地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施

2017-09-15仲晓慧

城市道桥与防洪 2017年8期

关键词：盾构区间建筑物

仲晓慧

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京市 215000）

地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施

仲晓慧

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京市 215000）

地铁盾构法具有经济、快速、安全、机械化程度高等优点，是地铁区间隧道施工中常用的一种施工方法。在施工过程中，为了保证盾构施工顺利开展，提升地铁施工的综合效益，需要做好地铁区间隧道盾构施工的安全风险管理工作。以实际工程为例，对地铁区间隧道盾构施工中存在的安全风险进行分析，然后对隧道盾构施工安全风险管理措施进行探讨，以期为类似工程提供借鉴。

盾构施工；风险管理；安全风险；盾构掘进

1 概述

横山路站—横塘镇站位于苏州新区，区间从横山路站出站后沿滨河路向东南方向前行，先后下穿庆砖桥，侧穿金屋山庄、金屋装饰城、横山公园、横塘街道青春社区服务用房，下穿严石桥，下穿滨河路东侧拆迁区和家乐居装饰大厦，侧穿南环高架及上高架匝道，然后下穿红星美家利家居广场4幢1～5层房屋，下穿昌普路西北、滨南路东北地块，侧穿苏州红星美凯龙家居广场后到达横塘镇站。区间左线先后设置R=600 m、R=1 200 m、R=800 m的平曲线，右线先后设置R=600 m、R= 1 000 m的平曲线，线路中线线间距为14～30 m。区间左右线总长1 918.379 m，在里程右CK15+ 122.575（左CK15+125.690）处设置联络通道兼泵房，均采用盾构法施工。

本区间右线起讫里程：右DK14+732.177～DK15+687.789，右线隧道全长955.612 m。左线起讫里程：左DK14+732.177～DK15+687.789，左线隧道全长962.767 m（含长链7.155 1m）。区间左右线总长1 918.379 m。区间连接横山路站和横塘镇站，均为地下两层车站。区间隧道纵断面采用V形节能坡布置：线路出横山路站后以25‰纵坡下至最低点，而后再继续以3.97‰、25‰两段纵坡上升到达横塘镇站，联络通道兼排水泵站设置在线路纵坡最低点。各坡段两端分别设置R=3 000 m、 R=5 000 m、R=5 000 m、R=3 000 m的竖曲线。本文以此工程为例，重点对地铁区间隧道盾构施工安全风险管理措施进行探讨。

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[1]。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 施工安全风险管理措施

3.1 盾构安全进洞的管理措施

（1）焊接洞门封堵钢板并预埋注浆管。若最后一环管片没有突出洞门钢环，则采用封堵钢板封堵洞门。封堵钢板共36块，宽度为35 cm，弧度与管片外弧面吻合，如图1所示。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了5根2寸的注浆管，以便出现险情时可以立即进行注浆加固，如图2所示。另外，要检查设备、应急物资、人员的准备工作是否做好。

图1 洞门封堵钢板

图2 预埋注浆管

（2）实施到达降水方案。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10 d前就进行降水试验，降低盾构到达风险。

（3）检查洞口衬砌拉紧装置。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。

3.2 盾构掘进施工过程中安全管理措施

严格按照技术要求进行盾构机选型，并成立设备维修保养小组对设备进行全面的维护和管理，设置专门的仓库用于存放易坏、易损的配件。在施工前要制定转向应急预案、施工方案、设备操作规程以及作业指导书，做好施工作业人员和技术人员的培训工作[2]。盾构始发后，将前100环作为试掘段，根据此段的施工情况对施工参数进行优化。根据监测数据对管片位移、地面变形规律等进行总结和归纳，掌握盾构推进参数、二级注浆参数和同步注浆参数，分析盾构施工过程中有可能对周围环境产生的影响，并制定出相应的操作规程，保证各个环节作业的标准化、协调化和规范化。施工过程中加强对建筑物和地表的监测力度，必要时可以适当增加监测频率和监测点位，将得到的监测结果及时向技术部分进行反馈，并根据实际需要对施工方案进行调整，保证施工安全。以保证建筑安全、居民安全、管线安全为基本目标，最大限度降低盾构施工对周边居民产生的影响。施工之前，管理人员要认真履行告知义务，在施工过程中要全面了解盾构施工对周边居民可能产生的影响，并提出相应的施工工艺和改进方案。加强应急管理措施，针对施工过程中有可能遇到的险情制定相应的应对措施，配备应急抢险队伍，并准备足够的应急抢险物资和设备，定期组织抢险演练，确保出现险情后可以立即采取相应的处置措施，将风险对盾构施工安全造成的影响降至最低。

3.3 穿越楼房区域安全风险管理

盾构穿越楼房段为隧道施工影响范围内隧道中心线左右各10 m存在楼房的，线路长度再加上前50环管片宽度（60 m）和后15环管片宽度（18 m）的隧道范围。盾构穿越房屋段纵向控制区划分如图3所示。控制区分为A区和B区，A、B区之外为非控制区。A区定义为盾构穿越房屋前10环以及盾构穿越房屋后管片脱出盾尾10环加上房屋本身宽度三者之和。B区定义为盾构穿越房屋前10环到前20环间的范围。

图3 盾构穿越房屋纵向控制区划分示意图

为了保证盾构施工安全，需要从“人机料法环测”六个方面控制穿越楼房段的施工，对盾构穿越建筑物开展有效的管理措施，对盾构班组人员和项目管理人员的岗位职责进行明确，对盾构设备、拌浆系统的基本要求进行落实，切实做好设备的维护和保养工作。加强同步注浆、二次注浆、盾尾刷、塑化剂、盾尾油脂的检查和验收，制定高效的质量管理流程和施工技术要求，提监测数据的准确性和可靠性，保证救援工作的及时性和有效性[3]。为了提高盾构穿越楼房的安全性，在盾构从楼房段穿越时，要保证地表变形可以达到沉降变形要求。在实际管理过程中，要按照以下标准对建筑物和地表变形进行控制：

（1）地表变形允许的最大隆起量为4 mm，最大沉降量为16 mm。地表沉降变形的报警值、预警值和控制值分别为13 mm、10 mm和16 mm，地表隆起变形控制值为4mm。

（2）建筑物变形允许的最大隆起量为4 mm，最大沉降量为20 mm，最大倾斜值为4‰，建筑物出现沉降变形的预警值、报警值和控制值分别为12 mm、16 mm及20 mm，建筑物隆起变形控制在4 mm，建筑物倾斜变形控制值为4‰。

在安全管理过程中，当检测到建筑物变形或地表变形达到预警值后要立即组织工作人员采取相关措施对变形进行控制，并制定盾构掘进整改方案。当监测到地表变形或建筑物变形达到报警值时，要在2 h内将书面报告给总监代表，当地表变形或建筑物变形达到控制值时，要在2 h内书面报告给业主项目工程师和总监代表。严格按照施工组织方案施工，将各项针对性措施落实到位，加强监测工作，最大限度地降低盾构施工对周边环境和周边居民造成的影响。