浅析地铁盾构施工的安全风险管理

浅析地铁盾构施工的安全风险管理

曾彬

中国水利水电第七工程局有限公司南方分公司

摘要：在目前的盾构施工过程中，仍然存在许多施工风险。因此，在风险细化过程中，施工单位需要优化管理手段，实现信息化管理，提高盾构技术的安全性，加强地铁盾构施工的安全管理和安全监测，避免盾构施工安全事故的发生，加强安全风险管理，有序推进地铁施工。

关键词：地铁盾构；施工；安全风险；管理

引言

城市交通问题越来越严重，为了解决城市交通问题，必须建设地铁工程。盾构法作为地铁工程常用的施工方法，在地铁工程施工中起着至关重要的作用。盾构施工有利于隧道开挖，是地铁施工的重要组成部分。

1盾构法的基本原理概述

盾构法是指采用盾构机掘进、安装管片(预制分块衬环)形成衬砌等地下工程施工方法。一般来说，在隧道的某一区域，作为基坑施工竖井，要达到盾构机的工作竖井，形成基坑或竖井结构。盾构机从工作井井壁上的孔开始驱动，以设计轴为地层中的驱动路线，向工作井推进。盾构机是这种施工方法的主要机械。它是一种能承受地层压力，实现推进的钢管结构。盾构机的前部安装有用于挖掘土壤的全断面切割刀头，在盾构机的中部安装一个能实现掘进的千斤顶，在盾构机的尾端安装了可装配分段的设备。为了实现盾构机各环间的距离提前，及时完成盾尾段的安装。

2地铁盾构施工风险识别

地铁盾构施工风险识别主要包括以下环节：探讨了盾构施工的风险，分析了盾构施工的特点，阐述了施工风险因素的种类，明确了风险控制目标；确保施工过程严格遵守，根据专家讨论列出施工风险因素，然后识别施工期间机械设备的风险，以及地质环境风险。在风险识别过程中，必须严格遵循从粗到细、从怀疑到排除的风险识别顺序和原则，严格风险识别和排除，明确风险的内涵，全面分析和考虑风险因素的相关性。

3地铁盾构法施工的常见风险

3.1盾构穿越建构物风险

盾构机穿越密集建筑物时，尤其是某些长期存在的砖混结构建筑物，一旦加固措施不到位，隧道施工参数控制不好，覆岩严重，建筑物极易开裂甚至倒塌。在砂砾石层中，当隧道断面以上的旧污水管道(通常插入混凝土管道)，一旦污水管道泄漏，下层中的砂粒就会流失，造成缝隙。盾构隧道施工扰动地层时，会产生过大的方块，导致塌方，造成污水管道破坏，污水将排入隧道段。

3.2开挖面失稳存在的风险

在地铁隧道盾构施工过程中，引起开挖面失稳的主要因素是开挖前的流砂或管涌，导致盾构机突然下沉和上拱。另外，开挖前方是否存在地层空洞，也是影响盾构机轴线施工的主要因素，主要导致塌方、偏斜、沉降等。在盾构掘进过程中，往往会出现上覆土层，导致顶板冒落。如果盾构机在正常运行时发生突水，就会出现大面积的滑坡。水泥浆的性能也是一个因素，如果其性能较差，会直接影响开挖土地的稳定性，造成地表变形。

3.3掘进过程坍塌事故风险

塌方事故是盾构掘进过程中常见的事故。如果施工单位不能及时发现塌方原因并采取有效的应急措施，将增加大面积地面沉降的可能性，使盾构隧道不能安全通过，对隧道施工造成严重影响。它不仅严重影响整个施工进度，而且无法保证地铁隧道的施工质量。

3.4盾构进出洞存在的风险

盾构进入隧道，主要是指在起动竖井中使用相应的底座和反作用架，使盾构机在一定意义上与底座分离，然后通过竖井壁上的孔沿既定路线进行相关工作。盾构出洞主要是指盾构机在竖井外侧朝向竖井内底座的施，主要工序是在做好相应准备的基础上，对隧道门进行有效的拆除、开挖和封堵。根据相关调查，盾构机进出口最重要的是保证土体的稳定性。在这方面，如果加固端不是很高，不仅会导致进口地表水流，而且还会导致地面沉降。

4地铁盾构施工风险管理的对策

4.1建立安全风险预警机制

首先，实现相应预警机制的建立。针对地铁盾构施工中存在的安全隐患，建立三级预警机制，完善防范措施，实现对风险的有效控制和规避是十分必要的。通过应急指挥系统，确保及时实施抢先措施，同时接收相应的安全风险预警信息；同时，要分工明确，责任到人。其次，建立信息安全管理体系。利用该管理系统，可以实现远程监控和管理，控制相应的施工方法和技术参数，避免因施工工艺不规范实施而造成的安全隐患。

4.2盾构施工开挖前要做好地质勘探工作

在地铁轨道施工中，经常发生断层、软土等不良地质环境，影响工程进度。因此，我们必须勘测挖掘现场，以确保工程的安全和顺利运作，及时维护盾构机。为保证盾构施工的顺利进行，可利用多支架液压钻机对施工现场进行预先勘察，及时掌握有效的施工信息，及时制定相应的处理方案。当盾构施工日进度超过20~30m 时，应充分掌握施工现场的地质信息，为下一步施工提供依据。

4.3盾构始发、到达

根据地质调查资料，对盾构施工开始和结束时的土壤进行加固，以确保盾构施工开始和到达阶段的安全。在确定端部加固方案时，应包括以下方面：加固范围、加固施工方法、加固后的土壤强度等。端部加固施工完成后，应及时验收加固效果。如果加固效果与原方案不符，应继续进行加固施工，直至加固效果符合施工方案。在满足端部加固条件后，在出发端和到达端安装扇形压板和橡皮筋。盾构的出发和到达可在安装完成后进行。盾构法隧道施工过程中的一个重要关键环节是盾构初至管片的参数控制。由于端部土体的特殊性，开挖参数应根据土体的加固效果确定。同时，当盾构推出初始加固段土壤时，应确保土槽中的压力已经建立，确保未加固段土壤的稳定性，并确保盾构离开加固区后不会发生表面坍塌事故。

4.4盾构掘进风险对策

（1）针对盾构掘进中掘进面土体失稳的风险，采取的对策是：对隧道周围土体进行清理，计算出合理的土压力、推力和掘进速度，以保证盾构掘进过程中掘进工作面土体的稳定性；在进入软土地区时，可以通过控制行车速度来平衡土体的稳定性；加强对土壤、地下管线及周边建筑物的沉降观测。（2）针对盾构下沉的风险，对策是：提高地质勘探成果的精度，增加测量孔数，准确探测不良地质的位置和埋深；在盾构机开挖面前方20m处进行地质调查，准确探测不良地质或障碍物。定期检测盾构机的掘进性能，保证掘进的顺利进行。

4.5盾构出洞风险对策

（1）针对拆除闭门时可能出现流沙、涌土的风险，采取的对策是：使盾构机尽快进出洞口，并采取双螺旋桨液体注浆、直接冻结等措施，及时加固洞口土体；加强土壤、地下管线及周围建筑物的沉降观测。（2）针对入口水土流失风险，采取以下对策：提高入口土体的加固效果，保证入口土体的强度和均匀性；护罩周围的橡胶圈安装应准确，以免损坏护罩门周围的刀环；门式密封在设计和使用时，应事先考虑屏蔽壳上的突出物，并在相应位置设置可调结构，以保证密封性能。

4.6采取有效措施控制坍塌事故的产生

滑坡发生时，应事先分析问题产生的原因，并采取紧急措施防止地面沉降进一步扩大，确保保护层能安全通过沉降区。要重点抓好以下四个方面：封堵塌方周围地表水，防止其进一步渗入隧道，减少隧道内水量，先填好塌方孔洞；控制盾构掘进速度和掘进速度的目的是平衡开挖面上的土压力，减少地表沉降；增加灌浆量，防止表面沉降范围进一步扩大；加强监测和测量，重点测量开挖、土流压力、注浆等，以便及时调整隧道参数。

4.7建立健全的应急预案

地铁盾构施工的风险管理主要集中在防范上。当然，有些风险是我们无法预测的，这些风险是突然和随机的。当风险发生时，为了避免或减少风险带来的损失，我们应该在最短的时间内采用风险应急计划，以便有效地应对风险。因此，在地铁盾构施工风险管理中，有必要制定完善的应急预案。当然，应急预案的制定应该按照标准流程进行。首先，有关管理部门的人员要注意应急预案的制定和完善。同时，结合自己多年的工作经验，总结过去存在的风险问题，制定相应的应急预案，以便在发生类似风险时及时采取适当措施，有效减少风险造成的损失。其次，盾构施工风险管理部门人员应具备敏锐的观察能力和敏感的反应能力，以便及时发现风险，并在风险发生时及时制定有效的应对措施，从而有效地降低地铁盾构施工造成的损失风险。

4.8加强滞后沉降隐患排查治理

盾构隧道段延迟沉降隐患的调查与处理是盾构施工安全管理的重要环节，尤其是在砂卵石层隧道段。隧道成形后，施工单位应当通过人员地面巡逻和地质雷达探测，检查隧道段上方是否有洞。盾构隧道的异常断面、长时间停堆位置和严重超挖部位是隐患排查的关键部位。当发现异常情况时，应及时制定措施加固地层，防止地面沉降事故的发生。

4.9提高盾构施工人员的技术水平

在盾构隧道施工前，有必要对现场管理人员进行管理知识的培训，以确保管理人员具备管理技能。同时，在盾构隧道施工过程中，要求监理人员重视现场施工管理，对盾构隧道施工中的隐蔽工程和加固工程进行验收，如实记录监理日志，以改进施工现场的监理工作。在盾构隧道施工前，必须保证施工人员对施工技术的掌握。因此，在重大子项目施工前，项目技术负责人需要对施工现场所有施工人员在施工过程中的技术细节(技术难点、常见问题和预防措施)进行说明，确保每个施工人员充分掌握施工意图和施工技术要点。同时，应加强质量安全教育，确保盾构隧道施工质量符合设计要求。

结束语

总之，地铁盾构施工专业性强，风险因素多。因此，在实际施工中，要严格进行环境地质调查，严格审查盾构机设备的适应性，充分掌握现场环境和隧道的影响范围，根据风险制定有针对性的对策，确保盾构施工安全有序地进行。

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