情況，施工人員要及時做好土面的支撐，避免土體出現坍塌的現象，并及時在地面及洞門口水平進行加固注漿，保證土體。必要時啟用基坑外的應急降水井。第二，為了快速恢復洞口的密封性，施工人員需要及時將已經受壓變形的密封圈壓回到洞口，并且做好弧形板的固定工作，及時調整好密封圈的工作狀態。考慮在洞門密封圓環板外加弧形鋼板,也可用扇形壓板，并用橫撐支撐于車站結構和弧形鋼板間，以阻止涌水涌泥。第三，做好加固施工。當洞口土體承受較大的壓力時，施工人員可以先將鋼筋網片和圍護的鋼筋進行焊接，然后再用鋼筋和木板進行支撐，進一步提高洞口的承受力。為了進一步提高土體的承受力，施工人員還應當在圍護的外圍及洞門進行注漿，進而起到加固的作用。有必要時可注入摻加速凝劑的純水泥漿液（速凝劑∶水泥=1∶0.05），以提高凝結速度減少土體的流失。

1.3.2 始發托架變形風險控制

1）風險特征。盾構在始發時，始發的托架容易發生變形的現象，從而導致盾構的掘進軸線和設計的軸線之間發生偏離，或者會對洞圈的止水效果造成影響。盾構在接收時，拉壞管片，從而造成各種意外情況發生，例如滲水、管片環縫等，嚴重影響到盾構的始發、接收。

2）產生風險的原因。一是始發托架不夠固定。在進行始發托架設計時，所采用的固定方式不夠全面合理，容易發生各種問題，如底板未墊平的問題，從而導致托架不夠穩定。此外，始發托架的剛度及強度也難以保證，進而導致托架的穩定性不高。二是存在多次使用始發托架的現象。由于多次使用，托架會產生損耗，進而容易發生各種問題，例如鋼材生銹等，從而影響托架的質量和穩定性，導致風險的發生。三是工作人員的影響。在使用始發托架時，工作人員會私自對托架的結構進行更改，進而影響托架的穩定。而且許多工作人員并沒有做好托架的專項檢查工作，從而造成風險的發生。

3）風險控制。一是選擇恰當的始發托架。在選擇時，工作人員要對托架的基座結構進行檢查，確保該結構的強度和剛度能夠符合盾構的工作需要。例如，要確保托架能夠承受土體在加固時所形成的反向推力。在選擇時，工作人員要做好檢查工作，必須要確保托架底板墊平，底板的接觸面積要符合基座的安放要求。二是做好始發托架的維修工作。由于許多始發托架都存在多次使用的現象，工作人員必須要定期做好托架的檢查和維修工作，確保始發托架的強度和剛度都能夠符合相關的要求。

4）風險產生后補救措施，做好修補加固工作。由于托架的多次使用，托架的部分構件容易發生變形或者損壞的現象，所以工作人員不僅要定期進行檢查，還要及時維修，針對損壞的構件，要做好修補和加固工作，保證托架的穩定性。當發現托架出現嚴重的變形現象時，工作人員要及時將盾構脫離出托架，然后再對托架進行修補和加固處理。

1.3.3 盾構后靠支撐系統變形風險控制

1）風險特征。由于受到盾構推進頂力的影響，盾構在始發時，會出現支撐問題，例如發生局部變形或者出現位移過大的現象，這些問題都會對盾構的后靠支撐系統造成嚴重的影響，導致管片出現碎裂的現象，或者盾構軸線出現超標的現象等，進而導致洞口出現水土流失現象。

2）產生風險的原因。一是盾構推力過大，或受始發推進油缸編組影響，導致盾構后靠支撐體系出現受力不均勻現象，進而產生了應力集中的影響，造成了風險。二是盾構后靠支撐體系的性能不符合要求。例如，受力作用面和構件的強度不達標、鋼構件的焊接強度不達標等。在進行混凝土填充時，出現填充不密實或者混凝土強度不達標等問題，進而影響盾構后靠支撐系統的作用。

3）風險控制。一是確保盾構推進時的受力均勻。工作人員要控制好油缸編組，避免出現受力不均勻的問題。二是提高盾構后靠支撐體系的各項性能。針對體系構建的強度和剛度，工作人員要做好校驗工作，確保構件的各項性能都符合要求。在進行鋼構件焊接時，也要確保焊接的質量。在進行混凝土填充施工時，必須要確保填充密實，還要保證混凝土強度符合施工要求。

2 質量、環保保證措施

2.1 質量保證措施

2.1.1 盾構機始發質量保證措施

要確保盾構機的始發質量：第一，需要做好洞口橡膠止水條的檢查，保證安裝質量；第二，做好洞圈混凝土的質量檢查，保證混凝土的搗固質量和密封性；第三，做好管片和洞圈間隙的填充質量，應當使用硬性漿進行填充；第四，做好監督工作，專職質檢員要做好洞門封堵的全過程監督工作，并且對封堵質量進行跟蹤檢查；最后，控制好盾構的性能指標，特別是強度和剛度要求，確保構件所有指標都達到施工要求。

2.1.2 盾構推進、同步注漿質量保證措施

要確保盾構推進和同步注漿質量：第一，做好對施工人員的專業培訓，保證施工質量；第二，做好盾構的測量工作，不僅要進行自動測量工作，還要做好人工校正工作；第三，做好注漿質量和推進進度的控制，確保推進和注漿過程中各項壓力的平衡性；第四，加強對施工過程的控制，例如制定詳細的注漿過程及控制程序，并且成立專門的隊伍來開展工作，保證注漿質量。

2.1.3 隧道軸線質量保證措施

測量在每環拼裝后進行，做到勤測勤糾，避免誤差積累；曲線段選擇合適的管片；隧道襯砌每循環都要測量盾尾間隙。

2.1.4 管片拼裝質量保證措施

①做好管片材料的安裝和運輸。做好管片安裝位置的選擇，并且確保擬合設計路線和盾構機姿態之間的相符性。為了保證運輸質量，工作人員需要制定科學可行的運輸方案，并且做好各項預備工作。嚴格按規范和設計要求正確安裝管片防水材料，加強管片運輸過程保護。②防止已拼裝管片錯臺。首先安裝管片時要做到該環第一塊管片與前一環的管片接觸緊密、2片管片的曲面要橫向水平、2個連接螺栓孔三角必須對齊；然后注意其他順序，要先抵油缸，再穿螺栓，最后松開管片安裝機。要求管片縱縫、環縫錯臺不能超過2 mm。③防止已拼裝管片不破損。要求頂油缸時按照順序進行施工，頂油缸的順序為先中間后兩邊，待F塊裝好后，必須從1—16號整體檢查一遍所有油缸是否頂完頂緊，確保每根油缸都給管片作用力。④防止已拼裝管片漏水。要求止水條用專用膠水正確粘貼牢固，如發現已粘貼好的止水條遇水泡漲后須立即更換；在裝管片連接螺栓時，兩頭的密封圈必須得裝。⑤防止管片錯臺導致管片縱縫、環縫漏水。要求對管片連接螺栓進行2次緊固：第1次在F塊裝完后立刻緊固；第2次在下一環掘進100 mm時必須緊固。⑥防止管片吊裝孔及吊裝中心表面完好。要求：嚴禁管片安裝司機用高速檔旋轉抓有管片的管片安裝機；油缸頂住管片后嚴禁操作管片安裝機（除松開和離開管片操作）。⑦防止管片螺栓孔內PVC管不破損和不掉落。要求：嚴禁用鐵錘猛擊管片連接螺栓；禁止用已損壞的管片連接螺栓。

2.2 環境保證措施

2.2.1 自然環境保護

第一，在施工過程中，工作人員不能私自移除或者破壞周邊的樹木，而且要做好樹木的保護工作，特別是古樹木。第二，施工人員要做好施工現場垃圾的清運工作，按照要求，將施工垃圾清運到指定的地點，不能隨意丟棄在施工現場周邊，避免對周邊環境造成影響。第三，必須落實好“門前三包”責任制度，及時處理好施工所產生的垃圾。針對一些特殊的施工廢棄物，要進行特殊處理，例如針對可以回收使用的應當盡量回收使用，不能回收的要嚴格按照規定清運到指定地點，特制的泥漿和固體廢棄物要運用特定的車輛進行運輸和清理。

2.2.2 噪聲污染控制措施

第一，在進行施工時，必須要嚴格控制好施工現場噪聲的大小，減少對周邊居民的影響。而且要結合周邊居民的作息時間來制定合理的施工時間，例如，施工時間盡量安排在居民的上班時間，避免對居民的休息造成影響。第二，嚴格控制好施工聲音。施工人員應當盡量使用低噪聲的機械和設備。如果要使用強噪聲的施工設備，應當搭建好封閉式的機棚，機棚的位置應當盡量遠離居民住宅區，避免對周邊居民造成噪聲污染。針對夜間的作業，也要嚴格控制好聲音，如夜間的運輸車輛應當禁止鳴笛，而且要輕拿輕放施工材料。

2.2.3 大氣污染控制措施

在施工過程中，也會造成大氣污染，因此施工人員要制定相應的控制措施。例如，在施工現場，要設置密閉式的垃圾站，并且定期清運垃圾，要對施工材料進行遮蓋。施工中，要優先選用電動機械，盡量減少內燃機械對空氣的污染，并指派專職人員每天用環境檢測儀器負責檢測空氣質量，并及時匯報和處理。

2.2.4 水污染控制措施

第一，在施工之前，要做好排水設施的建設，保證廢水能夠按照規定排入到指定的下水道。第二，在進行廢水排放時，必須要嚴格按照相關的標準，不能出現超標排放，避免對周邊土體造成污染。例如，食堂要設置隔油池，生活污水不能直接排入到施工場地外面，需要接入到指定的地下水管道中進行排放。

2.2.5 文物保護措施

在施工過程中，全體人員都應當樹立良好的文物保護意識，避免對文物造成破壞。如果在施工過程中發現文物，要及時上報給相關的部門，并且按照規定立刻停止施工，協助相關部門做好保護現場的設置。

3 結束語

為了進一步保證盾構施工的安全，工作人員應當要全面且準確地認識到施工中存在的風險，了解風險的產生原因，結合不同的風險，采取不同的應對措施，確保施工質量的同時，又可以進一步保證施工人員的人身安全。