大断面地铁车站浅埋暗挖通道施工技术及安全风险评估

万友生 刘娉婷

地铁建设过程中会遇到许多工程问题，大断面地铁隧道开挖是其中较为棘手的难题。城市浅埋隧道上部土体多为软土，大断面开挖必然会引起隧道围岩产生较大的变形，因此针对大断面地铁隧道开挖需要提出相应的施工技术，解决可能遇到的工程问题。近些年有许多学者进行了相关研究，本文旨在依托实际工程，论述所采用的大断面隧道开挖技术，并结合风险评估方法对暗挖工程进行风险等级评定。

一、工程概况

南昌地铁3号线邓埠站位于迎宾大道与阳光路交汇处，1号出入口通道采用浅埋暗挖法施工，暗挖段横跨交通主干道路。工程地质勘察报告显示，通道施工范围内自上而下为杂填土、素填土、粉质粘土、中砂。暗挖通道施工范围内不存在地下水，地下水埋深位于通道底板下6m左右，暗挖通道施工范围地质图如图1所示。1号出入口暗挖通道由人防段和标准段构成，暗挖方向为附属明挖段向车站主体开挖。

图1 通道施工范围地质图

二、通道施工技术

鉴于暗挖通道施工的高风险性，确立先支护后开挖的基本施工原则。通道施工全过程严格遵循浅埋暗挖法十八字方针，高度重视用监测信息指导施工。

开挖前加固与支护，在开挖段路面设置临时围挡疏解交通，进行原地面袖阀管注浆加固，重点加固暗挖通道拱顶及两侧2m范围内。完成暗挖通道出入口明挖段结构底板施工后，搭设管棚作业平台，用水钻开孔并安装导向管，之后施作管棚。无收缩后退式深孔注浆，在明挖段底板结构施工完成后，沿着通道开挖外轮廓线进行深孔注浆。马头门超前小导管注浆，在封堵墙标记马头门格栅钢架的位置，超前小导管沿起拱线范围布置，注浆加固相应区域土体。路面铺设钢板，在暗挖通道拱顶上方及两侧5m范围内铺设20mm钢板，以降低路面交通荷载对通道暗挖施工的影响。

按照左上导洞、左下导洞、右上导洞、右下导洞的施工顺序，进行马头门施工。保持先后导洞开挖步距不少于4m，循环开挖。开挖完成后安装格栅拱架，喷射混凝土，初期支护及时封闭成环。初期支护后背注浆，保证初期支护与通道的密实性。通道开挖完成后，依次进行下部防水及二次衬砌施工，上部防水及二次衬砌施工。至此，暗挖通道施工完毕。图2所示为通道施工流程图。

图2 通道施工流程图

三、通道风险评估

1.风险评估指标体系

针对暗挖通道施工风险性，从人员因素、机械因素、材料因素、施工因素、环境因素五个方面，构建暗挖通道风险评估指标体系。风险管控的首要前提是认识风险，识别潜在风险源，建立评估指标，确定风险等级，最终提出针对性的风险控制措施。安全意识、技术水平及管理水平为人员因素评价指标。材料选择、材料性能及材料存放为材料因素评价指标。机械选型、机械性能及机械故障为机械因素评价指标。施工设计、施工工艺、保障措施为技术因素评价指标。恶劣天气、周边建筑及地质条件为环境因素评价指标。风险评估指标体系如图3所示。

图3 风险评估指标体系

2.风险评估模型

风险评估流程分为以下步骤，首先计算风险指数，风险指数计算公式为其中P为风险事故发生概率等级，划分为A、B、C、D、E五个等级，对应风险损失分值C分别为5、4、3、2、1。依据专家打分法确定风险概率P和风险损失C，再经层次分析法确定风险事件权重工程总体风险指数计算公式为

根据工程总体风险指数对风险进行分析和评价，判断风险是否可接受，做出风险决策，并针对重大风险源编制风险应急预案。

3.评估结果及分析

本暗挖通道工程邀请到施工单位、建设单位、监理单位、高等院校、设计院、风险咨询单位的专家就暗挖通道风险事件进行了专家打分，最终结果确定风险等级为Ⅱ级。根据表1确定接受准则为不愿接受，因此在暗挖工程施工全过程，必须加强监测，制定安全处置措施，最大限度地降低安全事故发生的可能性。

表1 安全性接受准则

四、小结

文中依托实际工程，提出适用于城市大断面地铁隧道浅埋暗挖法施工的技术方案，之后建立通道风险评估体系，并基于提出的风险评估模型对南昌地铁3号线邓埠站1号出入口做了风险评估。大断面隧道浅埋暗挖施工技术方案和工程风险评估方法可应用到类似工程当中，提供有价值的参考。