隧道施工重难点及安全技术对策——以郑州市某快速化道路工程为例

姚凯敏，梁新焕，王 涛，赵 阳

中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001

1 工程概况

郑州市某辅道快速化道路工程隧道主线北起金水东路，南至商鼎路北，里程桩号范围为K10+848.86～K12+200.00，全长1351.14m，为双向八车道规模。该工程隧道分为敞开段和隧道段，敞开段位于金水东路以南107辅道上，长135.14m，隧道段入地后平面线位向东偏至圃田西路下方，依次下穿七里河北路下方3m污水管、七里河、七里河南路下立交，上跨轨道交通1号线盾构区间、人行过街通道。

2 工程重难点及安全技术对策

该工程施工重点、难点集中在地下隧道施工中的跨越安全上，主要有上跨郑州轨道交通1号线、下穿七里河北路3m污水管、下穿七里河、基坑降水排水、深基坑施工安全监测等。

2.1 上跨轨道交通1号线盾构区间

（1）重难点分析。该工程在里程K12+088.400～K12+128.100范围上跨穿越郑州轨道交通1号线博学路站至郑州东站盾构区间，两者平面基本正交，该范围内隧道结构设计宽度约为36.4m，底板设计埋深约为8.55m，隧道底板与地铁盾构之间竖向最小净距为5.1m。在施工过程中要有效控制轨道交通1号线盾构区间结构设施绝对沉降量及水平位移量（包括各种加载和卸载的最终位移量）不超过10mm，保证轨道交通1号线的正常运营。

（2）对策。①严格按照设计图纸基坑开挖方案进行开挖，把长约39.7m、宽约36.4m、深约8.55m的上跨基坑节点分为16个小基坑施工，分段支护；先施工盾构区间两侧基坑，后依次实施盾构区间正上方基坑结构，完成一段回填一段。②加强施工监测，实行信息化施工，随时预报，及时处理，防患于未然。基坑监测及轨道交通1号线监测自上跨节点施工围护加固阶段即行开始，严格按照规范要求及设计图纸要求进行监测，并对监测数据进行分析，将其应用于安全风险管控。③应急预案：现场预备袋装铁砂，上跨节点两侧盾构隧道内预先停放重车，若基坑底板浇筑完毕后盾构构间隆起大于5mm，则底板上采用袋装铁砂压载，压载不超过25kPa，盾构隧道内采用重车压重。

2.2 下穿七里河北路3m污水管

（1）重难点分析。该工程在里程K11+272.73处下穿七里河北路下方既有3m直径污水干管，节段长度约2.5m。污水管为混凝土管，采用顶管法施工。管顶覆土厚度约6m，管底与规划辅道快速化道路地道净距约1m。施工期间需保证污水管排污功能不中断。

（2）对策。地下污水改线为重力式管道，此段采用明挖法施工。考虑避免施工期间停水，直接通过新建临时超越管道将污水由上游26号井超越至下游27号井。在形成临时超越管道后，对中间的管道进行永久改迁，不造成环境污染，而且工程施工风险较低。改迁方案具体如下：①新建超越井1～4和整个超越管线。②提前通知污水厂全力开泵，降低污水管中水位，然后改造现状上游26号顶管井和现状下游27号顶管井，凿开上部狭窄的井道，凿除现状井下部砖砌流槽。③超越井1和超越井4这2个井分别包在现状26号和27号顶管井北侧。在凌晨低峰流量时，污水厂全力开泵降低水位，施工单位请潜水员利用钢丝绳和定滑轮，在26号和27号现状井北侧下方割出3000mm×2500mm方孔。④原管道两头用气囊封堵，污水即通过北侧超越路由完成超越。⑤抽空中间管道污水，放坡开挖，进行中间管道L型永久路由施工（井3～井2～井1），永久施工时需要对沿途给水管和电力管进行局部迁改和保护。⑥完成永久施工L型路由后，关闭超越井1和4中的闸门，废除部分超越管道。⑦有限空间作业严格遵守“先通风、再检测、后作业”的原则。

2.3 下穿七里河

（1）重难点分析。该工程在里程K11+344.40～K11+435.25穿越现有七里河。穿越段河底宽度约50m，设计河底标高83.39m，现场踏勘期间现状水深约1m。河道无通航要求，汛期河水流量较大。

（2）对策。根据水文资料，七里河分二期施工，采用分期导流分期施工模式，汛期不施工河道段。先施工七里河北侧一期K11+309.5～K11+340，该段施工完成后，在枯期对河道进行导流，在该段上设置导流明渠，在河道内填筑上、下游围堰分流河水，河水通过该段上导流明渠过流，再在河道内施工其他下穿七里河节点段。施工过程中应对加强分期导流的安全管理。

2.4 基坑降排水

（1）重难点分析。①为了确保基底安全，方便基坑开挖，提高坑底及临时边坡的稳定性，在基坑底板位于地下水水位以下区域基坑内设置降水井，除降低坑底地下水位外，还需对开挖范围内地层进行有效疏干。②由于止水帷幕止水效果差，降水类型为无隔水帷幕的基坑降水，降水设计利用相关公式计算即可，但由于需降水基坑较长（约320m），需分段进行计算。③为了便于后期封井，降水井基坑底板以上部位不设置滤管，同时为有效疏干地层，降水井滤料回填至地下水位以上。④降水部位附近有3栋高层建筑，降水过程中需注意楼房的沉降。

（2）对策。场地地层复杂、透水性强，且设计降水方案时基于一定假设，因此，降水方案正式实施前，应进行现场抽水试降验，验证方案的可行性。基坑正式开挖前，应进行生产性抽水试验，检验方案是否满足开挖需求。降水过程中，在建筑楼房设置沉降观测点，在降水的同时加强监测。

2.5 基坑施工安全监测

（1）重难点分析。因为基坑深度较深，基坑的安全检测又将是该工程控制的重点之一，所以基坑监测的重点是边坡变形和地下水位。

（2）对策。①严格按照设计要求进行设点观测。②组织监测技术小组，专项负责观测、分析。③由项目总工程师直接负责监测工作，加强监测管理。④信息化施工，及时反馈信息，指导施工。⑤成立监测小组专职负责整个施工过程的监测工作，配备先进的监测仪器，以科学的监测手段和严谨的监测方法确保监测信息及时、可靠。⑥对地质、周围环境等进行全面细致的调查，进行施工预测，并制订预防措施。⑦加强施工过程中的沉降监控量测，并根据监测结果进行分析处理，预测各工况下的沉降值，指导施工，优化设计与施工方案。

3 安全风险管理措施

3.1 施工安全组织管理

成立安全生产委员会，定期召开安委会、安全生产专题会等会议，研究解决当前安全管理突出的矛盾和问题。设置独立的安全管理部门，具体负责日常施工安全管理；配备项目安全总监以及专职安全管理人员，并持证上岗。

3.2 安全管理制度以及技术交底

在该工程施工前，应编制安全目标指标管理制度、安全生产责任制、安全会议制度、安全费用、风险分级管控、隐患排查治理、应急管理、施工临时用电、特种设备等安全管理制度，岗位、机械设备安全操作规程，综合应急预案、专项应急预案、现场处置方案等。组织编制施工组织设计以及专项施工方案，并分级进行交底。结合施工过程中存在的风险特点，开展相关应急预案演练，提升全体人员处置突发事件的应急能力以及应急逃生技能。组织新入场的从业人员进行三级安全教育培训，定期开展专项教育培训。特种作业人员持行业主管部门颁发的证书上岗。

3.3 安全管理模型

该项目主要安全管理模型如下：（1）风险辨识和风险管控；（2）风险管控出现的漏洞形成隐患，隐患排查治理；（3）隐患排查治理不到位形成危险性事件，启动响应进行处理；（4）隐患治理不到位形成事故，启动应急预案进行救援，减少事故损失；（5）事故后的赔偿和善后处理。

4 结束语

该工程上跨轨道交通盾构区间，下穿大直径污水管以及河流，若施工工艺和安全措施不到位，极容易挖断盾构区间、大直径污水管以及河流，造成严重后果，同时引发坍塌、突水等重大生产安全事故。通过编制施工专项方案，采取有针对性的技术措施，施工过程中严格按照施工专项方案实施，做好过程监测等，通过安全新技术、新工艺、新设备的应用，采取科学有效的安全防护，有效避免了施工过程中各类生产安全事故的发生，进一步保障了从业人员人身安全。该工程于2018年11月30日顺利建成完工，标志着该快速化道路工程全线闭合。