地铁隧道盾构施工风险分析与控制措施

发表时间：2021-01-06T06:19:09.427Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年22期 作者： 杨作良

[导读] 地铁隧道施工具有非常高的施工标准，而盾构施工正是地铁隧道施工的关键内容，也是目前科学技术发展下的重要施工技术。在该项技术的应用阶段，由于多种因素的限制，施工过程中很容易产生安全风险，给施工人员的生命财产安全带来巨大威胁，同时会影响地铁隧道施工的整体质量。杨作良

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摘要：地铁隧道施工具有非常高的施工标准，而盾构施工正是地铁隧道施工的关键内容，也是目前科学技术发展下的重要施工技术。在该项技术的应用阶段，由于多种因素的限制，施工过程中很容易产生安全风险，给施工人员的生命财产安全带来巨大威胁，同时会影响地铁隧道施工的整体质量。基于此，文章就地铁隧道盾构施工风险分析与控制措施展开论述。 关键词：地铁隧道；盾构施工；风险分析；控制措施 引言

地铁作为一种城市快速轨道交通系统正处在高速发展时期。随着我国城市轨道交通工程的发展，隧道工程项目施工规模和数量快速增加，其施工技术发展迅速。与其他施工方法相比，盾构施工方法在地铁修建中具有明显的优势。因此，研究地铁隧道盾构施工风险分析与控制措施具有重要现实意义。 1盾构机的发明与发展

盾构施工的设想19世纪初产生于英国，问世已近200年，日本、德国发展最为迅速。1788年，英国人提议在伦敦泰晤士河下修建一条隧道，但因竖井施工深度不够而被迫停止；1792年又开始了另外一条隧道施工，但因涌水仅修了30m再次停工。1818年，法国工程师Brunel发明了盾构机（敞开式手掘式），并在1823年提出了采用盾构机下穿泰晤士河修建一条隧道；1825年英国国会批准后动工，但因地层沉降而终止了工程。1834年Brunel采用改进的方形铸铁框架盾构机再次施工隧道，7年后终于贯通。另外，Brunel还在1830年发明了饱和含水层防涌水的“压气式盾构”，他为盾构法施工技术做出了卓越的贡献。

圆形盾构首创于1865年，并在1874年首次在盾尾拼装管片作为衬砌结构并进行注浆固定，为现代盾构法施工奠定了基础。19世纪末到20世纪中叶盾构施工技术相继传入美国、法国、德国、日本、苏联等国，并取得不同程度的发展。1961年法国成功研制了泥水平衡盾构机，1974年日本研制了土压平衡盾构机，这两种盾构机成为现代盾构的主流机型。 2盾构法施工风险分析 2.1地质条件复杂

由于我国幅员辽阔，地形地貌复杂，城市建设的风貌风格不一，不同地区的盾构隧道施工都有不同的挑战。并且勘察设计阶段，由于多种因素的制约，形成的数据资料往往和实际施工环境有出入，尤其管线密集的市区、岩溶发育地区等。这些因素都大大增加了盾构施工的安全风险。

2.2缺乏规范的安全风险管理规划

我国地铁建设还将长期处于发展阶段，而地铁项目往往投资规模大、建设周期长、标段多、周边线路复杂、施工工艺难度大且线路长，是一项极为复杂的工程。而且地铁工程涉及到的业主、监管单位、勘查设计单位、供应商、施工方、建设单位等各个参与工作者之间存在着更为错综复杂的关系，建设难度之大可想而知。所以，在地铁施工建设初期，建设单位应该设定出一份最具详细的全面整体的实施方案和风险管理方案，以全面应对施工过程中存在的风险。但是，目前我国的地铁建设单位并没有高度的风险管理概念和风险管理经验，缺乏全面规划项目实施以及规避风险的能力，进而导致工程实施过程中管理秩序不清晰，风险管理的责任主体不明确，无法充分地规避风险，因此地铁建设存在很多安全隐患。

并且在盾构隧道的施工阶段，某些施工企业过于重视经济效益，盲目节省成本，加快施工进度的推进，反而忽视了施工的整体质量，也给盾构施工带来了巨大的安全风险。 2.3盾构施工人员的管理风险

提高盾构施工人员的安全意识、专业技术素养，是保障盾构施工安全性的前提。由于部分施工人员没有过硬的专业素质，文化水平不高，对于地铁隧道盾构施工的认识不足，造成在具体施工过程中，缺乏相应的安全意识，不能按照施工建设的需求来做好安全防护。虽然

地铁建设安全管理已是相对成熟，很多管理人员也不同程度的掌握了这些管理办法，但关于盾构施工的安全问题仍然频发，造成事故的原因往往不是技术问题，而是管理工作不到位。由于现场管理、安检及操作人员考虑不周或麻痹大意、检查不到位，没有引起重视，造成了各类事的故层出不穷。

2.4盾构设备的使用管理风险

盾构机作为地铁盾构隧道施工的核心机械，往往是企业资产的重要组成部分，也是地铁施工安全风险控制的重中之重。总的来说，盾构盾构设备的使用管理风险主要存在以下方面：1、盾构机选型与地质条件不符，选型失误，是盾构施工最大的风险；2、盾构机运输、组装、拆机、调试风险，主要面临的是超宽超高运输风险、超大超重吊装风险；3、盾构施工过程中，始发与到达的风险最大，主要有：盾构基座变形、反力架位移或变形、破除洞门时涌水涌砂涌土、洞门密封失效或漏水、姿态突变、轴线偏离等；4、施工过程中设备损坏、特殊地层施工风险；5、设备管理维护保养风险，如开仓检查换刀。因此，加强盾构设备的管理，提高盾构设备资产投资效益，提升设备管理创效水平，减少地铁施工安全风险，才能促进企业可持续发展。 3盾构法施工风险及控制措施 3.1盾构始发及初始掘进阶段

盾构的始发和初始掘进工作在地铁隧道施工中有着非常重要的地位，并且在隧道挖掘逐渐加深，尺寸增加的状态下，施工环境逐渐恶劣。这就给相应工程建设提出了更高的技术要求，必须结合相应的技术手段来对开挖地层工作进行稳定性的控制，结合土层和水泥防护充当构建物来减少挖掘面受到不良低端的影响而坍塌，必须对土层结构改造确保挖掘面的稳定以后，才能进行下一步的施工作业。为了保证施工的安全性，在洞口掘进完成以后要对掘进开始位置增加压力，通过水泥风度的方式控制隧道口结构，保证洞口的稳定。由于盾构阻力会对隧道造成影响，因此要提前对盾构设备的基座轨道涂抹润滑油，减少刀盘对洞口挖掘带来的伤害。此外必须对基座导轨的高度、中心线位置进行控制，减少盾构移动给掘进工作带来的破坏。在盾构的掘进阶段如果需要进行试验挖掘，就要调整掘进的参数并结合地层位置变化的规律来控制掘进的方位。 3.2盾构正常掘进阶段

结合盾构始发操作和掘进位置的确定明确具体的施工参数，盾构设备就可以完成相应的掘进工作。为了保证掘进设备能够达到更好地开掘效果，就要让刀盘和土层的流动性保持一致，然后让整体线路的推进维持在相平衡状态下。还可以结合隧道线路上地质环境的不同选择不同的掘进模式。在盾构设备在土层状态下工作时，要通过设置参数保证设备在土层结构稳定状态下运转，同时确保足够的施工效率。在施工阶段选择合适的方案能够实现土层地质环境的测试，以便盾构设备在掘进模式下能够及时切换到不同状态来调整。按照输送设备排出土速度的要求，和地层变化的特点对地铁隧道进行监测。在坡面的施工作业中，要及时关注挖掘的土量，让注浆操作符合排水作业的情况。

3.3盾构到达掘进阶段

盾构设备开始掘进工作主要是达到端头以后，需要转变以往的掘进操作，利用保护方案稳定隧道的土层结构，让路线能够符合设备推进的要求。简单的盾构挖掘显然不足以满足施工需求，主要有两种方式来进行操作：第一是在设备到达相应位置后即可对土层进行拆除，第二是在设备到达土层防护之前进行拆除作业。第一种方式施工作业操作带来的反馈非常良好，可以大范围应用到地铁隧道施工地层稳定性的防护当中。而第二种方式则必须对地层进行加固操作，强化洞口的坚固程度，用以防止盾构姿态的变化，控制掘进动力。但在这个阶段因为设备推理的降低可能会减小管片的作用力，使得管片的连接位置漏水，这就必须让工作人员在管片安装的过程中加装固定装置。 3.4完善地铁盾构施工安全管理体制

在地铁盾构施工中安全风险的管理首先要进行管理体制的创新和完善。管理体制的创新要摒弃旧的发展模式，对以往的管理体制中的弊端进行调整，将整体功能发挥到最大程度。对地铁盾构施工的管理不能一板一眼，需要灵活多变，面对不同程度、不同大小、不同规模的施工要合理规划管理模式，在管理体制上可以采用不完全相同式管理。例如，在小程度的地铁盾构施工上，只需要指挥特定的人员进行不定期的查看，或者将全部任务分到一个小组中，在能够有效保障施工质量的前提下进行小规模的安全管理；相反，如果需要一步到位完成地铁盾构施工，可以让技术指导和几个单位的工作人员一同到现场监督施工，进行局部管理，可以有效提升地铁盾构的整体质量。 结语

综上所述，在地铁隧道盾构施工中必须要树立“安全第一”的理念，大力推动和改善盾构施工的安全生产管理水平。施工管理人员要不断强化安全管理能力，加强对一线工作人员的安全意识培训和自救能力培养，在最大程度上减少地铁盾构施工安全事故的发生概率。 参考文献

[1]李宗豪.地铁盾构施工风险的分析与控制[J].智能城市，2019，5（20）：175-176. [2]赵鹏.基于地铁盾构施工风险分析[J].佳木斯职业学院学报，2019（07）：228-229. [3]李伟平，倪向阳.城市地铁盾构施工风险分析[J].住宅与房地产，2017（17）：260.