刍议地铁盾构施工的安全风险管理

陆磊

（无锡地铁集团有限公司，江苏 无锡 214023）

1 地铁盾构施工安全风险管理的重要性

地铁是城市交通系统的重要组成部分，可以打通各个区域的交通模块，减少人们的通勤时间与通勤成本，为城市拓展发展规模打下良好基础。但是，我国疆域辽阔，各地土质条件、水文情况不同，地铁工程大部分又在地下进行建设，使地铁工程面临更大的建设难题[1]。在地铁施工中，盾构法是一种暗挖全机械化施工方法，采用盾构机械设备在地下空间持续推进，利用盾构外壳、管片支撑地下空间的围岩结构，预防隧道内部产生大规模的坍塌情况。通过切削装置，对开挖面做大规模的土体开挖，并与相应运输机械设备配合，将土方运输到开挖面以外的区域。借助千斤顶对盾构机械设备进行加压顶进，同步拼装运输到施工现场的预制混凝土管片，以此构建结构稳定的隧道结构。盾构法是地铁工程施工建设的重要施工方法，需要考虑更多的安全风险因素，保证地铁工程顺利竣工交付，为城市未来的发展贡献力量。

2 地铁盾构施工安全风险的诱因

在地铁盾构施工作业中，存在诸多安全风险因素。为提升本文参考价值，现对以下3 种主要成因进行分析。

1）施工质量管控不到位。地铁盾构施工时间跨度大，施工任务总量大，即使可以在日常施工作业中落实各项施工质量管控措施，也难免会有一些不易察觉的施工质量残留问题。在之后的地铁盾构施工作业中，这种施工质量问题数量与规模会不断增加，最终发展成不可控、危险性高的严重安全风险。

2）施工安全相关措施有待完善[2]。考虑到地铁盾构施工多在地下完成，各类机械设备会面临更为严苛的使用条件，多数机械设备生产单位以更高的标准进行机械设备的生产与制造。在多数情况下，根据机械设备的操作指导进行正常施工作业，不会产生过于严重的安全问题。正是因为有机械设备这种“保障”，导致在许多地铁盾构施工过程中，施工安全相关措施内容不够全面，无法成为施工人员参考应用的标准，极易出现突发安全事故，造成更为严重的安全问题。

3）缺少详细的应急处理相关内容。许多地铁建设单位认识到关注地铁盾构施工安全风险的重要性，并在多个方面开展相应的防护措施，借此排除众多安全风险隐患。但是，地铁建设单位没有对应急处理进行更深入的研究，许多内容仅提供大致方向，缺少详细指导方法，对于现场管理人员与施工人员的专业水平与工作经验提出了较高的要求，无法真正实现地铁盾构施工的零风险目标。

3 地铁盾构施工的安全风险管理对策

为保证地铁盾构的安全施工，保护管理人员与施工人员的人身安全，需要在明确地铁盾构施工安全风险诱因基础上，制定与之匹配的管理对策，将各项工作落实到位，才能达到零风险施工目标。为此，在整理大量资料后，与若干行业专家进行详细讨论，决定从施工质量、施工安全、应急处理等角度，构建相对完善的地铁盾构施工的安全风险管理对策，为更多的地铁建设单位提供帮助。

3.1 关注各类施工质量技术措施

施工质量技术措施可以细分为以下几项内容。

3.1.1 盾构轴线

盾构机掘进期间，需要对掘进方向、位置进行严格的控制，确保盾构机掘进轴线和设计轴线之间误差小于±50 mm。建议对盾构机工作姿态做定期测量，如果发现偏差过大，必须及时纠正。在隧道内部进行循环衬砌后，需要对盾构机的盾尾间隙进行测量，做好相应的纠偏处理。可以在盾构机掘进100 m后，将理论轴线作为标准，铺设相应的引测水准与直伸导线，进行相应的盾构轴线检查工作。可以在盾构机右上方管片位置，设置一个使用钢板材料制作的吊篮，并在其底部通过设置强制对中螺栓孔固定全站仪。利用洞口导线，获取强制对中点的三维坐标，并让其和隧道的地下控制导线点坐标做详细对比。如果坐标数据差别过大，则要进行二次对比，以地下导线点坐标调整盾构机的掘进方位，实现盾构机沿着轴线方向稳定掘进[3]。

3.1.2 盾构机停机

对于膨润土压注盾构掘进作业，在停机之前，盾构机刀盘仍处于转动状态，需要利用加泥加水系统，向刀盘正面位置注入适量的膨润土浆液，并向土舱中填充足够的膨润土，开启螺旋机，观察出土情况。如果在出土中发现膨胀土浆液，则停止当前膨润土浆液注入行动。在盾构机停机后，需要通过超前注浆孔和径向注浆孔对盾构机机体外围位置压注膨润土泥浆，避免在停机期间，刀盘被砂层抱死。等到最后一环管片完成拼装作业后，需要通过盾尾位置油脂压注口，注入足够的油脂。并通过单点逐个压注模式，保证均匀压注油脂，以250 kg 压注油脂量为标准，预防盾尾在盾构机停机期间，出现漏水漏砂现象。

3.1.3 壁后注浆质量

利用以前获得的试掘进数据，合理选择注浆材料，控制材料的配合比，根据隧道的地质条件、内部环境情况，使用单液注浆或双液注浆模式。注浆材料的使用性能、应用强度等特性，都需要做好技术测试，达到设计标准后，才允许注浆材料正常使用。进行注浆作业之前，需要对注浆设备、注浆孔进行全面检查；在注浆作业中，要关注注浆量、注浆压力、注浆速度，保证壁后注浆质量。需要注意，在注浆作业中，要保持连续注浆，不能出现中断注浆情况。结束注浆作业后，需要使用清水对注浆管路进行充分清洗，避免下次注浆作业出现堵塞现象。如果是对管片进行注浆作业，还要对注浆口进行可靠的封堵[4]。

3.2 注意施工安全技术措施

施工安全技术措施可以细分为以下几项内容。

3.2.1 渣土运输

运输渣土时，需要让运输车辆尽可能保持稳定运输状态，避免在隧道中出现偏离轨道、速度控制问题，造成运输车辆撞击其他物体，出现其他衍生安全风险。在运输车辆进入隧道之前，需要对各个机械部件的情况进行详细检查，确保运输车辆在隧道内的最大移动速度低于8 km/h。考虑到一些施工区间具有较大的坡度，需要为运输车辆设置可靠的防溜车装置，如果出现溜车情况，防溜车装置也可以及时卡在轨枕上，避免造成更为严重的安全事故。对于隧道中的轨道，也需要进行必要的维护工作，保证轨道表面的清洁度，避免发生轨道松动、偏离等情况[5]。

3.2.2 盾构区间隧道施工

盾构机在掘进作业之前，设计人员需要对施工区域周围的地质、水文条件进行详细勘察，明确周围建筑分布情况、埋设管线具体位置，在此基础上设计完整的盾构机掘进施工安全技术措施。审批合格后，再要求施工人员以审批后的施工安全技术措施开展后续的掘进作业。施工人员做操作盾构机时，需要关注各类器械仪表数值变化情况，分析当前盾构机是否可以正常运转。如果器械仪表数值变化幅度过大，或者盾构机运转出现严重问题，则要对其妥善处理，避免对正常盾构机掘进计划造成影响。在拼装管片时，要保证螺栓紧固，提升管片拼装质量。同时，拼装机工作区域禁止非施工人员进出。在隧道中需要预留足够宽度的人行通道，所有人员仅可以在人行通道上走动，禁止在其他区域走动、停留。

3.2.3 土方与管片吊装

土方吊装时，地面需要有指挥人员，指挥施工人员提放土斗。而在土方起吊时，在坑内的施工人员需要预先移动到安全位置。如果有泥土粘在土斗上，需要将土斗放置在地面上，再对泥土进行铲除，禁止在土斗处于悬空状态下进行泥土铲除处理。管片起吊之前，需要对吊带宽度、位置等做充分检查，确保吊带符合管片起吊需求。如果需要在夜间进行土方与管片吊装作业，需要设置足够数量的照明设备，保证吊装现场拥有足够的照度。禁止在昏暗条件下进行吊装作业，在一些恶劣天气下，如暴雨、大风等情况，也禁止进行吊装作业。始发井与隧道内部需要配置具有独立性质的通讯信号系统，要求在地铁盾构施工作业中保持良好的通讯效果，保证指挥人员与施工人员的顺畅交流，以此实现土方与管片的安全吊装。

3.3 预设各类安全事故的应急处理措施

应急处理措施可以细分为以下几项内容。

3.3.1 洞门涌水、流沙及坍塌

发生洞门涌水、流沙及坍塌安全事故时，需要立刻停止当前盾构机的推进作业，现场施工人员需要通过通信信号系统及时联络应急救援小组，由应急救援小组负责制定具体的应急处理措施。如果现场施工人员受伤，需要由地铁盾构工程的救护人员立即查看，并进行紧急救援，随即送往距离施工现场最近的医院进行后续治疗。应急救援小组可以使用洞门预留注浆孔，向内部压注双液浆，控制洞门涌水情况。如果内部水压过大，造成大规模的涌水问题，需要立刻开启降水井，对内部水压进行降压处理。仍使用洞门预留注浆孔，向内部压注聚氨酯，等到涌水得到有效控制后，再使用双液浆对洞门进行封堵处理。也可以通过管片壁对其后方区域做二次注浆处理，阻断洞门加固区和外围的水力关联条件堵住洞门空隙，避免洞门出现更严重的涌水、流沙情况[6]。

3.3.2 周边建筑物开裂、倾斜幅度过大

盾构机掘进位置靠近周边建筑物时，若建筑物出现较大幅度的开裂、倾斜情况，现场施工人员需要立刻联络应急救援小组，并开展相应的补救、抢险处理。同时，地铁建设单位需要及时上报给相关部门，和相关部门一同对周边建筑物的居民做安全疏散、安置工作。确认周边建筑物在隧道中的具体位置，并对该位置做二次注浆处理，直到问题建筑物不继续发生倾斜、开裂情况，终止二次注浆作业。在问题建筑物保持稳定状态后，随机恢复盾构机掘进作业，在最短时间内让问题建筑物脱离盾构机施工影响范围，避免产生二次伤害。施工人员也需要在盾构机掘进作业中，对掘进数据做可靠的监测处理，利用数据变化情况及时调整掘进参数，避免出现过于严重的地面沉降问题。完成安全事故处理作业后，地铁建设单位还需要对本次安全事故发生原因进行调查，对相应的施工措施进行优化，避免在未来施工作业中出现同类安全事故。

4 结语

地铁盾构施工的安全风险管理涉及多个专业领域，在实际操作中，可以在充分吸纳本文理论内容基础上，详细分析实际施工条件，结合其他参考文献，设计一套内容详细、结构完整的地铁盾构施工方案，并在之后的施工作业中妥善落实安全风险管理的各项内容，保障各项资源的高效利用，将更高质量的地铁工程投入到应用中，推动地区经济可持续发展。