盾构隧道事故风险识别

盾构隧道事故风险识别

白国宇

  西安铁一院工程咨询管理有限公司 710065

摘要：盾构隧道是城市地下工程建设中的重要技术之一，然而在施工过程中，盾构隧道也存在一定的风险。本文旨在探讨盾构隧道事故风险的识别问题，通过分析盾构隧道的施工过程和事故案例，总结出常见的风险因素，并提出相应的风险识别方法和应对措施。

关键词：盾构隧道，施工安全，风险识别

一、引言

近年来，随着城市地下空间开发的不断发展，盾构隧道作为城市地下工程建设的主要技术之一，在工程建设中得到了广泛应用。然而，盾构隧道施工过程中的事故时有发生，如地层塌陷、涌水、地面隆起、岩爆等，给施工安全和人员生命财产带来严重威胁因此，对盾构隧道事故风险进行识别，采取有效的应对措施是当前亟待解决的问题。

二、盾构隧道施工过程

盾构隧道施工主要包括以下步骤：

盾构始发：在隧道入口处建造始发井，安装盾构机，进行盾构机的调试和验收。这个阶段涉及到许多准备工作，包括场地布置、设备安装、调试与试运行等。

掘进：盾构机按照设计轴线掘进，同时进行管片拼装、衬砌施工等作业。掘进过程中，需要对盾构机的推进系统、液压系统、气压系统、排土系统等进行密切监控，确保掘进工作的顺利进行。

测量与纠偏：在掘进过程中，要及时进行测量纠偏，确保隧道轴线符合设计要求。这个阶段需要运用各种测量仪器和纠偏措施，如激光导向仪、超声波探测仪、干斤顶等，来控制隧道的轴线和标高。

盾构接收：掘进完成后，进行盾构接收、解体和吊出工作。这个阶段需要将盾构机接收并解体，然后将其吊出井口，同时进行洞口的封闭和修复。

三、盾构隧道事故风险识别

通过对盾构隧道的施工过程和以往事故案例的分析，可以发现以下常见的风险因素：

（一）地质条件

不利的地理条件和地质灾害可能给施工带来极大的因难和风险。

盾构隧道施工穿越的地质条件往往复杂多变。不同的地层具有不同的物理和化学性质，如坚硬的花岗岩、松软的土层或富含水分的砂层。这些复杂的地质条件可能影响盾构机的掘进和衬切的施工，从而引发事故。由于地质构造运动的作用，盾构隧道穿越的地层可能存在断裂带或软弱带。这些地层可能会影响盾构机的掘进和衬砌的稳定性，增加施工风险。地下水是盾构隧道施工中的一大挑战。在富含水层中施工时，如不采取有效的防水措施，可能会导致严重的涌水事故。此外，地下水还可能软化地层，导致盾构机掘进因难和衬砌变形在某些地区，地下岩溶是常见的地质现象。岩溶会对地层稳定性产生影响，导致地面塌陷等问题。盾构隧道施工穿越岩溶地区时，必须采取有效的应对措施，以保障施工安全。

（二）设计不当

不合理的设计可能导致施工过程中的因难和问题，如掘进速度缓慢、地层变形、衬砌破坏、地下水涌水等。

隧道轴线设计应考虑地质条件、地下水和环境保护等因素。设计不当可能导致盾构机掘进因难，影响施工效率，甚至导致地面塌陷和环境破坏。盾构隧道断面形状应与地质条件相适应，否则可能导致衬砌结构受力不合理，引发变形和开裂等问题。衬切结构是盾构隧道施工中的重要组成部分，其设计应考虑地下水、地层压力和结构稳定等因素。设计不当可能导致衬砌破裂、地下水泄漏和地层变形等问题。盾构隧道施工中的防水设计对施工安全和工程质量至关重要。防水设计不当可能导致严重的地下水涌水事故，给施工带来因难和风险。

（三）施工不当

不规范的施工操作可能导致事故的发生，如盾构机故障、衬村砌破裂、地层变形、地下水涌水等。

盾构机是盾构隧道施工的核心设备，其操作需严格遵守规范和安全操作规程。不规范的操作可能导致设备损坏、地层扰动和衬切结构破坏等问题。盾构机掘进速度过快可能导致地层扰动和衬切结构受力不合理，进而引发地层变形、衬砌破裂等问题。衬砌拼装是盾构隧道施工的重要环节之一，其质量直接关系到隧道的安全性和稳定性。衬切拼装不合格可能导致结构受力不合理、地下水泄漏和地层变形等问题。施工组织不合理可能导致工期延误、人员伤亡和施工质量问题。例如，在地质条件复杂地区施工时，未采取有效的工程措施和技术方案，可能导致事故的发生。

（四）安全管理不当

不健全的安全管理体系可能导致人员伤亡、财产损失和工程质量问题。

施工单位未建立健全的安全管理制度或安全操作规程，可能导致现场操作混乱、人员伤亡和财产损失等问题。操作人员缺乏必要的安全意识和操作技能，可能导致设备损坏、地层扰动和衬砌结构破坏等问题。安全监督是盾构隧道施工中的重要环节之一，安全监督不到位可能导致现场操作不规范、安全隐患未得到及时排查和整改等问题。应急预案是应对盾构隧道施工中突发事件的关键措施，预案不完善可能导致在紧急情况下无法采取有效的应对措施，导致事故扩大和损失加剧。

（五）不可抗力：

不可抗力是指盾构隧道施工中遇到的无法预见和控制的外界因素，如地震、洪水、恶劣天气等自然灾害，以及社会政治因素如战争、暴乱等。这些因素可能导致隧道结构破坏、人员伤亡和财产损失等问题，给施工带来极大的风险。

四、应对措施

（一）加强地质勘察和风险管理

在施工前应详细了解隧道工程的地质条件，并制定相应的施工方案和应急预案。在掘进过程中，应加强对地质条件的监控和预测，及时采取措施应对可能出现的问题。例如，在软土地层中施工时，可以采用超前加固、帷幕注浆等方法来增强地层的稳定性。

（二）优化设计

在隧道设计过程中，应根据工程实际情况和地质条件选择合适的盾构机型、衬切形式等。同时应充分考虑隧道结构的稳定性、防水性能等因素，确保隧道设计符合规范要求。此外，应注重隧道施工的可行性研究，合理确定隧道断面形状、埋深等参数，以降低施工难度和风险。

（三）加强施工管理

应加强对盾构机操作人员的培训川和管理，确保其熟练掌握盾构机的使用方法和操作规范。在施工过程中，应加强对施工质量的控制和管理，及时发现并解决出现的问题。例如，在盾构机掘进过程中，应定期检查掘进参数是否正常，避免因操作不当导致地层变形、衬砌破坏等问题。

（四）完善安全管理

应建立健全的安全管理制度和监督机制，加强安全监督和检查，确保现场操作规范和安全。同时应完善应急预案，加强应急演练和响应能力，确保在紧急情况下能够迅速、有效地应对。

五、结论

本文通过对盾构隧道的施工过程和事故案例的分析，探讨了盾构隧道事故风险的识别问题。通过对常见的风险因素进行总结和分析，提出了相应的应对措施和建议。希望能为城市地下工程建设提供一定的参考和借鉴。

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