夏潤禾

摘 要：為了綜合評價(jià)地鐵盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)，文章運(yùn)用模糊層次分析法對土壓平衡盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。研究得出，該工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)為中度風(fēng)險(xiǎn)，盾構(gòu)機(jī)本身設(shè)備故障、地層穩(wěn)定性差、施工掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng)?shù)纫蛩禺a(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)比較大。依據(jù)盾構(gòu)機(jī)下穿河道的施工風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果，系統(tǒng)研究施工難點(diǎn)及其風(fēng)險(xiǎn)對策，采取有針對性的技術(shù)措施，有效降低施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道;土壓平衡盾構(gòu);下穿河道;風(fēng)險(xiǎn)評估;模糊層次分析;控制措施

中圖分類號：U455.43

0 引言

地鐵盾構(gòu)隧道穿越河道工程具有技術(shù)復(fù)雜、不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)因素多和社會影響大等特點(diǎn)[1]，因此，開展針對穿越河道的盾構(gòu)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究具有重要意義。

目前，國內(nèi)許多學(xué)者針對盾構(gòu)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)，對地鐵盾構(gòu)隧道施工安全進(jìn)行評價(jià)分析。周紅波[2]等將分解分析法和故障樹法結(jié)合使用，對地鐵盾構(gòu)隧道施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析;?？礫3]針對盾構(gòu)機(jī)選型、盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞及盾構(gòu)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)源，提出了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)措施;黃宏偉[4]等采用專家調(diào)查法和城市信息（CIM）模型，對施工可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行了定量計(jì)算與評估;李輝[5]等基于網(wǎng)絡(luò)層次分析法/模糊綜合評判法制定了風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施，解決了地鐵隧道近接建（構(gòu)）筑物施工階段風(fēng)險(xiǎn)評估與管理的技術(shù)問題;張姣[6]提出了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的地鐵盾構(gòu)隧道工程評估方法，分析地鐵盾構(gòu)隧道事故發(fā)生的概率和造成事故的主要基本事件。然而對于土壓平衡盾構(gòu)隧道穿越河道的施工安全風(fēng)險(xiǎn)研究成果較少。

本文以某城市地鐵線路盾構(gòu)隧道下穿河道工程實(shí)踐為依托，利用項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)法（WBS）、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)法（RBS）和專家調(diào)查法總結(jié)出可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，在識別和分析風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊層次分析法對盾構(gòu)隧道下穿河道關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析評價(jià)，并根據(jù)評價(jià)結(jié)果對盾構(gòu)隧道下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)控制提出應(yīng)對措施。

1 工程概況

某城市地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道位于河道管理范圍內(nèi)的長度為223.8 m，平常河床寬約90m，豐水期（4 — 10月）河床寬度約為100m。隧道拱頂距河床底部最小距離分別為左線9.43m、右線9.03m，穿越段線路縱斷面為V型坡，最大坡度為25.9‰，最小縱坡為4.5‰。項(xiàng)目選用2臺復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)先后從端頭盾構(gòu)井始發(fā)掘進(jìn)區(qū)間左、右線隧道，盾構(gòu)隧道開挖斷面直徑為6.29m，隧道砌環(huán)管片采用“標(biāo)準(zhǔn)環(huán)+轉(zhuǎn)彎環(huán)”，錯縫拼裝，管片背后注漿回填。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，河底與隧道上覆土之間地層由上到下依次為可塑狀粉質(zhì)黏土、中粗砂、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。洞身及頂板以上1倍洞徑范圍普遍穿越砂層，砂層滲透系數(shù)較大，富水性較好。砂層底面與隧道洞頂最小凈距約0.2m，河水透過透水性較好的填砂層向下滲流，可能會加劇地層飽水度，造成風(fēng)化巖層遇水軟化，局部有可能有涌沙侵入洞身。

地下水總體不豐富，主要有第四系地層中的松散巖類孔隙水和基巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水3種類型，具一定的微承壓性。該段巖性屬于上軟下硬地層，有河水通過中等透水砂層進(jìn)入洞內(nèi)的可能。

2 盾構(gòu)隧道下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)因素辨識

2.1 風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)

（1）風(fēng)險(xiǎn)不確定性。地下工程風(fēng)險(xiǎn)造成損失發(fā)生的不確定性，設(shè)計(jì)階段因設(shè)計(jì)水平和勘察環(huán)境受限，對未知因素不能完全判定準(zhǔn)確，就必然存在風(fēng)險(xiǎn)。

（2）影響廣泛性。地鐵盾構(gòu)隧道施工投入大，線路貫穿城市繁華地帶，其項(xiàng)目施工進(jìn)展會受到社會各方面的廣泛關(guān)注。如若發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事件或安全事故，會迅速造成廣泛的社會影響。

（3）項(xiàng)目獨(dú)特性。各個(gè)城市地鐵線路，甚至每一個(gè)盾構(gòu)隧道區(qū)間都有其特定的地質(zhì)環(huán)境，因此風(fēng)險(xiǎn)具有特殊性，面臨的施工安全風(fēng)險(xiǎn)是不盡相同的。

（4）風(fēng)險(xiǎn)因素多變性。盾構(gòu)隧道屬于地下工程，盾構(gòu)法施工存在諸多不可完全預(yù)見的突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)因素，可能導(dǎo)致不安全事件的產(chǎn)生，引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)損失。因此整個(gè)施工過程中，有些已發(fā)生的施工風(fēng)險(xiǎn)可以及時(shí)得以處理，有些施工風(fēng)險(xiǎn)可以通過有針對性的措施得到控制并減弱，不可否認(rèn)在某個(gè)盾構(gòu)區(qū)間或左右線都會有新的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

（5）經(jīng)驗(yàn)借鑒性。盾構(gòu)隧道雖然是地下工程，但在工程領(lǐng)域內(nèi)，其施工風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因、條件、后果、影響等，與傳統(tǒng)隧道工程相比較都有類似施工經(jīng)驗(yàn)借鑒。因此在進(jìn)行施工風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，借鑒類似工程的經(jīng)驗(yàn)是可行的。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)識別方法

結(jié)合本工程盾構(gòu)隧道項(xiàng)目自身的特點(diǎn)，通過詳細(xì)查閱盾構(gòu)隧道項(xiàng)目相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)文獻(xiàn)[7-9]和施工單位以往盾構(gòu)隧道項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)法（WBS）、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)法（RBS）和專家調(diào)查法相結(jié)合的方法確定施工風(fēng)險(xiǎn)因素，并對盾構(gòu)隧道下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行篩選和分類，辨識出盾構(gòu)隧道下穿河道施工影響較大的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

通過廣泛查閱文獻(xiàn)和安全事故網(wǎng)絡(luò)輿情監(jiān)測結(jié)果分析[10-11]，以近年來地鐵盾構(gòu)隧道施工事故為研究對象，通過統(tǒng)計(jì)各個(gè)失效狀態(tài)下風(fēng)險(xiǎn)因素與相應(yīng)事故的關(guān)聯(lián)度，以及分析相應(yīng)數(shù)據(jù)得知導(dǎo)致相應(yīng)事故的風(fēng)險(xiǎn)因素，然后結(jié)合本項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)文件和相關(guān)施工組織設(shè)計(jì)方案，根據(jù)項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)法（WBS）、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)法（RBS）和專家調(diào)查法對相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行修正，構(gòu)建出土壓平衡盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

3 基于模糊層次法對盾構(gòu)下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)評估

3.1 模糊層次分析法評判流程

首先按照風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，以目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層建立風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)因素集，然后構(gòu)建下層元素對上一層進(jìn)行兩兩比較的判斷矩陣，再進(jìn)行一級模糊綜合評判和二級模糊綜合評判，最終得到所有指標(biāo)對目標(biāo)的排序和風(fēng)險(xiǎn)評級結(jié)果。模糊層次分析法評判流程如圖1所示。

3.2 建立風(fēng)險(xiǎn)因素集 U

根據(jù)表1盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建出施工風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，即一級指標(biāo)因素集：U= {U1，U2，U3，U4，U5} ={盾構(gòu)機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)U1，施工操作風(fēng)險(xiǎn)U2，水文地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)U3，施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)U4，施工組織管理風(fēng)險(xiǎn)U5}。

二級指標(biāo)因素集U1 = {u11，u12，u13，u14，u15，u16，u17}={油、電、液系統(tǒng)故障和動力故障u11，刀盤、刀頭磨損u12，主軸承磨損， 密封件防水失效u13，泡沫系統(tǒng)的故障、管路堵塞u14，盾尾密封失效u15，千斤頂動力不足u16，土倉壓力失效u17};U2 = {u21，u22，u23，u24}={施工質(zhì)量控制不合格u21，施工掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng)u22，盾構(gòu)軸線偏差u23，盾構(gòu)注漿壓力控制不當(dāng)u24};U3 = {u31，u32，u33} ={掌子面巖性軟硬差距明顯u31，地下水位變化風(fēng)險(xiǎn)u32，河流水量增大，水壓過大u33};U4 = {u41，u42，u43}={穿越河堤沉降風(fēng)險(xiǎn)u41，水底存在地下障礙物u42，現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)u43};U5 = {u51，u52，u53，u54，u55} ={技術(shù)人員判斷決策失誤風(fēng)險(xiǎn)u51，施工作業(yè)人員違章操作風(fēng)險(xiǎn)u52，現(xiàn)場人員安全意識不足u53，安全生產(chǎn)管理制度不健全u54，應(yīng)急處置不及時(shí)u55}。

3.3 構(gòu)建項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)集V

將風(fēng)險(xiǎn)后果劃分為5個(gè)等級，即V =（V1，V2，V3，V4，V5）={非常危險(xiǎn)，危險(xiǎn)，一般，較安全，安全}。模糊評價(jià)矩陣是通過該領(lǐng)域?qū)＜掖蚍?，各因素指?biāo)賦值在0～9之間，并結(jié)合隸屬度函數(shù)將風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)量化。

3.4 構(gòu)造判斷矩陣并賦值

風(fēng)險(xiǎn)層次結(jié)構(gòu)分為3層，首層為總目標(biāo)層，即盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)，第2層為可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)種類（一級指標(biāo)），第3層為導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的影響因素（二級指標(biāo)）。因此，通常采用Saaty提出的9標(biāo)度法賦值，結(jié)合專家調(diào)查法得出數(shù)量標(biāo)度，對風(fēng)險(xiǎn)影響因素進(jìn)行兩兩比較，計(jì)算出各個(gè)判斷矩陣相對于準(zhǔn)則層的相對權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，判斷其合理性。

3.5 確定風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生的可能性和損失等級

本文以GB 50652-2011《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范》[12]中的評判標(biāo)準(zhǔn)，采用專家調(diào)查法多次征詢意見，經(jīng)過廣泛調(diào)研借鑒相關(guān)工程施工經(jīng)驗(yàn)[13-15]和行業(yè)內(nèi)專家反復(fù)研討意見，最終得到盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)后果等級定義及風(fēng)險(xiǎn)處置原則（表2）。結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率P和風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后果C得到相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，在此基礎(chǔ)上采用R = P×C法對風(fēng)險(xiǎn)水平表征的概率等級和風(fēng)險(xiǎn)后果等級進(jìn)行組合，并根據(jù)不同組合情況把盾構(gòu)隧道下穿河道施工安全風(fēng)險(xiǎn)水平分為5個(gè)等級。施工風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性為很可能、可能、偶然、不可能、幾乎不可能，對應(yīng)的等級分別為Ⅴ級、Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅱ級、Ⅰ級，最后結(jié)合工程實(shí)例對主要風(fēng)險(xiǎn)因素采取針對性的措施進(jìn)行處理。

3.6 安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述基于模糊層次法的盾構(gòu)隧道下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)評估，建立模型層次分析結(jié)構(gòu)和模糊一致判斷矩陣，將總目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)值代入隸屬函數(shù)，得到隸屬向量，根據(jù)最大隸屬度原則，得到總目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出施工風(fēng)險(xiǎn)隸屬 Ⅲ 級風(fēng)險(xiǎn)，屬于中度風(fēng)險(xiǎn)。說明本次評價(jià)的盾構(gòu)隧道下穿河道施工過程具有較高風(fēng)險(xiǎn)，按照所有風(fēng)險(xiǎn)因素相對最高層的權(quán)重排序，得出對盾構(gòu)隧道下穿河道施工影響較大的主要風(fēng)險(xiǎn)因素（油、電、液系統(tǒng)故障和動力故障，刀盤、刀頭磨損，施工掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng)，穿越河堤沉降風(fēng)險(xiǎn)，出渣噴涌、河中冒泡冒漿），做好風(fēng)險(xiǎn)的控制和轉(zhuǎn)移，盡量降低和規(guī)避施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)，確保施工順利進(jìn)行。

4 盾構(gòu)機(jī)下穿河道風(fēng)險(xiǎn)控制及創(chuàng)新

4.1 前期技術(shù)準(zhǔn)備工作

（1） 施工單位編制《盾構(gòu)機(jī)下穿河道安全專項(xiàng)施工方案》《盾構(gòu)機(jī)下穿河道專項(xiàng)監(jiān)測方案》等專項(xiàng)方案，在組織專家進(jìn)行評審后，分層級向管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。

（2）為規(guī)避在河底換刀的風(fēng)險(xiǎn)，施工單位提前擇機(jī)停機(jī)對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行刀具檢查。

（3）完成對盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部位的系統(tǒng)性安全評估排查。

（4）針對過江施工風(fēng)險(xiǎn)，對盾構(gòu)機(jī)作業(yè)班組進(jìn)行實(shí)操應(yīng)急考核、安全教育。

（5）從技術(shù)保障方面，進(jìn)一步對線路縱坡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)整。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)控制

4.2.1 盾構(gòu)機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)控制

盾構(gòu)機(jī)在穿越河道之前要再次認(rèn)真檢查盾構(gòu)機(jī)設(shè)備狀況，確保盾構(gòu)設(shè)備不帶病作業(yè)，不能出現(xiàn)盾構(gòu)設(shè)備關(guān)鍵系統(tǒng)故障。若出現(xiàn)盾尾密封失效，或推進(jìn)油缸同部位2組或全部3組出現(xiàn)故障，保壓系統(tǒng)壓力供應(yīng)不足等情況，必須停機(jī)檢修。

4.2.2 盾構(gòu)機(jī)施工操作風(fēng)險(xiǎn)控制

在綜合分析過江前盾構(gòu)施工狀態(tài)及過江盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出合理的施工參數(shù)，做到同類問題不重復(fù)出現(xiàn);制定專項(xiàng)監(jiān)測方案，加強(qiáng)信息化監(jiān)控量測;嚴(yán)格按盾構(gòu)機(jī)操作使用手冊進(jìn)行規(guī)范化管理，合理控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的糾偏量，防止擾動過大而頂破河底土體。

4.2.3 盾構(gòu)機(jī)通過大堤和河底風(fēng)險(xiǎn)控制

盾構(gòu)機(jī)穿越兩岸大堤和河道過程中，很有可能會引起周邊地表沉降，因此必須在施工掘進(jìn)過程中實(shí)施動態(tài)信息化管理。盾構(gòu)機(jī)穿越兩岸大堤和河道過程中，現(xiàn)場技術(shù)管理人員要及時(shí)、準(zhǔn)確地提供出渣地質(zhì)描述和沉降變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)對施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

4.2.4 出渣噴涌、河中冒泡冒漿等施工風(fēng)險(xiǎn)控制

盾構(gòu)機(jī)過河段，每環(huán)出土量要嚴(yán)格控制，推進(jìn)速度控制為20～40mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在≤1.8r/min，同時(shí)扭矩不高于3800kN · m，確保在土壓平衡狀態(tài)下進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)，在管片脫出盾尾5～8環(huán)位置跟蹤實(shí)施二次注漿。

4.3 風(fēng)險(xiǎn)控制實(shí)況

本文依托工程案例施工實(shí)踐，結(jié)合現(xiàn)場施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，驗(yàn)證了模糊層次分析法在盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中的適用性和合理性，繼而根據(jù)評價(jià)結(jié)果提出盾構(gòu)下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)控制劃分為5個(gè)區(qū)域階段： ①50 m南大堤安全區(qū)域階段，即盾構(gòu)機(jī)到達(dá)南大堤之前的50 m，屬大堤的影響范圍，該階段主要是確保掘進(jìn)參數(shù)正常，為盾構(gòu)機(jī)過河道做準(zhǔn)備工作，進(jìn)行過河應(yīng)急演練，提高過河的安全警惕性;②南大堤區(qū)域階段，即大堤坡腳到河面的距離，約為30 m;③東平水道河面區(qū)域階段，即河道正常流量狀況下水面寬度，約為90 m;④北大堤區(qū)域階段，即大堤坡腳到河面的距離，約為30 m;⑤50 m北大堤安全區(qū)域階段，即盾構(gòu)機(jī)通過北大堤之后的50 m，屬大堤的影響范圍，該階段主要是確保掘進(jìn)參數(shù)正常，減少盾構(gòu)機(jī)通過后對河道和大堤的再次影響，防止后期風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

盾構(gòu)下穿河道右線施工時(shí)間為2017年3月18日—4月6日，共計(jì)19天，掘進(jìn)指標(biāo)為5.3環(huán)/天;左線施工時(shí)間為2017年4月6日—5月9日，共計(jì)25天，掘進(jìn)指標(biāo)為4環(huán)/天。在施工過程中，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果得出的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，針對實(shí)際工況遭遇到的施工風(fēng)險(xiǎn)，施工單位及時(shí)采取了有效的風(fēng)險(xiǎn)處置措施，實(shí)現(xiàn)了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)下穿河道強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖和強(qiáng)透水中粗砂層的技術(shù)管理與實(shí)踐的重要創(chuàng)新和突破，順利保障了施工安全。

4.3.1 突遇拱頂砂層時(shí)的應(yīng)對措施

（1）從徑向注漿孔處查看砂層的位置，進(jìn)而判斷前方砂層侵入隧道的長度，充分了解地層情況。

（2）采用全土壓掘進(jìn)，減少土倉內(nèi)匯水空間。

（3）向土倉內(nèi)加入高分子聚合物，改良土倉內(nèi)渣土性狀，達(dá)到增稠、止水效果。

4.3.2 出渣噴涌時(shí)的應(yīng)對措施

（1）在脫出盾尾管片10～15環(huán)位置進(jìn)行管片壁后二次注漿，封堵盾尾后方來水。

（2）停機(jī)過程對土倉打入膨潤土漿液，使前方掌子面形成保護(hù)泥膜，同時(shí)改良渣土性狀。

（3）推進(jìn)過程通過加泥箱向土倉內(nèi)注入膨潤土，改良渣土性狀。

4.3.3 河中冒泡冒漿時(shí)的應(yīng)對措施

（1）過河道段采用全土壓平衡模式掘進(jìn)（土倉存土2/3），推進(jìn)過程中，土壓波動范圍控制在±20 kPa以內(nèi)，減少土壓對地層的擾動，并防止氣壓擊穿土層，造成江底冒氣或冒漿。

（2）優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)，使泡沫氣體和土倉內(nèi)土體充分混合，使用膨潤土堵塞巖體裂隙，填充砂層空隙，防止氣體冒出河底。

（3）掘進(jìn)期間出現(xiàn)壓力驟降30 kPa以上，并出現(xiàn)漏氣或出現(xiàn)江底冒泡時(shí)向土倉內(nèi)加注膨潤土。

（4）同步注漿采用注漿壓力（200 kPa）和注漿量（6～8 m3）雙重控制，避免由于壓力過高或漿量過大使?jié){液頂破覆土造成江底冒漿。

4.3.4 大堤出現(xiàn)沉降預(yù)警時(shí)的處置措施

在左線盾構(gòu)機(jī)下穿河道南大堤時(shí)，大堤外側(cè)護(hù)坡發(fā)生較大沉降，累計(jì)總沉降量約8 cm，超過預(yù)警控制值，此時(shí)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對處置措施如下。

（1）加大同步注漿量，由前期的6～7 m3/環(huán)增加至7～8 m3/環(huán)。

（2）在沉降量較大部位，采取洞內(nèi)二次補(bǔ)注漿。

（3）在地表沉降量較大部位，采取地面注漿加固，防止后期二次沉降。

（4）通過渣土改良、施做止水環(huán)等措施，減少噴涌，加快掘進(jìn)速度。

（5）加大監(jiān)測頻率，及時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給現(xiàn)場施工決策管理者，以指導(dǎo)施工。

4.3.5 盾構(gòu)機(jī)設(shè)備系統(tǒng)故障處置措施

由于下穿河道地質(zhì)條件復(fù)雜，巖面起伏變化較大，且上下軟硬不均，地層含水量豐富等地質(zhì)原因，造成掘進(jìn)參數(shù)異常、掘進(jìn)困難，引發(fā)盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)液壓油管、膨潤土注入系統(tǒng)等故障問題頻發(fā)。右線盾尾刷磨損嚴(yán)重，使盾尾漏水漏漿，加劇了推進(jìn)油缸、管片拼裝機(jī)電磁閥塊的損壞頻率，液壓油管、膨潤土注入系統(tǒng)等問題頻發(fā)，影響施工的連續(xù)性。此時(shí)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對處置措施如下。

（1）在掘進(jìn)過程中，根據(jù)地層變化情況，及時(shí)優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)。

（2）在機(jī)械設(shè)備維保方面，維修人員24 h應(yīng)急值守，發(fā)現(xiàn)問題第一時(shí)間進(jìn)行處理，同時(shí)對電磁閥等遇水易損部件進(jìn)行防水包裝處理，減少損壞頻率。

4.4 風(fēng)險(xiǎn)控制創(chuàng)新

在盾構(gòu)機(jī)下穿河道的施工中，風(fēng)險(xiǎn)控制有以下創(chuàng)新點(diǎn)。

（1）解決了富水軟弱地層中進(jìn)行開倉作業(yè)的技術(shù)難題。項(xiàng)目通過在刀盤前方施工4道素地下連續(xù)墻加固區(qū)，采用WSS注漿技術(shù)對墻間進(jìn)行止水，刀盤緩慢掘進(jìn)至加固區(qū)內(nèi)，地下連續(xù)墻防塌、止水等風(fēng)險(xiǎn)控制措施，成功完成開倉檢查刀盤刀具。

（2）在渣土改良的基礎(chǔ)上，對施工參數(shù)進(jìn)行了有效控制。采取降低土壓和氣壓輔助模式，將刀盤扭矩控制在3800kN · m以內(nèi)進(jìn)行推進(jìn)，推進(jìn)速度控制為20～40mm /min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在≤1.8r /min，每掘進(jìn)5環(huán)做止水環(huán)，以避免后方來水，減少螺旋機(jī)噴涌機(jī)率;加入高分子聚合物，改良土倉內(nèi)渣土性狀，防止刀盤結(jié)泥餅等措施，降低了施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)，保證了施工的順利實(shí)施。

5 結(jié)論及建議

（1）通過對該項(xiàng)目的工程概況和水文地質(zhì)條件的具體分析，應(yīng)用模糊層級分析法對土壓平衡盾構(gòu)施工的下穿河道工程實(shí)例進(jìn)行定量評價(jià)分析，得出該工程項(xiàng)目中盾構(gòu)機(jī)本身設(shè)備故障、地層穩(wěn)定性差、施工掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng)、穿越兩岸河堤等施工因素產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)比較大，需要對這些因素進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

（2）土壓平衡盾構(gòu)下穿河道工程風(fēng)險(xiǎn)控制實(shí)踐表明，基于模糊層次分析法所構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評估模型符合土壓平衡盾構(gòu)下穿河道施工風(fēng)險(xiǎn)評估的特點(diǎn)和要求，可為施工項(xiàng)目評判和制定出科學(xué)有效的風(fēng)險(xiǎn)防范方案提供依據(jù)，達(dá)到防范重大安全風(fēng)險(xiǎn)事故的目的。

（3）土壓平衡盾構(gòu)下穿河道施工過程中有著較高的施工風(fēng)險(xiǎn)，加之水下盾構(gòu)隧道多選用泥水平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，所以很有必要對復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工此類隧道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。期望本文提出的盾構(gòu)隧道下穿河道的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施能為以后類似工程的風(fēng)險(xiǎn)分析及控制提供借鑒意義。

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收稿日期 2019-07-04

責(zé)任編輯 朱開明