轨道交通区间隧道 TBM施工全过程风险分析

轨道交通区间隧道 TBM施工全过程风险分析

冯建

齐鲁交通发展集团建设管理分公司 山东济南 250101

摘要：TBM法是暗挖隧道施工中一种先进的工法，施工进度快、无噪音，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活影响较小，利于保护周围环境，质量易于控制。城市轨道交通工程区间隧道一般位于城市繁华地段，地质条件复杂，周边建筑物密布，地下管网错纵复杂，TBM施工全过程都存在不可预见的风险。本文对TBM施工全过程风险因素进行识别，提出规避风险的方法与对策，最大限度保证项目顺利实施。

一、主要风险因素识别

轨道交通工程区间隧道TBM施工风险来自项目各方面，根据产生的根源分为政治风险、经济风险、金融风险、管理风险、自然风险、社会风险。根据项目具体情况，风险又可分为设计、施工及其他等技术性风险和诸如自然环境、政治法律、材料及设备等非技术性风险。本文主要对工程的安全、工期、投资有重大影响的控制性条件进行风险评估。

通过对现有资料和现场环境的调查分析，轨道交通区间隧道采用TBM施工的主要风险因素为技术风险、设备采购风险、工期风险及投资风险。

1.技术风险

轨道交通工程采用TBM施工的技术风险因素包括：地质风险、技术风险及其它风险。

1）地质风险因素

工程可行性研究阶段对区间隧道的地质难点和重点难以进行详细勘察、分析，导致工程实施时，设计和施工方案经常发生较大变动，可能导致工期拖延、投资增大甚至不适合TBM施工等后果。地质风险因素主要有：区域地形、地貌、地质对隧道采用TBM施工的影响；不良地质、特殊岩土对隧道采用TBM施工的影响程度；地质勘察的不确定性程度及其它因素。

2）技术风险因素

工程可行性研究阶段对控制区间隧道设计的所有因素不可能完全掌握，导致隧道结构设计以工程类比为主，结合结构计算结果确定。隧道本身埋置于地下，地下条件差异性很大，增加了隧道设计的不确定性。轨道交通工程一般位于城市繁华段，隧道设计需综合考虑其在城市环境条件下的可行性及风险条件，工程设计发生变化或区间隧道本身的线形、辅助坑道条件发生变化都有可能导致工期拖延、投资增大甚至不适合TBM施工等后果。

3）TBM设备选型及配件选择风险

目前可供选择的TBM有敞开式、单护盾式以及双护盾式三种类型，三种类型的TBM各有优缺点，若选择的TBM类型不完全适合项目需要将易发生设备被卡等事故，导致TBM施工进度缓慢，甚至设备未到使用寿命期而需提前大修或报废，一般在项目实施前进行严格的选型论证可有效规避此类风险。

若TBM自身的质量和使用寿命达不到预期目标，可能导致TBM提前大修或报废。目前国内使用的TBM设备质量一般均能够达到要求，该风险为一般不会发生，且我国在一定程度上实现了TBM零部件制造的国产化，国产化率稳步提高，该风险可得到有效的控制。

2、设备采购风险

对TBM的采购数量应该做细致的调研分析，若出现采购不当的情况，不但造成了巨大的经济损失和资金浪费，而且对后期的施工技术和工期也有影响。

3、工期风险

轨道交通工程采用TBM施工的工期风险分为两个方面，一是TBM设备到场的工期风险，另一个时TBM掘进过程中的施工风险。

制造运输期风险：TBM在购置合同签署后，由于制造、运输或其它原因导致TBM在合同规定的期限内不能到场，原计划采用TBM施工的段落不能按期开工，导致总工期延长。这种风险在合同的约束下一般不可能发生。

掘进期风险：城市地下情况复杂，地表高差显著，地面建筑密集、地下桩基管线较多，轨道交通线路埋深相差较大等一些特点，会给TBM的施工带来一些不确定的因素，故可能发生工期风险。在施工进度指标分析中应考虑一定的不确定因素，每月工作天数均按25天考虑，在采用刀盘转速和切入深度计算预测进度时作业率为0.3-0.4，在采用类似工程的施工组织预测进度指标时，每天工作时间为19小时，并按70％的工作效率进行了折减，因此，采用TBM施工的工期风险较小。

4、投资风险

在城市轨道交通工程中采用TBM施工最主要的优点在于安全、环保、优质等方面，但在其早期引进设备时，其成本也较高，如果TBM不能在其寿命期内尽快使用，由于设备的折旧及养护费用高而导致其经济性变的很差，这就要求在TBM购置后，结合路网规划，在合适的区段内尽可能利用TBM施工，使TBM的设备购置费能分期分批摊消完毕，降低工程非用。

二、规避风险的对策

防范与降低风险对策主要在于三个方面，即风险的回避、控制和转移。通过前面风险程度分析及评估，可得知本项目技术、设备采购等方面的风险较低；投资和工期方面的风险较高，但均在可接受范围之内。在TBM施工、设备采购及施工组织方面还需做好以下方面的风险防范及对策。

1.技术风险

1）深化地质勘探工作。地质情况不明而导致TBM施工困难是工程投资增加或工程事故发生的重要原因，强化地质勘探工作是降低工程投资、控制风险发生的重要措施；

①在TBM施工前做好严格的地质勘探和地表建筑物情况调查，尽量避免由于地质和地下既有的桩基管线问题而影响TBM的正常施工。

②在TBM施工中做好超前地质预报，主要探测地下水和断层破碎带。

2）对埋深较浅或地表建筑密集的地段在TBM掘进后要及时加强衬砌支护，避免开挖临空围岩暴露时间过长。掘进机在埋深较浅段施工时要密切关注地表的位移情况，布置监测点并做好监控量测工作。若发现异常情况立即调整掘进速度，必要时停止掘进，并采取注浆加固及加强支护等处理措施。

2.设备采购风险

可以考虑购买两家或以上公司的掘进机设备，这样使得生产厂家在机器设备上能够形成良性的竞争，也可以充分保障设备的质量。同时在设备购置合同中严格明确各主要技术、质量指标，并设置严厉的违约责任，以降低设备采购及设备制造方面的风险。

3.工期风险

1）深化各阶段设计方案深度，强化地质勘探工作，对施工中存在的难点地段提前处理或准备好处理预案，避免因局部困难地段处理时间延长导致项目工期或延长。

2）选择有较高施工技术和管理水平，经济实力雄厚并拥有先进施工设备的承建商，确保工程的质量和进度；

3）严格执行监理委托合同，必要时可以推行监理职业责任保险；

4）在拟定进度指标时，综合考虑各种不利因素的影响，必要时适当留有余地。

5）在TBM购置合同中严格明确TBM到场时间，并设置严厉的违约责任，以降低TBM到场期延长导致的工期风险。

4、投资风险

根据城市轨道交通路网规划、地质条件、各线开工时间及工期要求，购置适当数量的适应重庆市轨道交通的TBM，在TBM适应段尽量采用TBM施工，使得TBM在其使用寿命期内尽快摊消完毕。