文/田立

1 前言

地鐵施工多位于繁華市區(qū)，周邊建筑密集、地面交通繁重、地下管線眾多。盾構(gòu)法施工對(duì)地面影響小、投入小、效率高，是軌道交通最常用的一種施工方式。盾構(gòu)施工為全地下作業(yè)，受水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等因素影響大，專業(yè)性較強(qiáng)，施工過程中存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)對(duì)施工人員和社會(huì)造成重大損失。因此，在地鐵盾構(gòu)施工前，要對(duì)可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判，制定針對(duì)性的措施進(jìn)行有效預(yù)防，方能確保地鐵盾構(gòu)施工安全平穩(wěn)可控。

2 地鐵盾構(gòu)施工中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1 盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)安全風(fēng)險(xiǎn)

盾構(gòu)始發(fā)存在反力架剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性不滿足設(shè)計(jì)要求，致使反力架不穩(wěn)定或者被毀壞。盾構(gòu)始發(fā)井、接收井端頭在基坑施工期間，受長(zhǎng)期降水影響，細(xì)顆粒流失。在盾構(gòu)始發(fā)接收時(shí)，地層受到擾動(dòng)，存在端頭地表沉陷風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)始發(fā)接收時(shí)，未對(duì)端頭地層實(shí)施有效加固和降水，土體松散富水，在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)土倉(cāng)為空倉(cāng)，盾構(gòu)到達(dá)時(shí)為了減少對(duì)接收工作井的影響，通常會(huì)降低土倉(cāng)壓力，不能實(shí)現(xiàn)土壓平衡，易出現(xiàn)超挖，地面易急速沉陷。始發(fā)接收時(shí)，地下水位高于盾體底部，如洞口墊圈密封失效，始發(fā)接收時(shí)洞口滲漏水，端頭土體被水帶入車站或始發(fā)井內(nèi)，易出現(xiàn)端頭塌陷。

2.2 掘進(jìn)中地表沉陷安全風(fēng)險(xiǎn)

在地鐵盾構(gòu)施工過程當(dāng)中，最容易發(fā)生且會(huì)造成重大損失的是地表沉陷。對(duì)于造成地表沉陷的原因，其主要為以下方面：第一，盾構(gòu)隧道頂部覆不良地層，未提前實(shí)施加固，受盾構(gòu)作業(yè)影響，較易失去穩(wěn)定性。第二，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中土壓不均衡，產(chǎn)生超挖、回填不充分等問題，誘發(fā)地面下陷問題；第三，施工中未嚴(yán)格對(duì)出渣量進(jìn)行管理，造成出土量超方未及時(shí)處置，造成地表沉陷；第四，給排水管線滲漏，盾構(gòu)施工中地層受到擾動(dòng)，滲漏進(jìn)一步加劇，進(jìn)而沖刷地層，造成地面沉陷。

2.3 盾構(gòu)機(jī)沿線建構(gòu)筑物的安全風(fēng)險(xiǎn)

盾構(gòu)施工多位于繁華市區(qū)，掘進(jìn)過程中會(huì)下穿各種建構(gòu)筑物，如下穿房屋、電力通信管、給排水管、燃?xì)夤?、河流、橋梁等各類建?gòu)筑物。盾構(gòu)施工地層擾動(dòng)、超挖均可能造成建構(gòu)筑物等變形沉降，管線破裂等現(xiàn)象。會(huì)給周圍的建構(gòu)筑物以及人們的生活環(huán)境帶來不利影響。情況嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)出現(xiàn)建筑物開裂、倒塌的情況。

2.4 盾構(gòu)施工完成后地表滯后沉降的安全風(fēng)險(xiǎn)

受盾構(gòu)掘進(jìn)超挖、回填注漿不飽滿等因素影響，盾構(gòu)掘進(jìn)后均有可能在地層中留下空腔。由于現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地層中存在的空腔，有時(shí)需要幾個(gè)月甚至幾年空腔才反映到地面，滯后沉降可能導(dǎo)致地表塌陷，地面交通中斷、地下管線破壞等后果。

針對(duì)以上事故而言，其都有可能造成道路阻斷、管線破壞、建筑物變形沉降等不良后果，嚴(yán)重的可能造成建筑物垮塌，造成人身財(cái)產(chǎn)重大損失。只有對(duì)發(fā)生上述安全風(fēng)險(xiǎn)的原因進(jìn)行綜合分析，在分析的基礎(chǔ)上制定針對(duì)性措施，才能有效控制上述風(fēng)險(xiǎn)，確保盾構(gòu)作業(yè)處于可管控的水平。

3 對(duì)于地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管控舉措

3.1 做好盾構(gòu)機(jī)的選型

工欲善其事，必先利其器。盾構(gòu)機(jī)對(duì)地質(zhì)的適應(yīng)性和可靠性是盾構(gòu)施工最重要的保障。應(yīng)當(dāng)依照經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性、穩(wěn)定性、可適性相統(tǒng)一的準(zhǔn)則選擇盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)選型需聘請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專家與生產(chǎn)廠家一道，制定科學(xué)合理的盾構(gòu)生產(chǎn)改造方案，使盾構(gòu)機(jī)技術(shù)性能更適應(yīng)本標(biāo)段的工程地質(zhì)情況。盾構(gòu)機(jī)主軸承應(yīng)具備良好的耐久性和較大的脫困扭矩；刀盤和刀具要有良好的耐磨性，刀盤的開口尺寸和開口率、刀具的配置應(yīng)同地質(zhì)相適應(yīng)。螺旋輸送機(jī)應(yīng)具有良好的耐磨性，直徑應(yīng)同地層相適應(yīng)；盾構(gòu)機(jī)的主軸承密封和盾尾密封要有良好的密封性、能適應(yīng)長(zhǎng)距離的掘進(jìn)；要有高精度的導(dǎo)向系統(tǒng)、良好的渣土改良系統(tǒng)、排碴能力和帶壓進(jìn)倉(cāng)的裝置。

3.2 做好盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)風(fēng)險(xiǎn)管控

盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)是盾構(gòu)施工常出問題的地方，要有效控制盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)的安全風(fēng)險(xiǎn)，重點(diǎn)需做好以下事項(xiàng)。第一，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件對(duì)盾構(gòu)始發(fā)接收端頭土體進(jìn)行加固，保證土體的穩(wěn)定性，始發(fā)到達(dá)前采用有效的檢測(cè)手段進(jìn)行驗(yàn)證。第二，具備降水條件的，將地下水降至盾體以下；降水和加固受限的，可采用鋼套筒始發(fā)、接收。第三，盾構(gòu)托架和反力架應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度；托架定好位后必須加支撐，防止其移動(dòng)；反力架必須牢固的支撐在始發(fā)井結(jié)構(gòu)上，避免托架和反力架失穩(wěn)而造成盾構(gòu)軸線偏差。第四，在洞口裝設(shè)扇形板、螺栓、簾布橡膠板、墊圈等，使盾體和土體間有較好的密封。待盾尾完全進(jìn)入土體后，立即封堵洞圈，并預(yù)留注漿管，對(duì)盾體背后土體進(jìn)行加固。第五，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)切口進(jìn)入簾布前，在密封倉(cāng)內(nèi)填充粘土或惰性砂漿，以便開始掘進(jìn)后能較快達(dá)到平衡。第六，始發(fā)之前將恰當(dāng)數(shù)量的油脂涂刷到基座軌道處，減小掘進(jìn)的摩擦力。盾構(gòu)各組千斤頂應(yīng)當(dāng)勻稱前進(jìn)，上下、左右千斤頂應(yīng)對(duì)稱加力，防止反力架受力不均發(fā)生上浮或側(cè)傾。

3.3 優(yōu)化各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)

在盾構(gòu)掘進(jìn)中設(shè)置試驗(yàn)段，詳細(xì)記錄掘進(jìn)速度、扭矩、推力、刀盤轉(zhuǎn)速、土倉(cāng)壓力、螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速、出土量、掘進(jìn)時(shí)間、膨潤(rùn)土用量及泡沫用量、同步注漿壓力、注漿量、漿液的初凝時(shí)間及配比等各項(xiàng)掘進(jìn)參數(shù)。根據(jù)地表沉降、出土情況、施工進(jìn)度等及時(shí)分析總結(jié)，優(yōu)化調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，最終形成同盾構(gòu)機(jī)型號(hào)、水穩(wěn)地質(zhì)條件相適應(yīng)得最佳掘進(jìn)參數(shù)。

3.4 做好沿線建構(gòu)筑物的調(diào)查、辨識(shí)及保護(hù)

在盾構(gòu)施工前提前對(duì)沿線周邊構(gòu)筑物、管線情況進(jìn)行調(diào)查。一是查明盾構(gòu)施工影響范圍內(nèi)各類地下管線的種類、管徑、同盾構(gòu)隧道的相對(duì)位置關(guān)系、管線的材質(zhì)和接頭形式等要素，加強(qiáng)同產(chǎn)權(quán)單位對(duì)接，對(duì)隧道影響范圍內(nèi)的管線做到全面、系統(tǒng)的了解。二是對(duì)盾構(gòu)區(qū)間影響的房屋提前與監(jiān)理、房屋鑒定機(jī)構(gòu)、社區(qū)代表做好入戶調(diào)查工作，詳細(xì)調(diào)查每間房屋的現(xiàn)狀情況，并對(duì)調(diào)查的情況讓監(jiān)理、戶主、社區(qū)代表現(xiàn)場(chǎng)簽字確認(rèn)，由房屋鑒定機(jī)構(gòu)出具房屋的現(xiàn)狀鑒定報(bào)告。

結(jié)合隧道同建構(gòu)筑物、管線的距離，建筑物和管線現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析、評(píng)價(jià)，并制定相應(yīng)有針對(duì)性的措施。在盾構(gòu)到達(dá)前對(duì)部分需要預(yù)加固的建（構(gòu)）筑物及管線提前做好加固措施。認(rèn)真總結(jié)試驗(yàn)段掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，選擇最佳掘進(jìn)參數(shù)通過建（構(gòu)）筑物及管線。在穿越建筑物及管線應(yīng)選擇有豐富經(jīng)驗(yàn)的盾構(gòu)司機(jī)掘進(jìn)操作。掘進(jìn)前備足各類材料、物資、配套機(jī)械設(shè)備及各類應(yīng)急物資。在掘進(jìn)前應(yīng)由監(jiān)理組織參建各方對(duì)建筑物及管線的加固情況，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置及初始值提取情況、物資設(shè)備儲(chǔ)備情況、應(yīng)急物資及人員準(zhǔn)備情況、技術(shù)準(zhǔn)備情況等進(jìn)行核查，條件均具備后方可進(jìn)行掘進(jìn)。掘進(jìn)中抓好各項(xiàng)工序銜接，減少盾構(gòu)在該段的停留時(shí)間。盾構(gòu)通過后對(duì)建（構(gòu)）筑物及管線進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并及時(shí)反饋，視反饋情況對(duì)建（構(gòu)）筑物及管線進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

3.5 做好監(jiān)控量測(cè)

應(yīng)當(dāng)依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)規(guī)定，制定監(jiān)控測(cè)量計(jì)劃，確定監(jiān)測(cè)位置，運(yùn)用施工監(jiān)測(cè)和業(yè)主委托三方監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保如實(shí)掌握沉降情況。及時(shí)分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)控量測(cè)中發(fā)現(xiàn)的異常情況要及時(shí)采取措施。在重要區(qū)段或穿越重要建構(gòu)筑物前要加大監(jiān)測(cè)頻率。在掘進(jìn)完成后應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況及相關(guān)規(guī)范繼續(xù)進(jìn)行地表及建筑物沉降等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在掘進(jìn)完成后對(duì)重要地段通過地質(zhì)雷達(dá)掃描等方式對(duì)地層空洞進(jìn)行探測(cè)并及時(shí)處置，最大程度避免滯后沉降。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)地鐵盾構(gòu)施工過程存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的預(yù)防能夠提高施工的質(zhì)量和效率。因此，在地鐵盾構(gòu)施工工作開展之前，建筑企業(yè)要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患因素進(jìn)行綜合分析，充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境狀況和地質(zhì)條件，制定科學(xué)合理的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避方案，在建設(shè)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與方法，促進(jìn)地鐵盾構(gòu)建造行業(yè)的快速發(fā)展，進(jìn)而創(chuàng)造巨大的社會(huì)價(jià)值。