地铁隧道盾构法施工下穿既有构筑物风险管理探析

2018-10-25长沙市轨道交通集团有限公司湖南长沙410014

安徽建筑 2018年5期

宾彬（长沙市轨道交通集团有限公司，湖南长沙 410014）

0 前言

在现代建设技术水平之下，地铁隧道盾构法施工一种全机械化施工方法，相对传统隧道矿山法施工，只需要少量人工来实施，所以该施工过程中存在的安全隐患，除了对施工人员以外，更重要的是对周边既有建构筑物的安全使用造成威胁。在理论上，为了避免安全事故发生、提高施工过程的安全性，工程单位应当针对盾构法施工采取相应的风险管理措施，但在现状当中，因传统观念等多方面因素的影响，导致许多工程单位尚不具备良好的风险管理意识。

1 地铁隧道盾构施工风险管理流程

地铁隧道盾构法施工的风险管理有两个流程，即自身体系下的流程及盾构施工工序的管理流程。下文逐一分析。

①风险管理自身体系下的流程。在本质上，风险管理工作需要依照3个方面来进行工作，即风险辨别、风险评估、风险控制。在风险辨别方面，应当在安全隐患爆发之前，针对施工环境、施工行为、施工设施等全方面进行确认，了解其中存在什么样的安全隐患，各安全隐患出现的原因等。此外，因为安全隐患的复杂性，所以在辨别时，需要采用多种不同的方法。在风险评估方面，由于并不是所有安全隐患都会在短时间内直接对人或事物造成巨大影响，其中大部分都尚处于潜伏、发展阶段，所以为了缩短风险管理的周期，需要通过风险评估来确认各安全隐患的威胁程度，一般采用等级划分的方法。在风险控制方面，结合风险评估的等级，可以得知各安全隐患的威胁程度，通过相应的措施来控制其中已经具备较大威胁的安全隐患，风险控制时会涉及到成本与效用的问题，应当效用优先。图1风险管理自身体系下的流程。

图1 风险管理自身体系下的流程

②盾构法施工工序管理流程。要将风险管理自身体系下的流程落实，就必须有一个管理目标，此目标即为盾构法施工过程中对人与物的影响安全受控。结合盾构法施工的工序，依照风险管理自身体系下的流程执行风险管理，确保盾构施工各工序的安全。

2 实例分析

本文针对灵官渡站～侯家塘站～东塘站实例地铁隧道盾构法施工流程进行分析，给风险管理提供基础。

2.1 概况

2.1.1 工程概况

地铁隧道工程从灵官渡站东侧开始分左右两线开始掘进，途径侯家塘站，进行二次始发，左线以东塘站小里程端为终点；右线以停车线暗挖隧道小里程端为终点，采用土压平衡盾构机施工。该工程盾构右线最后空推暗挖区，实施盾构调出。

2.1.2 区间难点平、纵断面设计

本区间施工安全控制的重难点在于对侯家塘站两端既有隧道的安全控制，在灵侯区间YDK17+627-YDK17+730段下穿轨道交通1号线103m，YDK17+730-YDK18+000段与轨道交通1号线并行270m，YDK18+000-YDK18+348段与轨道交通1号线重叠下穿348m，在侯东区间YDK18+516-YDK18+630段重叠下穿150m。侯家塘站接收及始发段均为重叠段（见图2）。

图2 区间隧道与轨道交通1号线平面位置关系图

并行段两地铁隧道垂直净距5.5m～8.87m。3号线并行、重叠段隧道大部分位于中风化泥质粉砂岩、中风化砾岩中，区间穿越范围内仅有小范围强风化岩层，1号线并行、重叠段隧道大部分位于强风化、中风化泥质粉砂岩及砾岩中（见图3）。

图3 区间隧道与轨道交通1号线剖面位置关系图

2.1.3 区间地质水文概况

第四系松散层孔隙水主要赋存于冲积砾砂、圆砾、卵石，富水性较好，透水性中等～强，含水量较大，但均位于隧道顶板之上，全部被弱透水性的岩土层隔断，对盾构施工影响较小。

从本次勘察资料分析，强风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩多呈短柱状、块状，由于风化裂隙为泥质充填，地下水赋存条件相对较差，一般透水性弱，富水性差。强、中风化砾岩、砂砾岩裂隙较发育，岩芯较破碎，其透水性可达中等。由于部分强～中风化岩上覆全风化岩和残积粘性土等为相对隔水层，这部分基岩风化裂隙水具承压水特征。本区间隧道洞身全部通过上述白垩系基岩，其水文地质条件对隧道盾构施工影响较小。

2.1.4 区间下穿1号线自动化监测

为实时掌控下穿推进过程中1号线隧道变形位移情况，在1号线变形超标时能及时发现并调整行车速度，保证运营安全，盾构下穿施工过程中投入自动化监测系统，主要监测项目有：高程位移、纵横向位移、隧道结构经向收敛、道床面沉降差；每个断面布设4个测点，分别位于隧道左右边墙、道床钢轨两侧。

2.2 工序

主要采用土压平衡盾构机进行施工，施工工序如下所述。

①施工准备工序。主要完成了施工方案设计及审核、施工技术交底及审核、施工管片检测与记录、监测控制点布设及初始值测试、应急方案设计及审核5项工作。

②正式施工工序。主要完成了盾构吊装、盾构姿态及导向系统调整、漏水监测、盾构始发托架安装、土层开挖、推进纠偏、衬砌拼装、衬砌压浆、盾构接收托架安装9项工作。

③工程验收工序。验收工作分为两个部分，针对正式施工工序当中的土层开挖、推进纠偏、衬砌拼装、衬砌压浆4项，在每一项施工完成之后进行质量检测验收；所有工序完成之后对整体工程质量进行了检测验收、例如贯通测量，管片有无裂缝、破损和渗漏水等。

3 盾构施工各工序风险管理分析

3.1 盾构施工各工序风险辨别

针对盾构施工各工序进行风险辨别，通过4个步骤来实现，即不确定性因素确认、不确定因素分析、风险因素影响分析、风险分类。

①不确定性因素确认。因施工条件的复杂性、交错性，导致施工过程中会出现许多不确定因素，不确定因素虽然并不一定是风险因素，但其中一定会带有风险因素。所以为了实现风险管理，需要从多个角度找出施工中的不确定性因素，将其汇总后进入不确定性因素分析阶段。

②不确定性因素分析。针对不确定性因素汇总结果，对各类因素的发展趋势进行预测，如果不确定因素发展趋势可能会影响到施工安全，那么此因素即为风险因素。因为各类风险因素的影响目标不同，所以预测需要从多个角度出发，例如施工人员、工程结构、经济效益、环境影响等。

③风险因素影响分析。结合不确定性因素分析结果，了解各风险因素的发展趋势，根据趋势发展的规模、深度等判断风险因素危险程度的大小。

④风险分类。结合风险因素影响分析结果，依照风险影响类型将其分类，例如经济性风险、人员安全风险等。

3.2 盾构施工各工序风险评估

分析示例：①本区间隧道下穿、邻接多种建（构）筑物，尤其是长距离并行、下穿轨道交通1号线，轨道面沉降差控制值4mm、预警值2mm；②本区间两端均存在较长段上坡施工，盾构施工电瓶车在行车过程或者停车以后，易发生滑溜现象，可能会撞伤站内二次结构施工作业人员，使人员的人身安全受到死亡、重伤的威胁，综合分析此类事故具有大概率爆发、致死率与致重伤率、经济损害等3项极端的风险特点，所以可以评估为极不安全等级。

3.3 盾构施工各工序风险控制

综合上述风险分析，实施前针对工程的重难点，制定下穿既有1号线盾构施工安全工作方案及应急预案，同时做好1号线洞内调查、管片螺栓复紧工作；施工中做好1号线洞内巡查，对区间掘进施工参数（土仓压力、掘进推力、掘金速度、出土量、刀盘扭矩、同步及二次注浆量、压力等）进行量化控制，根据自动化监测数据和洞内巡查情况及时作出调整，同时做好掘进隧道的管片螺栓复紧、地面沉降及洞内收敛观测工作；施工后及时对工程经验进行总结。本次工程经验风险控制重在确保盾构施工连续掘进，二次注浆及时跟进；自动化监测与地面监测等数据实时共享，数据分析及参数调整及时；交叉作业程序管理到位，施工区域安全责任明晰。