賴(lài)陽(yáng)迅

北京城鄉(xiāng)建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

1 引言

地鐵隧道施工具有非常高的施工標(biāo)準(zhǔn)，而盾構(gòu)施工正是地鐵隧道施工的關(guān)鍵內(nèi)容，也是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展下的重要施工技術(shù)。在該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用階段，由于多種因素的限制，施工過(guò)程中很容易產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)，給施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大威脅，同時(shí)會(huì)影響地鐵隧道施工的整體質(zhì)量。因此地鐵隧道盾構(gòu)施工的風(fēng)險(xiǎn)分析受到越來(lái)越多企業(yè)的重視，該項(xiàng)內(nèi)容的研究，將會(huì)更好地把控盾構(gòu)法施工的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，進(jìn)而利用科學(xué)合理地方式，來(lái)優(yōu)化地鐵隧道施工的效率，給企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 地鐵隧道盾構(gòu)施工概述

結(jié)合以往的地鐵隧道施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常來(lái)講盾構(gòu)施工的具體施工流程有以下幾點(diǎn)：盾構(gòu)設(shè)備的安裝調(diào)試作業(yè)；盾構(gòu)的運(yùn)作和掘進(jìn)；水平作業(yè)盾構(gòu)掘進(jìn)；盾構(gòu)使用方向的調(diào)整；掘進(jìn)刀具的更換；盾構(gòu)注漿；操作完成以后要進(jìn)行盾構(gòu)的拆卸。在整個(gè)施工階段，必須讓每個(gè)施工步驟之間互相協(xié)調(diào)，達(dá)到最好的施工效率。為保證地下地鐵隧道的安全施工，同時(shí)保證相應(yīng)的施工質(zhì)量，必須做好施工協(xié)調(diào)。以往的地鐵隧道施工主要是借助埋藏的方式，通常選擇離地表近的位置。但是這種施工方式容易引起地表的沉降，會(huì)給周?chē)木幼…h(huán)境帶來(lái)很大的破壞作用。因此必須對(duì)施工過(guò)程中的排水、防護(hù)等內(nèi)容高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，這就給施工帶來(lái)了很大的難度。盾構(gòu)法基于我國(guó)地鐵隧道施工的地形地貌特征，配合水文地質(zhì)環(huán)境，在施工過(guò)程中利用多種輔助設(shè)備來(lái)對(duì)圍巖進(jìn)行加固，在開(kāi)挖工作完成以后，適當(dāng)?shù)胤雷o(hù)給圍巖起到了不小的保護(hù)作用。

盾構(gòu)法施工必須在隧道的起始位置和終止位置構(gòu)建足夠大小的基坑或者豎井，用來(lái)完成盾構(gòu)設(shè)備的拼接操作，如果隧道的長(zhǎng)度超出一定范圍，就要設(shè)置相應(yīng)的檢修井。檢修井的具體范圍必須配合盾構(gòu)設(shè)備的大小來(lái)進(jìn)行界定。通常井口的寬度范圍必須符合盾構(gòu)設(shè)備的安裝需要，還要滿(mǎn)足設(shè)備出入井口的要求。盾構(gòu)法的施工操作要有土層開(kāi)挖工作的配合，盾構(gòu)機(jī)的全面推進(jìn)以及具體的拼接作業(yè)。在這些施工作業(yè)當(dāng)中，必須保證施工操作的有效銜接，避免出現(xiàn)太大的時(shí)間間隔，因?yàn)殚L(zhǎng)階段的作業(yè)停滯會(huì)給隧道施工帶來(lái)不必要的影響，甚至?xí)鸬孛娴某两怠?/p>

3 盾構(gòu)施工特點(diǎn)及流程

3.1 地鐵隧道盾構(gòu)施工特點(diǎn)

地鐵隧道的盾構(gòu)施工作業(yè)，通常是結(jié)合盾構(gòu)設(shè)備在隧道施工中的堆砌，利用圍巖和地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來(lái)注入一定量的漿液材料，在這種施工技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程中，一般給環(huán)境帶來(lái)的影響不大。施工階段挖掘土層的范圍相對(duì)較小，不會(huì)造成周?chē)貙拥某两担膊粫?huì)影響地面的正常交通。盾構(gòu)施工作業(yè)具有非常強(qiáng)的實(shí)用性，工作人員只需要在工程預(yù)定的范圍內(nèi)占據(jù)相應(yīng)的面積，按照施工成本控制的要求來(lái)將成本限定在一定范圍。在地鐵隧道的施工當(dāng)中盾構(gòu)法具有非常廣泛的適用空間，因此對(duì)于地鐵隧道作業(yè)有著很強(qiáng)的抗震效果。這些內(nèi)容都是盾構(gòu)法施工獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

3.2 地鐵隧道盾構(gòu)施工流程

3.2.1 盾構(gòu)掘進(jìn)

盾構(gòu)掘進(jìn)工作不能直接深入，要根據(jù)施工環(huán)境的地形特征進(jìn)行具體分析，通常要將盾構(gòu)掘進(jìn)的45m位置充當(dāng)試挖掘階段。繼續(xù)推進(jìn)以后就可以進(jìn)行拆除工作，將周?chē)艿纼?nèi)的管片拆除，然后在試挖掘過(guò)程中挖成以下任務(wù)：采用短時(shí)間完成盾構(gòu)設(shè)備的調(diào)試，做好工程建設(shè)的實(shí)地考察工作，通過(guò)地質(zhì)環(huán)境的平衡盾構(gòu)法來(lái)把控施工進(jìn)度。利用收集的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行分層優(yōu)化。了解管片拼裝的具體操作。在試挖掘完成以后，需要按照對(duì)接的工作調(diào)整相應(yīng)的挖掘參數(shù)，給今后的盾構(gòu)掘進(jìn)提供相應(yīng)的準(zhǔn)備。一般來(lái)講需要完成以下幾點(diǎn)內(nèi)容：首先按照地質(zhì)環(huán)境的條件和試挖掘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，給今后的挖掘工作提供必要的參數(shù)。結(jié)合有效地施工監(jiān)測(cè)，不斷強(qiáng)化施工工藝，減少后續(xù)施工中的不足。在盾構(gòu)挖掘不斷推進(jìn)的過(guò)程中，應(yīng)該及時(shí)把控具體的進(jìn)度，不斷進(jìn)行施工測(cè)算，讓施工數(shù)據(jù)能夠和對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)接，做好有效地調(diào)整。

3.2.2 盾構(gòu)掘進(jìn)方向的控制與調(diào)整

受到地層結(jié)構(gòu)的影響，在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)遇到土層硬度不均、隧道坡度變化大等問(wèn)題，這時(shí)盾構(gòu)掘進(jìn)就不能準(zhǔn)確按照預(yù)定的施工計(jì)劃來(lái)推進(jìn)地鐵隧道的挖掘工作，會(huì)帶來(lái)很大的偏移。如果這種偏移超過(guò)一定范圍，就會(huì)增大隧道施工的間隙，一些部位的受力會(huì)發(fā)生變化。所以盾構(gòu)施工階段必須采用合理地技術(shù)方案進(jìn)行掘進(jìn)，避免過(guò)大的路線(xiàn)偏移。盾構(gòu)掘進(jìn)的方向控制可以采用隧道導(dǎo)向裝置來(lái)完成，或者是分區(qū)盾構(gòu)遷移的方式來(lái)矯正偏差。假如偏離的位置與預(yù)定位置偏離過(guò)大，盾構(gòu)設(shè)備就會(huì)報(bào)警，這時(shí)要選取盾構(gòu)刀盤(pán)的方式來(lái)彌補(bǔ)偏差。

3.2.3 同步注漿與二次補(bǔ)強(qiáng)注漿

盾構(gòu)施工可能會(huì)帶來(lái)地層結(jié)構(gòu)的損失，甚至?xí)斐伤淼乐車(chē)艿讲▌?dòng)的影響而發(fā)生變化，這時(shí)就可能產(chǎn)生地下水的滲透，容易造成建筑結(jié)構(gòu)和管線(xiàn)的沉降。為了避免這種情況，在盾構(gòu)掘進(jìn)的階段，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行盾構(gòu)管片的脫離，讓漿液材料能夠迅速填充到建筑的空隙內(nèi)。同步注漿操作要和盾構(gòu)掘進(jìn)同步完成，利用同步注漿系統(tǒng)把漿液注入管片當(dāng)中。注漿完成以后管道內(nèi)部的縫隙就可以得到填充，大部分的地層變形都能夠改善。在部分漿液澆筑的階段，可能會(huì)產(chǎn)生漿液填充不均衡的現(xiàn)象，漿液的收縮就會(huì)造成整體成分被稀釋?zhuān)瑸楸ＷC漿層的防水效果，要盡量利用管片進(jìn)行漿液補(bǔ)注。

4 盾構(gòu)法施工風(fēng)險(xiǎn)分析

4.1 地質(zhì)條件復(fù)雜

由于我國(guó)的地形地貌復(fù)雜，城市建設(shè)的風(fēng)貌風(fēng)格不一，這就給盾構(gòu)隧道施工帶來(lái)了不小的難度。并且在現(xiàn)場(chǎng)勘查過(guò)程中，會(huì)受到很多的限制，沒(méi)有經(jīng)過(guò)地形的解析，勘察得出的數(shù)據(jù)很難給地鐵隧道盾構(gòu)法施工提供幫助，這就可能會(huì)給盾構(gòu)隧道施工帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 缺乏規(guī)范的安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系

在當(dāng)前的地鐵隧道施工當(dāng)中，國(guó)家還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)防控標(biāo)準(zhǔn)，即使施工單位擁有一套獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)防控措施，但風(fēng)險(xiǎn)管理方針的制訂，施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，安全風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容的辨識(shí)，以及風(fēng)險(xiǎn)防控工作的管理等內(nèi)容都存在較大的偏差。所以在實(shí)際的地鐵隧道盾構(gòu)施工階段，很多工作人員都沒(méi)有按照必要的施工流程來(lái)完成操作，在施工作業(yè)的推進(jìn)過(guò)程中容易造成施工漏洞。并且在盾構(gòu)隧道的施工階段，某些施工企業(yè)過(guò)于重視經(jīng)濟(jì)效益，盲目節(jié)省成本，加快施工進(jìn)度的推進(jìn)，反而忽視了施工的整體質(zhì)量，這就非常容易帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 施工人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)不高

部分施工人員沒(méi)有足夠的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，對(duì)于地鐵隧道盾構(gòu)施工的認(rèn)識(shí)不夠，文化水平不足，造成工作人員在具體的施工過(guò)程中，缺乏相應(yīng)的安全意識(shí)，不能按照施工建設(shè)的需求來(lái)做好安全防護(hù)。在沒(méi)有安全防護(hù)的前提下開(kāi)始隧道施工是非常危險(xiǎn)的，如果發(fā)生安全事故將會(huì)給施工帶來(lái)巨大的威脅。

4.4 施工技術(shù)的使用管理問(wèn)題

由于地鐵隧道施工的工作量非常龐大，經(jīng)常會(huì)采用多個(gè)工種同時(shí)作業(yè)的方式，多種技術(shù)手段共同操作。在工程作業(yè)不同的施工同時(shí)進(jìn)行時(shí)，必須制訂合適的施工安全管理方案，在協(xié)調(diào)工作的基礎(chǔ)上才能夠進(jìn)行作業(yè)。采用全新的技術(shù)手段進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)該針對(duì)具體的技術(shù)要求進(jìn)行方案調(diào)整。但對(duì)于目前的地鐵隧道施工而言，大部分施工單位仍然采用以往的管理辦法，即把施工的參數(shù)和施工管理辦法分開(kāi)操作，這就有可能造成施工技術(shù)方案不能符合工程建設(shè)的需要，新型施工技術(shù)不能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

5 盾構(gòu)法施工機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

5.1 盾構(gòu)始發(fā)及始掘進(jìn)階段

盾構(gòu)的始發(fā)和初始掘進(jìn)工作在地鐵隧道施工中有著非常重要的地位，并且在隧道挖掘逐漸加深，尺寸增加的狀態(tài)下，施工環(huán)境逐漸惡劣。這就給相應(yīng)工程建設(shè)提出了更高的技術(shù)要求，必須結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)對(duì)開(kāi)挖地層工作進(jìn)行穩(wěn)定性的控制，結(jié)合土層和水泥防護(hù)充當(dāng)構(gòu)建物來(lái)減少挖掘面受到不良低端的影響而坍塌，必須對(duì)土層結(jié)構(gòu)改造確保挖掘面的穩(wěn)定以后，才能進(jìn)行下一步的施工作業(yè)。為了保證施工的安全性，在洞口掘進(jìn)完成以后要對(duì)掘進(jìn)開(kāi)始位置增加壓力，通過(guò)水泥風(fēng)度的方式控制隧道口結(jié)構(gòu)，保證洞口的穩(wěn)定。由于盾構(gòu)阻力會(huì)對(duì)隧道造成影響，因此要提前對(duì)盾構(gòu)設(shè)備的基座軌道涂抹潤(rùn)滑油，減少刀盤(pán)對(duì)洞口挖掘帶來(lái)的傷害。此外必須對(duì)基座導(dǎo)軌的高度、中心線(xiàn)位置進(jìn)行控制，減少盾構(gòu)移動(dòng)給掘進(jìn)工作帶來(lái)的破壞。在盾構(gòu)的掘進(jìn)階段如果需要進(jìn)行試驗(yàn)挖掘，就要調(diào)整掘進(jìn)的參數(shù)并結(jié)合地層位置變化的規(guī)律來(lái)控制掘進(jìn)的方位。

5.2 盾構(gòu)正常掘進(jìn)階段

結(jié)合盾構(gòu)始發(fā)操作和掘進(jìn)位置的確定明確具體的施工參數(shù)，盾構(gòu)設(shè)備就可以完成相應(yīng)的掘進(jìn)工作。為了保證掘進(jìn)設(shè)備能夠達(dá)到更好地開(kāi)掘效果，就要讓刀盤(pán)和土層的流動(dòng)性保持一致，然后讓整體線(xiàn)路的推進(jìn)維持在相平衡狀態(tài)下。還可以結(jié)合隧道線(xiàn)路上地質(zhì)環(huán)境的不同選擇不同的掘進(jìn)模式。在盾構(gòu)設(shè)備在土層狀態(tài)下工作時(shí)，要通過(guò)設(shè)置參數(shù)保證設(shè)備在土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)確保足夠的施工效率。在施工階段選擇合適的方案能夠?qū)崿F(xiàn)土層地質(zhì)環(huán)境的測(cè)試，以便盾構(gòu)設(shè)備在掘進(jìn)模式下能夠及時(shí)切換到不同狀態(tài)來(lái)調(diào)整。按照輸送設(shè)備排出土速度的要求，和地層變化的特點(diǎn)對(duì)地鐵隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在坡面的施工作業(yè)中，要及時(shí)關(guān)注挖掘的土量，讓注漿操作符合排水作業(yè)的情況。

5.3 盾構(gòu)到達(dá)掘進(jìn)階段

盾構(gòu)設(shè)備開(kāi)始掘進(jìn)工作主要是達(dá)到端頭以后，需要轉(zhuǎn)變以往的掘進(jìn)操作，利用保護(hù)方案穩(wěn)定隧道的土層結(jié)構(gòu)，讓路線(xiàn)能夠符合設(shè)備推進(jìn)的要求。簡(jiǎn)單的盾構(gòu)挖掘顯然不足以滿(mǎn)足施工需求，主要有兩種方式來(lái)進(jìn)行操作：第一是在設(shè)備到達(dá)相應(yīng)位置后即可對(duì)土層進(jìn)行拆除，第二是在設(shè)備到達(dá)土層防護(hù)之前進(jìn)行拆除作業(yè)。第一種方式施工作業(yè)操作帶來(lái)的反饋非常良好，可以大范圍應(yīng)用到地鐵隧道施工地層穩(wěn)定性的防護(hù)當(dāng)中。而第二種方式則必須對(duì)地層進(jìn)行加固操作，強(qiáng)化洞口的堅(jiān)固程度，用以防止盾構(gòu)姿態(tài)的變化，控制掘進(jìn)動(dòng)力。但在這個(gè)階段因?yàn)樵O(shè)備推理的降低可能會(huì)減小管片的作用力，使得管片的連接位置漏水，這就必須讓工作人員在管片安裝的過(guò)程中加裝固定裝置。

6 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)講，對(duì)地鐵隧道盾構(gòu)法施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，可以起到優(yōu)化施工效果的重要作用。所以在今后的地鐵隧道施工當(dāng)中，有關(guān)企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)法施工關(guān)鍵內(nèi)容的重視，并結(jié)合新型技術(shù)的施工需求對(duì)盾構(gòu)法施工進(jìn)行調(diào)控，提高該項(xiàng)施工的整體效率，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，推動(dòng)城市化建設(shè)工作的全面發(fā)展。