地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的分析

1、地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的分析摘要：在現(xiàn)代的交通建設(shè)工作中，由于各地區(qū)地質(zhì)條件存在著較大的差異， 所以適合的挖掘方式也是多樣的。比如，在坍塌風(fēng)險(xiǎn)較大的地區(qū)施工當(dāng)中，就需 要拋棄傳統(tǒng)的挖掘結(jié)構(gòu)，從而選用盾構(gòu)法來(lái)進(jìn)行挖掘施工。盾構(gòu)隧道施工的關(guān)鍵 是控制施工風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。本文首先對(duì)地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工所存在的 風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，其次對(duì)其控制措施進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。關(guān)鍵詞：地鐵；盾構(gòu)區(qū)間；隧道施工；風(fēng)險(xiǎn)近幾年，地鐵工程建設(shè)迎來(lái)爆發(fā)之勢(shì)，地鐵建設(shè)已成為城市重大建設(shè)項(xiàng)目的 重要組成。在地鐵建設(shè)工程規(guī)模逐步擴(kuò)大進(jìn)程中，工藝操作過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)也逐漸增多。 特別是盾構(gòu)區(qū)間隧道工藝操作，存在較多的風(fēng)險(xiǎn)因子。因此，以

2、地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧 道工藝操作過(guò)程為對(duì)象，分析風(fēng)險(xiǎn)因素及控制方案非常必要。項(xiàng)目概述某地鐵2號(hào)線二期工程為城市軌道交通骨干線，線路總長(zhǎng)約9.14km，合同工 期為 4年，共有10站9 區(qū)間，區(qū)間全為地下線，采用盾構(gòu)法施工。沿線經(jīng)過(guò)地 面建筑物較多，包括鐵路、城市管廊、高架橋、景觀河流等。區(qū)間隧道外徑 6.2m 內(nèi)徑5.5m，管片環(huán)寬1.2m，采用通用環(huán)管片、錯(cuò)縫拼裝方式。區(qū)間共設(shè)有10座 聯(lián)絡(luò)通道，其中，5 座聯(lián)絡(luò)通道兼泵房，以及1 座與中間風(fēng)井合建。區(qū)間隧道施 工主要的重難點(diǎn)為下穿火車站股道、行包房等重大節(jié)點(diǎn)、穿越泥炭質(zhì)土、富含沼 氣地層施工、穿越多處重要建構(gòu)筑物、側(cè)穿城市河流等。工程使用德國(guó)海瑞

3、克公 司武漢制造組裝的 S-995 和 S-996 盾構(gòu)機(jī)，當(dāng)年裝配后先后在多站施工工地使用 共掘進(jìn)1256m，整體表現(xiàn)良好。地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)因素地質(zhì)因素地鐵盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)部位地層地質(zhì)條件高度復(fù)雜，土層沉積環(huán)境中透鏡體形式較 多，且局部存在受壓縮氣體，在盾構(gòu)掘進(jìn)期間，因氣體突然釋放極易形成地下水 通道，造成盾構(gòu)后方承壓水沿通道涌向洞口。特別是在微承壓水層局部夾雜高富 水、大滲透性粉砂薄層或者地道旋噴樁加固地層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)困難，提高設(shè)備 故障出現(xiàn)概率，進(jìn)而招致工藝操作隱患。設(shè)備的選擇盾構(gòu)機(jī)等設(shè)備是地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道工藝操作主要用設(shè)備，也是隧道工藝操作 風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源之一。比如，盾構(gòu)機(jī)測(cè)量自動(dòng)導(dǎo)

4、向系統(tǒng) VMT 系統(tǒng)輸入盾構(gòu)推進(jìn)計(jì)劃 線數(shù)據(jù)文件錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)沿著錯(cuò)誤的計(jì)劃線推進(jìn)，引發(fā)盾構(gòu)隧道軸線偏 差。地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策3.1 完善風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制在地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道工程工藝操作過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)因子較多，為避免風(fēng)險(xiǎn)因子 持續(xù)作用，應(yīng)利用盾構(gòu)工藝操作區(qū)間地質(zhì)情況探測(cè)手段，以進(jìn)出洞加固區(qū)域探測(cè) 為重點(diǎn)，收集風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，完善風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先警報(bào)機(jī)制。同時(shí)，根據(jù)圖紙審核中的地質(zhì) 柱狀圖，判定沿線地質(zhì)是否存在特殊變化，及時(shí)加密補(bǔ)充勘察點(diǎn)，保證風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先 警報(bào)精準(zhǔn)度。進(jìn)出口加固區(qū)域探測(cè)時(shí)，可以依據(jù)加固體高度小于垂直探孔長(zhǎng)度的 標(biāo)準(zhǔn)斜向取芯，了解三軸攪拌樁咬合部加固情況。根據(jù)加固情況，判定加固體長(zhǎng) 度

5、是否超過(guò)盾構(gòu)機(jī)身長(zhǎng)度13環(huán)。在加強(qiáng)地質(zhì)情況探測(cè)的基礎(chǔ)上，依據(jù)預(yù)警系 統(tǒng)理論，可以設(shè)定預(yù)先警報(bào)指標(biāo)值及閾值，進(jìn)行工程工藝操作風(fēng)險(xiǎn)量的控制，達(dá) 到提前預(yù)防、減少損失的目的。以盾構(gòu)進(jìn)出洞工藝操作風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警為例，可以依據(jù) 工程工藝操作順序，從安全、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、工期幾個(gè)維度入手建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型 進(jìn)而結(jié)合盾構(gòu)區(qū)間隧道掘進(jìn)過(guò)程，將盾構(gòu)進(jìn)出洞工藝操作劃分為地基處理、盾構(gòu) 基座、止水裝置、洞門拆除、盾構(gòu)推進(jìn)、負(fù)環(huán)拼裝、后靠體系、洞門封堵等幾個(gè) 工序。依據(jù)工序，對(duì)地層穩(wěn)定性、基座穩(wěn)定性、盾構(gòu)姿態(tài)、測(cè)量誤差等風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)象 原因、后果進(jìn)行逐一辨識(shí)，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)層次分析模型。在模型中，依據(jù)實(shí)際搭設(shè)質(zhì) 量將指標(biāo)基準(zhǔn)劃分為不同分值。

6、以后靠為例，監(jiān)控指標(biāo)項(xiàng)為后靠位移，在量測(cè)后 靠位移小于3.00mm時(shí)，可忽略；在量測(cè)后靠指標(biāo)位移處于3.005.00mm時(shí)，具 有微小影響；在量測(cè)后靠位移處于5.0010.00mm時(shí)，具有嚴(yán)重影響。進(jìn)而匯總 全部指標(biāo)值，描述盾構(gòu)區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，如可忽略、可接受、重度等。根據(jù)描述的 等級(jí)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)警、控制。加強(qiáng)突沉現(xiàn)象的控制在盾構(gòu)穿越建筑時(shí)，為避免既有建筑物因盾構(gòu)發(fā)生擾動(dòng)而出現(xiàn)沉降，可以實(shí) 現(xiàn)調(diào)查盾構(gòu)基礎(chǔ)情況、建筑物基礎(chǔ)所在地地質(zhì)情況。結(jié)合調(diào)查結(jié)果，進(jìn)行掘進(jìn)參 數(shù)的恰當(dāng)選擇。在掘進(jìn)參數(shù)確定后，對(duì)基礎(chǔ)、地層進(jìn)行同步的注漿加固或二次注 漿加固處理。在注漿加固后，從盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程姿態(tài)控制入手，時(shí)刻關(guān)注，

7、避免盾 構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程姿態(tài)變化對(duì)土體造成過(guò)度擾動(dòng)。同時(shí)，加強(qiáng)建筑物沉降監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā) 現(xiàn)沉降問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)方案，避免相關(guān)問(wèn)題的進(jìn)一步惡化。在盾構(gòu)穿越 河流時(shí)，為避免河流防汛墻因盾構(gòu)掘進(jìn)出現(xiàn)突然沉降，應(yīng)進(jìn)行合理推進(jìn)速度、注 漿量、出土量、注漿壓力的合理選擇，并對(duì)防汛墻沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另外，在機(jī)械 作業(yè)姿態(tài)控制的同時(shí)，利用油脂在盾構(gòu)機(jī)尾部進(jìn)行潤(rùn)滑輔助。在盾構(gòu)穿越道路時(shí) 為避免既有道路路面因盾構(gòu)掘進(jìn)發(fā)生不均勻沉降甚至塌陷，應(yīng)以盾構(gòu)機(jī)工作壓力 控制為重點(diǎn)，嚴(yán)格限定盾構(gòu)機(jī)工作壓力在恰當(dāng)范圍內(nèi)。同時(shí)，進(jìn)行注漿參數(shù)的恰 當(dāng)選擇，合理劃定注漿位置，保障漿液注入過(guò)程連續(xù)不間斷、合理、有效，規(guī)避 開挖面過(guò)大擾動(dòng)。

8、同時(shí)，加大監(jiān)測(cè)頻率、質(zhì)量，保證盾構(gòu)掘進(jìn)期間監(jiān)測(cè)頻率在 2 次/d或以上。在盾構(gòu)穿越地下管線時(shí)，為避免既有管線因盾構(gòu)掘進(jìn)出現(xiàn)沉降，應(yīng) 注意根據(jù)土層擾動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行機(jī)械正面壓力的平衡處理。同時(shí)，嚴(yán)格控制盾 構(gòu)掘進(jìn)速度，并責(zé)令專門人員負(fù)責(zé)盾構(gòu)掘進(jìn)偏差糾正作業(yè)。比如，在管片出現(xiàn)較 大偏差時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)行管片貼片處理，進(jìn)行強(qiáng)制糾偏。即根據(jù)測(cè)量計(jì)算獲知 的管片偏差，將厚度在 5.00mm 以內(nèi)的石棉墊片貼在相應(yīng)位置，以便軸線為豎曲 線段時(shí)可由-2.10%的坡度調(diào)整至水平。做好有關(guān)設(shè)備的管理工作在盾構(gòu)設(shè)備選擇時(shí)，因盾構(gòu)機(jī)刀盤是盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)期間機(jī)械故障主要來(lái)源，在 工序操作前，應(yīng)綜合考慮工期、設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)、安

9、全、環(huán)境要求，選擇與工程地質(zhì) 相匹配、滿足工程掘進(jìn)長(zhǎng)度及線形、與后續(xù)設(shè)備相匹配、與始發(fā)基地相匹配、可 輔以輔助工法、對(duì)周邊環(huán)境干擾小的刀盤。在設(shè)備保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)以拼裝機(jī)密封條等 耗材為重點(diǎn)，建立專業(yè)維護(hù)保養(yǎng)方案，避免維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)導(dǎo)致的設(shè)備損壞、工 期延滯情況。在盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用期間，嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)值班制，加強(qiáng)監(jiān)督管理 規(guī)范設(shè)備使用、維修、保養(yǎng)制度，保證盾構(gòu)機(jī)安全發(fā)揮作用。特別是在盾構(gòu)機(jī)穿 越進(jìn)入覆土厚度低于盾構(gòu)直徑的淺覆土層地段、建筑物地段、地下障礙物地段、 粉土層地段、構(gòu)筑物地段與粉砂層地段時(shí)，應(yīng)由專門人員結(jié)合補(bǔ)充地質(zhì)勘察結(jié)果 設(shè)計(jì)、規(guī)劃控制掘進(jìn)參數(shù)，保證盾構(gòu)姿態(tài)一定，且掘進(jìn)過(guò)程連續(xù)、勻速、均衡推 進(jìn)。而在盾構(gòu)機(jī)測(cè)量自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng) VMT 系統(tǒng)輸入盾構(gòu)推進(jìn)計(jì)劃線數(shù)據(jù)文件時(shí)，因 設(shè)置人工復(fù)測(cè)環(huán)節(jié)，由復(fù)測(cè)人員對(duì)電腦中安裝的高版本 SLS-SLVMT 系統(tǒng)軟件中文 件轉(zhuǎn)換及環(huán)線數(shù)據(jù)過(guò)程進(jìn)行復(fù)測(cè)，并對(duì)在建成型盾構(gòu)隧道導(dǎo)線網(wǎng)、吊籃、水準(zhǔn)點(diǎn) 進(jìn)行全面復(fù)核測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高層方向偏差，及時(shí)修正，規(guī)避盾構(gòu)機(jī)參數(shù)設(shè)置不 當(dāng)導(dǎo)致的盾構(gòu)軸線偏差問(wèn)題。結(jié)語(yǔ)綜上所述，在地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道工程工藝操作過(guò)程中，管理者應(yīng)深刻吸取歸 納地鐵盾構(gòu)區(qū)間安全事故教訓(xùn)，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先警報(bào)機(jī)制的完善構(gòu)建，加大突然沉 降現(xiàn)象的控制力度，并強(qiáng)化人員安全質(zhì)量責(zé)任制的落實(shí)，加強(qiáng)