陸浩

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)腳步加快，地鐵成為了城市建設(shè)中的一道亮點(diǎn)，有效的緩解地上的壓力。盾構(gòu)法是地鐵區(qū)間隧道施工過程中一種常見且有效的施工方法，其雖具有很多優(yōu)點(diǎn)，然因設(shè)備投資大、操作要求高、影響因素復(fù)雜等問題，導(dǎo)致施工過程仍存在許多不確定的因素，風(fēng)險較大。

關(guān)鍵詞：地鐵區(qū)間；隧道掘進(jìn)技術(shù)

1 引言

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。

2 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，施工較為困難；隧道的地質(zhì)也會影響施工，覆土太淺時，會很難控制盾構(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)險管理理論指導(dǎo)施工。

3 盾構(gòu)施工中常見的安全風(fēng)險

3.1 盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)存在的風(fēng)險

盾構(gòu)始發(fā)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)順著逐步掘進(jìn)到車站內(nèi)接收基座上的相關(guān)施工。在始發(fā)到達(dá)施工過程中，洞口土體不穩(wěn)定是一項(xiàng)比較大的風(fēng)險，如果端頭加固效果不好，不僅會導(dǎo)致洞口涌水涌砂，嚴(yán)重時還會造成的地面沉降超標(biāo)，塌陷等情況，影響周邊安全。另外，始發(fā)時要控制好盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)，主要包括刀盤扭矩，推進(jìn)速度，總推力，貫入度等，避免盾構(gòu)推進(jìn)過程中造成盾體滾動，反力架變形等情況，影響工程安全及工程質(zhì)量。

3.1 開挖面失穩(wěn)風(fēng)險

在進(jìn)行地鐵隧道盾構(gòu)施工時，如果在開挖的過程中遇到流砂或管涌的情況會導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)持續(xù)突沉或磕頭的情況。此外，在開挖時如果前方地層存在空洞，也會使盾構(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，會導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)正面產(chǎn)生大面積塌方。

3.3 盾構(gòu)機(jī)穿越密集建筑群存在沉降風(fēng)險

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，會導(dǎo)致沿線建筑物出現(xiàn)傾斜、沉降、倒塌、開裂等風(fēng)險。盾構(gòu)機(jī)穿越密集建筑群前要進(jìn)行試驗(yàn)段掘進(jìn)，一般試驗(yàn)段選取長度不低于50m，地面監(jiān)測環(huán)節(jié)尤為重要，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。有必要時可以通過中盾注入優(yōu)質(zhì)膨潤土或克泥效等輔助措施控制地表沉降。

4 地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險識別

風(fēng)險識別是風(fēng)險管理的第一步，是整個風(fēng)險管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。風(fēng)險識別過程一般分六步確定目標(biāo)、明確最重要參與者、收集資料、風(fēng)險形勢估計(jì)、識別潛在風(fēng)險因素、編制風(fēng)險識別報告。地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險識別分析包括以下幾個方面：①分析盾構(gòu)法的風(fēng)險及特征，分清盾構(gòu)施工風(fēng)險因素的類別，從而確定風(fēng)險控制目標(biāo)；②按照施工流程圖，對施工各個方面進(jìn)行分析，組織專家論證，列出每個方面可能存在的風(fēng)險因素；③從盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備、施工管理和地質(zhì)環(huán)境方面對風(fēng)險進(jìn)行識別。在風(fēng)險識別過程中，應(yīng)當(dāng)遵循由粗及細(xì)，由細(xì)及粗，先懷疑，再排除的原則，要做到風(fēng)險確認(rèn)與風(fēng)險排除并重，對風(fēng)險內(nèi)涵進(jìn)行嚴(yán)格界定，并充分考慮風(fēng)險因素之間的相關(guān)性的原則。

5 城市地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險管理策略

5.1 控制地層與重要建筑物的隆降

在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工前，要對施工影響范圍內(nèi)的地面建筑物、地下障礙物、地下管線以及地下設(shè)施等進(jìn)行詳細(xì)探查，并對重要建筑物給予必要的事先加固或保護(hù)。若未對地層及重要建筑物進(jìn)行保護(hù)采取針對性措施很有可能造成地層及重要建筑物沉降。①要建立嚴(yán)格的隧道沉降量測量控制網(wǎng)，及時定期的對地層及建筑物進(jìn)行監(jiān)控，并分析盾構(gòu)前方監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，充分掌握盾構(gòu)施工對隧道及本身周邊環(huán)境的影響。地鐵施工中地面監(jiān)測數(shù)據(jù)一般控制在-30～+10mm范圍以內(nèi)。若地面變形接近-21～+7mm時，應(yīng)盡快找出原因并采取相應(yīng)的而措施。若超出此范圍，為防止地面地面沉降量進(jìn)一步加大而引起地面塌陷等風(fēng)險，應(yīng)立即停止掘進(jìn)，對地面相應(yīng)位置進(jìn)行圍蔽，分析原因并采取相應(yīng)的處理措施。②結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)站時，要采取準(zhǔn)108管棚加固拱頂及地面注漿加固以穩(wěn)定進(jìn)站洞口，使洞口地基土結(jié)構(gòu)達(dá)到理想狀態(tài)，除此之外還要為降低地面沉降，要強(qiáng)化同步注漿及二次注漿管理。

5.2 控制掘進(jìn)過程的風(fēng)險

在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，有效管理掘進(jìn)參數(shù)，合理設(shè)定土倉壓力系數(shù)。為保持開挖面始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，要不停優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)，進(jìn)而把握好建筑物及地層沉降度。在砂卵石地層中施工時，可通過渣土改良或?qū)⑦m量濃度較高的膨潤土灌入刀盤面、土倉內(nèi)以保障倉內(nèi)土壓平衡及渣土和易性。在施工初級階段，可結(jié)合實(shí)際調(diào)整參數(shù)從而保障后續(xù)工程順利施工。在施工期間，結(jié)合實(shí)際對階段性的調(diào)整盾構(gòu)參數(shù)，因?yàn)榈刭|(zhì)條件、埋深及周圍環(huán)境均會出現(xiàn)一定程度變化。同時，為保證施工的順暢性，要盡快在脫出盾構(gòu)后的襯砌背面環(huán)形孔隙中充填足量的漿液材料。在曲線推進(jìn)時，由于土體對盾構(gòu)機(jī)約束力較差，要適當(dāng)減小糾偏幅度、降低施工速度，降低操控者對盾構(gòu)軸線的影響，也可以可通過增加糾偏測量數(shù)據(jù)和增加注漿量等來降低地層損耗，防止地面沉降的發(fā)生。地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工時常遇見施工環(huán)境是透鏡體砂層，這種施工環(huán)境的砂土具有滲水性大、受到震動容易發(fā)生液化的特點(diǎn)，因此需采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)，以確保密封土倉壓力從而穩(wěn)定開挖，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，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)耐苿恿?，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。

6 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工時，要認(rèn)真做好施工組織管理工作。針對存在的管理風(fēng)險定期進(jìn)行安全巡查工作，加強(qiáng)監(jiān)測力度，實(shí)行動態(tài)化管理。建立完善的安全管理制度和管理機(jī)構(gòu)，確保盾構(gòu)施工項(xiàng)目安全、順利地開展，防止出現(xiàn)重大風(fēng)險事故或安全事故。

參考文獻(xiàn)：

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