肖海存

身份證號(hào)：130323198510061038

地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的措施

肖海存

身份證號(hào)：130323198510061038

近年來，城市地鐵已在我國獲得了大規(guī)模的發(fā)展，而盾構(gòu)法以其獨(dú)特的優(yōu)勢逐漸成為城市地鐵隧道修建的主流方法。但在盾構(gòu)工法快速發(fā)展的同時(shí)，也暴露出許多問題，其中隧道建設(shè)期間的安全問題尤為突出。因盾構(gòu)隧道工程具有涉及專業(yè)廣、建設(shè)規(guī)模大、建設(shè)周期長、地理位置特殊、質(zhì)量和安全要求高等特點(diǎn)，使得影響安全施工的不確定因素較多，可能引發(fā)的事故種類繁多，并且一旦發(fā)生安全事故其后果相當(dāng)嚴(yán)重。因此，如何有效進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理成為盾構(gòu)隧道工程項(xiàng)目需要高度重視的任務(wù)。

城市地鐵；隧道盾構(gòu)；安全管理

近年來隨著城市數(shù)量的增加，規(guī)模的擴(kuò)大，造成了可用土地減少、環(huán)境污染、交通擁擠、空氣質(zhì)量下降等問題。在這種形式之下，以高效、節(jié)能、低耗、舒適為特點(diǎn)的地鐵在我國得到了迅速發(fā)展，盾構(gòu)法以其與眾不同的優(yōu)勢，迅速發(fā)展為修建城市地鐵隧道施工的主要方法。上述施工方法在快速發(fā)展的過程中暴露了一些問題，其中安全問題是地鐵隧道建設(shè)過程中最受關(guān)注的，由于地鐵區(qū)間隧道工程的大規(guī)模建設(shè)且具有特殊的地理位置、建設(shè)周期較長以及高安全性和質(zhì)量的要求造成影響安全施工的不確定因素較多，可能引發(fā)的事故種類繁多，因此，對地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理研究十分迫切和必要。

1 盾構(gòu)法施工原理及優(yōu)缺點(diǎn)

盾構(gòu)法施工是采用盾構(gòu)為施工機(jī)具，在地層中修建隧道和大型管道的一種暗挖式施工方法，是一種機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的隧道掘進(jìn)施工方法，從20世紀(jì)60年代開始西方發(fā)達(dá)國家大量將這種技術(shù)應(yīng)用于城市地鐵和大型城市排水隧道施工。我國近年來也開始將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于城市地鐵隧道施工中，以替代原來落后的開槽明挖或淺埋暗挖等勞動(dòng)密集型施工方法。盾構(gòu)法施工不僅具有地面作業(yè)少、不影響地面交通、噪聲少等優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)上也具有較大的優(yōu)越性，因其機(jī)械化程度高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工速度較快，在提高地鐵工程的建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)還能縮短工期，大幅度降低了工程成本。雖然盾構(gòu)法優(yōu)點(diǎn)不少，但在施工過程中也存在較多的缺點(diǎn)。由于盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)、制造、安裝等準(zhǔn)備的時(shí)間較長，前期投資大，操作要求高，特別是當(dāng)隧道半徑曲線半徑過小時(shí)，施工較為困難；隧道的地質(zhì)也會(huì)影響施工，覆土太淺時(shí)，會(huì)很難控制盾構(gòu)法的施工沉降，盾構(gòu)法施工隊(duì)施工人員專業(yè)性要求高，且施工難度高，因此在進(jìn)行城市地鐵區(qū)間隧道施工前，有必要利用風(fēng)險(xiǎn)管理理論指導(dǎo)施工。

2 盾構(gòu)施工中常見的安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1 盾構(gòu)進(jìn)出洞存在的風(fēng)險(xiǎn)

盾構(gòu)進(jìn)洞指的是在始發(fā)井中利用反力架和始發(fā)基座等設(shè)備使盾構(gòu)機(jī)從盾構(gòu)基座離開，然后經(jīng)井壁上的洞口順著已定路線進(jìn)行各種施工作業(yè)，而盾構(gòu)機(jī)出洞則指的是盾構(gòu)機(jī)順著豎井外側(cè)方向逐步掘進(jìn)到豎井內(nèi)接收基座上的相關(guān)施工。在進(jìn)出洞施工過程中，洞口土體不穩(wěn)定是一項(xiàng)比較大的風(fēng)險(xiǎn)，如果端頭加固效果不好，不僅會(huì)導(dǎo)致洞口面流水，同時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的地面沉降情況。

2.2 開挖面失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)

在進(jìn)行地鐵隧道盾構(gòu)施工時(shí)，如果在開挖的過程中遇到流砂或管涌的情況會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)持續(xù)突沉或磕頭的情況。此外，在開挖時(shí)如果前方地層存在空洞，也會(huì)使盾構(gòu)機(jī)的軸線出現(xiàn)沉陷、偏移和塌方等情況。另外，在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，還有可能會(huì)遇到超淺覆土，出現(xiàn)冒頂。如果盾構(gòu)機(jī)作業(yè)過程中遇到涌水情況，會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)正面產(chǎn)生大面積塌方。

2.3 盾構(gòu)機(jī)穿越密集建筑群存在沉降風(fēng)險(xiǎn)

在地鐵隧道盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，很容易導(dǎo)致地表出現(xiàn)變形情況，對四周建筑和環(huán)境造成較大影響。如會(huì)引發(fā)變形和位移、環(huán)境污染、地下水流失等問題，特別是當(dāng)區(qū)間環(huán)境比較復(fù)雜時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沿線建筑物出現(xiàn)傾斜、沉降、倒塌、開裂等風(fēng)險(xiǎn)。

3 施工安全風(fēng)險(xiǎn)的管理和控制措施

3.1 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

1)渣土改良。盾構(gòu)在流塑性較差的砂卵石地層中掘進(jìn)時(shí)，渣土改良是至關(guān)重要的，若改良效果不好，會(huì)導(dǎo)致刀盤刀具磨耗過大，土倉壓力難以建立。應(yīng)選用合理的渣土改良劑，對渣土進(jìn)行改良，使渣土形成理想的膏狀。2)盾構(gòu)機(jī)合理選型。盾構(gòu)具有地層適應(yīng)性是盾構(gòu)得以安全施工的基本保障，應(yīng)針對砂卵石特殊地層選用合適的盾構(gòu)機(jī)，比如采用耐磨刀具、螺旋輸送機(jī)等。此外，應(yīng)定期檢查維修盾構(gòu)機(jī)械。3)實(shí)時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。在盾構(gòu)推進(jìn)前，使用有限元法或參考類似工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)定盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速率、推力和排渣量等掘進(jìn)參數(shù)。在施工時(shí)，利用盾構(gòu)推進(jìn)管理系統(tǒng)監(jiān)測反饋的信息，提前10～15m調(diào)整推進(jìn)參數(shù)。

3.2 控制掘進(jìn)過程的風(fēng)險(xiǎn)

在開挖過程中要控制地表沉降，防止地面出現(xiàn)塌陷。盾構(gòu)機(jī)在通過砂層時(shí)，可在保持推進(jìn)速度不變的情況下調(diào)節(jié)螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速或閘門開度以此控制出土量，從而建立和保持密封土倉壓力；也可以在螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速或閘門開度不變的情況下，加大盾構(gòu)機(jī)千斤頂?shù)耐苿?dòng)力，提高刀盤的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度從而達(dá)到增大密封土倉壓力的目的。在此過程中可通過增加聚合物添加劑和膨潤土來土質(zhì)，改良砂土，使水土混合，從而增加止水效果，避免流砂現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 盾構(gòu)安全進(jìn)洞的管理措施

按照設(shè)計(jì)要求，為了避免襯砌間拉緊力松懈，盾構(gòu)到達(dá)洞口處要布置襯砌拉緊裝置，所以在進(jìn)行安全管理時(shí)，要檢查洞口襯砌拉緊裝置是否布置到位。打好降壓井后要求作業(yè)人員進(jìn)行試降水試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對降水時(shí)間進(jìn)行確定。一般來說，要在盾構(gòu)達(dá)到10d前就進(jìn)行降水試驗(yàn)，降低盾構(gòu)到達(dá)風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)洞后，將其兩端分別滿焊到出洞環(huán)預(yù)埋鋼板和洞門鋼環(huán)上，檢查洞門鋼環(huán)和管片之間的間隙是否封堵好。檢查是否按照設(shè)計(jì)要求在洞圈內(nèi)埋設(shè)注漿管，以便出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)可以立即進(jìn)行注漿加固，另外，應(yīng)急物資、人員的準(zhǔn)備工作是否做好。

總之，研究盾構(gòu)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)能有效指導(dǎo)管理者對不安全因素進(jìn)行監(jiān)控，并針對性地采取措施，建立科學(xué)的預(yù)警系統(tǒng)，避免事故的發(fā)生或減輕事故發(fā)生造成的后果。

[1]佘強(qiáng)洪.城市地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].建材與裝飾，2017，(04)：261-262.

[2]杜廣厚.地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)管理探析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，(16)：174.

[3]王芳.地鐵隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)分析及對策研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2009.