淺談盾構(gòu)機(jī)始發(fā)安全控制措施

李毅

摘要：目前，我國(guó)城市地鐵建設(shè)如火如荼，而作為地鐵區(qū)間除部分不良紙質(zhì)或外部條件影響外基本全面使用盾構(gòu)法施工，而盾構(gòu)機(jī)械作業(yè)除了施工進(jìn)度快、成型質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效益高之外，同樣面臨著其他大型設(shè)備作業(yè)一樣的安全風(fēng)險(xiǎn)或更甚，如盾構(gòu)始發(fā)、接收，下穿既有線、下穿河流、帶壓換刀等，一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題，容易造成較大的社會(huì)不良影響。本文根據(jù)施工成功經(jīng)驗(yàn)著重介紹盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)的安全保障控制措施。

關(guān)鍵詞：地鐵施工;盾構(gòu)工法;始發(fā)掘進(jìn);安全控制

1盾構(gòu)機(jī)始發(fā)易出現(xiàn)的安全問(wèn)題分析

（1）始發(fā)端頭加固不到位，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)造成地面塌陷。

（2）始發(fā)洞門(mén)封堵及加固不到位，盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時(shí)地層水大量涌入對(duì)應(yīng)的車(chē)站。

（3）始發(fā)端影響范圍建筑物未加固到位，盾構(gòu)機(jī)施工時(shí)造成建筑物下沉或拉裂。

（4）始發(fā)端范圍隱埋管線未加固，盾構(gòu)機(jī)初始施工時(shí)造成管線如煤氣、水、電纜破壞。

（5）始發(fā)臺(tái)架加固不到位，造成盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時(shí)“栽頭”。

（6）負(fù)環(huán)管片支撐加固不到位，造成傾覆。

（7）其他機(jī)械安全及作業(yè)安全問(wèn)題如平板小車(chē)剎車(chē)失靈、人員高空墜落物體打擊等。

2安全風(fēng)險(xiǎn)控制分析

通過(guò)多年從事地鐵盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)分析總結(jié)，始發(fā)階段發(fā)生安全問(wèn)題的主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）地勘資料不準(zhǔn)確，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)措施無(wú)法滿足實(shí)際。地勘作為提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的第一步，如不能對(duì)盾構(gòu)始發(fā)段地質(zhì)水文情況、地下管線、暗溝情況及周邊建構(gòu)筑物情況進(jìn)行實(shí)地勘察，僅憑經(jīng)驗(yàn)法、問(wèn)詢法很難給出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)依據(jù)提供支撐。（2）施工調(diào)查浮于表面。施工作為設(shè)計(jì)措施落實(shí)的最后一步，如不能提前調(diào)查核實(shí)或過(guò)程管理不到位，硬搬措施而不考慮實(shí)際情況極易造成不可逆的影響。（3）過(guò)程控制不到位。施工過(guò)程中未能將設(shè)計(jì)措施嚴(yán)格落實(shí)到位如加固措施、降水措施、始發(fā)準(zhǔn)備措施等，出現(xiàn)如地面坍塌、車(chē)站涌水等事故，造成較大的社會(huì)不良影響。（4）安全應(yīng)急措施不到位。盾構(gòu)始發(fā)作為重大風(fēng)險(xiǎn)源之一，對(duì)應(yīng)急措施準(zhǔn)備、演練等都有具體明確的要求，然現(xiàn)場(chǎng)時(shí)常僥幸心理作祟，未能提早準(zhǔn)備如發(fā)電機(jī)組不能正常使用、砂袋未提前裝砂、水泵未提前接線調(diào)試、應(yīng)急藥品失效等等，以及未提前進(jìn)行演練，出現(xiàn)突發(fā)事故，慌亂一團(tuán)，錯(cuò)過(guò)生命、財(cái)產(chǎn)的搶救時(shí)間。

3 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)安全控制措施

盾構(gòu)始發(fā)施工前，務(wù)必組織人員對(duì)始發(fā)端進(jìn)行核實(shí)調(diào)查，尤其是暗溝、暗河、廢井和管線等，與地勘不符提前協(xié)調(diào)，確認(rèn)加固措施滿足安全要求，并根據(jù)開(kāi)工條件的要求，全面排查包括管理體系、措施落實(shí)、周邊范圍風(fēng)險(xiǎn)源的核查、應(yīng)急搶險(xiǎn)準(zhǔn)備等情況，確保安全處于受控狀態(tài)。

3.1始發(fā)端頭加固不到位控制

始發(fā)端頭加固不到位控制，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)造成地面塌陷。目前盾構(gòu)機(jī)始發(fā)端地層加固較多采用洞門(mén)環(huán)大管棚注漿加固+地表小導(dǎo)管/袖閥管注漿措施。

（1）大管棚注漿加固主要為洞門(mén)上部約120°范圍，型號(hào)一般為φ108，管棚須提前鉆孔，以使?jié){體在壓力作用下向周邊土體擴(kuò)散固結(jié);尾部呈椎體，長(zhǎng)度最少大于2倍洞涇，整體呈扁擔(dān)狀支撐上部土壓力?？刂浦攸c(diǎn)為一是管棚施工質(zhì)量，進(jìn)洞門(mén)后上偏2°左右;二是壓漿質(zhì)量，一般采用較高壓力將素水泥漿壓進(jìn)土體后擴(kuò)散以起到固結(jié)土體效果，提前換算理論壓漿量并對(duì)比是否達(dá)到要求;三是加固效果的驗(yàn)證，固結(jié)土體到28d后取樣進(jìn)行驗(yàn)證是否固結(jié)到位。

圖1 管棚加固布置示意圖

（2）地表注漿加固措施主要控制重點(diǎn)一是漿液質(zhì)量，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配比進(jìn)行，確保有效固結(jié)土體;二是鉆孔深度及壓漿、加固范圍，包括橫向縱向及截面深度;三是固結(jié)效果驗(yàn)證。

3.2 始發(fā)洞門(mén)封堵及加固不到位控制

始發(fā)洞門(mén)封堵及加固不到位，盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時(shí)地層水大量涌入對(duì)應(yīng)的車(chē)站。始發(fā)洞門(mén)范圍車(chē)站圍護(hù)樁大部分采用玻璃纖維筋，涌水問(wèn)題須根據(jù)設(shè)計(jì)及實(shí)際情況，水量較大可采用井點(diǎn)降水配合水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)判斷，滿足要求后方可進(jìn)行始發(fā)掘進(jìn)施工;部分地層如砂卵石地層井點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間降水易造成地層含沙量大量流失，進(jìn)而形成地層空洞，對(duì)后續(xù)施工造成較大安全隱患，此類(lèi)地層最好采用井點(diǎn)回灌降水。少水或無(wú)水地層可通過(guò)鉆孔自然排放觀察即可，水位觀測(cè)點(diǎn)一般設(shè)在中心點(diǎn)往下。

3.3始發(fā)端影響范圍建筑物未加固到位控制

始發(fā)端影響范圍建筑物未加固到位，盾構(gòu)機(jī)施工時(shí)造成建筑物下沉或拉裂。建構(gòu)筑物包括地表上面如樓房結(jié)構(gòu)、地表下面如古墓等。均需嚴(yán)格按設(shè)計(jì)措施要求進(jìn)行加固一般為注漿加固，并設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行整個(gè)始發(fā)影響階段的觀測(cè)，并根據(jù)進(jìn)度情況加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，整個(gè)掘進(jìn)期間設(shè)專人值守。

3.4始發(fā)端范圍隱埋管線未加固控制

始發(fā)端范圍隱埋管線未加固控制，盾構(gòu)機(jī)初始施工時(shí)造成管線如煤氣、水、電纜破壞。地下管線尤其是老舊城區(qū)非常復(fù)雜，且管線故障影響及反響極快如光纜線、用電線、供水管、煤氣管等，要保證施工安全一是施工前務(wù)必實(shí)地調(diào)查到位，并反饋按設(shè)計(jì)措施進(jìn)行加固如原位注漿、改移線路、暫停使用等;二是積極溝通協(xié)調(diào)產(chǎn)權(quán)單位，遇突然情況能及早控住局面如給水管損壞需立即關(guān)閘處理等。

3.5始發(fā)臺(tái)架加固不到位控制

始發(fā)臺(tái)架加固不到位，造成盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)時(shí)“栽頭”。盾構(gòu)機(jī)始發(fā)“栽頭”問(wèn)題時(shí)有遇到，大部分原因?yàn)槎荏w始發(fā)時(shí)扭力測(cè)算有誤+始發(fā)臺(tái)架與洞門(mén)段加固不到位如支撐鋼架加固不到位、始發(fā)臺(tái)架姿態(tài)控制差造成。

盾構(gòu)始發(fā)臺(tái)架于洞門(mén)之間這段銜接支撐鋼架既是薄弱環(huán)節(jié)也是重要環(huán)節(jié)，該處加固方案必須認(rèn)真測(cè)算審查，確定其材料選用、間距控制及焊接質(zhì)量的要求，焊接質(zhì)量方面施工現(xiàn)場(chǎng)較難掌控，可升級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)如三級(jí)變?yōu)槎?jí)進(jìn)行探傷檢查，也可請(qǐng)專業(yè)人士焊接。千里之體潰于蟻穴，此處焊縫本人看來(lái)即為蟻穴，務(wù)必做實(shí)，遇特殊情況如已有“栽頭”不可控趨勢(shì)時(shí)，可將整機(jī)后退重新整理在始發(fā)。

盾構(gòu)始發(fā)的垂直姿態(tài)一般為+20～+30mm，須由測(cè)量復(fù)核準(zhǔn)確并錄入盾構(gòu)機(jī)，過(guò)程中根據(jù)進(jìn)度情況及時(shí)人工復(fù)核佐證盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)同時(shí)提前糾偏，因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)掘進(jìn)整體呈蛇形狀，無(wú)法做到即時(shí)扭變姿態(tài)，故人工復(fù)測(cè)、勤糾偏極為重要。

3.6負(fù)環(huán)管片支撐加固不到位控制

負(fù)環(huán)管片支撐加固不到位，造成傾覆。負(fù)環(huán)管片作為進(jìn)洞的輔助措施，防其傾覆扭轉(zhuǎn)非常重要，因?yàn)檎麄€(gè)始發(fā)井空間不會(huì)太大，大量設(shè)備、人員均在其內(nèi)。

負(fù)環(huán)加固措施一般采取左右支撐、前進(jìn)方向依靠螺栓連接、后方設(shè)支撐固定于始發(fā)井內(nèi)結(jié)構(gòu)物方式確保負(fù)環(huán)管片約束控制到位。負(fù)環(huán)管片左右支撐包括支撐加固管片、支撐加固管片下方始發(fā)臺(tái)架，一般均為型鋼支撐，整個(gè)管片除縱環(huán)向高強(qiáng)螺栓連接外，輔以鋼絲繩整環(huán)鎖緊固定。負(fù)環(huán)管片后方加固亦非常重要，因其除提供盾構(gòu)機(jī)整體前進(jìn)的反推力外抗扭轉(zhuǎn)傾覆也是關(guān)鍵，方案措施檢算時(shí)務(wù)必考慮全面。

3.7 其他安全問(wèn)題控制

其他機(jī)械安全及作業(yè)安全問(wèn)題如平板小車(chē)剎車(chē)失靈、人員高空墜落、物體打擊等。諸如此類(lèi)常見(jiàn)易發(fā)、多發(fā)問(wèn)題的安全控制，一是嚴(yán)格安全交底，并根據(jù)實(shí)際分工種針對(duì)性的進(jìn)行如焊工、起重工、普工等;二是班前講話落實(shí)到位，每班喊話強(qiáng)調(diào)本班作業(yè)安全控點(diǎn);三是過(guò)程加強(qiáng)管控;四是做好日常的培訓(xùn)教育;五是明確考核獎(jiǎng)罰措施。

4 結(jié)論

今年新《安全生產(chǎn)法》的實(shí)施，從法律層面上明確了安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制，以及重大事故隱患罪的確立，給各行業(yè)都敲響了警鐘，工程業(yè)作為事故多發(fā)、易發(fā)領(lǐng)域，各單位須從上到下嚴(yán)格履行安全職責(zé)，嚴(yán)格“管行業(yè)必須管安全，管業(yè)務(wù)必須管安全，管生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)必須管安全”;盾構(gòu)始發(fā)為重大風(fēng)險(xiǎn)源之一，更應(yīng)著重做實(shí)各項(xiàng)安全管控措施，群策群力、齊抓共管，做到安全生產(chǎn)，綠色生產(chǎn)，促進(jìn)安全、效益雙豐收。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范GB 50446-2017 [S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范GB50652-2011 [S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 城市軌道交通技術(shù)規(guī)范GB50490-2009 [S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009

[4]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50208-2011 [S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011