某地铁区间隧道盾构施工安全管理探究

某地铁区间隧道盾构施工安全管理探究

乔旭光

广东华隧建设股份有限公司510600

摘要：针对某市特殊工程和水文地质特点，从机械、施工操作及对周边环境影响三方面分析了地铁盾构施工存在的风险，有针对性地提出盾构施工风险防范的具体措施。本文针对其地铁盾构隧道施工的安全问题进行简单分析，找出事故发生的原因，并提出相应的解决措施，旨在为相关的人员提供指导与解决对策。

关键词：地铁盾构施工风险管理

1工程概况

2012年10月28号，随着某地铁1号线的全线开工建设，某地铁开工建设的序幕正式拉开，此后2号线、3号线陆续开工，某市轨道交通快速发展。某地铁穿越位置主要为富水的砂卵石地层，工程和水文地质条件呈现“三高”特点：地下水位高、卵石含量高、地层强度高。由于特殊的地质条件和周边环境，某地铁采用盾构法施工的区间隧道面临众多技术难题，盾构掘进过程中会遇到刀盘刀具磨耗严重、地面沉陷、盾构涌泥涌沙、地下管线破坏、地面建筑物破坏等诸多风险。本文根据某地铁盾构隧道施工的实践经验，从机械、施工操作及对周边环境影响三方面分析盾构施工风险，并提出相应对策，为今后地铁盾构隧道施工的安全进行提供参考。

2某地铁工程和水文地质条件

某地铁盾构区间隧道通过的地层主要为卵石土，局部位置穿越细砂层和泥岩层，该地层主要有以下特点：

（1）卵石含量高：卵石土地层中卵石含量40%以上，为该地层的骨架成分；

（2）砂含量高：砂卵石中砂含量高，含量约12%-33%，呈透镜体分布；

（3）颗粒间胶结物：胶结物广泛分布于砂卵石中；

（4）地下水位高：枯水期水位埋深3m-5m，丰水期水位埋深2m-4m。但由于沿线车站等基坑降水作用，区内地下水位埋深约6m-12m。地下水位年变幅约为1m-2m。

（5）地层透水性：卵石土地层渗透系数高达12.5m/d-48.5m/d，透水性强。

3某地铁盾构施工的风险分类

3.1盾构施工机械风险

盾构机械的适应性和使用性能将对工程建设造成重大影响，不仅影响施工效率、工程成本，还关系到隧道能否成功贯通。盾构机械风险包括以下情况：

（1）刀头磨损

长距离施工导致大刀盘、刀头磨损较大、无法正常推进；由于地层介质的变化，使得刀头每间隔一定距离由于高度磨损变平需要更换。

（2）泥浆泵及管路磨损、堵塞

排出泥浆中砂石成分对泥浆泵及排送管路的磨损，致使刀盘切削的土体无法正常排出。

（3）主轴承磨损，密封件防水失效

由于长距离推进导致主轴承磨损，密封件防水失效，密封仓内泥浆向盾构机内渗漏，不能保证工作面土压力。

（4）盾尾密封失效

盾尾密封系统不可靠或长时间磨损，导致周边水土流失，盾构机内涌水或沉陷。

（5）铰结（转向）

密封铰结（转向）密封装置失效，导致盾构机内漏水、漏砂。

（6）液压推进系统漏油

液压推进系统漏油，无法提供正常的推力或导致盾构后退。

（7）注浆管路堵塞

注浆管路由于浆液硬化等原因堵塞，使注浆无法正常进行。

3.2盾构施工操作风险

（1）工作井的结构和支护不当，将产生过大的变形甚至基坑失稳，土体坍塌，盾构机被掩埋。

（2）盾构始发时姿态控制不良，导致管片拼装质量不过关。

（3）高水压下长距离施工及换刀及开仓，掘进中途设备检修和更换刀具风险极大。

（4）土仓压力选择不当，致使前方地表产生较大的隆起或沉陷。

（5）盾构施工过程中，轴线控制不当导致隧道轴线标高偏离设计线路过多或左右偏差过大，影响隧道的使用。隧道距离很长时，如果在推进过程中轴线控制不好，在进洞时，很可能会偏离目标井较大。

（6）盾构在进洞或对接时由于轴线偏差较大，又不具有足够的纠偏距离，使得盾构机偏离目标井或对接错位。

（7）更换盾尾密封装置时防止涌水措施不当导致盾构内水淹或沉陷。

（8）千斤顶的配置不合理使管片容易产生裂缝。

3.3盾构施工环境风险

盾构施工将引起一定范围内地层的变形。对于位于影响范围内的建筑物，由于地基土体的变形而导致其外力条件和支承状态发生变化，而外力条件的变化又将使已有建筑物发生沉降、倾斜、断面变形等现象。外力条件的变化类型主要包括：

（1）地层应力释放引起的弹塑性变形，导致建筑物地基反力的大小和分布发生变化。主要由开挖面坍塌、盾构蛇行与超挖、盾尾间隙的产生、衬砌变形等引起；

（2）因有效覆土压力的增大而导致的土体压密沉降，使建筑物地基的垂直土压力增大。主要由各种因素导致的水位下降而引起；

（3）因土体负载而导致的弹塑性变形，使建筑物地基的土体压力增大。这主要由盾构推力过大、盾构与周围土体间的摩擦、壁后注浆压力等引起；

（4）因土性变化而导致的弹塑性沉降和蠕变沉降，引起建筑物地基的反力分布发生变化。主要由盾构施工对周围土体的扰动而使土性发生变化所引起。

4地铁施工安全质量管理工作的对策

（一）完善组织机构，落实职责管理

开工前，安全工程师、专职安全员或安全管理人员编制包括安全和生产技术的保证措施，对施工中将采用的新技术、新材料、新结构、新工艺、新设备，要认真编制安全生产技术操作规程。在地铁施工过程中，要有序地进行总体施工组织，针对制约工期的关键工程进行有效的控制，坚持基础力量建设，不仅要建立健全的组织机构、加强人员配备，而且要积极落实职责分工，及时开展技术指导及生产工作。抓生产必须抓安全，以安全促生产。按照“综合治理、管生产必须管安全、否决权、从严治理、标准化管理”五项原则，建立健全安全生产保证体系.为了发挥组织机构及人员效能，必须在内部形成“分工明确、责任清晰”的组织机构。同时，进一步落实职责管理，明确领导班子的职责分工、各部门的职责范围及每名员工的岗位职责，有效推进地铁施工的顺利开展。

（二）加强人员配备，完善管理制度

在深入分析承接地铁项目实际需要的基础上，要重视各类人才的引进，加强人力资源配置，科学选拔具备丰富地铁施工经验、责任心强、年富力强、政治素质过硬的精英入驻参与项目施工。同时，积极加强制度建设，从工作职责、工作程序、日常巡查、工程监督、安全管理等方面建章立制，并在实践中不断加以完善，实现规范化和管理的有序性，关注执行，严格落实，为地铁项目的顺利推进保驾护航。

（三）严控安全隐患，强化安全意识

安全是确保完成地铁工程的前提和基础，是必须常抓不懈的重点工作。在施工过程中，要加强施工管理，严格落实安全责任制，以培训教育等方式强化各类人员的安全意识，促使全体员工逐步将“安全责任重于泰山”的理念内化于心。同时，多措并举严控安全隐患，做好安全防护管理。一方面，制定了完善的安全施工方案，加大安全生产检查及隐患排查力度；另一方面，重视施工现场的标准化建设，严格落实安全生产工作职责，购置基本安全设施，并加强对机械设备的专业性安全检查。

（四）加强学习培训，提升管理水平

安全教育包括定期教育及新工人、变换工种工人、特种作业工人的安全教育。职工新进场，未经三级安全教育不准上岗。要进一步加强项目施工全方位培训力度，激励员工汲取国内外优秀地铁项目建设经验，通过各类有效培训不断增强自身业务技能和素质水平，以积极向上的工作态度和令人钦佩的工作能力投入到工作之中。对采用新工法、新工艺、新设备、新材料及技术难度复杂或危险较大的作业，进行专门安全教育，并有可靠的措施，才能进行作业。同时，力争在各项培训的激励下，促进全体人员严格根据技术细则进行施工。严格根据技术规范做好本职工作，为提升地铁工程的质量夯实基础。

（五）安全技术交底

各项作业实施前，有针对性的逐级进行安全技术交底。交底采用书面形式，配作业指导书（或操作细则），并履行签字手续，保存资料。安全工程师负责监督检查，施工操作人员严格按照安全技术交底的要求进行作业。

（六）安全检查

1、建立健全安全检查制度，有计划、有目的、有整改、有总结、有处理地进行检查。发现违反安全操作规程时，各级安检人员有权制止，必要时向主管领导提出暂停施工进行整顿的建议。

2、严格按照相关规范标准逐项进行自查自改。

3、检查类型：采取定期检查和非定期检查。

①定期检查：在建项目主要负责人每月组织一次安全检查，施工队每天进行施工安全检查并做好详细记录，提出保持或改进措施，并落实实行。②非定期检查：按照施工准备工作安全检查；季节性安全检查；节假日前后安全检查；专业性安全检查和专职安全人员日常检查进行。安全检查内容：坚持以自查为主，互查为辅，边查边改的原则；主要查思想、查制度、查纪律、查领导、查隐患、查事故处理。结合季节特点，重点查防触电、防机械车辆事故、防汛、防火等措施的落实。

（七）实时监测

（1）通过对监测项目的观测以及监测数据的分析处理与计算进行预测和反馈决定是否需要对盾构周边、地面建筑物和地下管线采取保护或加固措施以确保隧道结构的稳定及环境的安全。（2）现场监测的结果用于信息化反馈优化设计使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。（3）通过监测数据与预测值比较可判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求以确定和优化下一步的施工参数做到动态设

计、信息化施工。（4）通过监测收集数据为地铁及类似工程设计、施工及相关规程的制定积累经验。

5结束语

随着我国各大城市地铁项目的飞速发展，现代地铁项目的设计及投资规模日益壮大，施工强度也在不断增加，加之各类新工艺、新技术、新材料和新设备的广泛运用，我国的地铁施工安全质量管理工作面临着极大的考验。为确保地铁项目能够顺利投入运营，必须重视安全质量管理工作，采用现代化的管理模式，明确职责、完善制度、严控隐患、加强培训，确保工程的安全质量，尽量避免安全事故的发生，全面促进地铁施工的安全和质量“双赢”。

参考文献

[1]竺维彬，鞠世健，史海鸥.广州地铁三号线盾构隧道工程施工地铁研究.暨南大学出版社，2007

[2]汪茂祥.盾构洞门加固方法[J].工程机械与维修，2008（4）：110-115.

[4]刘浔，等.无锡地铁盾构始发风险分析[J].水利与建筑工程学报，2013，I（I3）：80-84.