地铁隧道盾构施工风险管理

地铁隧道盾构施工风险管理

邓建明

广州市市政集团有限公司工程总承包分公司广东广州510000

摘要：随着我国经济持续发展与高速转型，城市化改造不断加快及深化，涉及地铁、市政等领域中的各种隧道建设工作正在国内如火如荼地开展。目前我国城市地下工程中最先进、自动化最高的盾构法隧道施工应用最为广泛。在这类施工过程中，涉及到的风险问题已经逐渐引起业内人员的重视，并且通过技术上不断地尝试与探索，总结出相对成功的施工经验，对往后盾构法隧道施工的发展提供了参考。本文分析了盾构法隧道施工风险管理。

关键词：地铁隧道；盾构施工；风险管理；

近年来，我国地铁建设得到了突飞猛进的发展，地铁建设规模越来越大，软土盾构法隧道施工技术也不断进步。盾构施工具有安全、高效、节能、经济等优点，被广泛应用于地铁建设中，但由于地铁沿线建筑物基础、地下管线设施、工程地质与水文地质等的不确定性、复杂性和不可预见性等特点，盾构施工过程中存在较大的潜在风险，因此，当前对地铁隧道盾构风险的管理研究具有重要的现实意义。

1.盾构隧道施工风险分析

以广州某在建地铁线为例，本工程区间共10个一级环境风险工程，盾构下穿或旁穿时根据正常施工条件和一般不利施工条件进行分析（正常施工条件是指地层损失率控制在0.6%以内，一般不利施工条件是指地层损失率控制在1.2%以内），各风险源影响分析如下：

1.1盾构下穿河道和旁穿桥梁风险源影响分析，隧道施工引起的结构变形接近控制标准，处于安全的临界状态。造成开挖面失稳的主要原因是开挖面前方遇到流沙或者发生管涌等现象，引起施工的盾构机磕碰头部或者突然下沉，并且如果在开挖中前方存在地层孔洞，也会引起盾构机工作轴线的偏移和塌陷，甚至产生塌方。除此之外，如果在盾构机向前推进的过程中，土层中出现超浅覆土，容易发生冒顶，使得运行中的盾构机遭遇涌水侵害，便可能引起盾构机正面产生较大范围的塌方。在进行开挖的时候，如果使用的水泥浆性能比较低，不但会影响土地的稳定性，还会导致地表发生较大范围的变形。

1.2盾构旁穿办公楼风险源影响分析，在正常施工条件下，建筑物最大变形值可能将超过变形控制指标；在一般不利施工条件下，建筑物最大变形值均可能将远超过变形控制指标。在隧道施工的过程中，对周围环境的影响是不可避免的，比如环境污染、地下水流水、地层位移和变形等，尤其是对于区间内环境较复杂的状态，如果对周围环境产生不利影响，那么会引起周围建筑物的倾斜、沉降和开裂等安全事故，甚至会造成建筑物的倒塌和损毁。

1.3盾构下穿酒店风险源影响分析，在正常施工条件下，建筑物最大变形值可能将超过变形控制指标；在一般不利施工条件下，建筑物最大变形值可能将远超过变形控制指标。通过经验总结和资料记载，盾构机进行掘进的过程中，比较容易引起地表产生变形，主要包括五个阶段的变形，即：早期沉降、开挖面前的沉降、机器通过时的沉降、工作空隙的沉降、后期沉降。造成沉降的因素有很多，这些因素之间也是互相联系的。特别是对于盾构机通过时产生的沉降，因为盾构机掘进要穿越的范围的长，当穿过密集建筑群是发生沉降，对上部建筑的影响是非常严重的。

1.4盾构下中心风险源影响分析，正常施工条件下，由于盾构井和隧道施工引起的公司中心的结构变形超过了变形控制标准；在一般不利施工条件下，盾构井和隧道施工引起的结构变形远超过了变形控制标准，结构存在损坏的可能。

2盾构施工风险管理

2.1下穿河道风险的规避对策。

对于河道及桥梁，属于盾构始发段，盾构区间施工会对结构造成一定影响。因地面条件所限无法采用地面保护措施，故盾构穿越河道采取的主要保护措施包括：

（1）通过预留注浆孔对区间拱部土体进行加固。通过试验段，除优化盾构推进与同步注浆的工艺和参数外，还应确定径向注浆的实施效果，包括对不同地层的适应性，尤其是在卵石地层中的可钻性和可灌性，优选注浆材料、参数和施工工艺，选定径向注浆的时机（距盾构开挖面20m左右）。区间隧道左线在里程ZDK19+309～+319，右线在里程YDK19+300～+320范围内钢花管注浆。注浆管布置根据不同里程段区间隧道位置关系进行调整，避免出现注浆盲区，新增注浆孔尺寸及位置参考盾构区间主体结构设计图相关图纸。二次注浆结束后，用泵送剂对注浆管进行清洗，避免堵管现象发生。

（2）控制盾构自身掘进参数，对于自身参数的控制采取如下：穿越前对河道水位进行观测；同时为减少对地层的影响，改善渣仓土体流动性，掘进过程中对掌子面土体进行渣土改良。渣土改良选取信誉良好、优质的泡沫剂和膨润土材料，并通过先期试验段验证效果进行调整，优化；充分利用试验段，根据施工引起的地表沉降指标优化各项掘进参数；通过河道前，检修好盾构各零件，确保性能完好，防止在河道范围或附近位置停机；根据现场情况适当增加螺旋输送机的压力，防止螺旋机处发生喷涌；盾构施工时采用中低速均衡匀速连续推进方式进行穿越河道施工；施工时应根据地形及地质条件及时调整盾构施工参数；加强桥梁以及盾构施工参数的监测，及时反馈信息，做好信息化施工。

2.2下穿或旁穿办公楼等规避对策。

盾构叠落段风险控制采取如下措施：合理工筹安排；下部隧道利用移动台车进行支撑加固；管片配筋及连接螺栓加强；通过预留注浆孔进行深孔注浆；控制盾构掘进参数。加大同步注浆量、合理控制注浆压力及砂浆质量。及时进行二次注浆，对脱出盾尾5～8环管片及时进行二次注浆。地面加固注浆措施主要为通过地面打设斜向袖笩管，对区间主体以及结构基础之间的土体进行加固。具体实施时为避免后行盾构下穿先行盾构，区间现工筹安排为盾构右线先行，左线后行，右下左上，按照先下后上的原则进行掘进。同时对盾构下部隧道利用移动临时支撑台车进行加固，叠落段按先施工下方隧道后施工上方隧道进行设计；上方隧道施工时需在下线隧道内设置台车支撑体系来保护下线隧道，支撑台车需超前上线盾构机一定距离，防止下洞变形过大。在重叠隧道范围内的下洞施工完成后，要从下洞对夹层土体进行注浆，而在上洞施工时，也要对夹层土体进行注浆。

3.施工风险应对技术

针对各个影响因素的施工次序，工程采取以下保护措施：盾构井施工前需要提前降水，为减小降水作业对公司中心影响，需在降水前在盾构井西侧地面采用双排Φ68袖阀管分段后退式注浆形成止水帷幕，扩散半径0.8m，孔距1.2m。加固后的地基应具有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度为1.0～1.2MPa，施工时应通过现场试验调整注浆压力确保注浆扩散半径，注浆材料采用水泥水玻璃双液浆；平面见及竖向加固范围相关设计图纸；对于盾构井基坑：在开挖基坑过程中，应竖向分层、纵向分段、对称平衡开挖，同时严密观测基坑两侧地表的变位情况，如发现有异常，及时有关人员研究分析，做出有效的加固措施；对于盾构进站：应提前进行旋喷加固，并保证加固质量。

综上所述，在运用盾构技术进行地铁隧道施工的过程中，在很多方面都存在着影响因素，易导致施工过程中出现一些施工风险，影响施工的正常进行，严重时会影响工程的综合效益和人民的生命安全，因此为了有效避免这些风险，须加强地铁隧道盾构施工进行风险管理力度，并在施工过程中提前采取合适的应对措施进行施工，确保安全顺利地完成施工任务。

参考文献：

[1]曹振.西安地铁盾构施工安全风险评估及施工灾害防控技术[D].西安科技大学，2016.

[2]马文辉.北京地铁双线盾构近距下穿既有盾构区间风险控制研究[D].北京交通大学，2015.