地铁盾构区间隧道施工风险的控制与研究

郭奕宏 刘 冬

（1燕京理工学院，河北 廊坊 065201；2北京住总集团有限责任公司，北京 100029）

0 引言

随着我国社会经济的快速发展，城市化建设趋势及总体战略规划不断加快，而地铁自身所具备的诸多优势与特点使其发展成为解决城市发展中的交通压力。但是，在实施地铁施工的过程中需要使用盾构法来实施地铁施工，在这个过程中势必会存在着各种潜在的风险。因此，需要针对盾构法的工艺、风险发生的机理与模型等方面展开相应的分析，以保证能够有效的控制地铁盾区间隧道施工的风险。

1 地铁盾构法在实际施工中的风险辨识

1.1 地铁盾构施工技术

盾构施工法在地铁施工中是一项较为常见的施工技术，它在实际施工中主要是通过对盾构机械设备实施的一种充分利用，其主要目的就是对地下施工的土体能够实施有效性的保护作用，这种方法为隧道暗挖施工法。随着城市化建设步伐的不断加快，盾构法在地铁工程当中运用的成功率越来越高，使得当前阶段的盾构施工设备及工艺等方面如何实施改进的问题，已经成为当前热门讨论的话题，而与盾构法相关的理论也持续的被建立了起来，比如气压盾构等理论。而盾构法在我国的实际应用的时间较短，盾构法在国内地铁工程施工之中真正开始使用的时间为2004年，在上海上中路越江隧道施工的过程中充分的应用了该施工法，在此之后盾构法施工技术在国内便获得了极为快速的发展，直到当前阶段我国已经能够实现对大型盾构设备的自行生产，而无需依靠进口设备从而节省了设备的购入费用支出。

1.2 地铁盾构法施工风险产生的机理

1.2.1 风险产生的具体环境

地铁盾构法在实际施工的过程中，是存在一定风险性的，这种风险性受到一定条件的影响从而产生风险环境，在这个风险环境下灾害或事故等发生的频率要比处于正常情形环境之下高出很多。地铁工程在实际工程的过程中，势必会受到各种环境因素的影响，城市地铁在实施建设的过程中，最常使用的施工方法就是盾构施工法，在具体使用的时候城市地下的特殊地层地貌、建筑群、河流以及地下管道与线路等环境因素的影响，极大可能会引发出工程灾害问题。但是，这些不利的环境因素大多都存在客观固有性，因而地铁工程在施工的过程中大多都很难将这些不利因素绕开进行处理。因此，对于地铁盾构施工风险的发生风险环境是形成的内因所在。

1.2.2 盾构法施工风险的引发因子

在实际施工的过程中，风险因子是引发施工风险的关键，它能够有效的提高风险发生概率。如果在实施盾构法进行地铁工程施工的时候，势必会受到各种各样的风险因素影响，比如在地层施工中会遭遇到各种阻碍物，或者施工的时候发生一定程度的机械故障，或是遭遇到地层的溶洞、含水层等地质构造因素，这些因素都是造成工程灾害的关键因素。此外，风险产生的环境为施工风险的发生提供了潜在的孕育环境，而在施工过程中风险的引发因子是导致风险发生的直接因素，所以风险的引发因子在地铁盾构施工风险发生的过程中属于直接性因素。

1.3 盾构施工的技术特点

1.3.1 盾构施工技术的优势

在地铁工程的实际施工中，采用盾构法施工具有极大的优势，所以才能够在国内迅速的发展起来。⑴盾构法施工能够对施工过程中的地表沉降问题实施非常良好的控制，这些方面在面临城市建筑物、地下管线密集区的施工过程中，具有极为显著的优势；⑵盾构法在施工的过程中，具有极强的适应性，因此在穿越江河湖海类型的施工时具有绝对的优越性；⑶盾构法施工技术在开挖衬砌施工的时候能够实现一次成型，具有极高程度的机械化，安全性、高效性；⑷盾构法在施工的过程中具有噪音小的特点，进而对周边环境产生的影响较小；⑸盾构法在施工中不会受到雨雪天气的影响。

1.3.2 盾构施工技术的弊端

当然任何先进的施工技术都会存在一定程度的缺陷，而盾构法在实际施工的过程中也是存在一定弊端的。⑴在施工时受到曲线的影响，当处于小半径曲线时，特别是 90。折线段时会使得盾构法的施工难度加大；⑵盾构法施工技术具有复杂性，涉及到机电、液压、自动控制、土木等专业知识，因此对于相关的从业人员在素质方面的要求是较高的；⑶盾构设备的掘进能力会受到在孤石或者卵石地层的影响；⑷盾构施工如果处于高水压的地层位置时容易发生喷涌状况，在当前阶段还没有良好的处理方式；⑸盾构施工技术中所涉及的设备价位较高、投入大，使得该技术在投入使用中的成本较高。

2 地铁工程盾构区间隧道施工风险的控制研究

2.1 地铁工程施工中盾构机的选型风险与控制研究

盾构法在实际施工的过程中，机械故障是常见的风险因素之一，而产生机械故障的主要风险来源就是盾构机的刀盘，因此，在使用盾构法来开展施工的时候应该尽量选择合适的刀盘。在进行盾构机型号选择的时候，需要能够与盾构机的刀盘相结合。主要体现在以下几点：⑴为了确保地铁工程施工的绝对安全，需要保证所选择的盾构机型与工程地质的需求相匹配；⑵需要保证盾构性能与工程推进过程中所需的施工长度、线形等方面的要求获得满足；⑶需要注意盾构机的掘进能力与后续施工设备之间相匹配；⑷尽量选择对施工周围环境影响较小的机型。

2.2 地铁工程施工中盾构穿越建筑的风险与控制研究

在地铁工程施工作业的过程中，使用盾构穿越建筑是极为常见的，尤其是施工区域位于城市区域的时候，所面临的建筑物、构筑物等类型更是多种多样，在不同程度上影响着盾构施工的顺利开展，这在地铁的整个施工建设过程中是极为重要的问题，不仅需要使原建筑物的稳定性获得有效的保证，还需要避免由于地铁工程的施工发生扰动或是沉降现象，进而导致各种事故的发生。主要需要注意的有以下几点：⑴需要加强盾构施工法的准备工作，尤其需要注意的是对于施工区域范围之内建筑物的实际调查工作，精准的将其所具备的基础情况、所处于的地质情况实施调查；⑵需要根据先期调研获得的实际结果，来进行恰当掘进参数的明确；⑶在实施掘进施工作业的同时，还应当对工程的基础与地层之间实施同步注浆加固工作；⑷在具体施工的过程中，应时刻对建筑物做好整个施工期间的沉降监测工作。

2.3 地铁工程施工时盾构穿越地下管线的风险与控制研究

地铁工程在施工作业的过程中，常常会遇到地下管线问题，在使用盾构法施工作业的时候，地下管线也是常见的影响因素之一，这种影响主要包括盾构施工过程中可能会造成的管线沉降问题、管线的破坏问题两个部分。为了能够有效的将这些沉降问题避免发生，在采用盾构法来进行地下管线穿越的时候，需要注意以下两点：⑴为了避免在施工中产生较大的扰动问题，需要能够对盾构机械的正面压力平衡始终进行相应的调整；⑵在实施盾构掘进的过程中，不能够过快推进，并能够严格的执行纠偏。

3 结束语

综上所述，在当前的地铁工程施工中盾构法是极为常见的一项工法，而由于在施工的过程中，会受到各种各样的因素影响，使得盾构法施工工艺的实际水平受到了极为严峻的考验。因此，盾构法在实际使用的过程中，需要能够对地铁盾构法在实际施工中的风险实施有效性的辨识，并针对地铁盾构施工的过程中，有可能会遭遇的风险问题实施研究，并采取有效的风险控制手段。