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        芻議地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險管理

        2023-11-07 21:14:55陸磊
        工程建設(shè)與設(shè)計 2023年19期
        關(guān)鍵詞:作業(yè)施工

        陸磊

        (無錫地鐵集團(tuán)有限公司,江蘇 無錫 214023)

        1 地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險管理的重要性

        地鐵是城市交通系統(tǒng)的重要組成部分,可以打通各個區(qū)域的交通模塊,減少人們的通勤時間與通勤成本,為城市拓展發(fā)展規(guī)模打下良好基礎(chǔ)。但是,我國疆域遼闊,各地土質(zhì)條件、水文情況不同,地鐵工程大部分又在地下進(jìn)行建設(shè),使地鐵工程面臨更大的建設(shè)難題[1]。在地鐵施工中,盾構(gòu)法是一種暗挖全機(jī)械化施工方法,采用盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備在地下空間持續(xù)推進(jìn),利用盾構(gòu)外殼、管片支撐地下空間的圍巖結(jié)構(gòu),預(yù)防隧道內(nèi)部產(chǎn)生大規(guī)模的坍塌情況。通過切削裝置,對開挖面做大規(guī)模的土體開挖,并與相應(yīng)運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備配合,將土方運(yùn)輸?shù)介_挖面以外的區(qū)域。借助千斤頂對盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加壓頂進(jìn),同步拼裝運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的預(yù)制混凝土管片,以此構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的隧道結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)法是地鐵工程施工建設(shè)的重要施工方法,需要考慮更多的安全風(fēng)險因素,保證地鐵工程順利竣工交付,為城市未來的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

        2 地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險的誘因

        在地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)中,存在諸多安全風(fēng)險因素。為提升本文參考價值,現(xiàn)對以下3 種主要成因進(jìn)行分析。

        1)施工質(zhì)量管控不到位。地鐵盾構(gòu)施工時間跨度大,施工任務(wù)總量大,即使可以在日常施工作業(yè)中落實(shí)各項施工質(zhì)量管控措施,也難免會有一些不易察覺的施工質(zhì)量殘留問題。在之后的地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)中,這種施工質(zhì)量問題數(shù)量與規(guī)模會不斷增加,最終發(fā)展成不可控、危險性高的嚴(yán)重安全風(fēng)險。

        2)施工安全相關(guān)措施有待完善[2]。考慮到地鐵盾構(gòu)施工多在地下完成,各類機(jī)械設(shè)備會面臨更為嚴(yán)苛的使用條件,多數(shù)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)單位以更高的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)與制造。在多數(shù)情況下,根據(jù)機(jī)械設(shè)備的操作指導(dǎo)進(jìn)行正常施工作業(yè),不會產(chǎn)生過于嚴(yán)重的安全問題。正是因?yàn)橛袡C(jī)械設(shè)備這種“保障”,導(dǎo)致在許多地鐵盾構(gòu)施工過程中,施工安全相關(guān)措施內(nèi)容不夠全面,無法成為施工人員參考應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),極易出現(xiàn)突發(fā)安全事故,造成更為嚴(yán)重的安全問題。

        3)缺少詳細(xì)的應(yīng)急處理相關(guān)內(nèi)容。許多地鐵建設(shè)單位認(rèn)識到關(guān)注地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險的重要性,并在多個方面開展相應(yīng)的防護(hù)措施,借此排除眾多安全風(fēng)險隱患。但是,地鐵建設(shè)單位沒有對應(yīng)急處理進(jìn)行更深入的研究,許多內(nèi)容僅提供大致方向,缺少詳細(xì)指導(dǎo)方法,對于現(xiàn)場管理人員與施工人員的專業(yè)水平與工作經(jīng)驗(yàn)提出了較高的要求,無法真正實(shí)現(xiàn)地鐵盾構(gòu)施工的零風(fēng)險目標(biāo)。

        3 地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險管理對策

        為保證地鐵盾構(gòu)的安全施工,保護(hù)管理人員與施工人員的人身安全,需要在明確地鐵盾構(gòu)施工安全風(fēng)險誘因基礎(chǔ)上,制定與之匹配的管理對策,將各項工作落實(shí)到位,才能達(dá)到零風(fēng)險施工目標(biāo)。為此,在整理大量資料后,與若干行業(yè)專家進(jìn)行詳細(xì)討論,決定從施工質(zhì)量、施工安全、應(yīng)急處理等角度,構(gòu)建相對完善的地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險管理對策,為更多的地鐵建設(shè)單位提供幫助。

        3.1 關(guān)注各類施工質(zhì)量技術(shù)措施

        施工質(zhì)量技術(shù)措施可以細(xì)分為以下幾項內(nèi)容。

        3.1.1 盾構(gòu)軸線

        盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)期間,需要對掘進(jìn)方向、位置進(jìn)行嚴(yán)格的控制,確保盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)軸線和設(shè)計軸線之間誤差小于±50 mm。建議對盾構(gòu)機(jī)工作姿態(tài)做定期測量,如果發(fā)現(xiàn)偏差過大,必須及時糾正。在隧道內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)襯砌后,需要對盾構(gòu)機(jī)的盾尾間隙進(jìn)行測量,做好相應(yīng)的糾偏處理??梢栽诙軜?gòu)機(jī)掘進(jìn)100 m后,將理論軸線作為標(biāo)準(zhǔn),鋪設(shè)相應(yīng)的引測水準(zhǔn)與直伸導(dǎo)線,進(jìn)行相應(yīng)的盾構(gòu)軸線檢查工作??梢栽诙軜?gòu)機(jī)右上方管片位置,設(shè)置一個使用鋼板材料制作的吊籃,并在其底部通過設(shè)置強(qiáng)制對中螺栓孔固定全站儀。利用洞口導(dǎo)線,獲取強(qiáng)制對中點(diǎn)的三維坐標(biāo),并讓其和隧道的地下控制導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)做詳細(xì)對比。如果坐標(biāo)數(shù)據(jù)差別過大,則要進(jìn)行二次對比,以地下導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)方位,實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)沿著軸線方向穩(wěn)定掘進(jìn)[3]。

        3.1.2 盾構(gòu)機(jī)停機(jī)

        對于膨潤土壓注盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè),在停機(jī)之前,盾構(gòu)機(jī)刀盤仍處于轉(zhuǎn)動狀態(tài),需要利用加泥加水系統(tǒng),向刀盤正面位置注入適量的膨潤土漿液,并向土艙中填充足夠的膨潤土,開啟螺旋機(jī),觀察出土情況。如果在出土中發(fā)現(xiàn)膨脹土漿液,則停止當(dāng)前膨潤土漿液注入行動。在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)后,需要通過超前注漿孔和徑向注漿孔對盾構(gòu)機(jī)機(jī)體外圍位置壓注膨潤土泥漿,避免在停機(jī)期間,刀盤被砂層抱死。等到最后一環(huán)管片完成拼裝作業(yè)后,需要通過盾尾位置油脂壓注口,注入足夠的油脂。并通過單點(diǎn)逐個壓注模式,保證均勻壓注油脂,以250 kg 壓注油脂量為標(biāo)準(zhǔn),預(yù)防盾尾在盾構(gòu)機(jī)停機(jī)期間,出現(xiàn)漏水漏砂現(xiàn)象。

        3.1.3 壁后注漿質(zhì)量

        利用以前獲得的試掘進(jìn)數(shù)據(jù),合理選擇注漿材料,控制材料的配合比,根據(jù)隧道的地質(zhì)條件、內(nèi)部環(huán)境情況,使用單液注漿或雙液注漿模式。注漿材料的使用性能、應(yīng)用強(qiáng)度等特性,都需要做好技術(shù)測試,達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后,才允許注漿材料正常使用。進(jìn)行注漿作業(yè)之前,需要對注漿設(shè)備、注漿孔進(jìn)行全面檢查;在注漿作業(yè)中,要關(guān)注注漿量、注漿壓力、注漿速度,保證壁后注漿質(zhì)量。需要注意,在注漿作業(yè)中,要保持連續(xù)注漿,不能出現(xiàn)中斷注漿情況。結(jié)束注漿作業(yè)后,需要使用清水對注漿管路進(jìn)行充分清洗,避免下次注漿作業(yè)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。如果是對管片進(jìn)行注漿作業(yè),還要對注漿口進(jìn)行可靠的封堵[4]。

        3.2 注意施工安全技術(shù)措施

        施工安全技術(shù)措施可以細(xì)分為以下幾項內(nèi)容。

        3.2.1 渣土運(yùn)輸

        運(yùn)輸渣土?xí)r,需要讓運(yùn)輸車輛盡可能保持穩(wěn)定運(yùn)輸狀態(tài),避免在隧道中出現(xiàn)偏離軌道、速度控制問題,造成運(yùn)輸車輛撞擊其他物體,出現(xiàn)其他衍生安全風(fēng)險。在運(yùn)輸車輛進(jìn)入隧道之前,需要對各個機(jī)械部件的情況進(jìn)行詳細(xì)檢查,確保運(yùn)輸車輛在隧道內(nèi)的最大移動速度低于8 km/h??紤]到一些施工區(qū)間具有較大的坡度,需要為運(yùn)輸車輛設(shè)置可靠的防溜車裝置,如果出現(xiàn)溜車情況,防溜車裝置也可以及時卡在軌枕上,避免造成更為嚴(yán)重的安全事故。對于隧道中的軌道,也需要進(jìn)行必要的維護(hù)工作,保證軌道表面的清潔度,避免發(fā)生軌道松動、偏離等情況[5]。

        3.2.2 盾構(gòu)區(qū)間隧道施工

        盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)作業(yè)之前,設(shè)計人員需要對施工區(qū)域周圍的地質(zhì)、水文條件進(jìn)行詳細(xì)勘察,明確周圍建筑分布情況、埋設(shè)管線具體位置,在此基礎(chǔ)上設(shè)計完整的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工安全技術(shù)措施。審批合格后,再要求施工人員以審批后的施工安全技術(shù)措施開展后續(xù)的掘進(jìn)作業(yè)。施工人員做操作盾構(gòu)機(jī)時,需要關(guān)注各類器械儀表數(shù)值變化情況,分析當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)是否可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果器械儀表數(shù)值變化幅度過大,或者盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重問題,則要對其妥善處理,避免對正常盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)計劃造成影響。在拼裝管片時,要保證螺栓緊固,提升管片拼裝質(zhì)量。同時,拼裝機(jī)工作區(qū)域禁止非施工人員進(jìn)出。在隧道中需要預(yù)留足夠?qū)挾鹊娜诵型ǖ?,所有人員僅可以在人行通道上走動,禁止在其他區(qū)域走動、停留。

        3.2.3 土方與管片吊裝

        土方吊裝時,地面需要有指揮人員,指揮施工人員提放土斗。而在土方起吊時,在坑內(nèi)的施工人員需要預(yù)先移動到安全位置。如果有泥土粘在土斗上,需要將土斗放置在地面上,再對泥土進(jìn)行鏟除,禁止在土斗處于懸空狀態(tài)下進(jìn)行泥土鏟除處理。管片起吊之前,需要對吊帶寬度、位置等做充分檢查,確保吊帶符合管片起吊需求。如果需要在夜間進(jìn)行土方與管片吊裝作業(yè),需要設(shè)置足夠數(shù)量的照明設(shè)備,保證吊裝現(xiàn)場擁有足夠的照度。禁止在昏暗條件下進(jìn)行吊裝作業(yè),在一些惡劣天氣下,如暴雨、大風(fēng)等情況,也禁止進(jìn)行吊裝作業(yè)。始發(fā)井與隧道內(nèi)部需要配置具有獨(dú)立性質(zhì)的通訊信號系統(tǒng),要求在地鐵盾構(gòu)施工作業(yè)中保持良好的通訊效果,保證指揮人員與施工人員的順暢交流,以此實(shí)現(xiàn)土方與管片的安全吊裝。

        3.3 預(yù)設(shè)各類安全事故的應(yīng)急處理措施

        應(yīng)急處理措施可以細(xì)分為以下幾項內(nèi)容。

        3.3.1 洞門涌水、流沙及坍塌

        發(fā)生洞門涌水、流沙及坍塌安全事故時,需要立刻停止當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)作業(yè),現(xiàn)場施工人員需要通過通信信號系統(tǒng)及時聯(lián)絡(luò)應(yīng)急救援小組,由應(yīng)急救援小組負(fù)責(zé)制定具體的應(yīng)急處理措施。如果現(xiàn)場施工人員受傷,需要由地鐵盾構(gòu)工程的救護(hù)人員立即查看,并進(jìn)行緊急救援,隨即送往距離施工現(xiàn)場最近的醫(yī)院進(jìn)行后續(xù)治療。應(yīng)急救援小組可以使用洞門預(yù)留注漿孔,向內(nèi)部壓注雙液漿,控制洞門涌水情況。如果內(nèi)部水壓過大,造成大規(guī)模的涌水問題,需要立刻開啟降水井,對內(nèi)部水壓進(jìn)行降壓處理。仍使用洞門預(yù)留注漿孔,向內(nèi)部壓注聚氨酯,等到涌水得到有效控制后,再使用雙液漿對洞門進(jìn)行封堵處理。也可以通過管片壁對其后方區(qū)域做二次注漿處理,阻斷洞門加固區(qū)和外圍的水力關(guān)聯(lián)條件堵住洞門空隙,避免洞門出現(xiàn)更嚴(yán)重的涌水、流沙情況[6]。

        3.3.2 周邊建筑物開裂、傾斜幅度過大

        盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)位置靠近周邊建筑物時,若建筑物出現(xiàn)較大幅度的開裂、傾斜情況,現(xiàn)場施工人員需要立刻聯(lián)絡(luò)應(yīng)急救援小組,并開展相應(yīng)的補(bǔ)救、搶險處理。同時,地鐵建設(shè)單位需要及時上報給相關(guān)部門,和相關(guān)部門一同對周邊建筑物的居民做安全疏散、安置工作。確認(rèn)周邊建筑物在隧道中的具體位置,并對該位置做二次注漿處理,直到問題建筑物不繼續(xù)發(fā)生傾斜、開裂情況,終止二次注漿作業(yè)。在問題建筑物保持穩(wěn)定狀態(tài)后,隨機(jī)恢復(fù)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)作業(yè),在最短時間內(nèi)讓問題建筑物脫離盾構(gòu)機(jī)施工影響范圍,避免產(chǎn)生二次傷害。施工人員也需要在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)作業(yè)中,對掘進(jìn)數(shù)據(jù)做可靠的監(jiān)測處理,利用數(shù)據(jù)變化情況及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù),避免出現(xiàn)過于嚴(yán)重的地面沉降問題。完成安全事故處理作業(yè)后,地鐵建設(shè)單位還需要對本次安全事故發(fā)生原因進(jìn)行調(diào)查,對相應(yīng)的施工措施進(jìn)行優(yōu)化,避免在未來施工作業(yè)中出現(xiàn)同類安全事故。

        4 結(jié)語

        地鐵盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險管理涉及多個專業(yè)領(lǐng)域,在實(shí)際操作中,可以在充分吸納本文理論內(nèi)容基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析實(shí)際施工條件,結(jié)合其他參考文獻(xiàn),設(shè)計一套內(nèi)容詳細(xì)、結(jié)構(gòu)完整的地鐵盾構(gòu)施工方案,并在之后的施工作業(yè)中妥善落實(shí)安全風(fēng)險管理的各項內(nèi)容,保障各項資源的高效利用,將更高質(zhì)量的地鐵工程投入到應(yīng)用中,推動地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

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