分析盾构隧道施工中存在的风险及其防范途径

陈磊

【摘要】我国隧道工程建设在近几年来取得了巨大成就，但是，由于隧道在施工建设过程中存在诸多不确定性风险因素，加上我国隧道工程项目施工过程中风险管理研究尚不成熟，造成近年来隧道施工过程中安全事故频繁发生。因此，研究隧道工程项目施工过程中的安全风险问题，使人们充分认识隧道施工中的风险问题，具有理论意义和工程实际价值。本文的主要目的是针对隧道工程项目施工过程中的安全问题，探讨和建立合理有效的风险管理方法。

【关键词】盾构隧道；施工风险；规避对策

1盾构法简介

所谓盾构法施工就是指用盾构机一边进行隧道挖掘，一边控制周围岩石土层等不发生塌陷的工作方法。其中盾指的是支撑保护施工点岩石土层，同时维持开挖面稳固性的机构，其主要包括压力舱、钢壳及刀盘；而构则是指隧道衬砌的构成部分，包括管片及壁后的注浆体。因此，盾构法就是以单体机械同时完成挖掘与稳固工作的施工方法，目前已开发出的主要有针对软土层的施工和大部分硬质地层的施工。

2地铁盾构施工过程中的常见风险

2.1难以预测的不良地质及障碍物风险

由于地质勘探的局限性，要全面了解盾构穿越地层的地质情况及是否存在障碍物比较困难，给地铁盾构法隧道施工埋下了极大的风险隐患，无法保证施工的安全性和可靠性，一旦无法保障预测结果的真实性和可靠性，不仅增加施工及掘进的难度，还极有可能引发施工安全事故，产生灾难性的后果。

2.2盾构始发与到达竖井施工风险

盾构机的始发，系指在始发井内利用临时组装的管片、反力台架等设备，使台架上的盾构机推进，从井壁上的预留口处始入地层，并沿着规定路线掘进的一系列作业。盾构机到达，系指盾构机推进到达竖井的井壁处，从井内侧把井壁上挡土墙拆除，随后盾构机推进进入井内台架上的一系列作业。盾构始发和到达作业是盾构机掘进施工中最容易产生事故的两道工序，事故发生率很高，且事故规模较大，轻则洞口涌土、涌水造成地面沉降，重则造成基坑坍塌，其原因多半是土层不稳定。这是因为在进行始发和到达竖井施工时，加固和掘进使周围土体产生扰动，造成断面应力释放，即断面土体不稳定。

2.3地表、建筑物、既有线路及重要管线的沉降风险

盾构法施工会引起隧道周围土体松动和沉陷，它直观表现为地表沉降。受其影响的隧道附近地区的基础构筑物将产生变形、沉降或变位，在不同程度上影响隧道沿线地面建筑物和地下管线的安全，情况严重的会出现地面建筑裂缝、倾斜、地下管线开裂，甚至坍塌。在对盾构进行掘进时通常会导致地层损失，与此同时也会给隧道周围的地层带来扰动或者剪切破坏，以上两方面是促使地面出现沉降现象的基础原因。由于地层损失而产生的地面沉降，绝大部分都会在施工建设期间表现出来。通过剪切破坏的再固结而产生的地面沉降情况，一般而言在砂性土中表现得比较快，而在粘性土中则需要延续比较长的时间。

3盾构隧道施工风险分析

3.1地质勘探不准

地质的勘探是地下工程建设的的核心要点，这在盾构隧道中显得尤为重要，而且这方面的风险问题也是较大的。众多事实表明，在地质勘探不准的情况下，盾构隧道的施工往往受到极大的影响。一方面，盾构机的掘进往往由于岩石砂层等因素受到阻碍，且工作部件也会遭到极大的损伤，严重情况下甚至断裂或毁坏。另一方面，由于对土层中的瓦斯含量等检测不准，往往产生严重爆炸，造成无法挽回的损失。另外，还有可变土层的分析研究也容易被忽视，导致施工中地质塌陷，不仅影响工程进度，而且往往造成极大的人员伤亡。

3.2挖掘现场围护不完善

由于隧道施工对周围土层等稳固程度要求较高，因此施工地点的围护工作必须全面考虑周围地理环境因素等落实到位。首先，盾构机的进出通道若得不到一定程度的穩固，则往往会因为施工的进行而发生崩裂及塌陷；其次，开挖面等各类断面的稳定性防护如果不能有效的落实，也会造成一定程度的塌陷，给工程的进行造成极大阻碍；最后一点，也是最重要的一点，挖基坑的围护工作不到位，那么整个隧道工程的建设都会付诸东流，而且由于承载力不足，整体的土层也会随之坍塌，后果不堪设想。

3.3施工要素选择不当

盾构隧道的施工主要包括刀具的选择，施工起点的选择及各处断面的选择，任何一点处理不当都会对施工造成极其不利的影响。根据地形的不同，刀具如果选择不当，极容易引起不必要的磨损，同时也往往对施工地点造成一定程度的破坏，进而引发塌陷等事故。而施工起点的确定也是至关重要的，若开挖面障碍过多且开挖时并未做好清楚工作，则往往会造成机器各处损伤，甚至引发人员伤亡。另外，在各处断面的选择上，部分施工单位通常遗漏了软硬土层分布情况的检测，导致各断面稳定性完全达不到标准，进而随着施工的进行发生各处崩裂与坍塌。

3.4联络系统不完备

盾构隧道的施工除了相关技术要点要落实，其联络系统也需要全面的建设起来。事实证明，很多工程事故的发生往往都是因为地下施工联络不畅，相关故障排除团队无法及时解决问题而引起的。而且，对于一些重大问题的发现，如果不能利用联络系统及时上报解决，则其后果也将不堪设想。

4盾构隧道施工常见事故的规避措施

4.1盾构始发、到达施工风险的规避措施

4.1.1认真研究盾构始发、到达端头的地层条件，保证盾机始发、到达端头地层加固长度不小于盾构机的长度，对土体开挖面稳定性还要采取降水的措施。

4.1.2洞口打开前，必须对地层的加固效果进行检验，保证符合规定后方可打开。

4.1.3在始发阶段，由于盾构机推力较小、地层较软，要注意防止盾构机嗑头。

4.2开挖面失稳风险的规避措施

4.2.1可在正式掘进之前，采集区间地层渣土进行改良实验较为合理的参数，使开挖下来的渣土具有塑性流动、止水性，并使渣土充满土舱。

4.2.2控制好土舱压力，防止开挖面失稳。

4.2.3控制推进速度和渣土排土量，维持排土量和开挖量的平衡。

4.3控制盾构自身掘进参数

对于自身参数的控制采取如下，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，通过前，检修好盾构各零件，确保性能完好，防止停机，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，盾构施土时一采用中低速均衡匀速连续推进方式进行施土，施工时应根据地形及地质条件及时一调整盾构施土参数，加强盾构施工参数的监测，及时反馈信息，做好信息化施土。

结束语

我国的地铁与地下工程开发建设还只是刚刚起步，任重而道远，加强地铁盾构施工风险管理，是防范地铁工程建设风险的关键，是合理开发利用地下空间，使地铁工程符合全面协调可持续的科学发展观的要求。

参考文献：

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