浅析地铁盾构施工的安全风险管理

屈 勃 刘文韬

西安市政道桥建设有限公司

浅析地铁盾构施工的安全风险管理

屈 勃 刘文韬

西安市政道桥建设有限公司

当前，随着经济的发展，地铁工程项目建设逐渐增多。我国在这部分地下工程中主要联合钻爆工艺、盾构法进行开拓，在实际进行地铁项目施工的过程中，盾构施工技术基于自身的优势性而被广泛的应用于施工之中。然而，在盾构法具体实施过程中，也会受到诸多因素影响而产生一定风险。为保证盾构法顺利实施，且发挥成效，就必须加强相关风险管理。基于此，文章就地铁盾构施工的安全风险管理进行分析。

地铁盾构施工；安全风险；管理措施

1 地铁区间隧道盾构施工概述

盾构法是地铁区间施工过程中常用的方法之一，它主要是通过盾构机开挖隧道。通过盾构机外壳可有效抵抗土体压力，同时将千斤顶顶住既有管片，通过活塞杆产生推力，让盾构刀盘在地层中进行土体切削，使其不断前进。在盾构机掘进过程中，每掘进一环就要衬砌一环。同时，要利用盾构机尾部的管片拼装机对管片进行定位安装，并通过水泥浆液填充围岩及管片间隙，以此来稳定围岩压力，避免其变形。相对于其他施工方法而言，在地铁施工建筑物密集地段，选用盾构法可降低道路及建筑所受到的影响。盾构机械化程度较高，可按照规律的程序操作，便于施工控制。另外，盾构法受气候条件干扰较小，并可通过控制施工参数，将地层扰动控制在最小范围内。当然，盾构法也存在自身缺陷。首先，盾构法投资较大，运作成本较高;其次，当地层中存在沼气、空洞、流沙地时，会对施工效果产生极大影响;另外，盾构液压系统、自控系统操作较为复杂，对相关人员具有较高要求。总体上来看，盾构法是地铁区间隧道施工过程中行之有效的方法之一，但也会受到部分因素干扰而产生风险，需要采取相关措施对这些风险因素进行控制，保证施工得以顺利进行。

2 盾构施工中普遍存在的风险

2.1 盾构进出洞存在的风险

所谓盾构进洞即在始发井中运用始发基座和反力架等设备，使盾构机能够在离开盾构基座后经过井壁上的洞口沿着既定的路线开展各种施工作业。而盾构机出洞则指盾构机沿着竖井外侧的方向逐渐掘进进入竖井内接受基座上的相关施工作业。盾构出洞的主要流程为盾构出洞准备工作—洞门拆除—掘进施工—洞门封堵。据调查，盾构进出洞过程中，最大的风险为洞口土体的稳定，若端头加固效果不佳，不仅会引起洞口面流水，还可能引起严重的地面沉降。

2.2 开挖面失稳存在的风险

在地铁隧道盾构施工中导致开挖面失稳的主要原因为开挖中前方发生管涌或者遭遇流砂，引起盾构机出现磕头或者突沉，另外若开挖中前方存在地层空洞，也会导致盾构机的轴线发生偏移、沉陷、塌方等。此外在盾构机推进过程中，还会出现超浅覆土，进而引起冒顶，若盾构机在运行过程中突然遭遇涌水，便会引起盾构机的正面出现大范围的塌方。如果水泥浆的性能过低，不仅无法保证开挖土地的稳定性，还会导致地表发生较大的变形。

2.3 盾构机穿越密集建筑群沉降存在的风险

当前，地铁隧道盾构掘进时容易引起地表发生变形，归纳起来主要包含以下五个阶段：早期沉降—开挖面前沉降—盾构通过时沉降—盾构空隙沉降—后期沉降。在盾构施工过程中，导致沉降的因素较多，并且各个因素彼此之间联系密切。

2.4 盾构机掘进过程坍塌事故风险

在盾构机掘进过程中，常常会出现塌方等事故，如果不明白造成塌方的主要原因以及如何采取有效控制对策，则还可能会引起地表大范围的沉降，进而阻碍盾构机的顺利通过，最终拖延整个施工进度，影响地铁隧道的施工质量。

3 地铁隧道盾构施工风险管理策略分析

3.1 地层与重要建筑物的隆降控制

在地铁区间隧道盾构施工期间，若未采取针对性措施对地层及重要建筑物进行保护，很有可能造成地层及重要建筑物沉降。因此，在掘进施工前，要对施工影响范围内的建筑物、管线、地下障碍物等进行详细探查，并给予必要的事先加固或保护。首先，要构建出细致的隧道沉降量测控网，以便对地层及建筑物等进行定期监控，充分掌握盾构施工对周边环境及隧道本身的影响。通常情况下，若盾构前方监测点地面变形量控制在±5mm范围内，那么盾构在通过时，地面变形量需控制在-30mm至10mm内。若超出此范围，就需要对出土量进行有效控制，避免地面出现地面层降。其次，在盾构进站时，若洞口地基土结构不理想，可结合现场环境进行注浆加固，以保证进站洞口的稳定性。另外，要对二次注浆及同步注浆管理进行强化，以降低地面沉降。

3.2 有效避免隧道盾构机施工中坍塌事故

针对塌方事故，需要在初步对产生问题的原因进行分析后，立即采取对应措施，防止地表沉降的进一步扩大，并保证盾构机能够安全通过沉陷区域。要重点把握好以下四个方面的问题：①拦截塌陷周围的地表水，以防其进一步渗入隧道中，以此降低隧道中的涌水量，并第一时间回填塌孔；②要把握好盾构机推进和出土的速度，以保证开挖面的土层压力平衡，减少地表沉降量；③增加注浆量，预防地表沉降范围的进一步延伸；④加强监控和测量，重点是测量出土量、土仓压力、注浆量等，以便及时调整掘进参数。

3.3 保证开挖面的稳定性能

开挖工序中前方地层极易衍生空洞形态，在这种环境下，盾构机械轴线偏移、沉陷隐患广布；另外，后期复杂问题更是接踵而至，地表变形危机状况难以估计。应对策略表现为：利用探测仪器进行结构崩塌隐患排查，为稳固结构安全效用，安装在盾构机械顶部的探测媒介要经常检查、更换，尽量将上方土体松动状况记录完全，具体检查频率表现为3次/d；在落实开挖面水压检查工序时，需要配合信号传感器进行细致审查，严密注意管路堵塞现象，尽量为数据正常收集肃清不必要的障碍。

4 结束语

地铁隧道盾构施工是一项较为复杂过程，所以需要施工单位在具体施工环节中，充分考虑地铁所在位置地质的复杂性，并根据实际情况制定出一套有针对性、科学性的风险规避方案以保证施工的安全性与顺畅性。

[1]田开洋，谈金忠，施烨辉，王卫国.地铁隧道盾构施工中的地质风险管理研究[J].上海建设科技，2015，02：32-34.

[2]赵鸣川.地铁施工对邻近建筑物安全风险管理[J].江西建材，2015，14：167+174.