申通地鐵上海軌道交通十號線發(fā)展有限公司 上海 201103

1 工程概況

上海市軌道交通某區(qū)間隧道工程線路單線長782.83 m，隧道內(nèi)徑5 500 mm、外徑6 200 mm，最小平面曲線半徑799.93 m，采用外徑6 340 mm的土壓平衡式盾構(gòu)機進行施工。

該區(qū)間隧道工程中1 條隧道需要穿越1 座措施井，所以整個工程需要實施3 次進洞和3 次出洞，所涉及土層主要為④、⑤1、⑤2層。其中，④層淤泥質(zhì)黏土、⑤1層粉質(zhì)黏土具有明顯的觸變和流變特性，在動力作用下土體結(jié)構(gòu)易破壞，造成土層流動以致開挖面失穩(wěn)。⑤2層砂質(zhì)粉土層在水頭壓力作用下易產(chǎn)生流水、流砂，引起開挖面失穩(wěn)和地面下沉。

2 盾構(gòu)進、出洞位置的環(huán)境情況

2.1 始發(fā)井出洞時的土質(zhì)情況和周邊環(huán)境情況

盾構(gòu)機在始發(fā)站出洞后9 m即需下穿新建的綜合管溝。管溝在隧道軸線上的投影長度為10 m，盾構(gòu)頂距管溝底3.2 m。盾構(gòu)出洞土層為④、⑤1層，盾構(gòu)開挖面底部侵入⑤2層砂質(zhì)粉土層。

2.2 措施井進、出洞的土質(zhì)情況和周邊環(huán)境情況

1 條隧道在中途設(shè)置措施井1 座，施工中盾構(gòu)需要在措施井處實施1 次進、出洞。盾構(gòu)機在措施井的進、出洞施工均為全斷面的⑤2層砂質(zhì)粉土層。

2.3 到達井進洞的土質(zhì)情況和周邊環(huán)境情況

盾構(gòu)機在到達井進洞時處于全斷面⑤2層砂質(zhì)粉土層中，并且在距接收井15 m處有1 幢7 層磚混結(jié)構(gòu)房屋，該建筑物對于沉降極為敏感，對建筑物的保護是本工程最大的難點。

3 風險控制[1-4]

經(jīng)風險分析，本區(qū)間進、出洞段的風險因素總計11 項，其中可接受級風險的有3 項，不可接受級風險的有2 項。針對嚴重于可接受級風險制定以下應(yīng)對措施，對于其他的風險采用技術(shù)交底、施工現(xiàn)場管理制度等方法來進行控制。

3.1 開口負環(huán)碎裂失穩(wěn)

盾構(gòu)在始發(fā)站出洞的后靠體系采用了部分開口環(huán)的形式，后靠設(shè)施由負環(huán)管片、Π形鋼構(gòu)件、Φ609 mm縱梁鋼管以及鋼后座等組成。出洞反力通過上述傳力結(jié)構(gòu)傳至端頭井中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之上。由于采用開口環(huán)拼裝形式，降低了管片的整體受力穩(wěn)定性，容易造成管片碎裂。

在盾構(gòu)機的出洞施工過程中，合理控制盾構(gòu)的總推力、推進速度，盡量使千斤頂合理編組，使開口負環(huán)管片均勻受力，避免應(yīng)力集中。剛剛出洞時，由于洞外土體已經(jīng)加固，土壓力很小，無需按常規(guī)土壓設(shè)定掘進參數(shù)。此時推力的大小完全取決于掘進速度，瞬間施加的推力過猛，會造成后坐反力過大，負環(huán)受力不均，局部壓應(yīng)力超過管片受壓極限強度而破壞。

3.2 工作面漏水、漏砂甚至坍塌

土體加固是盾構(gòu)進、出洞中相當重要的一個組成部分，質(zhì)量良好的加固可避免盾構(gòu)進、出洞時工作面漏水、漏砂甚至坍塌的風險。

本區(qū)間工程在措施井和到達井進、出洞施工所涉及的土層中均包含有⑤2層砂質(zhì)粉土層，始發(fā)站盾構(gòu)出洞時，掘進面的下部也侵入⑤2層砂質(zhì)粉土層。

本區(qū)間盾構(gòu)土體加固的原設(shè)計方案采用攪拌樁結(jié)合旋噴樁的形式，考慮到每次進、出洞施工均涉及到⑤2層，在每次進出洞施工時均增設(shè)了降水井進行輔助施工。

措施井與到達站盾構(gòu)進出洞施工時，洞門全斷面土層均為⑤2層灰色砂質(zhì)粉土層。由于加固深度較深，深層攪拌樁的垂直精度為0.4%，各樁體底部不能確保搭接，加固不能確保隔斷⑤2層微承壓水的滲流通道，存在出洞口涌水、涌砂的重大風險。因此對該風險點在攪拌樁加固區(qū)與地下連續(xù)墻之間的土體加固增加了隔斷滲水通道效果較好的凍結(jié)法。

3.3 洞門橡膠簾布板失效漏水

選用質(zhì)量能夠得到保證的密封簾布板，正確安裝洞門密封裝置，盾構(gòu)出洞時合理操作，防止止水橡膠簾帶內(nèi)翻。同時提高洞門密封裝置的強度，以承受較高的土壓力，避免受擠壓而破壞。盾構(gòu)完成出洞后及時進行洞圈注漿加固，對洞圈滲漏點進行封堵。

為保證洞口的止水效果，在洞圈內(nèi)增加設(shè)置1 道加長的盾尾刷，因為盾尾刷具有一定的強度和彈性，在進、出洞過程中可以保持完好，保證了進、出洞過程中不發(fā)生漏水。

3.4 盾構(gòu)姿態(tài)控制錯誤無法出（進）洞

如果因盾構(gòu)姿態(tài)控制錯誤盾構(gòu)無法出（進）洞，將造成已建成隧道的報廢，發(fā)生嚴重的質(zhì)量事故。為防止此類事故的發(fā)生，必須提前認真復(fù)核盾構(gòu)姿態(tài)和門洞的坐標，搞清兩者的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。

3.5 洞口周圍地面嚴重沉降

本區(qū)間工程盾構(gòu)在到達井進洞時需首先下穿1 幢對沉降較為敏感的7 層磚混結(jié)構(gòu)建筑，且該建筑物離到達井僅15 m，因此一旦洞口周邊地面沉降嚴重將造成極其嚴重后果。

針對到達井站盾構(gòu)進洞處于全斷面⑤2層砂質(zhì)粉土層的情況，方案中擴大了盾構(gòu)進洞的土體加固范圍，加固厚度達到了10 m（原設(shè)計厚度為3.5 m），大于盾構(gòu)機的長度，確保了在盾構(gòu)機刀盤靠上地下連續(xù)墻后能夠通過脫出盾尾的管片進行注漿，從而封堵盾構(gòu)機與加固土體之間的滲漏通道。同時，為了降低盾構(gòu)進洞階段的沉降風險，盾構(gòu)機的進洞施工采用二次甚至是多次進洞的施工工藝，發(fā)現(xiàn)盾尾后部沉降過大及時用環(huán)形鋼板封堵盾構(gòu)機與洞圈的間隙，封堵后及時注漿充填，待充填注漿的漿液固結(jié)后繼續(xù)進洞過程。

加大了加固厚度后，每次進洞加固的數(shù)量增加了2 000 m3，措施費用增加50 萬元，遠小于可能發(fā)生的風險損失。

4 施工風險管理組織措施[5,6]

工程施工隨著各工序的轉(zhuǎn)換，風險也在不斷的變化，各項風險的發(fā)生概率及其損失也是動態(tài)的。因此業(yè)主、監(jiān)理和施工單位組建風險管理機構(gòu)、建立有效的風險管理機制和工作流程，及時了解、溝通工程風險信息，使風險管理真正落到實處是十分必要的。

對工程風險狀態(tài)進行跟蹤與管理，督促風險規(guī)避措施的實施，同時及時發(fā)現(xiàn)和處理尚未辨識的風險，施工風險跟蹤管理流程見圖1。

圖1 施工風險跟蹤管理流程

5 結(jié)語

施工風險管理是工程項目管理的重要組成部分，成功的隧道工程項目風險管理依賴于對風險因素的事前識別和預(yù)先采取有效的控制措施。上述研究成果不僅為本盾構(gòu)區(qū)間的施工順利進行提供了技術(shù)支持，也為今后類似隧道施工風險管理提供寶貴的實踐經(jīng)驗。