地铁盾构施工的安全与风险管理分析

地铁盾构施工的安全与风险管理分析

张驰

中铁四局集团第二工程有限公司 江苏省苏州市 215000

摘要：在城市交通运行过程中，由于城市不断发展、人口的不断增加，城市交通已处于拥堵状态。许多城市开始建设地铁项目以用于减轻城市交通压力。在地铁建设过程中，盾构施工是一个非常重要的环节，但因为受到很多因素的影响，地铁盾构施工也面临着诸多风险。本文以如何加强地铁盾构施工的风险管理和控制，提高地铁盾构施工过程的安全水平，促进工程的顺利进行。

关键词：地铁盾构；建筑物；盾构始发；盾构接收

当前，盾构法已成为我国城市地铁隧道施工的主要方法。在广泛应用的同时，许多安全问题也逐渐显现出来。由于地铁盾构施工涉及面广，施工地层多样化，这也就造成了差异性大、且存在许多不确定因素，这些问题都可能会导致安全事故的发生。一旦发生安全事故，将造成严重后果。因此，我们就有必要大力的推进地铁盾构施工安全风险管理研究，积极推进我国地铁建设。本文结合地铁盾构施工的特点，分析了施工中的风险及控制措施。盾构始发施工的主要内容：始发竖井的基坑开挖、始发端土体的加固、始发基座的安装定位、反力架和负环系统的安装等等。盾构接收施工主要包括洞门凿除、洞门防水装置安装、接收基座安装、接收井盾构的吊出等内容。盾构正常掘进指的是盾构机克服阻力和摩擦力切削土体向前推进的过程。切削土的主要工具是刀盘和刀具，其摩擦主要是由于盾构机壳与隧道围岩之间的摩擦引起的。隧道结构衬砌是指盾构机继续前进时完成管片拼装，并通过注浆泵等装置将配套好的同步注浆浆液充填至到建筑的空隙，以提高隧道的强度和防水能力。

1.地铁盾构施工中的安全风险

1.1进出隧道的安全风险

盾构出洞指的是盾构机离开盾构始发基座后，由固定线路向前进行掘进的施工作业。盾构出洞是指盾构机进入接收端头接收基座施工的工作。盾构施工的主要工序为：盾构施工准备、隧道洞口拆除、隧道施工、隧道洞门封堵。盾构进出隧道过程中存在诸多风险，其中最大的风险是始发接收端洞口处土体的稳定性。如果端头没加固好，那么就会造成孔洞口面涌水涌水、坍塌甚至地面沉降。

1.2开挖面失稳安全风险

地铁盾构施工中开挖面失稳的原因有很多，主要原因是以下几个方面。（1）开挖过程中遇到管道或流沙时，会造成盾构机磕头和突沉。（2）盾构掘进过程中，碰到了地层空洞，这种情况将会造成盾构机轴线的偏移。（3）盾构机遇到水时，会有大面积塌方。如果同步注浆浆液性没有达标，那么就会降低开挖土地的稳定性，甚至造成地表大范围变形。

1.3盾构机穿越密集建筑物沉降的安全风险

盾构机在穿越密集建筑物的过程中，地表易发生变形，对周围建筑物和生活环境将产生巨大影响。地表变形会造成环境污染和地下水土流失。如果变形的环境非常复杂，那么周围的建筑物就会有不同程度的倾斜和沉降，甚至造成倒塌开裂。在盾构施工过程中，会受到多种因素的影响。地表变形阶段可概括为早期、开挖前、盾构通过时、盾构空隙、后期，在这几个时候都可能会发生地表沉降。

1.4盾构掘进过程中塌方的安全风险

据盾构隧道事故统计，施工期坍塌事故占事故总数的60%。地表沉降和地面塌陷以及隧道坍塌主要原因有以下几种。首先，由于没有建立土压平衡，从而导致开挖面不稳定。其次，就是刀盘超挖以及刀盘附近地层有很大的损失，从而造成了地面塌陷的发生。以上事故在一定程度上会阻断道路，造成建筑物沉降。盾构施工过程中，经常会发生塌方事故。一旦出现问题，如果不知道问题的原因，采取不了控制措施，塌方情况就会进一步扩大，可能还会造成地面大规模沉降，导致盾构机无法正常施工，影响施工进度。

2.地铁盾构施工安全风险管理措施

2.1有效控制刀盘和刀具磨损

盾构施工过程中，会遇到各种地层，但对刀盘和刀具的最大损害并不是因为坚硬地层，而是施工过程中因为各种岩土层的频繁变化，这必然会造成刀盘和刀具的磨损。施工过程中应尽量避免刀盘和刀具的磨损，就应该采取这几点措施，①为了提高工作效率，可以适当增加刀具数量，科学合理地布置刀具。②选择刀具时，要满足施工现场岩土层的需要，合理选择刀具尺寸。③为了保证盾构在特殊岩层中的掘进效率，可以对滚刀进行改进。减少刀具磨损，可以实时更换刀具使用。

2.2软弱地层施工的有效控制

在实际的盾构施工过程中，因为软土容易失去压力平衡，发生风险事故，因此在施工过程中应采取相应的措施加以控制。选择泥水平衡盾构机，可以控制泥水压力和粘度，保证推进效率，从而可以有效避免地面沉降的发生。在淤泥质土层中进行盾构施工时，因为地下水的压力往往会对施工过程有很大影响。在盾构泥水的压力比淤泥土压力小的情况下，容易导致开挖面失稳，这就会发生塌方的事故。因此，在软基盾构施工过程中，必须有效地控制地下水压力，以避免开挖过程中的塌方和隆起事故。在盾构施工中，为了保证施工质量，我们就需要采用淤泥层进行注浆进行加固，但是需要注意泥浆的参数指标。

2.3管片拼装、同步注浆和管片拼装的有效控制

在盾壳保护下，可以顺利的把管片拼装机运输到盾的尾处，然后将管片拼装成环。管片应从隧道底部开始安装，并彼此相邻。在安装指定位置的分段块中，使用相应的推进油缸进行顶紧。在确定顶紧压力大于所需压力时，及时的把方管片安装机移开，然后进行下一管片块的安装，并对管片连接螺栓进行二次复紧加固。在下一环的推进过程中采用厚浆同步进行脱出盾尾管片与围岩之间的建筑空隙回填注浆。同步注浆的目的是稳定管片结构，加强隧道管片防水、控制盾构掘进方向。因此，当盾构尾部建筑空隙形成时，我们就需要将注浆系统和内置注浆管一起对建筑空隙进行同步注浆。在注浆过程中，应注意注浆配合比和注浆量，还有就是需要注意注浆压力的技术指标。

2.4有效避免隧道盾构地铁施工塌方事故

塌方时，为防止地表水进一步渗入隧道，我们就需要减少隧道涌水量，然后截流塌方周围地表水，最后回填塌方孔。还需要控制开挖面压力平衡，控制盾构机的前进速度和开挖速度，这样就可以有效地减少地面沉降。为了防止地表沉降面积的扩大，必须增加注浆量。做好监控工作，对出土量和注浆量进行有效监控，及时调整盾构机的推进参数。

2.5有效避免隧道盾构地铁开挖面失稳

在地铁盾构施工过程中，会出现承载力较弱的地段。此时，若开挖参数调整不当，那么开挖面就会失稳。如果这种不稳定局面没有得到有效的控制，那么就会对地面安全构成巨大威胁。遇到承载力较弱的地段，应采取适当措施，避免开挖面失稳。首先对地层中的残积土进行改良，保证开挖后的渣土具有良好流塑特性。然后就是要控制施工段土层的压力；最后是要保证排土量与开挖量的平衡，有效控制推进参数和渣土排土量。

3.结束语

总的来说，加强技术人员能力培训，可以减少人为失误造成的施工问题，控制地铁盾构施工作业，可以提高盾构施工作业水平，做好建筑物与地下管线风险的规避工作可以提升结构施工的合理性，下穿河流风险规避方法的应用能够减少地下水对工程施工造成的影响。针对盾构施工过程中存在的风险，制定风险管理措施，提高地铁盾构施工的稳定性，促进产业经济的稳定发展。

参考文献

[1]陈国康.浅析地铁盾构施工的安全风险管理[J].建材与装饰，2019（31）.

[2]范文卿.浅谈地铁盾构施工安全风险防范[J].居舍，2018（3）：116.

作者简介：张驰（1992-08），男，汉族，籍贯：安徽省宿州市，当前职务：工程部副部长，当前职称：助理工程师，学历：本科