地铁区间隧道盾构施工安全风险管理的措施

发表时间：2018-01-26T16:15:56.653Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第25期作者：池龙

[导读] 本文对地铁区间盾构施工风险管理进行了综合性分析，并提出了相关风险控制策略，以供参考。

中铁七局集团武汉工程有限公司湖北武汉 430000

摘要：经济的发展带动了地铁工程的发展，因地铁工程涉及范围广、建设周期长，且施工地质条件较为复杂，整体施工难度较大，导致施工过程中产生的风险较大。盾构法是地铁区间隧道施工过程中一种常见且有效的施工方法，其虽具有很多优点，然因设备投资大、操作要求高、影响因素复杂等问题，导致施工过程仍存在许多不确定的因素，风险较大。为保证盾构法顺利实施，且发挥成效，就必须加强相关风险管理。基于此，本文对地铁区间盾构施工风险管理进行了综合性分析，并提出了相关风险控制策略，以供参考。

关键词：地铁区间；隧道掘进技术；风险管理

引言

近年来，城市地铁已在我国获得了大规模的发展，而盾构法以其独特的优势逐渐成为城市地铁隧道修建的主流方法。但在盾构工法快速发展的同时，也暴露出许多问题，其中隧道建设期间的安全问题尤为突出。因盾构隧道工程具有涉及专业广、建设规模大、建设周期长、地理位置特殊、质量和安全要求高等特点，使得影响安全施工的不确定因素较多，可能引发的事故种类繁多，并且一旦发生安全事故其后果相当严重。

1、工程概况

1）线路情况都市工业园地铁区间起讫里程K28+060.8~K29+206.968，全长1146.168m，区间拟用土压平衡盾构机进行施工；分别于K28+591壹处设置联络通道，采用局部破除管片后矿山法施工。2）工程地质与水文地质条件隧道埋深约9.2m~20.1m，盾构区间典型的地质横断面如图1所示，洞身穿越地层以砂卵石为主，同时具有无水、富水等不同地层赋藏特征。3）周边环境本区间线路沿市内交通干道敷设，地面交通繁忙，且沿线近接建（构）筑物及地下管线较多，施工风险比较大。为降低盾构施工风险，提高施工效益，本文对该区段施工进行风险研究。

2、地铁区间隧道盾构施工概述

盾构法是地铁区间施工过程中常用的方法之一，它主要是通过盾构机开挖隧道。通过盾构机外壳可有效抵抗土体压力，同时将千斤顶顶住既有管片，通过活塞杆产生推力，让盾构刀盘在地层中进行土体切削，使其不断前进。在盾构机掘进过程中，每掘进一环就要衬砌一环。同时，要利用盾构机尾部的管片拼装机对管片进行定位安装，并通过水泥浆液填充围岩及管片间隙，以此来稳定围岩压力，避免其变形。相对于其他施工方法而言，在地铁施工建筑物密集地段，选用盾构法可降低道路及建筑所受到的影响。盾构机械化程度较高，可按照规律的程序操作，便于施工控制。另外，盾构法受气候条件干扰较小，并可通过控制施工参数，将地层扰动控制在最小范围内。当然，盾构法也存在自身缺陷。首先，盾构法投资较大，运作成本较高；其次，当地层中存在沼气、空洞、流沙地时，会对施工效果产生极大影响；另外，盾构液压系统、自控系统操作较为复杂，对相关人员具有较高要求。总体上来看，盾构法是地铁区间隧道施工过程中行之有效的方法之一，但也会受到部分因素干扰而产生风险，需要采取相关措施对这些风险因素进行控制，保证施工得以顺利进行。

3、地铁盾构法施工风险识别分析

地铁盾构法施工风险识别分析主要包括以下几个环节：首先，要对盾构法的风险及特征进行分析，理清盾构施工风险因素的层次性，以保证风险控制目标明确；其次，根据施工流程图，对施工各个环节进行细致分析，由专家进行验证，找出不同环节存在的风险源。最后，在上述基础上从盾构机械设备、地质环境、施工管理方面对风险进行识别。在风险识别过程中，应当遵循以下原则：（l）由粗及细，由细及粗；（2）对风险内涵进行严格界定，并充分考虑风险因素之间的想关性；（3）做到先怀疑，再排除；（4）风险确认与风险排除并重；（习必要时，可通过实验进行充分论证。

4、城市地铁区间隧道盾构施工风险管理策略

4.1控制地层与重要建筑物的隆降

在盾构机掘进施工前，要对施工影响范围内的地面建筑物、地下障碍物、地下管线以及地下设施等进行详细探查，并对重要建筑物给予必要的事先加固或保护。若未对地层及重要建筑物进行保护采取针对性措施很有可能造成地层及重要建筑物沉降。①要建立严格的隧道沉降量测量控制网，及时定期的对地层及建筑物进行监控，并分析盾构前方监测点的监测数据，充分掌握盾构施工对隧道及本身周边环境的影响。地铁施工中地面监测数据一般控制在-30~+10mm范围以内。若地面变形接近-21~+7mm时，应尽快找出原因并采取相应的而措施。若超出此范围，为防止地面地面沉降量进一步加大而引起地面塌陷等风险，应立即停止掘进，对地面相应位置进行围蔽，分析原因并采取相应的处理措施。②结合现场环境在盾构机进站时，要采取准108管棚加固拱顶及地面注浆加固以稳定进站洞口，使洞口地基土结构达到理想状态，除此之外还要为降低地面沉降，要强化同步注浆及二次注浆管理。

4.2控制掘进过程的风险

在盾构掘进过程中，有效管理掘进参数，合理设定土仓压力系数。为保持开挖面始终处于稳定状态，要不停优化掘进参数，进而把握好建筑物及地层沉降度。在砂卵石地层中施工时，可通过渣土改良或将适量浓度较高的膨润土灌入刀盘面、土仓内以保障仓内土压平衡及渣土和易性。在施工初级阶段，可结合实际调整参数从而保障后续工程顺利施工。在施工期间，结合实际对阶段性的调整盾构参数，因为地质条件、埋深及周围环境均会出现一定程度变化。同时，为保证施工的顺畅性，要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形孔隙中充填足量的