浅谈地铁盾构施工的安全风险管理

浅谈地铁盾构施工的安全风险管理

王侨旗

广东重工建设监理有限公司510700

摘要：在地铁隧道盾构施工过程中，因为各方面因素存在不同程度的风险，所以需要施工单位在具体施工环节中，充分考虑地铁所在位置地质的复杂性，针对盾构施工中所存在的风险问题进行识别与评估，进而制定完善的安全风险防范体系，为在保障施工安全的基础上，确保在规定的工期内保质保量竣工并提升施工的综合效益奠定基础。基于此本文分析了地铁盾构施工的安全风险管理，以期提供一些借鉴。

关键词：地铁盾构；安全风险；管理

引言：在21世纪的发展中，城市化进程不断加快，在发展过程中将地铁作为一种必然的交通工具选择，在地铁工程中通过盾构施工技术保障了其施工的顺利开展，当前其中不乏存在着一些安全风险因素，对其施工质量产生了一定的影响，因此加强对盾构施工中的安全风险控制以及管理至关重要。下面文章对盾构安全管理工作进行了阐述，希望能够对有关工作的开展提供帮助。

1、盾构隧道施工风险研究的重要性

盾构法施工技术，目前在很多国家运行较为成熟，随着城市规划和地面交通拥堵情况的双重因素影响，地铁盾构施工将会在更多城市大力发展，但因施工工序多，技术复杂，对周边建（构）物、环境保护等要求逐渐提高，使地铁隧道工程有较高的风险性。如何有效识别盾构施工风险，预知风险成为地铁施工前的研究因素，为加强盾构施工的安全管理可靠性，风险识别研究尤为重要。

2、地铁隧道盾构施工的施工特点

2.1盾构施工的优点

将此施工方法运用于地铁施工位置周围建筑物密集的工程中，不仅可以有效减少地铁施工对道路和建筑物产生的影响，还可以减少对周围居民日常生活的影响；盾构施工的机械化程度高，可以按照既定的操作程序开展，施工管理和控制更加容易；利用该施工方法可以通过控制盾构的施工参数来减少对地层的干扰；该施工方法不容易受到气候条件的影响；穿越江河湖时时，不会对航运产生影响。

2.2盾构施工的缺点

若周围障碍物较多，会导致建筑物沉降变形；若地层中含有有毒气体，会影响施工人员生命安全，或施工过程中遭遇流砂地层、地层空洞等均会对施工产生影响；若施工隧道的曲线半径过小，隧道覆土过浅时采用该工方法操作难度大；盾构施工中的自动导向系统、动力系统、密封系统等要求操作精度高，稍有偏差会导致成型隧道出现质量缺陷及地面沉降等风险；并且运用盾构机施工隧道价格昂贵。

3、盾构施工中普遍存在的风险

3.1盾构进出洞存在的风险

对于盾构进洞（始发）主要指的是：盾构机在放置在始发井中的始发基座上后，盾构机靠着反力架及负环管片的支撑体系，使得盾构机能够平稳推进入土体中去，以及完成端头墙及加固区的掘进施工，并沿着隧道既定路线轴线掘进施工的施工工艺。对于盾构出洞（接收到达）主要指的是：盾构机在接收井端头墙的外侧不断的朝向接收井内部接收基座进行施工，盾构接收施工在做好相应的准备工作基础上，对洞门密封装置要求较高、以及还需注意对洞门的封堵。按照相关调查研究，在盾构的进出洞风险控制中，最重要的就是要确保洞口的土体稳定，在这当中，如果端头加固其自身的效果不是很高，这样不但会造成其洞口面产生流水流砂，严重的还会造成地面出现沉降、坍塌等安全问题。

3.2开挖面失稳风险

在进行地铁隧道盾构施工时，如果在开挖的过程中遇到流砂或管线等地下构筑物或者不稳定地层时，会导致盾构机对应掘进掌子面受力不均，导致对映地面发生沉降、坍塌或者磕头的情况。此外，在开挖时如果前方地层存在空洞，会使盾构机掘进对映掌子面失稳，出现不可逆转的栽头、轴线偏移和地面塌方等情况。若盾构机推进过程中，遇到超浅覆土，地面湖泊、江河等，会导致掌子面及盾构机上部覆土被击穿，造成地面与土体间形成泄压通道，不易盾构施工控制，存在隐患。如果盾构机施工过程中遇到涌水涌砂的情况，会导致盾构机掌子面失稳，对应地面产生大面积塌方等等。

3.3车辆伤害的风险

盾构隧道的水平运输主要是靠电瓶车，由于隧道搭设的临时性轨道质量相对比较差，如果电瓶车刹车不灵敏或者司机不正当的操作都会使电瓶车发生意外，造成电瓶车溜车事故，轻者撞坏了设备，重者伤及人命。1998年3月19日晚，在上海地铁2号线陆家嘴-东昌路区间，电瓶车司机在清理轨道下的泥土时启动电瓶车但是没有打铃警示，车才开了几米远就撞到了民工方正飞。

4、优化地铁盾构施工的安全风险管理措施

4.1优化管理手段，实现信息化管理

为了进一步提高地铁施工安全风险管理能力，要优化管理手段，实现动态信息化的管理目标，可以借鉴“北京盾构施工实时管理系统”这一管理形式，有效使用系统平台进行盾构状态监控，监控范围可以达到85%，监控平台其最重要的特点就是实时掌握施工情况，反映盾构各项掘进参数，这与盾构施工过程控制，出现问题及时调整的施工管理理念相一致，实现了盾构的动态信息化管理，保证在盾构出现安全隐患时能够立即反应，及时处理，有效保证盾构施工安全可控，是目前我国在地铁盾构施工安全风险管理中应用的最新技术。

但是，在信息化管理的过程中，仍存在技术难题，例如，“盾构施工实施管理系统”无法有效监测盾构的始发动作与到达动作，因此，还需要额外针对这两部分进行安全风险管理，以避免安全风险事故的发生。以“南京地铁元通站”为例，因为南京地铁元通站的施工环境及地质条件相对复杂，在选择到达井设计方案的过程中，没有选择端头加固方法，并且水平探孔偏少，由于对始发动作环节的忽视，管理人员忽视了水平探孔出现少量的流水以及涌砂，导致盾构进入达到井拆除结构时，整体结构崩溃，盾构全部被埋，沉降现象严重。因此，在优化管理方法的过程中，除了要实现信息化管理，还要针对信息化管理中不能覆盖的部分进行改进，确保安全风险管理覆盖盾构施工的全过程。

4.2提升盾构技术的安全性

在地铁盾构施工过程中，还可以从施工技术着手，提高盾构技术和地铁建设的安全性。盾构机有3大核心技术，分别是自动控制技术、液压技术和密封技术。盾构机的3大核心部件包括刀盘、管片拼装机及螺旋输送机。要提升盾构技术的安全性，需要从技术掌握、部件配备等方面进行优化，以实现盾构技术的有效应用。以盾构的开仓作业环节为例，在盾构开仓作业过程中，除了需要有明确的安全施工方案，还要做好进仓人员的培训工作；开仓前，盾构机要在整机设备检查无误的情况下，保证其气压系统以及人闸气密性都符合施工的检验标准，并且盾构停机位置地层已经进行加固，还需在盾尾后3-10环范围内的管片利用双液浆打注止水环箍等等一系列的措施，方能保证进仓作业人员的人身安全。

另外，在提高盾构技术的安全性的过程中，还应对已发生的事故进行分析，从而找到盾构施工的控制重点。例如，出现灾害性沉降时，要明确沉降原因：可能是因为地下水压强较大或地质条件不能满足盾构掘进需求等。主观因素是施工中盾构超挖而造成地面沉降、推进参数在匹配过程中其匹配值并不合理等。而客观因素是因为注浆材料自身的不稳定性、土体施工不可避免的扰动以及盾构的选型。综合分析主观因素与客观因素后，需要在明确问题的基础上，加强对盾构施工技术的有效控制；如盾构机进出洞门时应优化反力架的强度、注重盾构机自身的旋转状态，并保障加固区的加固效果；在洞内进行轨道运输的过程中，需要确保人员与车辆的分离，洞内进行二次注浆时，应提升相关人员的安全保护程度；对于盾构设备的管理，应依照地方政府现行的《建筑施工起重机械设备安全管理规定》等进行有效的管理，从根本上提升盾构技术的安全性，为其技术的有效应用提供制度保护。

4.3针对盾构施工风险进行合理性规避

盾构施工的主要风险包括：地质与盾构选型的风险、盾构组装与调试风险、盾构始发与到达作业的风险、盾构掘进施工的风险、特殊地段盾构施工风险、盾构设备维护与保养的风险。这些都是盾构施工中主要存在的安全风险，在明确盾构施工风险的前提下，有针对性地进行合理控制与合理性规避，可以推动盾构安全施工。例如，针对盾构始发风险，可以进行技术创新与管理方法的改进，利用盾构钢套筒始发、冷冻法土体加固等施工技术等促进盾构的平衡始发，实现施工风险的有效规避。还需在明确盾构施工技术的不足以及存在问题的基础上，吸取地铁盾构施工安全事故的经验教训，加强对盾构施工中主要参数、盾构姿态、注浆量及注浆压力、监测数据等方面的有效监控，以提高安全风险管理能力，实现全过程的施工管理。5、结语

总之，地铁盾构施工专业性强，其中存在着非常多的风险因素，因此在实际施工中，要对环境以及地质严格进行勘查，对盾构机设备适应性进行严格审查，对现场及隧道影响范围环境充分掌握，针对风险制定具有针对性的对策，以确保盾构施工的安全有序进行。

参考文献：

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