地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的分析與控制

楊軍

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都611130）

1 引言

隨著我國城市化程度的不斷加深以及城市人口數(shù)量急劇增多，對交通出行提出了更高的要求，我國各大城市地鐵建設(shè)項(xiàng)目也逐漸提上日程。盾構(gòu)法施工優(yōu)勢明顯，施工速度快、安全性高。在修建城市地鐵軌道過程中有十分廣泛的應(yīng)用。但在實(shí)際施工的過程中，也存在著建設(shè)周期長、影響因素多、技術(shù)要求高等問題，導(dǎo)致盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過程中存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此必須要對地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)管理和控制，保證施工效果，提高地鐵建設(shè)質(zhì)量。

2 地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工概述

盾構(gòu)法指的是通過盾構(gòu)機(jī)隧道開挖進(jìn)行的一種地鐵區(qū)間施工方法，盾構(gòu)機(jī)的外殼可以有效抵抗土體的壓力，并通過盾構(gòu)機(jī)的活塞桿產(chǎn)生推力，使得盾構(gòu)刀盤能夠在地層之中進(jìn)行連續(xù)的切割而不斷前進(jìn)。盾構(gòu)法施工作為一種大型管道和隧道的暗挖式修建方法，廣泛應(yīng)用于各大城市地鐵隧道建設(shè)項(xiàng)目中，與傳統(tǒng)的明挖開槽和淺埋暗挖等勞動密集型施工方法相比，盾構(gòu)法施工安全性更高，地面作業(yè)少，對當(dāng)?shù)亟煌ōh(huán)境的影響程度小，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，能夠大幅減少工作周期，保證工程最終施工質(zhì)量[1]。

在利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中，每掘進(jìn)一環(huán)就要襯砌一環(huán)，施工受到的阻力較大，需要利用盾構(gòu)機(jī)尾部的管片拼裝機(jī)完成管片的定位安裝。在施工過程中，施工人員利用水泥漿液填充管片間隙和圍巖間隙，保證圍巖壓力的平衡，防止圍巖變形。盾構(gòu)法施工可以最大程度地減少對周圍建筑物和道路的影響，利于調(diào)整和控制工程進(jìn)度，對周圍地層擾動程度也比較小。但盾構(gòu)法施工相對來說投資范圍較大，運(yùn)作成本較高，而且如果當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件不穩(wěn)定，存在流沙地、空洞和沼氣等情況時(shí)，會使施工效果大打折扣。此外，盾構(gòu)法施工對施工人員專業(yè)性要求比較高，技術(shù)情況復(fù)雜，需要施工人員掌握相應(yīng)的液壓系統(tǒng)和自控系統(tǒng)操作方式，但在實(shí)際施工過程中由于參與施工的人員普遍文化水平不高，學(xué)習(xí)能力較差，導(dǎo)致操作盾構(gòu)機(jī)時(shí)存在各種各樣的問題，干擾盾構(gòu)施工的正常進(jìn)行，給施工工作帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

3 地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的分析

在進(jìn)行地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過程中，首先要做好施工的風(fēng)險(xiǎn)管理工作，保證后續(xù)施工的安全性和穩(wěn)定性。針對地鐵區(qū)間隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)控制包括以下幾部分，即確定風(fēng)險(xiǎn)、控制目標(biāo)、明確風(fēng)險(xiǎn)參與者、資料收集、風(fēng)險(xiǎn)形勢估計(jì)、潛在風(fēng)險(xiǎn)因素判別、風(fēng)險(xiǎn)識別報(bào)告的編制。為了更加準(zhǔn)確地進(jìn)行盾構(gòu)法施工風(fēng)險(xiǎn)識別和控制，需要明確地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)的識別內(nèi)容。首先，要對盾構(gòu)法的風(fēng)險(xiǎn)和特征進(jìn)行分析探討，明確相關(guān)施工風(fēng)險(xiǎn)因素類型，確定風(fēng)險(xiǎn)控制的目標(biāo)。然后合理規(guī)劃設(shè)計(jì)施工流程，對參與施工過程中的各個(gè)方面進(jìn)行討論，找出施工各個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素。其次，還需要做好盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備、地質(zhì)環(huán)境、施工管理的風(fēng)險(xiǎn)識別工作，嚴(yán)格界定風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)涵，在做到風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)的同時(shí)，也需要做好風(fēng)險(xiǎn)排除工作，并考慮風(fēng)險(xiǎn)因素之間的關(guān)聯(lián)性，保證風(fēng)險(xiǎn)控制的全面性和合理性[3]。

4 城市地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)控制策略

4.1 盾構(gòu)機(jī)選型風(fēng)險(xiǎn)和控制

盾構(gòu)機(jī)是使用盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵作業(yè)時(shí)最重要的機(jī)械設(shè)備，在實(shí)際進(jìn)行盾構(gòu)施工過程中，發(fā)現(xiàn)主要存在的機(jī)械故障來自于盾構(gòu)機(jī)的刀盤，因此在進(jìn)行盾構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)施工控制的過程中，首先要選擇合適的盾構(gòu)機(jī)刀盤，充分考慮到施工的安全要求、設(shè)計(jì)要求、工期要求、經(jīng)濟(jì)要求和環(huán)境要求等內(nèi)容，選擇質(zhì)量好、與工程地質(zhì)匹配、能夠滿足工程推進(jìn)長度現(xiàn)行要求、對周圍環(huán)境影響小的刀盤。

4.2 控制重要建筑物和地層的沉降

在地鐵施工的過程中，首先需要對地鐵施工周圍的環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的考察。預(yù)測地鐵施工過程對周圍建筑物、地下管線、地下設(shè)施以及地下障礙物等設(shè)備的影響。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工之前，做好對有關(guān)建筑物的加固和保護(hù)工作，避免在施工過程中導(dǎo)致的建筑物沉降和地層破壞。施工單位要建立起嚴(yán)格的隧道沉降量測量控制網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控地層和建筑物的實(shí)際情況，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)測量到的有關(guān)數(shù)據(jù)明確施工過程對相關(guān)建筑物和周圍環(huán)境的影響。一般情況下，如果盾構(gòu)前方監(jiān)測點(diǎn)地面變形量控制在正負(fù)五毫米的范圍之內(nèi)，則盾構(gòu)地面變形量需要控制到十毫米到負(fù)三十毫米之間，如果實(shí)際施工過程中超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需要采取有效控制土量的方法，避免出現(xiàn)地層沉降。然后結(jié)合實(shí)際施工環(huán)境，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)站過程中要對地面進(jìn)行注漿加固和管棚拱頂加固，穩(wěn)定進(jìn)站洞口，保證洞口地基土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，減少盾構(gòu)機(jī)施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生的破壞，防止過度地面沉降現(xiàn)象的發(fā)生[4]。

4.3 盾構(gòu)機(jī)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)控制

盾構(gòu)機(jī)地鐵作業(yè)包括進(jìn)出洞土體、穿越道路、穿越地下管線以及穿越河流等內(nèi)容，這些環(huán)節(jié)都會存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，影響盾構(gòu)施工的正常進(jìn)行。首先，針對盾構(gòu)法施工過程中的土體風(fēng)險(xiǎn)來說，最主要的風(fēng)險(xiǎn)影響來自于進(jìn)出洞周圍的土體穩(wěn)定性，如果進(jìn)出洞口土體出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況或者直接出現(xiàn)垮塌，會引起盾構(gòu)機(jī)卡洞和被埋的事故，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和施工的安全性。一般采取高壓旋噴注漿工藝加固該部分土體，保證該部分土體的穩(wěn)定性。然后，在利用盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵作業(yè)時(shí)也會對道路產(chǎn)生一定的影響，盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)會導(dǎo)致路面低不均勻沉降，路面的塌陷以及冒漿現(xiàn)象，因此，在實(shí)際施工過程中要注意控制盾構(gòu)機(jī)的工作壓力，避免出現(xiàn)過大的擾動，并設(shè)置合理的注漿位置、注漿參數(shù)，保證注漿過程的科學(xué)有效。加強(qiáng)對盾構(gòu)施工過程中的監(jiān)控，提高監(jiān)測頻率，保證施工能夠嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)流程來進(jìn)行。其次，在盾構(gòu)穿越地下管線的過程中，有可能會導(dǎo)致管線沉降和管線破壞，為了避免盾構(gòu)施工對地下管線的影響，需要時(shí)刻調(diào)整機(jī)械正面的壓力平衡，避免對附近土層的大范圍影響。同時(shí)要控制好盾構(gòu)掘進(jìn)的速度，及時(shí)按照實(shí)際施工情況調(diào)整控制盾構(gòu)掘進(jìn)過程，避免推進(jìn)過快而導(dǎo)致的施工偏差。最后，在利用盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵作業(yè)時(shí)遭遇河流也會導(dǎo)致施工過程中風(fēng)險(xiǎn)因素的增加，在利用盾構(gòu)法穿越河流的過程中，需要確定合適的注漿量、注漿壓力、推進(jìn)速度以及出土量等參數(shù)，并加強(qiáng)對施工過程中的控制，尤其是對防汛墻的監(jiān)測，做好盾構(gòu)機(jī)尾部的潤滑工作，保證機(jī)械的作業(yè)狀態(tài)良好。當(dāng)河流水量過大影響施工過程時(shí)，可以適當(dāng)?shù)卦诤恿魃嫌尾扇〗財(cái)嗟拇胧?，保證盾構(gòu)施工的順利完成。

5 結(jié)語

綜上所述，地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工是一項(xiàng)復(fù)雜的過程，在施工過程中遇到的風(fēng)險(xiǎn)因素較多。因此，必須要加強(qiáng)對盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)因素的管理和控制，保證施工結(jié)果，本文主要通過對地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工的主要風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，針對性地指出提高城市地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)控制的相關(guān)策略，希望能夠加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的管理，做好風(fēng)險(xiǎn)控制工作，保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工安全順利的進(jìn)行。