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一地鐵隧道盾構(gòu)施工不同階段風(fēng)險(xiǎn)分析

1始發(fā)作業(yè)階段風(fēng)險(xiǎn)分析

在盾構(gòu)始發(fā)階段主要面臨的風(fēng)險(xiǎn)有:①始發(fā)段存在空洞，造成塌方;②始發(fā)段加固不足，導(dǎo)致涌水塌方;③盾構(gòu)基座質(zhì)量不好，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)傾翻;④后靠不穩(wěn)定;⑤鑿除洞封門出現(xiàn)涌土。

2盾構(gòu)掘進(jìn)階段風(fēng)險(xiǎn)分析

在該階段主要面臨的風(fēng)險(xiǎn)包括:①工作面前方出現(xiàn)地層空洞;②盾構(gòu)前方出現(xiàn)不明障礙物;③盾構(gòu)施工參數(shù)設(shè)置不合理;④盾構(gòu)掘進(jìn)軸線偏差及糾偏不當(dāng);⑤盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備故障及維護(hù)不當(dāng)。

3盾構(gòu)到達(dá)階段風(fēng)險(xiǎn)分析

在盾構(gòu)到達(dá)階段主要面臨的風(fēng)險(xiǎn)包括:①接收端頭加固不當(dāng)造成沉降過大;②接收端頭密封不好造成淹井;③接收基座強(qiáng)度不夠，盾構(gòu)機(jī)傾倒。

二地鐵隧道盾構(gòu)施工不同階段的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

1盾構(gòu)始發(fā)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制措施

1)始發(fā)基座安裝。在始發(fā)基座安裝之前必須對(duì)平面位置和高程進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量定位，避免因?yàn)槭及l(fā)基座安裝位置偏差的緣故引發(fā)的安全隱患。

2)反力架施工。作為給盾構(gòu)機(jī)提供始發(fā)反力的重大構(gòu)件，反力架應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)使用受力狀態(tài)實(shí)行受力和變形計(jì)算，核算安全合格后方可使用。

3)洞口密封施工。洞口密封是盾構(gòu)施工進(jìn)出洞防止流沙、流水的關(guān)鍵設(shè)施，對(duì)始發(fā)安全非常重要。洞口密封的安裝應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和質(zhì)量進(jìn)行施工。

4)始發(fā)推進(jìn)。始發(fā)推進(jìn)時(shí)，由于以上各種因素的影響，再者對(duì)于施工操作人員來(lái)說，對(duì)于地層也需要一個(gè)適應(yīng)過程，盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)常常不穩(wěn)，同時(shí)盾構(gòu)的合理參數(shù)尚且需要摸索。該階段是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其安全性至關(guān)重要。

2盾構(gòu)掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)控制措施

盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的各個(gè)階段都有可能會(huì)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故，依據(jù)我國(guó)盾構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)事故的案例，同時(shí)結(jié)合筆者的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，本文重點(diǎn)對(duì)以下幾項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)階段的控制措施進(jìn)行研究。

1)同步注漿

在盾構(gòu)施工過程中，盾構(gòu)開挖外徑與盾構(gòu)機(jī)外殼之間一般存在20～40cm的間隙，它是盾構(gòu)施工過程中地層損失的主要組成部分，在掘進(jìn)過程中尚需對(duì)管片外側(cè)的環(huán)形空隙進(jìn)行注裝。同步注漿是控制地表沉降的關(guān)鍵工序，其控制措施如下:

(1)設(shè)計(jì)和優(yōu)化漿液的配合比，使其與地層狀況和推進(jìn)參數(shù)相匹配;

(2)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工方案確定的同步注漿壓力、注裝量等參數(shù)進(jìn)行施工，并根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，修正注漿參數(shù)和施工方法，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)解決，保證施工質(zhì)量;

(3)需設(shè)專人維護(hù)注漿設(shè)備及儀器儀表，保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn);

(4)定時(shí)檢查注漿壓力表，保證其準(zhǔn)確、有效;

(5)由于背后注漿不到位、掘進(jìn)過程中地層局部沉降形成地層內(nèi)局部空洞等原因，在盾構(gòu)通過一定距離后，可能會(huì)產(chǎn)生地面沉降過大甚至塌方等情況發(fā)生。因此，宜在盾構(gòu)機(jī)通過地段進(jìn)行地層空洞的探測(cè)和處理。

2)糾偏、線型控制及曲線段推進(jìn)控制

由于各種條件的限制和約束，盾構(gòu)隧道不總是呈直線型，時(shí)常需要盾構(gòu)機(jī)在曲線上推進(jìn)。同時(shí)，由于盾構(gòu)推進(jìn)受低層、液壓系統(tǒng)、管片拼裝誤差等各種因素影響，在盾構(gòu)施工過程中會(huì)使隧道的線型在一定程度上與隧道設(shè)計(jì)軸線發(fā)生偏離。因此，需要對(duì)推進(jìn)線型進(jìn)行嚴(yán)格控制，通過糾偏來(lái)控制推進(jìn)線路，特別是曲線段。對(duì)于盾構(gòu)線形的控制主要是靠控制測(cè)量、推進(jìn)、管片拼裝等作業(yè)的精度及糾偏來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3)防噴涌

在噴涌情況發(fā)生之后，一方面，會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)前方泄壓，使前方工作面不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)面上方塌方;另一方面，噴涌發(fā)生后會(huì)在管片拼裝區(qū)集聚大量的泥渣，清理工作量極大，往往需要較長(zhǎng)時(shí)間，但是如果長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法恢復(fù)管片拼裝和正常推進(jìn)，可能會(huì)引發(fā)注漿系統(tǒng)堵塞等其他問題的出現(xiàn)。因此應(yīng)采取以下措施防止噴涌的發(fā)生:

(1)在盾構(gòu)機(jī)選型和制造時(shí)，應(yīng)注意防噴涌裝置的設(shè)置;

(2)選擇適當(dāng)?shù)耐馏w改良添加劑，調(diào)整土體的可塑狀態(tài)，防止渣土含水量過大增加噴涌的風(fēng)險(xiǎn);

(3)控制推進(jìn)質(zhì)量，防止強(qiáng)推猛推使前方工作面壓力過大而產(chǎn)生噴涌的風(fēng)險(xiǎn);

(4)操作螺旋輸送機(jī)等澄土輸送設(shè)備時(shí)，開口速率應(yīng)穩(wěn)定而平緩的增加，不能猛開猛關(guān);

(5)開啟螺旋輸送機(jī)時(shí)，在渣土出口處應(yīng)有專人監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)噴涌預(yù)兆時(shí)，及時(shí)發(fā)信號(hào)給操作室，要求立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī);

(6)發(fā)生噴涌時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉螺旋輸送機(jī)，及時(shí)清理噴涌渣土，盡快恢復(fù)推進(jìn)。

4)地表沉降過大風(fēng)險(xiǎn)的控制措施

地鐵隧道盾構(gòu)施工不可避免地對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)，造成隧道附近地表發(fā)生沉降或隆起，如果發(fā)生過大的沉降，就會(huì)危及周圍地面建筑設(shè)施、道路和地下管線的安全，所以盾構(gòu)施工中需制定相應(yīng)的措施控制沉降過大的風(fēng)險(xiǎn)。

(1)在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周圍道路、管線和建(構(gòu))筑物的沉降監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)分析處理并反饋，不斷調(diào)整和優(yōu)化盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)，做到信息化施工;

(2)在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，若發(fā)生沉降或沉陷，應(yīng)派專人巡視，嚴(yán)密觀察周圍建筑物的沉降變化;

(3)通過同步注漿以及二次注漿及時(shí)充填盾尾建筑空隙和因原有漿液固結(jié)收縮所產(chǎn)生的空隙，注漿時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制注漿量和注漿壓力，減少施工過程中的土體變形;

(4)如果沉降過大，可在沉陷區(qū)域內(nèi)用鉆機(jī)進(jìn)行地表注漿加固來(lái)增加地基的強(qiáng)度，防止沉降擴(kuò)大化。

3盾構(gòu)到達(dá)風(fēng)險(xiǎn)控制措施

盾構(gòu)接收施工主要包括接收端土體加固、接收機(jī)座安裝、接收洞門密封和止水設(shè)施安裝、洞門鑿除和接收段推進(jìn)施工。在整個(gè)接收過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各參數(shù)的觀察與控制，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)匯報(bào)，待確認(rèn)安全后再繼續(xù)施工。在接收端土體的加固經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度合格后，才能開始進(jìn)行此段的掘進(jìn)施工;接收施工階段實(shí)行地面隆沉的24h監(jiān)控，并應(yīng)盡快將結(jié)果送達(dá)項(xiàng)目經(jīng)理及總工，確保及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。接收基座在盾構(gòu)到達(dá)前要提前安裝好;接收洞門密封和止水設(shè)施的安裝經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行盾構(gòu)接收作業(yè);盾構(gòu)刀盤距接收洞門5m前搭好洞門鑿樁的腳手架，將洞門松動(dòng)物清鑿干凈，并確認(rèn)防水物件已做好保護(hù)，盾構(gòu)刀盤距接收洞門小于5m以后，須確保接收洞門四周5米范圍內(nèi)不能有人。

三小結(jié)

本文中首先對(duì)盾構(gòu)施工的概念、原理、施工階段的劃分以及盾構(gòu)法在地鐵隧道中優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，其次依據(jù)我國(guó)盾構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)事故的案例，結(jié)合筆者的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)盾構(gòu)施工各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，最后闡述了對(duì)于盾構(gòu)施工各個(gè)階段風(fēng)險(xiǎn)的控制措施，供讀者參考。

作者：朱瑞華馮順單位：西華大學(xué)建筑與土木學(xué)院