城市軌道交通盾構(gòu)施工中始發(fā)試掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及應(yīng)對(duì)措施

李濟(jì)靈

（浙江天成項(xiàng)目管理有限公司，杭州 310005）

杭州機(jī)場(chǎng)軌道快線土建施工SGJC-4標(biāo)段，包含2號(hào)區(qū)間風(fēng)井—西溪濕地站區(qū)間，采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間總體施工示意圖如圖1所示。本文對(duì)施工期間始發(fā)試掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，供大家參考。

圖1 區(qū)間總體施工示意圖

1 工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及對(duì)策

1.1 盾構(gòu)始發(fā)試掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)影響的主要因素

盾構(gòu)始發(fā)試掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)影響的主要因素極其復(fù)雜、繁多，通過(guò)區(qū)間地質(zhì)、周邊環(huán)境的認(rèn)真研究和分析，并結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)影響的主要因素如下：①盾構(gòu)機(jī)、龍門吊安裝吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)，盾構(gòu)區(qū)間施工端頭加固、始發(fā)、掘進(jìn)和組裝等施工風(fēng)險(xiǎn)。②因人員管理、制度管理、施工用電、設(shè)備吊裝、安全防護(hù)和消防安全等建設(shè)工程行為帶來(lái)的人身安全風(fēng)險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)。③因施工管理、質(zhì)量控制措施不到位帶來(lái)的盾構(gòu)隧道漏水、結(jié)構(gòu)尺寸偏差、盾構(gòu)隧道軸線偏差影響盾構(gòu)始發(fā)、接收限界等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別分析

具體內(nèi)容見表1。

表1 盾構(gòu)始發(fā)試掘進(jìn)施工風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別分析

1.3 始發(fā)、接收時(shí)突發(fā)性事故的預(yù)防與處理

1.3.1 洞門鑿除時(shí)出現(xiàn)涌土、流砂，洞口土體流失（1）風(fēng)險(xiǎn)特征。盾構(gòu)始發(fā)時(shí)，在破除車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，如果由于大氣降水、地表廢水、城市自來(lái)水管及排水管漏水等通過(guò)隧道范圍內(nèi)的孔隙而引起涌水、涌泥或坍塌時(shí)，可能出現(xiàn)從刀盤開口或螺旋輸送機(jī)涌水、涌泥，或從盾構(gòu)機(jī)外殼和原預(yù)留洞門間孔隙沖破簾布橡膠的阻擋而涌水或涌泥，進(jìn)而造成地面沉降。

2）產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的原因。第一，洞口的土體加固質(zhì)量有待提升。在施工中由于各種因素，洞口土體的加固質(zhì)量并沒(méi)有達(dá)到相關(guān)的施工要求和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致在后續(xù)施工中容易出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象。或者在進(jìn)行洞口土體加固施工中，存在加固不均勻的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致洞口的隔水效果較差，影響洞口土體的質(zhì)量，造成風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。第二，洞口正面土體失去支護(hù)，導(dǎo)致洞口坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。在進(jìn)行洞口施工時(shí)，施工人員在拆除洞門的混凝土后，未能及時(shí)將盾構(gòu)靠上土體，導(dǎo)致土體得不到及時(shí)的支護(hù)，進(jìn)而出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象。第三，洞門密封性有待提升。在實(shí)際施工中容易出現(xiàn)止水橡膠簾帶內(nèi)翻的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致洞口的密封性能不高，容易出現(xiàn)水土流失的現(xiàn)象，造成風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生?；蛘叨撮T的密封裝置出現(xiàn)強(qiáng)度不足的問(wèn)題，無(wú)法承受較高的土壓力，從而導(dǎo)致洞門受到擠壓，影響洞門作用的發(fā)揮。而且在實(shí)際施工中，部分盾構(gòu)外殼上的注漿管等物體也會(huì)對(duì)洞門的密封性造成影響，導(dǎo)致密封性不達(dá)標(biāo)，進(jìn)而造成風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。第四，始發(fā)、接收時(shí)未能及時(shí)安裝好洞圈鋼板，致使洞門裝置被頂壞。第五，由于剛開挖時(shí)渣土量很小及推進(jìn)油缸的推力較小，而不能用土壓平衡模式或不可能很快轉(zhuǎn)換成土壓平衡掘進(jìn)模式，導(dǎo)致井外大量土體塌入井內(nèi)。

3）風(fēng)險(xiǎn)控制。第一，做好洞口土體的加固施工。在進(jìn)行土體加固施工時(shí)，施工人員要保證加固的強(qiáng)度和均勻性，進(jìn)而確保施工質(zhì)量。第二，做好洞口封門拆除的準(zhǔn)備工作。在拆除之前，施工人員要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，例如做好始發(fā)、接收工作等。第三，保證洞門的密封性。在進(jìn)行密封圈操作時(shí)，必須要確保安裝的準(zhǔn)確性，施工人員要認(rèn)真觀察盾構(gòu)推進(jìn)的過(guò)程，避免出現(xiàn)盾構(gòu)在推進(jìn)過(guò)程中對(duì)密封橡膠圈造成影響，進(jìn)而影響洞門的密封性，并且及時(shí)在密封圈中加涂潤(rùn)滑劑。為了確保洞門的密封性，施工人員要及時(shí)做好扇形鋼板的調(diào)整，保證密封圈的強(qiáng)度，保證其較高的承受力。在始發(fā)盾構(gòu)時(shí)，施工人員要及時(shí)降低洞口正面土體的平衡壓力，避免對(duì)洞門造成不良的影響，影響洞門的密封性。第四，利用螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)，向土倉(cāng)內(nèi)加入黏土，以阻止涌水涌泥。待涌水涌泥停止或減少到足夠少時(shí)，以最短時(shí)間恢復(fù)生產(chǎn)，盡量加大開挖速度，以便盡早拼裝管片，用管片來(lái)防止涌水、涌泥及坍塌。

4）風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生后的補(bǔ)救措施。第一，在鑿除過(guò)程中若出現(xiàn)塌方、涌水等情況，施工人員要及時(shí)做好土面的支撐，避免土體出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，并及時(shí)在地面及洞門口水平進(jìn)行加固注漿，保證土體。必要時(shí)啟用基坑外的應(yīng)急降水井。第二，為了快速恢復(fù)洞口的密封性，施工人員需要及時(shí)將已經(jīng)受壓變形的密封圈壓回到洞口，并且做好弧形板的固定工作，及時(shí)調(diào)整好密封圈的工作狀態(tài)?？紤]在洞門密封圓環(huán)板外加弧形鋼板,也可用扇形壓板，并用橫撐支撐于車站結(jié)構(gòu)和弧形鋼板間，以阻止涌水涌泥。第三，做好加固施工。當(dāng)洞口土體承受較大的壓力時(shí)，施工人員可以先將鋼筋網(wǎng)片和圍護(hù)的鋼筋進(jìn)行焊接，然后再用鋼筋和木板進(jìn)行支撐，進(jìn)一步提高洞口的承受力。為了進(jìn)一步提高土體的承受力，施工人員還應(yīng)當(dāng)在圍護(hù)的外圍及洞門進(jìn)行注漿，進(jìn)而起到加固的作用。有必要時(shí)可注入摻加速凝劑的純水泥漿液（速凝劑∶水泥=1∶0.05），以提高凝結(jié)速度減少土體的流失。

1.3.2 始發(fā)托架變形風(fēng)險(xiǎn)控制

1）風(fēng)險(xiǎn)特征。盾構(gòu)在始發(fā)時(shí)，始發(fā)的托架容易發(fā)生變形的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致盾構(gòu)的掘進(jìn)軸線和設(shè)計(jì)的軸線之間發(fā)生偏離，或者會(huì)對(duì)洞圈的止水效果造成影響。盾構(gòu)在接收時(shí)，拉壞管片，從而造成各種意外情況發(fā)生，例如滲水、管片環(huán)縫等，嚴(yán)重影響到盾構(gòu)的始發(fā)、接收。

2）產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的原因。一是始發(fā)托架不夠固定。在進(jìn)行始發(fā)托架設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的固定方式不夠全面合理，容易發(fā)生各種問(wèn)題，如底板未墊平的問(wèn)題，從而導(dǎo)致托架不夠穩(wěn)定。此外，始發(fā)托架的剛度及強(qiáng)度也難以保證，進(jìn)而導(dǎo)致托架的穩(wěn)定性不高。二是存在多次使用始發(fā)托架的現(xiàn)象。由于多次使用，托架會(huì)產(chǎn)生損耗，進(jìn)而容易發(fā)生各種問(wèn)題，例如鋼材生銹等，從而影響托架的質(zhì)量和穩(wěn)定性，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。三是工作人員的影響。在使用始發(fā)托架時(shí)，工作人員會(huì)私自對(duì)托架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，進(jìn)而影響托架的穩(wěn)定。而且許多工作人員并沒(méi)有做好托架的專項(xiàng)檢查工作，從而造成風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

3）風(fēng)險(xiǎn)控制。一是選擇恰當(dāng)?shù)氖及l(fā)托架。在選擇時(shí)，工作人員要對(duì)托架的基座結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，確保該結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度能夠符合盾構(gòu)的工作需要。例如，要確保托架能夠承受土體在加固時(shí)所形成的反向推力。在選擇時(shí)，工作人員要做好檢查工作，必須要確保托架底板墊平，底板的接觸面積要符合基座的安放要求。二是做好始發(fā)托架的維修工作。由于許多始發(fā)托架都存在多次使用的現(xiàn)象，工作人員必須要定期做好托架的檢查和維修工作，確保始發(fā)托架的強(qiáng)度和剛度都能夠符合相關(guān)的要求。

4）風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生后補(bǔ)救措施，做好修補(bǔ)加固工作。由于托架的多次使用，托架的部分構(gòu)件容易發(fā)生變形或者損壞的現(xiàn)象，所以工作人員不僅要定期進(jìn)行檢查，還要及時(shí)維修，針對(duì)損壞的構(gòu)件，要做好修補(bǔ)和加固工作，保證托架的穩(wěn)定性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)托架出現(xiàn)嚴(yán)重的變形現(xiàn)象時(shí)，工作人員要及時(shí)將盾構(gòu)脫離出托架，然后再對(duì)托架進(jìn)行修補(bǔ)和加固處理。

1.3.3 盾構(gòu)后靠支撐系統(tǒng)變形風(fēng)險(xiǎn)控制

1）風(fēng)險(xiǎn)特征。由于受到盾構(gòu)推進(jìn)頂力的影響，盾構(gòu)在始發(fā)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)支撐問(wèn)題，例如發(fā)生局部變形或者出現(xiàn)位移過(guò)大的現(xiàn)象，這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)盾構(gòu)的后靠支撐系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致管片出現(xiàn)碎裂的現(xiàn)象，或者盾構(gòu)軸線出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象等，進(jìn)而導(dǎo)致洞口出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象。

2）產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的原因。一是盾構(gòu)推力過(guò)大，或受始發(fā)推進(jìn)油缸編組影響，導(dǎo)致盾構(gòu)后靠支撐體系出現(xiàn)受力不均勻現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生了應(yīng)力集中的影響，造成了風(fēng)險(xiǎn)。二是盾構(gòu)后靠支撐體系的性能不符合要求。例如，受力作用面和構(gòu)件的強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、鋼構(gòu)件的焊接強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)等。在進(jìn)行混凝土填充時(shí)，出現(xiàn)填充不密實(shí)或者混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，進(jìn)而影響盾構(gòu)后靠支撐系統(tǒng)的作用。

3）風(fēng)險(xiǎn)控制。一是確保盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)的受力均勻。工作人員要控制好油缸編組，避免出現(xiàn)受力不均勻的問(wèn)題。二是提高盾構(gòu)后靠支撐體系的各項(xiàng)性能。針對(duì)體系構(gòu)建的強(qiáng)度和剛度，工作人員要做好校驗(yàn)工作，確保構(gòu)件的各項(xiàng)性能都符合要求。在進(jìn)行鋼構(gòu)件焊接時(shí)，也要確保焊接的質(zhì)量。在進(jìn)行混凝土填充施工時(shí)，必須要確保填充密實(shí)，還要保證混凝土強(qiáng)度符合施工要求。

2 質(zhì)量、環(huán)保保證措施

2.1 質(zhì)量保證措施

2.1.1 盾構(gòu)機(jī)始發(fā)質(zhì)量保證措施

要確保盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)質(zhì)量：第一，需要做好洞口橡膠止水條的檢查，保證安裝質(zhì)量；第二，做好洞圈混凝土的質(zhì)量檢查，保證混凝土的搗固質(zhì)量和密封性；第三，做好管片和洞圈間隙的填充質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)使用硬性漿進(jìn)行填充；第四，做好監(jiān)督工作，專職質(zhì)檢員要做好洞門封堵的全過(guò)程監(jiān)督工作，并且對(duì)封堵質(zhì)量進(jìn)行跟蹤檢查；最后，控制好盾構(gòu)的性能指標(biāo)，特別是強(qiáng)度和剛度要求，確保構(gòu)件所有指標(biāo)都達(dá)到施工要求。

2.1.2 盾構(gòu)推進(jìn)、同步注漿質(zhì)量保證措施

要確保盾構(gòu)推進(jìn)和同步注漿質(zhì)量：第一，做好對(duì)施工人員的專業(yè)培訓(xùn)，保證施工質(zhì)量；第二，做好盾構(gòu)的測(cè)量工作，不僅要進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量工作，還要做好人工校正工作；第三，做好注漿質(zhì)量和推進(jìn)進(jìn)度的控制，確保推進(jìn)和注漿過(guò)程中各項(xiàng)壓力的平衡性；第四，加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的控制，例如制定詳細(xì)的注漿過(guò)程及控制程序，并且成立專門的隊(duì)伍來(lái)開展工作，保證注漿質(zhì)量。

2.1.3 隧道軸線質(zhì)量保證措施

測(cè)量在每環(huán)拼裝后進(jìn)行，做到勤測(cè)勤糾，避免誤差積累；曲線段選擇合適的管片；隧道襯砌每循環(huán)都要測(cè)量盾尾間隙。

2.1.4 管片拼裝質(zhì)量保證措施

①做好管片材料的安裝和運(yùn)輸。做好管片安裝位置的選擇，并且確保擬合設(shè)計(jì)路線和盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)之間的相符性。為了保證運(yùn)輸質(zhì)量，工作人員需要制定科學(xué)可行的運(yùn)輸方案，并且做好各項(xiàng)預(yù)備工作。嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求正確安裝管片防水材料，加強(qiáng)管片運(yùn)輸過(guò)程保護(hù)。②防止已拼裝管片錯(cuò)臺(tái)。首先安裝管片時(shí)要做到該環(huán)第一塊管片與前一環(huán)的管片接觸緊密、2片管片的曲面要橫向水平、2個(gè)連接螺栓孔三角必須對(duì)齊；然后注意其他順序，要先抵油缸，再穿螺栓，最后松開管片安裝機(jī)。要求管片縱縫、環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)不能超過(guò)2 mm。③防止已拼裝管片不破損。要求頂油缸時(shí)按照順序進(jìn)行施工，頂油缸的順序?yàn)橄戎虚g后兩邊，待F塊裝好后，必須從1—16號(hào)整體檢查一遍所有油缸是否頂完頂緊，確保每根油缸都給管片作用力。④防止已拼裝管片漏水。要求止水條用專用膠水正確粘貼牢固，如發(fā)現(xiàn)已粘貼好的止水條遇水泡漲后須立即更換；在裝管片連接螺栓時(shí)，兩頭的密封圈必須得裝。⑤防止管片錯(cuò)臺(tái)導(dǎo)致管片縱縫、環(huán)縫漏水。要求對(duì)管片連接螺栓進(jìn)行2次緊固：第1次在F塊裝完后立刻緊固；第2次在下一環(huán)掘進(jìn)100 mm時(shí)必須緊固。⑥防止管片吊裝孔及吊裝中心表面完好。要求：嚴(yán)禁管片安裝司機(jī)用高速檔旋轉(zhuǎn)抓有管片的管片安裝機(jī)；油缸頂住管片后嚴(yán)禁操作管片安裝機(jī)（除松開和離開管片操作）。⑦防止管片螺栓孔內(nèi)PVC管不破損和不掉落。要求：嚴(yán)禁用鐵錘猛擊管片連接螺栓；禁止用已損壞的管片連接螺栓。

2.2 環(huán)境保證措施

2.2.1 自然環(huán)境保護(hù)

第一，在施工過(guò)程中，工作人員不能私自移除或者破壞周邊的樹木，而且要做好樹木的保護(hù)工作，特別是古樹木。第二，施工人員要做好施工現(xiàn)場(chǎng)垃圾的清運(yùn)工作，按照要求，將施工垃圾清運(yùn)到指定的地點(diǎn)，不能隨意丟棄在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊，避免對(duì)周邊環(huán)境造成影響。第三，必須落實(shí)好“門前三包”責(zé)任制度，及時(shí)處理好施工所產(chǎn)生的垃圾。針對(duì)一些特殊的施工廢棄物，要進(jìn)行特殊處理，例如針對(duì)可以回收使用的應(yīng)當(dāng)盡量回收使用，不能回收的要嚴(yán)格按照規(guī)定清運(yùn)到指定地點(diǎn)，特制的泥漿和固體廢棄物要運(yùn)用特定的車輛進(jìn)行運(yùn)輸和清理。

2.2.2 噪聲污染控制措施

第一，在進(jìn)行施工時(shí)，必須要嚴(yán)格控制好施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲的大小，減少對(duì)周邊居民的影響。而且要結(jié)合周邊居民的作息時(shí)間來(lái)制定合理的施工時(shí)間，例如，施工時(shí)間盡量安排在居民的上班時(shí)間，避免對(duì)居民的休息造成影響。第二，嚴(yán)格控制好施工聲音。施工人員應(yīng)當(dāng)盡量使用低噪聲的機(jī)械和設(shè)備。如果要使用強(qiáng)噪聲的施工設(shè)備，應(yīng)當(dāng)搭建好封閉式的機(jī)棚，機(jī)棚的位置應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離居民住宅區(qū)，避免對(duì)周邊居民造成噪聲污染。針對(duì)夜間的作業(yè)，也要嚴(yán)格控制好聲音，如夜間的運(yùn)輸車輛應(yīng)當(dāng)禁止鳴笛，而且要輕拿輕放施工材料。

2.2.3 大氣污染控制措施

在施工過(guò)程中，也會(huì)造成大氣污染，因此施工人員要制定相應(yīng)的控制措施。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)，要設(shè)置密閉式的垃圾站，并且定期清運(yùn)垃圾，要對(duì)施工材料進(jìn)行遮蓋。施工中，要優(yōu)先選用電動(dòng)機(jī)械，盡量減少內(nèi)燃機(jī)械對(duì)空氣的污染，并指派專職人員每天用環(huán)境檢測(cè)儀器負(fù)責(zé)檢測(cè)空氣質(zhì)量，并及時(shí)匯報(bào)和處理。

2.2.4 水污染控制措施

第一，在施工之前，要做好排水設(shè)施的建設(shè)，保證廢水能夠按照規(guī)定排入到指定的下水道。第二，在進(jìn)行廢水排放時(shí)，必須要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不能出現(xiàn)超標(biāo)排放，避免對(duì)周邊土體造成污染。例如，食堂要設(shè)置隔油池，生活污水不能直接排入到施工場(chǎng)地外面，需要接入到指定的地下水管道中進(jìn)行排放。

2.2.5 文物保護(hù)措施

在施工過(guò)程中，全體人員都應(yīng)當(dāng)樹立良好的文物保護(hù)意識(shí)，避免對(duì)文物造成破壞。如果在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)文物，要及時(shí)上報(bào)給相關(guān)的部門，并且按照規(guī)定立刻停止施工，協(xié)助相關(guān)部門做好保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)置。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了進(jìn)一步保證盾構(gòu)施工的安全，工作人員應(yīng)當(dāng)要全面且準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)到施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)，了解風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生原因，結(jié)合不同的風(fēng)險(xiǎn)，采取不同的應(yīng)對(duì)措施，確保施工質(zhì)量的同時(shí)，又可以進(jìn)一步保證施工人員的人身安全。