谈盾构法施工安全控制要点

谈盾构法施工安全控制要点

张强

中建八局轨道交通建设有限公司江苏南京210046

摘要：我国城市化进程越来越快，城市交通成了制约城市发展的重要问题，很多大中型城市都选择了轨道交通的手段，来有效解决城市交通拥堵的问题。轨道交通地下部分根据其特点，绝大多数选择盾构法修建隧道来实现，目前我国拥有盾构机的数量可谓是首屈一指，相伴而来的盾构法施工安全事故总量也全面上升，本文全面梳理盾构施工阶段的安全控制要点，为以后类似项目的安全控制提供经验参照。

关键词：盾构法；安全；控制；要点

引言

在隧道工程建设中，盾构法是一种运用得比较广泛的施工方法。它主要是利用盾构防止围岩的土砂发现塌陷现象，进行开挖和推进工作，并且在盾尾进行衬砌作业，从而使得隧道工程建设得以修筑。目前，盾构法施工作为建筑施工企业的高端技术施工方法，在上海、广州、深圳等大城市的地下铁道施工中被广泛应用，其特有的安全施工管理问题引起了高度关注。

1盾构法施工基本原理

盾构机主要有五部分组成：壳体、排土系统、推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成，并与外壳钢板连成一体；排土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器、皮带传送机、泥土运输电瓶车等部分组成。主轴承密封失效，主轴承就会先损坏。合适的多道耐磨密封形式、功能完善可靠的润滑和冷却系统是降低主轴承密封风险的重要因素。在设置铰接装置的盾构中，铰接密封是否可靠，关系到砂水是否涌进盾构机内，在高水压软弱地层显得特别重要。铰接装置及其密封设计必须适应盾构机在曲线隧道掘进要求。盾尾密封是否可靠，亦关系到砂水是否涌进盾构机内，同时亦确保盾尾同步注浆及管片环二次注浆质量及浆液是否涌入盾构机内。多道密封形式设计应合理，密封刷应耐磨工作可靠，使其有助于更换密封刷。

2盾构法的优点

盾构法施工的主要优点有：

2.1、除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响：

2.2、盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少，土方量较少；

2.3、在土质差水位高的地方建设埋深较大的隧道，有较高的经济技术优势。

3盾构法的应用现状

在现代城市建设中，地下空间的开发利用已成为一个重要的组成部分。而盾构法隧道，由于其先进的施工工艺和不断完善的施工技术，使得其在城市地下空间的开发中取得了巨大的成功，并被越来越多地应用于城市地铁隧道工程建设中。盾构法具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，在我国的各大主要城市，如上海、北京、深圳、广州和南京等地，已建和在建的地铁隧道大都采用盾构法施工。

4各阶段安全控制要点

4.1地质补勘与风险源调查

采用四种调查方案相结合的方式进行调查：现有图纸调查、实地地面调查、物理探测调查及人工探槽调查。配备防爆手电，主要用于进入检查井内调查时，防止存在易爆气体；配备安全带，进入较深的检查井内时，调查人需佩戴安全带等防护用品，防止高空坠落、踩空等安全事故；有毒有害气体检测仪，打开检查井盖或深入井内调查时，需先进行有毒有害气体检测，确认安全后，方可进行下一步工作。

4.2盾构选型

盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等特征来“量身定做”的特殊设备。盾构选型是盾构法隧道能否安全、快捷、经济的关键工作之一。盾构施工的成功率，主要取决于盾构的选型，据统计盾构施工事故多数原于盾构选型失误。盾构选型的基本原则如下：①安全可靠（适应性）；②技术先进（掘进效率）；③经济性（设备经济）。总目标还是为了综合效益，安全是保障、技术是关键、效益是目标。盾构选型依据：盾构选型应以工程地质、水文地质为主要依据，综合考虑周边环境、隧道埋深、设计线形、工期、始发与接收井等。选型依据的重要工程与水文地质参数如下：

①颗粒分析：290mm及以上为超粒径，80mm以上为大粒径，0.075mm以下为粉粒或粘粒（一般粉粒或粘粒含量在30%~40%的碴土改良相对简单）。

②单轴抗压强度（对岩石或超粒径卵石应考虑，40MPa以下为软岩、150MPa以上为特硬岩）。

③含水率：影响碴土改良的配合比。

④液塑限：影响泥饼的形成。

⑤标惯系数N值：影响磨损和掌子面自稳。

⑥粘聚力c值：影响泥饼和掌子面自稳。

⑦内摩擦角准值：影响磨损和掌子面自稳。

⑧容重γ值：作为按重量控制出碴的依据。

⑨孔隙率：作为按体积控制出碴的依据，松散系数。

⑩孔隙水压力：当水压力大于0.3MPa时，若选择土压平衡盾构，应对螺旋的喷涌有特殊要求。

4.3盾构吊装

根据各城市地铁业主规定及国家相关规范要求，与盾构法施工专项方案编制主要如下：吊装安全专项施工方案、始发与接收安全专项施工方案、端头加固专项方案、盾构穿越风险源安全专项施工方案、降水专项方案、运输专项安全方案、管片生产专项方案、始发条件验收、接收条件验收。依据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】87号文），安全专项方案应包括以下内容：①工程概况：危险性较大的分部分项工程概况、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。②编制依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸（国标图集）、施工组织设计等。③施工计划：施工进度计划、材料与设备计划。④施工工艺技术：技术参数、工艺流程、施工方法、检查验收等。⑤施工安全保证措施：组织保障、技术措施、应急预案、监测监控等。⑥劳动力计划：专职安全生产管理人员、特种作业人员等。计算书及相关图纸。

4.4联络通道施工

联络通道施工主要包括两个部分：联络通道和废水泵房。通常采用人工开挖的方式进行，与矿山法施工十分相似，只不过开挖隧道的长度比较的短。在进行联络通道施工的时候，如果遇到软弱土层、透水砂层等，一般采用小导管注浆，增加锚杆长度和数量的方式，或者挂网喷混凝土来加强临时支护。如果在透水砂层发生涌水现象，则需要马上采用喷混凝土对涌水面进行封闭。此外，在进行施工作业的时候，还需要加强排水工作，以防止坍塌事故的发生。为了不影响电机车的出入，在其运行范围之内，不得堆放各类物料。

4.5盾构机组装与拆卸

盾构机在始发出洞之前必须进行盾构机的组装，当盾构机完成施工任务进洞后就必须对其进行拆卸并转场。盾构机在组装和拆卸时需要站在盾体上焊接吊耳、气割气刨等动火作业。动火作业区必须配备足够的消防器材，并且将易燃易爆物质移开至安全有效距离，以免发生火灾或者爆炸的危险。交流电焊机必须具备有效的二次侧降压漏电保护器。

结束语

盾构施工技术在我国还处在成长期，随着我国隧道和地下工程的快速发展，盾构施工在隧道建设中所占比例也会越来越大。现阶段针对盾构法隧道施工特点还没有相关的行业安全检查标准，况且其施工的安全管理是非常复杂且多变的，只要我们有针对性地加强经验总结，对其主要环节进行安全控制、检查，才能消除施工过程中的安全隐患，保证施工生产顺利、有序、安全的进行。

参考文献：

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[2]孙峰.盾构隧道下穿既有铁路设计方案浅析[J].铁道勘测与设计.2013（01）

[3]张述毕，杨光武，李光耀.盾构到达钢套筒接收技术在不同环境下的运用[J].水利水电施工.2016（05）