地铁盾构施工风险管理研究

发表时间：2018-09-18T19:09:04.943Z 来源：《基层建设》2018年第25期 作者： 单昱桥

[导读] 摘要：近年来，在盾构施工广泛应用及快速发展的背后，随之而来的是各类安全风险事故，如武汉地铁4号线二期盾构接收时发生涌水涌砂导致地面沉降事故，武汉地铁六号线10标发生涌水涌沙事故，天津地铁2号线突发涌水导致盾构机被埋事故，北京地铁10号线六莲区间京西机务段发生隧道坍塌等事故，对地铁工程的施工及后期使用造成严重的安全威胁，也对地铁施工风险控制提出了更高要求。 中铁十九局集团有限公司 北京 100176

摘要：近年来，在盾构施工广泛应用及快速发展的背后，随之而来的是各类安全风险事故，如武汉地铁4号线二期盾构接收时发生涌水涌砂导致地面沉降事故，武汉地铁六号线10标发生涌水涌沙事故，天津地铁2号线突发涌水导致盾构机被埋事故，北京地铁10号线六莲区间京西机务段发生隧道坍塌等事故，对地铁工程的施工及后期使用造成严重的安全威胁，也对地铁施工风险控制提出了更高要求。在地铁工程的实际建设过程中，风险问题不可避免，而且，不同城市、不同地质、不同水文、不同环境会带来不同的风险，不同的风险就会有不同的处理措施，如果处理不当就可能带来不同的安全事故，不仅威胁整个工程建设过程中施工人员的生命财产安全，而且影响地铁工程在社会中的良好形象。所以加强对盾构施工过程中遇到的风险的研究，针对不同的风险形成相应有效的处理措施，减少和降低风险对施工的影响就显得极为重要。

关键词：地铁盾构；施工风险；管理措施 1地铁隧道盾构法施工的特点 1.1安全性较高

盾构法的施工地点通常在地下，这使得整个施工过程受地面情况和季节因素的影响较小，可以随时随地安排施工。与其他城市建设工程施工容易受到地面交通、气候等外部因素的影响不同，城市地铁隧道工程采用盾构法施工可以避免这些外部因素的干扰，进而可以有效确保施工进度。

1.2工作效率较高

随着盾构法施工技术本身的进步，盾构法施工中应用到的各种施工机械的先进性也越来越高，这些机械设备的应用使得应用盾构法一次性就可以完成开挖、支护、出土、衬砌等工作，从而使施工速度得到了极大提高。 1.3产生危害较小

因为盾构法的施工地点主要在地下空间，而且距离地面还有一段不小的距离，所以对于城市地铁的隧道施工而言，采用盾构法施工几乎不会对地面建筑群造成影响，即使是需要穿越河底的一些工程，也不会对地面、水面交通带来任何影响，具有危害性低的优势。 1.4经济性更佳

我国的地域跨度较大，不同城市的地质条件可能存在一定的差异，而无论是哪种地质条件，盾构法施工技术都具有较好的适用性，是多种施工技术中性价比较高的一种城市隧道施工技术，值得在城市地铁施工作业中进行广泛推广和应用 2地铁盾构施工所面临的风险问题 2.1盾构始发接收施工带来的风险

以某地区盾构施工为例，由于该地区地质条件复杂，多为粉砂、粉质粘土和粉土地层，地下水含量丰富，盾构在施工过程中，存在很大风险，尤其是在盾构始发到达时，需要凿除预留洞口处钢筋混凝土墙，而后由盾构刀盘切削洞口土体进入洞圈密封装置。此过程洞口土体暴露时间较长，容易造成加固土体或洞圈密封装置的缺陷而发生洞口涌水涌砂危险，甚至造成地面坍塌，是盾构施工过程中的重要风险控制环节。

2.2掘进偏离设计轴线风险

在盾构隧道施工过程中，应尽最大努力保证开挖隧道轴线符合设计轴线。当盾构施工偏离设计轴线后，为了保证实际施工轴线符合设计轴线，盾构在接下来的施工中必须采用相应的纠偏措施来进行姿态的调整。纠偏措施如果制定的不合理或者执行的不到位，很可能引起隧道管片的受力不均，进而引起管片的破损。另外，当隧道轴线与设计轴线偏差无法通过盾构的纠偏进行弥补时，就需进行线路的调整，这种调整对于隧道后期的运营存在较大的影响（列车降速、乘客乘坐感受差等）；对于偏差较大无法进行调线的隧道，只能采取其他措施进行处理（如：采用明挖工法对已有隧道进行破除，重新修建）。

总结以往工程中引起盾构姿态变差的原因主要可分为以下4个方面：测量原因、盾构操作原因、盾构设备原因、地质原因。实际施工中，盾构偏离设计轴线，是一个由小到大，逐渐累积直到无可挽回的过程。细究其原因往往不是一种，而是前述多种因素的叠加效应。 2.3盾构施工下穿河流的风险

盾构下穿河流施工过程中，由于盾构上方覆土厚度减小，盾构推进时易产生向上挤压力，引起河床底部周围土体松动，导致盾构隧道上方的土体向上隆起。为填充管片和土体之间的空隙在进行壁后注浆和二次补浆时，浆液易穿透覆土层，极容易发生渗漏水情况，若处理不好，会引起河水灌入隧道，产生灾难性事故，是盾构施工过程中的重要风险控制环节。 3地铁盾构施工风险管理控制措施分析 3.1盾构施工开挖前要做好地质勘探工作

在地铁轨道建设中，经常会遇到某些地质环境恶劣的情况，如断层、土层薄弱等情况，这些都会给工程的进行带来影响，因此必须实现对要挖掘的现场进行勘测，确保工程的安全和顺利。及时对盾构机进行保养，为了确保盾构施工的顺利，可利用多方向支撑液压钻机预先对要施工场地进行勘测，及时掌握有效的施工信息，以便于及时做出相应的处理方案。当盾构每天的施工进度超出20～30m，要使用地质雷达，充分掌握施工现场的地质信息，以便于接下来的施工。 3.2盾构始发、到达

根据地质勘察资料对盾构始发端及到达端的土体进行加固，保证盾构施工始发阶段及到达阶段的安全。在进行端头加固方案确定时，应包含以下几方面的内容：加固范围、加固施工方法、加固后土体强度等。在端头加固施工完成之后，应及时对加固效果进行验收，只有在加固效果满足原定方案要求时，才可进行下步工序；若加固效果不满足原定方案，应继续进行加固施工，直至加固效果满足施工方案。在满足端头加固条件后，尚需在始发、到达端安装扇形压板及橡胶帘布，在安装完成后方可进行盾构的始发、到达。

作为盾构掘进过程中较为重要的关键工序，盾构始发、到达段，应对其参数着重控制。由于端头土体的特殊性，在确定掘进参数时应根据土体的加固效果进行，同时在盾构推出始发加固段土体时，应确保土舱内压力已建立，保证未加固段土体的稳定性，确保盾构出加固区后不发生地表塌陷事故。

3.3 对于地铁盾构工程的施工风险评估

在我国当前的地铁盾构工程施工中，施工风险评估方法十分繁多，从类型上来划分，主要分为定性、定量以及综合性的分析方法。虽然方法很多，但是在这些方法中大部分都存在计算较为复杂，计算结果容易受到计算者的主观因素影响，部分的变量数据确定效果不够理想等问题。在地铁盾构工程施工过程中，主要采用的风险评估方法是肯特指数法，该种方法主要运用规范及相关理论作为主要的风险评估数据依赖，将基本指数、选型设计、施工、后果等指数进行多方面的量化分析总结。 3.4提高盾构施工人员的技术水平

地铁工程建设具有一定的特殊性、复杂性、专业性以及技术性，这就对施工人员及管理人员的技术水平提出了很高的要求。所以提高盾构施工人员的技术水平是施工单位的迫切要求，同时也是保证施工安全与质量的前提。在盾构施工开展之前，对全体施工人员进行专业技术知识和实践操作能力的培训，着重强化对施工现场一线操作人员尤其是农民工的施工技术培训教育，并对新进场的作业人员进行严格考核，加速新员工职业技能水平的增长，深化施工人员对施工过程中各项标准及规范的理解。与此同时，扩大现场施工管理范围，提高施工管理人员对整个工程施工过程风险控制的重视程度，并对监测过程中出现的各类潜在安全因素进行详细记录与整合。此外，加强对现有安全生产法规和工程建设强制性标准的宣传，深化施工人员对施工过程中各项标准及规范的掌握。加大贯彻与监督实施的力度，增强施工人员安全防护意识，提高施工人员安全操作技能和知识水平。 4结论

总之，在城市地铁建设中，盾构法施工技术在已得到广泛的应用，盾构法施工对周围建筑及地面变形控制较好、施工速度快，施工环境好，而且盾构隧道的造价已接近甚至低于矿山法隧道或明挖法隧道。但在盾构施工重要节点环节和特殊施工环境时，仍存在较大风险，因此，在盾构施工技术提高的同时，施工风险安全管理工作也要同步提高，将地下复杂地质条件、周边环境、地下水位等影响因素纳入考虑范围之内，结合盾构施工规范和盾构施工经验对风险的控制，制定更加详细性、准确性、高效性的保障性措施，以便应对各种高危风险。

参考文献：

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