地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施

肖海存

身份证号：130323198510061038

地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施

肖海存

身份证号：130323198510061038

近年来，城市地铁已在我国获得了大规模的发展，而盾构法以其独特的优势逐渐成为城市地铁隧道修建的主流方法。但在盾构工法快速发展的同时，也暴露出许多问题，其中隧道建设期间的安全问题尤为突出。因盾构隧道工程具有涉及专业广、建设规模大、建设周期长、地理位置特殊、质量和安全要求高等特点，使得影响安全施工的不确定因素较多，可能引发的事故种类繁多，并且一旦发生安全事故其后果相当严重。因此，如何有效进行风险管理成为盾构隧道工程项目需要高度重视的任务。

城市地铁；隧道盾构；安全管理

近年来随着城市数量的增加，规模的扩大，造成了可用土地减少、环境污染、交通拥挤、空气质量下降等问题。在这种形式之下，以高效、节能、低耗、舒适为特点的地铁在我国得到了迅速发展，盾构法以其与众不同的优势，迅速发展为修建城市地铁隧道施工的主要方法。上述施工方法在快速发展的过程中暴露了一些问题，其中安全问题是地铁隧道建设过程中最受关注的，由于地铁区间隧道工程的大规模建设且具有特殊的地理位置、建设周期较长以及高安全性和质量的要求造成影响安全施工的不确定因素较多，可能引发的事故种类繁多，因此，对地铁区间隧道盾构施工进行风险管理研究十分迫切和必要。

1 盾构法施工原理及优缺点

盾构法施工是采用盾构为施工机具，在地层中修建隧道和大型管道的一种暗挖式施工方法，是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法，从20世纪60年代开始西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。我国近年来也开始将此项技术应用于城市地铁隧道施工中，以替代原来落后的开槽明挖或浅埋暗挖等劳动密集型施工方法。盾构法施工不仅具有地面作业少、不影响地面交通、噪声少等优点，在经济上也具有较大的优越性，因其机械化程度高、工人劳动强度低，施工速度较快，在提高地铁工程的建设质量的同时还能缩短工期，大幅度降低了工程成本。虽然盾构法优点不少，但在施工过程中也存在较多的缺点。由于盾构机设计、制造、安装等准备的时间较长，前期投资大，操作要求高，特别是当隧道半径曲线半径过小时，施工较为困难；隧道的地质也会影响施工，覆土太浅时，会很难控制盾构法的施工沉降，盾构法施工队施工人员专业性要求高，且施工难度高，因此在进行城市地铁区间隧道施工前，有必要利用风险管理理论指导施工。

2 盾构施工中常见的安全风险

2.1 盾构进出洞存在的风险

盾构进洞指的是在始发井中利用反力架和始发基座等设备使盾构机从盾构基座离开，然后经井壁上的洞口顺着已定路线进行各种施工作业，而盾构机出洞则指的是盾构机顺着竖井外侧方向逐步掘进到竖井内接收基座上的相关施工。在进出洞施工过程中，洞口土体不稳定是一项比较大的风险，如果端头加固效果不好，不仅会导致洞口面流水，同时还会造成严重的地面沉降情况。

2.2 开挖面失稳风险

在进行地铁隧道盾构施工时，如果在开挖的过程中遇到流砂或管涌的情况会导致盾构机持续突沉或磕头的情况。此外，在开挖时如果前方地层存在空洞，也会使盾构机的轴线出现沉陷、偏移和塌方等情况。另外，在盾构机推进过程中，还有可能会遇到超浅覆土，出现冒顶。如果盾构机作业过程中遇到涌水情况，会导致盾构机正面产生大面积塌方。

2.3 盾构机穿越密集建筑群存在沉降风险

在地铁隧道盾构掘进过程中，很容易导致地表出现变形情况，对四周建筑和环境造成较大影响。如会引发变形和位移、环境污染、地下水流失等问题，特别是当区间环境比较复杂时，会导致沿线建筑物出现倾斜、沉降、倒塌、开裂等风险。

3 施工安全风险的管理和控制措施

3.1 风险控制措施

1)渣土改良。盾构在流塑性较差的砂卵石地层中掘进时，渣土改良是至关重要的，若改良效果不好，会导致刀盘刀具磨耗过大，土仓压力难以建立。应选用合理的渣土改良剂，对渣土进行改良，使渣土形成理想的膏状。2)盾构机合理选型。盾构具有地层适应性是盾构得以安全施工的基本保障，应针对砂卵石特殊地层选用合适的盾构机，比如采用耐磨刀具、螺旋输送机等。此外，应定期检查维修盾构机械。3)实时调整掘进参数。在盾构推进前，使用有限元法或参考类似工程经验设定盾构机的推进速率、推力和排渣量等掘进参数。在施工时，利用盾构推进管理系统监测反馈的信息，提前10～15m调整推进参数。

3.2 控制掘进过程的风险

在开挖过程中要控制地表沉降，防止地面出现塌陷。盾构机在通过砂层时，可在保持推进速度不变的情况下调节螺旋输送器的转速或闸门开度以此控制出土量，从而建立和保持密封土仓压力；也可以在螺旋输送器的转速或闸门开度不变的情况下，加大盾构机千斤顶的推动力，提高刀盘的转速和推进速度从而达到增大密封土仓压力的目的。在此过程中可通过增加聚合物添加剂和膨润土来土质，改良砂土，使水土混合，从而增加止水效果，避免流砂现象的发生。

3.3 盾构安全进洞的管理措施

按照设计要求，为了避免衬砌间拉紧力松懈，盾构到达洞口处要布置衬砌拉紧装置，所以在进行安全管理时，要检查洞口衬砌拉紧装置是否布置到位。打好降压井后要求作业人员进行试降水试验，并根据试验数据对降水时间进行确定。一般来说，要在盾构达到10d前就进行降水试验，降低盾构到达风险。盾构机顺利进洞后，将其两端分别满焊到出洞环预埋钢板和洞门钢环上，检查洞门钢环和管片之间的间隙是否封堵好。检查是否按照设计要求在洞圈内埋设注浆管，以便出现险情时可以立即进行注浆加固，另外，应急物资、人员的准备工作是否做好。

总之，研究盾构隧道施工安全风险能有效指导管理者对不安全因素进行监控，并针对性地采取措施，建立科学的预警系统，避免事故的发生或减轻事故发生造成的后果。

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[2]杜广厚.地铁区间隧道盾构施工风险管理探析[J].科技经济导刊，2016，(16)：174.

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