地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施分析

2019年4月

Building Management

建筑管理建 筑 技 术 开 发

Building Technology Development地铁区间隧道盾构施工安全风险

管理的措施分析

唐振兴

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300）

［摘 要］在实际地铁的施工过程中，很多需要采用盾构施工的方法，其施工效率是传统施工技术的很多倍，但由于施工环境比较复杂，各种安全风险因素较多，稍不注意就很容易造成安全事故的发生。为此，针对地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施进行探析，希望对促进我国城市地铁事业的发展起到有利的作用。［关键词］地铁间隧道；盾构施工；安全风险管理［中图分类号］TU 71；U 455.43　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）08–0082–02

Analysis on Measures for Safety Risk Management of

Shield Construction in Subway Tunnels

Tang Zhen-xing

［Abstract］In the actual subway construction process，many methods of shield tunneling are required，and the construction efficiency is many times higher than the traditional construction technology. However，due to the complex construction environment and various safety risk factors，it is easy to cause safety accidents if we do not pay attention. Therefore，the safety risk management measures for shield tunneling construction in metro areas are analyzed，hoping to play a beneficial role in promoting the development of urban subway in China.

［Keywords］subway tunnel；shield construction；security risk management随着城市经济的高速发展，城市空间变得越来越拥挤，可用土地的面积不断减少、环境污染程度不断提高，城市雾霾问题越来越突出。在这种情况下，高效、节能、低耗的地铁交通运输模式越来越受到城市发展的普遍欢迎。

盾构法是一种利用盾构机来开挖隧道的方法，其同传统的隧道开挖技术相比，其技术优势非常突出，但在实际应用过程中，也暴露出了非常多的问题，其施工安全风险问题成为困扰该技术进一步应用发展的一个重要障碍。

由于地铁隧道工程的规模非常大，各种环境因素非常复杂，造成各种施工安全隐患非常多，这给隧道安全管理工作提出了更高的要求。

高，在对城市隧道施工前，一定要利用风险管理就来对施工管理进行指导。

2 盾构施工中经常出现的安全风险

盾构机进洞存在的安全风险。为了让盾构机顺利进洞，会使用反力架和始发基座等设备，让盾构机从基座上顺利离开，然后经过井壁洞口顺着固定路线进入到施工作业区域中。盾构机出洞是指盾构机顺着竖井外侧方向逐步掘进到接收基座上。

在实际进出洞口的过程中，洞口土体不稳是造成隐患的一个重要因素，如果没有做好对洞口的加固工作，很容易会导致洞口流水现象的发生，严重时还会直接造成地面沉降现象的发生。

开挖面失稳风向。在地铁隧道的实际施工过程中，一旦遇到流砂或管涌的情况，易导致盾构机出现突然沉降情况的发生。如果在盾构机开挖的路径上，存在地层空洞的现象，容易造成盾构机受力不稳，进而出现轴线沉陷现象的发生。此外，在盾构机的实际推进过程汇中，还容易出现覆土过浅甚至冒顶的现象，严重影响到了盾构机施工的安全，严重时还会造成大面积坍塌现象的发生。

盾构机在穿越密集建筑群中出现沉降的风险。在城市地铁实际施工过程中，很多需要穿越城市建筑，且由于掘进力的影响，很容易导致地面出现变形的情况，对周围建筑安全造成较大的影响，容易造成其出现地基移位和变形情况的发生，严重还会造成环境污染和地下水土流失，如果作业环境因素过于复杂，还会造成建筑出现倾斜、沉降、倒塌和裂缝现象的出现。

1 盾构法施工原理及优缺点

盾构施工法是利用盾构机作为施工工具的，在隧道工程中的应用越来越多，其利用高效的机械自动化和机械盾构掘进原理，是传统施工技术方法效率的好几倍，其诞生于20世纪60年代，在西方发达国家的地铁隧道工程和水利工程中有非常广泛的应用。

随着我国近些年来基建的高速发展，越来越多将该技术应用到了工程施工当中，有效代替了传统的人工开挖的方式，能有效减少地面作业量，对地面交通的影响也比较小，对附近环境的影响可以有效降低，在经济上的优势非常突出，由于其机械化程度高，能有效降低劳动工人的劳动强度，施工周期短，还能有效降低工程施工成本，在城市地铁隧道工程施工中越来越受到关注。虽然其优势比较突出，但同时也存在着非常多的缺点，如设备的前期投资较大，对操作人员的操作技能要求比较高，如果隧道的转弯半径过小，其施工难度会成本增加。

该种施工方法对地质条件要求较高，如果覆土太浅，则容易造成施工沉降现象的发生，对施工人员的专业性要求较

收稿日期：2019–01–16作者简介：唐󰀃振兴（1985—），男，黑龙江海林人，工程师，主要研究方

向为隧道工程。

3 动态风险管理研究

风险评估工作是建立在过去大量工程经验和案例基础上的，并根据施工的不断发展，各种风险影响因素往往是变化的，风险评估可以对风险进行追踪和控制。

基于风险评估模型的动态风险管理研究。这种风险评估方法采用的是层次分析法和事故树分析法来对风险进行动态

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建筑管理第46卷第8期

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的评估。

首先会根据工程的特点，对工程进行层次划分，以层次结构的地层元素为顶事件来构建事故树，并对这些事故树的基本事故进行登记，然后采用事故树定量计算的方法来计算得到冒顶事故，然后对更深层次的风险概率和风险值进行 评价。

在利用事故树和层次法进行新奥法施工的动态风险评估过程中，首先是利用事故树的定量分析方法来对各种影响指标进行重要度进行分析，然后通过该事故树模型，来选择其中影响较大的因素来构建层次模型，通过层次分析法的应用来计算各种指标的权重，这样就能建立起来风险评价模型，为了充分降低盾构机掘进过程中的安全风险，相关人员须做好降水试验，并根据试验结果，对降水时间进行调整。

在盾构机顺利进洞后，应该将其两端焊接到出洞环预埋钢板和洞门钢环上，对洞门钢环和管片之间的间隙情况进行检查，并根据检查情况，来判断洞圈内是否需要埋设注浆管，这样可以及时出现险情及时进行注浆，还应该认真做好物资储备工资，从而及时应对风险。

为了对盾构施工中的各种安全风险进行有效应对，就应充分掌握这些因素，然后制订针对性的风险防范技术，对各种风险因素进行合理控制，避免风险爆发造成安全事故的发生。在整个过程中，风险因素的识别是关键，需要做好安全最终得到相应的风险值。

在地铁隧道不断掘进的过程中，各种风险值是不断变化的，这就是是对施工风险的动态评估。在盾构施工的过程中，通过风险辨识、风险评价，来构建风险监控指标及分级标准，这样才能形成一种基于盾构掘进过程动态监控的风险预警模型，及时掌握当前施工的各种风险因素及影响权重，这样才能为风险防范工作的开展和各种应急处理措施的制订，打下一个非常好的基础。

基于监测数据的动态风险管理。这时一种基于当前施工数据的动态风险评估提下，根据当前的监测值来对当前工程所处的风险状况进行评估。在隧道施工的过程中，对各种信息往往采用自动采集、无线传输、风险管理和安全预警及应急响应的关键技术和方法，这样才能建立起来对隧道施工的风险动态管理体系，该系统利用以有的勘察、设计、超前预报信息、地质编录、专业分析、专家经验对隧道施工的状态进行客观的评价。4 盾构安全风险管理和控制措施

4.1 风险控制措施4.1.1 渣土的改良

盾构机在塑性较差的砂卵石地层掘进过程中，由于地层的承载能力有限，往往不适合直接施工，需要做好渣土的改良工作，一旦改良效果不好，就容易对刀盘的正常工作造成影响，让刀具过早出现磨损的现象，土仓压力也难以建立。4.1.2 做好对盾构机的选型工作

盾构机的好坏对盾构施工效果有着直接的影响，应该根据实际地层情况，来对盾构机型号进行选择，针对特殊的砂卵石地层，应采用合适的盾构机械，使用高耐磨刀具，并采用螺旋输送机构，还应认真做好对盾构机的维修工作。4.1.3 做好对盾构机参数的调整工作

在盾构机的实际掘进使用过程中，应该使用有限元法或者参考过去盾构机施工的施工经验，对盾构机的速度、推力和排渣量进行合理的设定。在实际施工过程中，还应采用盾构管理系统对各种反馈信息进行监测，提前做好对推进参数的 调整。

有效对掘进过程中的风险进行控制。在实际盾构开挖的过程中，应该做好对地面沉降现象的控制工作，防止出现地面坍塌现象。盾构机在实际穿越砂层时，在保持推进剂推进速度不变的情况下，应该及时调节螺旋推送器的转速，或者对闸门的开度进行控制，将土仓的压力保持在合理的范围。

为了有效达到增加密封土仓压力的目的，应在螺旋输送器转速或者闸门开度不变的情况下，应通过使用千斤顶来增加其推动力，从而提高刀盘的速度和推进速度。在整个推进过程中，可通过添加添加剂和膨润土来改善土质，增加地层的防水效果，避免流砂现象的出现。

做好盾构机安全进洞的管理。在实际进洞施工过程中，为了避免衬砌间拉紧力松懈问题，应在再洞口布置衬砌装置。因此在进行安全管理过程中，应及时对洞口衬砌拉紧装置的布置到位情况进行有效的检查。

监测工作，建立有效的风险管理机制，有效保证盾构生产现场的安全，合理规避各种安全风险，保证施工顺利进行。4.2 对风险研判准确

4.2.1 深入推进安全风险管理

对盾构生产安全风险的研判过程中，须正确掌握盾构施工环节众多且比较复杂的特点。将风险管理融入到生产工作的每一个细节，不断强化对生产的安全控制，不断提升安全管理水平。

4.2.2 生产每个工作小组都要做好对本小组风险的自查分析

要重点注意现场环境的异常的排查，并建立详细的工作风险库，制订完善的防控措施。4.2.3 部门安全排查

须对安全管理、设备质量、劳动安全、作业纪律、应急救援方案，进行认真检查，至少每周要安排1次安全普查，并对风险源进行辨识和风险等级评估。针对发现的安全问题，一定要采取有效的安全措施，将爆发危险的可能降到最低。

5 结束语

伴随着时代的高速发展，城市拥堵情况变得越来越突出，各种地铁隧道工程越来越多。由于地铁隧道工程施工的特殊性，各种安全风险因素非常多，一旦应对不好，就很容易造成各种事故的发生。因此，在实际的施工中，一定要做好施工安全风险管理工作，及时掌握各种风险因素，并及时采取措施，将风险因素爆发的可能降至最低。

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