探讨盾构隧道施工风险 及规避对策

胡研成

伴随着国内经济水平不断地提升，国内的建筑施工行业规模也在逐步扩增，在工程行业隧道的工程建设是施工领域的一个重要组成部分，也得到了一些社会公众和政府部门的重点关注。在隧道工程建设中盾构法是采用最多的方法之一，盾构隧道施工的关键是控制施工风险，及时地规避风险。如果不能够及时地处理风险，那么就会使项目建设质量下降，也会延长项目施工工期，给工程公司带来很多经济损失，也可能会给工作人员带来不可预估的安全隐患。

近年来，我国城市现代化发展水平迅速，带动了建筑产业的快速发展，随着建筑业的发展，城市地面可利用的空间在逐步减少，所以地下空间的开发是一大重要的发展趋势。盾构法施工是长距离的线性地下结构施工的一种主流施工方法，常运用于地铁、综合管廊和公路隧道的施工过程中。采用盾构法施工的隧道会使用精密的盾构机设备，但是盾构隧道建设也会存在许多的风险，会影响到项目施工的安全和工程经济效益，也影响到工程建设进度，因而工程公司需要对项目施工进行全方位的分析研究，采取合理措施来规避风险。

一、盾构隧道的施工特点

在盾构隧道的施工过程中，主要的施工流程包括盾构始发井施工、盾构设备下井组装调试、盾构试验段掘进、负环拆除、盾构掘进、刀具和盾尾刷更换等过程，各个环节需要施工人员密切合作，去衔接各个施工环节，才能使项目实施顺利推行。由于盾构隧道项目实施是在地表下，但是国内地形比较复杂，同时需要兼顾地面建筑的情况，面对着复杂多变的环境容易出现许多工程风险，因而要在项目实施之前，由工程人员来进行全线路的地质勘察和建构筑物调查，制定项目施工的方案和项目建设计划，此外在项目实施，还要求工人员对隧道施工的全部现场进行仔细的监督审查。当出现工程问题，需要及时组织人员整改，以此确保项目能够顺利地推进实施，在隧道项目实施时，使用盾构工程设备，包含了刀盘、刀具的选择。

二、盾构隧道工程常见的施工风险和事故研究

1.盾构隧道施工风险种类

盾构隧道施工在城市化建设中是十分重要的环节之一，选择施工方法会影响到工程附近的环境。隧道施工存在一些安全风险，需要从安全事故类型与实际影响范围等方面加以分析，做好风险控制。结合盾构隧道施工过程，盾构隧道施工风险主要有以下几种：（1）工程结构事故盾构工程建设施工，因为工程结构的影响，使得整体结构可能会受到破坏，引发工程结构事故。（2）人身安全事故。盾构工程施工期间，人为因素是导致风险的关键原因之一，如果人为操作不当，会面临人身安全风险。（3）环境安全事故。盾构工程施工的环境安全事故，一般是在施工过程中对周围环境带来破坏，例如，比较常见的有因盾构隧道施工导致地表下陷、建筑沉降或者倾斜等，一旦出现这一类事故，会威胁到现场施工人员与周边居民的人身安全财产安全。除此之外，盾构隧道地下管线布设破坏，也是环境安全事故范畴。（4）社会影响事故。社会影响事故是在盾构隧道施工期间，因为现场施工操作对社会环境带来的消极影响，例如，因隧道施工堵塞交通、损坏管道、附近居民正常生活受到影响等。（5）生态环境事故。盾构隧道工程的施工会在一定程度上威胁到生态环境，例如，河道与地下水位发生改变，或者是因盾构隧道过程改变径流。

2.施工风险影响因素

（1）地质因素产生的施工风险

对当前国内盾构隧道项目实施来讲，大部分项目施工都会存在安全风险，许多施工风险和事故都是由于地质因素导致，在一些卵石的地层内施工，卵石地层容易造成刀具偏磨，从而造成需要停机进行刀具更换。而且在穿越不良地质时容易遇到存在有害气体的地层，在隧道密闭的空间及容易造成作业人员中毒，在盾构穿越经过富水地层时极容易出现超挖或者隧道内漏水的情况，从而导致地面出现沉降过大甚至塌陷空洞的情况。软硬的地层交界地带施工，容易发生盾构机受力状态差产生姿态偏移。地下管网被破坏基于以上的因素，会延续严重影响到项目施工，而且也会影响到项目工期，也会直接影响到施工项目作业人员的作业效率，而且也容易给工程公司带来一些损失，会给工作人员带来人身伤亡的风险。

（2）人为因素产生的施工风险

在盾构隧道工程项目建设时，除了地质因素而产生的风险之外，许多人为因素也会给施工工作带来许多的风险，在项目实施之前，要对工程项目的地质，进行全面的勘察分析施工过程中不良地质的分部和可能产生的风险。在项目施工场地的地质勘查时，如果工程人员没有进行全方位地勘察分析，那么就会导致后期的项目施工中无法提前针对风险隐患采取的预防措施。对于盾构施工，人为因素产生的风险包含了工程人员没有按照施工制度和相应的工程建设流程来操作，也未能够按照工程方案的要求及使用盾构机及配套设备。在项目施工的前期，没有做好充足的准备工作，也对施工现场的各个作业环节未能够进行严格监督检查，也未能够对整个施工过程进行监督。部分工程人员责任心不强，就会导致项目建设质量下降，而且也会使项目建设进度被拖延容易造成安全事故产生，及影响到日常工程的质量。一些工程人员的安全思想意识比较淡薄，这就是工程现场发生风险事故的一个重要原因，缺乏安全自然意识，就容易造成一些安全的保障措施落实不到位，从而诱发施工的安全事故。

三、盾构隧道施工风险的规避策略

1.盾构隧道施工风险控制策略

在隧道工程建造时，要加强对隧道工程事故的控制，结合盾构始发施工的风险特点，由于在盾构机刚进入隧道时，洞门与盾构机之间存在空隙，遇到富水地层时，极容易出现洞口水土流失导致端头塌陷的问题。这时就要由工程人员针对于隧道口洞口，进行有效的风险分析，制定相应风险管控策略。在项目建设中，应当由工程人员对隧道口土质地勘察研究分析，针对于项目施工中出现的一些土层较软的地区，要做好土体加固、洞门防水以及端头的防塌陷管理控制。之后，再使用盾构机进行施工前期，还需要隧道洞口，进行一定量的加固处理。要防止盾构机出现的故障问题产生，要避免出现安全隐患或者地层摩擦而产生的盾构问题。

在隧道的挖掘施工时，要对隧道做出分析，根据隧道的尺寸和始发井的结构，科学设定隧道内高压电线、供水管、污水管等线路，保证在隧道进出口工作顺利，来避免隧道安全事故产生。要为后续项目施工而定的基础，同时提供更多的施工便利。盾构隧道的项目建设中，要有重点对危险部位做出合理的管控，放置相应的安全管理设施，同时还需要要求工作人员能够佩戴一些安全的设备，要求工程人员利用气体检测仪器设备，来对盾构的隧道内空气的指标进行全方位的检测，保障工人在密闭空间作业时呼吸的安全。此外，还要对施工现场工程设备验收整理，这样在某种程度上，会降低对盾构工程项目施工的危险系数。此外，还要对设备进出洞的阻力做好全面地监测管理控制，避免因为洞口进出阻力过大，而影响到项目实施。

2.隧道掌子面出现失稳风险的规避措施

在盾构隧道挖掘时，除了规避隧道口的施工风险，还要对隧道开挖面的风险进行分析。盾构机掘进时与开挖面出现失稳风险的情况主要存在于刀盘前掌子面的压力控制。对于掌子面的压力控制需要根据地质情况、水文情况、隧道埋深来确定需维持的土压力。当遇到地质的变化、埋深变化和地面情况对掌子面的土压力进行相应的调整。

3.盾构施工中隧道塌方风险控制措施

在隧道项目工程施工时，除了以上风险控制措施需要制定之外，还需要重点关注在隧道施工中，可能产生洞内的塌方风险。隧道塌方出现的主要原因是管片收到强烈外力的作用，结构失稳导致的。而外力产生的主要因素为水土流失导致地层出现局部空洞，土体瞬间垮塌造成的冲击力。所以在盾构施工过程中，需高度关注管片拼装的质量，止水条的完整安装是控制施工风险的一大重要措施。同时在项目实施时，还要对一些混凝土浆液建筑进行全方位地管控，来提高混凝土结构体的硬度水平，也避免了隧道破损面，再次被扩大。

4.规避地质勘查风险控制措施

由于我国地理信息分布比较复杂，这给地质勘查带来很多的难度，也会进一步增加盾构隧道项目建设中的风险。在隧道的挖掘时，工程人员使用更先进的设备，尤其是要使用地质的钻孔设备、超声回波、超声波和探测仪。在勘探时，如果地质地层的情况比较复杂，那么需要对地质层以下的地质水文条件作出全面地分析，包含了地质的水源水深和土壤的厚度等多方面的数据，这样就能够为盾构隧道施工，而提供更大安全保障和支持，降低项目施工的风险。此外，在盾构隧道实施期间，还要根据地质勘查的参数，可能会产生风险事故，进行全面的调整，这样就在某种程度上，保证隧道工程施工的安全性和稳定性。

四、结语

近年来，随着我国交通工程大规模建设，在城市内有大量地开发地铁隧道，挖掘隧道，也会出现一些施工的风险，使用大型盾构机，用高端的盾构施工技术，来推动隧道项目建设的执行。在隧道施工中，会出现一些安全隐患和风险，会影响到项目建设进度和人员自身的生命安全，而且也会影响到工程公司的效益。因而，公司要进一步加强对工程经现场周围的地质地形的勘察分析，制定合理的风险应对策略和风险管控方案，来保证盾构项目工程能够顺利地实施。在隧道施工中还能够进一步保障工程项目人员人身的安全，这样才能够逐步推动隧道项目施工可持续稳健的发展。