李睿

【提 要】地鐵是城軌交通的重要組成部分，對城市的發(fā)展，交通疏解和交通安全起著其它交通形式不可替代的作用。由于地鐵地下工程所占比例大，穿行地面道路和地面建筑時，影響波及所經(jīng)范圍內(nèi)的單位、商居、道路、建筑、各類管線等，關(guān)系到施工者和地面建筑的安全，開展地質(zhì)施工風險源分析并制定相應(yīng)對策尤為重要。

【主題詞】地鐵施工 風險源 分析 對策

目前，我國城市軌道交通建設(shè)進入一個高速發(fā)展的階段，城市軌道交通受城市既有建筑和道路的影響，一般在市區(qū)采用地鐵形式，地鐵由于地下工程所占比例大，對地面建筑，道路影響明顯，風險性高，施工難度也大。國內(nèi)地鐵施工的主要方法有明挖法、礦山法、盾構(gòu)法和TBM法，本文針對不同工法施工易出現(xiàn)的地質(zhì)風險源加以分析，提出應(yīng)對措施如下：

一、明挖法施工

明挖法施工地質(zhì)風險源主要源自下述幾個方面：

1、地勘資料不足，相關(guān)數(shù)據(jù)失準，設(shè)計參數(shù)不當，基坑邊坡防護措施選用不當，或設(shè)計防護措施薄弱；

2、基坑施工防護不及時、或未按正常施工工序操作，造成支撐失穩(wěn)，坑壁坍塌、路面及地表建筑開裂；

3、基坑積水排放不及時，造成基坑浸泡，地基松軟，影響基底承載力；

4、明挖施工采用大型機械操作，易造成各類管線的損毀（電力、通訊、給排水、天然氣等），給周邊企業(yè)、居民生活帶來影響，天然氣及其他易燃氣體的泄露，還會導(dǎo)致火災(zāi)和中毒現(xiàn)象；

5、明挖地段地下水的突降易形成地下水沉降漏斗，促發(fā)周圍地表和建筑物的沉降，引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害。

二、礦山法施工

礦山法亦指鉆爆法，城市地鐵多位于地下20～40m的深度范圍內(nèi)，采用鉆爆法施工，對地面及既有建筑有較大的危害。

1、地鐵通行周邊建筑林立，道路縱橫，車流密集，行人眾多，施工爆破投藥量和爆破時間選擇，是風險源之一，采用礦山法施工用藥量須嚴格控制，爆破時間應(yīng)有選擇，宜避開市區(qū)人流和車流的高峰期，以避免對市區(qū)正常生活的干擾；

2、地鐵屬于淺埋隧道，如洞身位于松散土層，或洞身雖位于基巖，但洞頂巖體較薄，易造成洞身坍塌，對地表建筑影響巨大。采用礦山法施工的地鐵洞身支護、襯砌須及時，施工期間須做好監(jiān)測，及時采取防護措施；

3、地下斷層、隱蔽建筑、隱伏溝谷、地下水發(fā)育地段，采用礦山法施工，易突發(fā)坍塌、掉塊、涌水、涌砂等工程事故，引起地面及地表建筑物開裂、沉降和各類管線的損毀，施工前須認真研究分析勘察報告，重點做好這些地段的監(jiān)測、預(yù)報和防護；

4、地鐵勘察期間受各種因素影響，或因設(shè)計變更（如線位、站位變動過大，線路抬落坡調(diào)整過大地段）勘探孔間距不能滿足設(shè)計需要的地段，施工往往出現(xiàn)地質(zhì)與實際情況不符的現(xiàn)象。前期不具備勘探條件的地段，圍擋施工前，應(yīng)補充必要的勘探，完善地質(zhì)資料；

5、隧道洞身巖體風化不均，地表車流過大引起的震動傳遞，地表建筑引起的地應(yīng)力變化和荷載不均勻傳遞，洞頂完整巖體厚度不均等，也是影響洞身穩(wěn)定的不利因素。施工應(yīng)認真對待圍巖分級，加強對洞身巖體的觀測，必要時須采取應(yīng)急強化的工程措施；

6、洞身地下水的排放和阻斷，洞身的防滲漏施工質(zhì)量也是常見的風險源，地下水處理不當，對機車運營，電力、通訊管線的鋪設(shè)都有影響。

三、盾構(gòu)、TBM法施工

采用盾構(gòu)、TBM法施工是近年地下工程引入的逐漸成熟的一種施工工藝。盾構(gòu)、TBM原理基本近似，具有快速、優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點，是一種集機、電、液壓、傳感、信息技術(shù)于一體的隧道施工成套設(shè)備，可以實現(xiàn)連續(xù)掘進，能同時完成破巖、出碴 、支護等作業(yè)，使地鐵的施工過程實現(xiàn)了工廠化。

雖然盾構(gòu)、TBM施工具有顯著的優(yōu)點，但其施工也存在一定的風險源：

1、盾構(gòu)和TBM施工，機頭掘進后管片能否及時跟進，片后能否及時注漿，地層破碎、富含水、有地下建筑和古溝谷地段，風險集中，稍有疏忽即可造成涌水涌沙，施工過程必需緊扣環(huán)節(jié)；

2、盾構(gòu)、TBM機的部件相對較重，個別達60 t左右，一般吊裝采用250 t履帶吊（自重200 t左右），其對地面壓力較大，吊裝區(qū)域需對地基承載力檢算。

3、地鐵施工過程中出現(xiàn)的一些地下障礙物，如既有樓群的樁基、地質(zhì)勘察遺留的鉆桿、地下建筑的條石、立柱等等，影響施工，甚至給施工造成巨大損失。

4、盾構(gòu)、TBM掘進過程中，由于地層的不確定性，當出現(xiàn)上軟下硬或軟硬相間地層，孤石，厚砂層，塑性黏土，地下洞室，地面特殊狀況（地面上有建（構(gòu)）筑物或?qū)Τ两狄髧栏竦牡囟危r，常因掘進控制難造成地面沉降超限，引起地面沉降或建筑物開裂。

5、施工過程中，由于洞身通風不好，遇有不明氣體（如甲烷、瓦斯等），可導(dǎo)致溫度上升，空氣污濁、人員缺氧，或引發(fā)火災(zāi)等，需安裝特殊的氣體檢測儀器定期檢測，嚴格控制洞身的空氣質(zhì)量。

6、盾構(gòu)到達時，為了確保洞門盡量多出土，晚破壞，確保盾構(gòu)掘進的方向，一般都減小推力、減慢推進速度，這些有可能導(dǎo)致最后幾環(huán)管片由于推力不足對止水條擠壓不足產(chǎn)生漏水、隧道失圓、盾構(gòu)方向不好控制等問題。

盾構(gòu)、TBM施工過程是一個標準化、工廠化、反復(fù)循環(huán)的施工過程，前期的施工規(guī)劃、籌備至關(guān)重要，直接決定著項目的成敗，需要對盾構(gòu)、TBM施工過程中的每道工序存在的風險有個全面、清晰的了解，做到有的放矢，將盾構(gòu)施工過程的風險控制在一定范圍內(nèi)。

四、地鐵施工地質(zhì)風險源分析的重要性及應(yīng)對措施

地鐵屬于暗挖工程，地下地質(zhì)條件變化多端，因地質(zhì)條件變化引發(fā)的施工突發(fā)事件也較多。在北京、上海、杭州、武漢、廣州、南京等地的地鐵施工過程中，地面塌陷、道路損毀，高樓傾覆屢見不鮮，最近的一次，廣州康王路一座2層樓瞬間沉降，埋入地下，都說明了地鐵施工進行地質(zhì)風險源分析，制定相應(yīng)對策的重要性和迫切性。

地質(zhì)風險源的應(yīng)對措施：

1、施工前應(yīng)仔細研讀地質(zhì)勘察報告，了解施工中可能遇見的地質(zhì)問題，重點地段、地質(zhì)條件復(fù)雜、風險較大的地段應(yīng)做好風險預(yù)警和監(jiān)測工作；

2、地鐵洞身穿行于地下洞室、建筑樁基之下，孕育較大的風險，施工應(yīng)密切關(guān)注這些地段的施工安全和地面房屋的穩(wěn)定，洞身穿越地下洞室時，需從頂板安全穩(wěn)定性出發(fā)，采取超前防護措施，提高防護標準：

3、明挖施工應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有管線分布資料，核實各類管線的位置、深度，一般3.5m以上（管線埋置深度）不宜采用大型機械開挖，天然氣管線處開挖，須嚴格禁煙、禁火。

4、明挖施工受周邊道路及建筑的影響，不可能實現(xiàn)放坡施工，而基坑坑壁的穩(wěn)定直接關(guān)系到既有道路和周邊建筑的穩(wěn)定和安全，施工單位應(yīng)熟悉掌握地勘資料，深刻理解設(shè)計意圖，通過施工核實地層和地下巖土體的物理力學性質(zhì)，擬定科學、安全、合理、可行的施工方案。

5、盾構(gòu)和TBM施工需首先選擇試驗段，確認場地是否適合盾構(gòu)和TBM掘進，機頭不同位置的鉆進參數(shù)能否調(diào)整，洞身偏移是否可控，掘進過程對周邊環(huán)境有無影響，TBM則要驗證鉆頭的硬度是否達標，能否實施正常掘進。試驗段取得一定的經(jīng)驗和參數(shù)，對后續(xù)段落的掘進具有指導(dǎo)意義；

6、施工單位對施工中出現(xiàn)的問題，需從注重實際，化解風險出發(fā)，認真分析，客觀評價，與設(shè)計、咨詢、勘察、監(jiān)理緊密配合，提出調(diào)整意見，對調(diào)整的設(shè)計方案及時改進，及時應(yīng)用。

【參考文獻】

[1]劉世武 地鐵施工過程中隧道施工的關(guān)鍵 今日科苑 2008.7

[2]田華軍 鄭州地鐵施工技術(shù)探討 建筑機械化 2008.10