地铁盾构施工安全保障措施研究

地铁盾构施工安全保障措施研究

荆富

中铁七局集团郑州工程有限公司，河南郑州，450000

摘要：本文对复杂地质条件下地铁盾构施工技术要点及安全影响因素进行分析，首先对该技术的特点进行研究，提出了对应的风险识别，以使该技术的风险评价及风险管理。只有这样，地铁盾构施工才得以顺利进行，城市交通建设质量也能得到提升，对我国盾构施工领域的发展有着重要的促进作用。

关键词：复杂地质；地铁盾构；施工安全；保障措施

前言：以当前的城市交通发展现状来看，交通规划愈发向地下扩展，这使得不同类型的工程项目间发生交叉的现象愈发普遍。此时，基于综合效率和安全性考虑，盾构施工被广泛应用于城市轨道交通、公路隧道、铁路、城市下穿隧道等领域，施工单位采用盾构施工技术，使工程施工得到顺利进行。但中于地下地层的条件相对复杂，导致盾构施工中常有地面变形及沉降等问题，对管线及周边建筑的安全造成了威胁。因此，技术人员应当对盾构施工技术要点进行研究，制定完善的应用措施，以减少安全事故的发生。

1地铁隧道盾构法施工特点

1.1施工效率较高

盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管理，施工人员较少，不受气候影响、自动化作业，大大提升了掘进速度。随着行业发展，国内基础设施建设投资规模增加，盾构机械设备技术水平不断提高，例如直径15米以上的特大型盾构机、自带冷冻刀盘的盾构机等技术设备逐渐被应用于地铁施工中，加之盾构法施工工艺不断提升，适应大范围的工程地质和水文地质条件的能力大为提高，大幅提升了地下隧道施工效率[1]。

1.2对环境的影响较小

盾构施工涉及的各个设备均可吊装下吊后，在地下安装，不会对地面建筑物造成影响，盾构施工且在地下进行作业，不影响地面交通，减少对附近居民的躁音和振动影响，穿越江，河、海时，不影响航运：施工不受风雨气候条件影响等优越性，将对地下隧道施工技术的发展起到有力的推进作用[2]。

2地铁盾构施工风险识别

盾构机是由多个构件所组成的，其中，千斤顶的作用在于推动前端刀盘，据此进行开挖施工，而钢制壳板具有支撑作用[3]。另外，盾构机尾部为注浆设备，开挖完成后即可及时注浆。通常情况下，地铁施工工期比较紧张，部分施工区域地质条件比较差，或者在市区内开展地铁施工，周边建筑工程数量较多，因此现场处理难度较大，而盾构法适用于各类地质条件中，与传统开挖方式相比优势显著，有利于提升开挖效率。另外盾构法的经济效益比较高，在盾构机置办中成本投入比较大，而在后续施工中，工作量比较小，施工效率高，可显著提升地铁项目建设经济效益，并且不会对地面交通以及周边建筑工程，地下管线造成不良影响。在地铁施工中，盾构法的优势在于自动化水平比较高，在施工环节所产生的噪音比较小，并且盾构机占地面积也比较小[4]。但是盾构法也有一定的不足，在设备维护管理中所需费用比较高，同时，小曲率半径掘进施工难度较大。在风险识别中，应当注意风险的来源比较复杂。第一，外部风险，一般指的是自然风险，第二，内部风险，即在盾构施工环节所存在的风险因素。在风险识别中，一般关注内部风险，要求对盾构施工全过程进行全面细致的分析，在地铁施工前，首先需确定施工区域，然后对施工现场进行地质勘查，根据地质条件选择适宜的盾构机。在盾构施工中，洞口土体可能会涌入工作井中，因此，要求密切监测，同时，地下水可能会影响盾构基座结构稳定性，因此，要求对地下水进行监测，并采取有效的防控措施，避免对盾构基座结构稳定性造成不良影响。另外，盾构掘进施工中，地质条件复杂，掘进线路可能与轴线发生偏离，因此要求密切观测和调控，同时对刀盘的磨损情况进行检测。在同步注浆施工中，要求保证注浆压力的合理性，因此，要求选择高质量管片，保证注浆施工的持续性。除此以外，对于地下开挖中所产生的渣土，要求运输至指定区域，因此，还重对运输设备使用性能进行检查，保证各类机械设备能够持续运行。在盾横进洞过程中也存在很多风险因素，比如洞口密封问题，要求避免与轴线出现较大偏离。总体而言，在地铁盾构施工中，风险因素比较复杂，要求选择适宜的风险识别分析方式，包括风险矩阵法、专家调查法等等[5]。

3施工风险评价

地铁项目建设规模比较大，在施工环节所涉及的主体较多，并且施工区域地质条件比较复杂，施工安全、质量控制标准严格。盾构隧道施工环境中存在很多风险因素，并且为保证项目建设质量，需应用各类新型施工材料以及技术、设备，基于此，必须加强风险识别和评估分析，据此制定风险防控策略，为地铁施工营造良好的安全环境。在工程风险识别后，即可对各类风险进行评价。在地铁施工中，风险因素具有动态化特征，在组织专家对风险因素进行评估分析时，往往也很难避免误差[6]。因此，在风险评估方面，可创建风险因素评估矩阵，对不同风险因素进行定量评估，确定风险因素的类型，危害性，据此制定风险防控方案。在地铁盾构施工中，地质条件以及现场施工管理水平均会对施工质量产生较大影响，因此，在风险评估中，关键步骤如下：进前期准备——进出洞掘进——同步注浆——渣土运输。针对不同施工阶段各类风险的权重，可应用层次分析法进行计算分析。在地铁施工中，施工区域地质条件有较大差异，要求根据现场勘查结果以及项目建设要求制定盾构设计方案，确定风险因素等级。

4施工中各阶段风险管理

经过对地铁盾构施工存在的问题与困难进行分析，能够促进对地铁建筑工程风险的了解与认知，从不同方面对建筑工程的实际过程进行准确的评价，能够对该阶段的各种数据进行核查，并及时判断。风险管理可以对每个工作人员与参与工作的各个部门的安全意识进行一定程度的提高，让工作人员对应该做好的工作有精确的认知，共同推动项目的发展。风险管理还可以减少风险的发生率与其带来的危害程度，拥有前瞻性，可以提前知晓即将发生的风险，打造防止把控措施。最好能够在源头就截止风险带来的危险性[7]。

4.1准备过程

对当地的地理情况进行认直仔细的检查，附近当下建筑物，管线的检查测量，建筑工程项目的规划，盾构机的型号选择风，都是在准备过程中十分关键的工作内容。把这些过程的具体工作准备好，能够建立十分牢固的前提，规避因为准备不充分而产生的设施设备出现问题、建设过程中损坏施工点附近的建筑物现象。

4.2接收过程

盾构在进行到始发接收阶段，第一需要了解端头土体加固的方式是否可以达到符合在规划阶段所提出的标准要求，对加固的方式挑选上要将地理状况、水质水体情况、附近的实际情况结合起来做充分的考虑。较适合采取深层搅拌方式、高压旋喷方式、低温下的冷冻方式等，在具体情况下还能够将几种措施结合使用[8]。保证进行到破除洞门的时候降低对其士体的稳定性产生的不良影响，如土体的崩坏，倒塌与水土流失等。要想提高其安全稳定性，可以使用双层密封装置与钢套管装置，之外，加大对始发接收过程中地下水的监测，最大程度的降低外部产生的影响。

4.3掘进过程

盾构在进行掘进的时候，其周边的环境复杂性较高，存在的安全隐患也多，始发掘进的阶段需要对总推力进行准确的把控，将其控制在标准的承受范围内，对洞门密封、始发基座、反力架与支撑的变形现象做好检查，一旦出现不稳定需要调控总推力与推进的速度。另外，刀盘的扭矩要比基座所具备的反扭矩要低，在盾体的左右两边焊接上盾构机防翻转装置，可以有效降低盾构机出现翻转，盾构机在始发其座上进行到滑动过程要避免出现红偏，盾构机循序渐进的推进阶段，增加盾构姿态的把控，盾构掘进的轨迹通常情况下都是蛇形。依据盾构机的具体操作出现的姿态可以使用红偏方式，但是需要注意红偏量要控制在标准范围内，不然会降低士体的稳定[9]。

4.4壁后注浆、管片的拼装过程

盾构在持续性的推讲过程中，盾尾间隙在围岩出现倒塌之前要同时进行压浆，对盾尾与管片的间隙完成填充后，重要提高地目的稳定性，阻止地面发生沉降现象，这样还能提高隧道的防止水体侵入的能力，注浆技术设备是否能够稳定的操作使用一分重要，对设备要定期检查维修，注浆施工要使用符合要求的浆液。管片在拼装前需要了解管片的止水条是否完整，量取盾尾间隙，要保障盾尾无法触碰到管片，否则会导致管片出现异常或损坏现象，依据盾构机的实际姿态来算出最合适的拼装点位。拼装需要有一个顺序，应该从其尾部进行，禁止从顶部进行。在这个阶段，对千斤顶油缸的伸缩量做出准确的把控，避免其大范围变化[10]。

结束语:

地铁工程项目有利于缓解城市交通压力，为人们日常出行提供便利，而很多地铁项目建设环境比较复杂，周边建筑工程较多，存在很多风险因素，因此，要求对施工区域地质条件、水文条件进行勘查，合理拟定施工方案，在施工过程中准确识别各类风险因素，并做好风险评估，在不同施工环节采用有效的风险防控策略，保证项目建设能够顺利完成。在当前的地铁工程建设中，为使工程建设质量得到保障，技术人员需对盾构施工技术的应用加强研究，采取适宜的措施使该技术的效用得到充分发挥。本文对复杂地质条件下地铁盾构施工技术要点进行分析，通过对该技术的特点及构成进行探讨，提出了加强地质勘察、对参数进行合理设置、保障盾构施工的安全进行等措施，以提高技术应用效果，为地铁工程建设质量的提升奠定基础。

参考文献：

[1]丁飞.复杂地质环境下地铁盾构施工智能监控技术应用[J].安徽建筑,2023,30(1):3.

[2]江杰,龙逸航,欧孝夺,等.新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析[J].工程科学与技术,2023,55(1):12.

[3]肖浩汉,陈祖煜,徐国鑫,等.基于GRU算法的盾构掘进参数预测——以成都地铁19号线为例[J].长江科学院院报,2023,40(1):9.

[4]张福天,王征,郑选荣,等.盾构穿越富水砂卵石地层的地表沉降及离散元分析[J].建筑技术开发,2023,50(2):3.

[5]钟伟超.城市轨道交通隧道盾构施工技术特点分析与应用[J].科技创新与应用,2023,13(4):4.

[6]周逊泉,徐立明,马锡海,等.一种基于伺服轴力补偿的盾构施工隔离桩结构及施工方法:,CN115710938A[P].2023.

[7]蔡晓明,潘泓,骆冠勇,等.大直径盾构施工引起的软土竖向变形计算研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2023,42(1):9.

[8]李有兵,余浩,张亮.高水压软土地层HFE盾构始发研究与应用[J].建筑机械化,2023,44(1):4.

[9]李鸿.砂土互层盾构小半径磨削田头河改迁围护桩关键施工技术[J].价值工程,2023,42(4):3.

[10]连杰,韩馨茹,曾爱军,等.基于长期监测的盾构连续穿越复合多样性地层衬砌变形研究[J].江苏科技信息,2023,40(5):5.