地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險的控制與研究

郭奕宏 劉 冬

（1燕京理工學(xué)院，河北 廊坊 065201；2北京住總集團有限責(zé)任公司，北京 100029）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化建設(shè)趨勢及總體戰(zhàn)略規(guī)劃不斷加快，而地鐵自身所具備的諸多優(yōu)勢與特點使其發(fā)展成為解決城市發(fā)展中的交通壓力。但是，在實施地鐵施工的過程中需要使用盾構(gòu)法來實施地鐵施工，在這個過程中勢必會存在著各種潛在的風(fēng)險。因此，需要針對盾構(gòu)法的工藝、風(fēng)險發(fā)生的機理與模型等方面展開相應(yīng)的分析，以保證能夠有效的控制地鐵盾區(qū)間隧道施工的風(fēng)險。

1 地鐵盾構(gòu)法在實際施工中的風(fēng)險辨識

1.1 地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)

盾構(gòu)施工法在地鐵施工中是一項較為常見的施工技術(shù)，它在實際施工中主要是通過對盾構(gòu)機械設(shè)備實施的一種充分利用，其主要目的就是對地下施工的土體能夠?qū)嵤┯行缘谋Ｗo作用，這種方法為隧道暗挖施工法。隨著城市化建設(shè)步伐的不斷加快，盾構(gòu)法在地鐵工程當(dāng)中運用的成功率越來越高，使得當(dāng)前階段的盾構(gòu)施工設(shè)備及工藝等方面如何實施改進的問題，已經(jīng)成為當(dāng)前熱門討論的話題，而與盾構(gòu)法相關(guān)的理論也持續(xù)的被建立了起來，比如氣壓盾構(gòu)等理論。而盾構(gòu)法在我國的實際應(yīng)用的時間較短，盾構(gòu)法在國內(nèi)地鐵工程施工之中真正開始使用的時間為2004年，在上海上中路越江隧道施工的過程中充分的應(yīng)用了該施工法，在此之后盾構(gòu)法施工技術(shù)在國內(nèi)便獲得了極為快速的發(fā)展，直到當(dāng)前階段我國已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對大型盾構(gòu)設(shè)備的自行生產(chǎn)，而無需依靠進口設(shè)備從而節(jié)省了設(shè)備的購入費用支出。

1.2 地鐵盾構(gòu)法施工風(fēng)險產(chǎn)生的機理

1.2.1 風(fēng)險產(chǎn)生的具體環(huán)境

地鐵盾構(gòu)法在實際施工的過程中，是存在一定風(fēng)險性的，這種風(fēng)險性受到一定條件的影響從而產(chǎn)生風(fēng)險環(huán)境，在這個風(fēng)險環(huán)境下災(zāi)害或事故等發(fā)生的頻率要比處于正常情形環(huán)境之下高出很多。地鐵工程在實際工程的過程中，勢必會受到各種環(huán)境因素的影響，城市地鐵在實施建設(shè)的過程中，最常使用的施工方法就是盾構(gòu)施工法，在具體使用的時候城市地下的特殊地層地貌、建筑群、河流以及地下管道與線路等環(huán)境因素的影響，極大可能會引發(fā)出工程災(zāi)害問題。但是，這些不利的環(huán)境因素大多都存在客觀固有性，因而地鐵工程在施工的過程中大多都很難將這些不利因素繞開進行處理。因此，對于地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險的發(fā)生風(fēng)險環(huán)境是形成的內(nèi)因所在。

1.2.2 盾構(gòu)法施工風(fēng)險的引發(fā)因子

在實際施工的過程中，風(fēng)險因子是引發(fā)施工風(fēng)險的關(guān)鍵，它能夠有效的提高風(fēng)險發(fā)生概率。如果在實施盾構(gòu)法進行地鐵工程施工的時候，勢必會受到各種各樣的風(fēng)險因素影響，比如在地層施工中會遭遇到各種阻礙物，或者施工的時候發(fā)生一定程度的機械故障，或是遭遇到地層的溶洞、含水層等地質(zhì)構(gòu)造因素，這些因素都是造成工程災(zāi)害的關(guān)鍵因素。此外，風(fēng)險產(chǎn)生的環(huán)境為施工風(fēng)險的發(fā)生提供了潛在的孕育環(huán)境，而在施工過程中風(fēng)險的引發(fā)因子是導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生的直接因素，所以風(fēng)險的引發(fā)因子在地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險發(fā)生的過程中屬于直接性因素。

1.3 盾構(gòu)施工的技術(shù)特點

1.3.1 盾構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)勢

在地鐵工程的實際施工中，采用盾構(gòu)法施工具有極大的優(yōu)勢，所以才能夠在國內(nèi)迅速的發(fā)展起來。⑴盾構(gòu)法施工能夠?qū)κ┕み^程中的地表沉降問題實施非常良好的控制，這些方面在面臨城市建筑物、地下管線密集區(qū)的施工過程中，具有極為顯著的優(yōu)勢；⑵盾構(gòu)法在施工的過程中，具有極強的適應(yīng)性，因此在穿越江河湖海類型的施工時具有絕對的優(yōu)越性；⑶盾構(gòu)法施工技術(shù)在開挖襯砌施工的時候能夠?qū)崿F(xiàn)一次成型，具有極高程度的機械化，安全性、高效性；⑷盾構(gòu)法在施工的過程中具有噪音小的特點，進而對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響較??；⑸盾構(gòu)法在施工中不會受到雨雪天氣的影響。

1.3.2 盾構(gòu)施工技術(shù)的弊端

當(dāng)然任何先進的施工技術(shù)都會存在一定程度的缺陷，而盾構(gòu)法在實際施工的過程中也是存在一定弊端的。⑴在施工時受到曲線的影響，當(dāng)處于小半徑曲線時，特別是 90。折線段時會使得盾構(gòu)法的施工難度加大；⑵盾構(gòu)法施工技術(shù)具有復(fù)雜性，涉及到機電、液壓、自動控制、土木等專業(yè)知識，因此對于相關(guān)的從業(yè)人員在素質(zhì)方面的要求是較高的；⑶盾構(gòu)設(shè)備的掘進能力會受到在孤石或者卵石地層的影響；⑷盾構(gòu)施工如果處于高水壓的地層位置時容易發(fā)生噴涌狀況，在當(dāng)前階段還沒有良好的處理方式；⑸盾構(gòu)施工技術(shù)中所涉及的設(shè)備價位較高、投入大，使得該技術(shù)在投入使用中的成本較高。

2 地鐵工程盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險的控制研究

2.1 地鐵工程施工中盾構(gòu)機的選型風(fēng)險與控制研究

盾構(gòu)法在實際施工的過程中，機械故障是常見的風(fēng)險因素之一，而產(chǎn)生機械故障的主要風(fēng)險來源就是盾構(gòu)機的刀盤，因此，在使用盾構(gòu)法來開展施工的時候應(yīng)該盡量選擇合適的刀盤。在進行盾構(gòu)機型號選擇的時候，需要能夠與盾構(gòu)機的刀盤相結(jié)合。主要體現(xiàn)在以下幾點：⑴為了確保地鐵工程施工的絕對安全，需要保證所選擇的盾構(gòu)機型與工程地質(zhì)的需求相匹配；⑵需要保證盾構(gòu)性能與工程推進過程中所需的施工長度、線形等方面的要求獲得滿足；⑶需要注意盾構(gòu)機的掘進能力與后續(xù)施工設(shè)備之間相匹配；⑷盡量選擇對施工周圍環(huán)境影響較小的機型。

2.2 地鐵工程施工中盾構(gòu)穿越建筑的風(fēng)險與控制研究

在地鐵工程施工作業(yè)的過程中，使用盾構(gòu)穿越建筑是極為常見的，尤其是施工區(qū)域位于城市區(qū)域的時候，所面臨的建筑物、構(gòu)筑物等類型更是多種多樣，在不同程度上影響著盾構(gòu)施工的順利開展，這在地鐵的整個施工建設(shè)過程中是極為重要的問題，不僅需要使原建筑物的穩(wěn)定性獲得有效的保證，還需要避免由于地鐵工程的施工發(fā)生擾動或是沉降現(xiàn)象，進而導(dǎo)致各種事故的發(fā)生。主要需要注意的有以下幾點：⑴需要加強盾構(gòu)施工法的準(zhǔn)備工作，尤其需要注意的是對于施工區(qū)域范圍之內(nèi)建筑物的實際調(diào)查工作，精準(zhǔn)的將其所具備的基礎(chǔ)情況、所處于的地質(zhì)情況實施調(diào)查；⑵需要根據(jù)先期調(diào)研獲得的實際結(jié)果，來進行恰當(dāng)掘進參數(shù)的明確；⑶在實施掘進施工作業(yè)的同時，還應(yīng)當(dāng)對工程的基礎(chǔ)與地層之間實施同步注漿加固工作；⑷在具體施工的過程中，應(yīng)時刻對建筑物做好整個施工期間的沉降監(jiān)測工作。

2.3 地鐵工程施工時盾構(gòu)穿越地下管線的風(fēng)險與控制研究

地鐵工程在施工作業(yè)的過程中，常常會遇到地下管線問題，在使用盾構(gòu)法施工作業(yè)的時候，地下管線也是常見的影響因素之一，這種影響主要包括盾構(gòu)施工過程中可能會造成的管線沉降問題、管線的破壞問題兩個部分。為了能夠有效的將這些沉降問題避免發(fā)生，在采用盾構(gòu)法來進行地下管線穿越的時候，需要注意以下兩點：⑴為了避免在施工中產(chǎn)生較大的擾動問題，需要能夠?qū)Χ軜?gòu)機械的正面壓力平衡始終進行相應(yīng)的調(diào)整；⑵在實施盾構(gòu)掘進的過程中，不能夠過快推進，并能夠嚴(yán)格的執(zhí)行糾偏。

3 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前的地鐵工程施工中盾構(gòu)法是極為常見的一項工法，而由于在施工的過程中，會受到各種各樣的因素影響，使得盾構(gòu)法施工工藝的實際水平受到了極為嚴(yán)峻的考驗。因此，盾構(gòu)法在實際使用的過程中，需要能夠?qū)Φ罔F盾構(gòu)法在實際施工中的風(fēng)險實施有效性的辨識，并針對地鐵盾構(gòu)施工的過程中，有可能會遭遇的風(fēng)險問題實施研究，并采取有效的風(fēng)險控制手段。