地铁盾构施工的安全风险管理

Building Management

建筑管理

第46卷第14期

2019年7月

地铁盾构施工的安全风险管理

韩锐锋

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101320）

［摘 要］随着城市交通日渐拥挤，地铁轨道交通逐渐进入人们的视野。而盾构法是地铁施工的主要方法，但是盾构法施工过程可能导致安全事故的发生，存在着安全风险。目前大量的施工事故以及理论研究表明，需要进一步加强安全风险管理，减少事故的发生。一方面，对盾构法的定义进行阐述，并详细分析了盾构法施工特点和盾构法施工工艺，另一方面对具体施工现场的安全风险的形成原因和形成机理进行了详细的分析，然后具体问题具体分析，提出了针对性的解决方案。［关键词］地铁；盾构施工；安全风险管理［中图分类号］TU 99；U 231.3　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）14–0083–02

Safety Risk Management of Subway Shield Construction

Han Rui-feng

［Abstract］With the increasing congestion of urban traffic，subway rail transit has gradually entered people's field of vision. The shield method is the main method of subway construction，but the construction process of the shield method may lead to safety accidents and there are safety risks. At present，a large number of construction accidents and theoretical research indicate that we need to further strengthen safety risk management and reduce accidents. On the one hand，the definition of the shield method is expounded，and the construction characteristics of the shield method and the construction technology of the shield method are analyzed in detail. On the other hand，the formation cause and formation mechanism of the safety risk of the specific construction site are analyzed in detail. Then the specific problem is analyzed in detail，and a targeted solution is proposed.［Keywords］subway；shield construction；security risk management目前盾构法已成为我国城市地铁隧道建设的主要方法，在其大面积推广的同时，许多安全问题也逐渐显现。因为地铁盾构施工涉及众多方面，且其施工位置特殊，故拥有很多的

收稿日期：2019–04–16作者简介：韩锐锋（1987—）󰀃，男，甘肃静宁人，工程师，主要研究方向

为盾构施工。

不确定因素，可能会发生安全事故。一旦发生安全事故，将会造成严重的后果。所以需大力提倡地铁盾构施工的安全风险管理研究，积极推动我国的地铁建设。本文结合地铁盾构施工的特点，对施工中的风险和控制措施，进行重点分析。

1 盾构法施工工艺

盾构法的施工过程主要包括：盾构始发与接收施工和盾构

之前，顶推力不易过大，在正常的推进过程中顶推力的增大

应是缓慢的，不应有突变。（6）顶管土仓压力的控制：本工程采用土压平衡推进方法，依靠压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，因此控制好土仓压力为重中之重，随着顶管的顶进，土仓压力应根据其他顶进参数、地面沉降监测数据、出土量等因素做相应调整。（7）顶管推进速度控制措施：初始阶段不宜过快，一般控制在4~5 mm/min左右，正常施工阶段可控制在9~ 10 mm/min左右。顶进速度应根据现场地面及管线监测数据及时进行调整。

（8）管节接头防水控制要点：管节长1.5 m，管节自防水采用C50P10的混凝土，采用F形承插式接头接口连接，接缝防水装置采用锯齿形止水圈和双组分聚硫密封膏进行嵌缝，管节与管节之间采用木质材料例如胶合板作为衬垫，板接头处以企口方式连接。

（9）顶管推进姿态测量：尽量采用激光经纬仪测量，具体做法为激光点向左，顶管机偏右，伸右面纠偏油缸；激光点向上，顶管机偏下，伸下面油缸（其他两个方向与其相同）；做到随时偏移，随时纠偏。纠偏过程采取小角度纠偏：每次纠偏的角度要小，每次纠偏角度应保持10′~20′不得大于1°。

（10）周边环境沉降控制：顶管在推进过程中必定会对土体进行扰动，引起地下管线的沉降，因此为保证管线的安全必须对管线进行监测，压力管线必须布设直接监测点，以监测数据来控制顶管推进速度，当监测数据变化较大时，采取控制顶管正前方土压力、顶进速度、出土量及要加强监测频率等手段，这样才能保证顶管安全顺利推进。

3 结束语

通过对大断面矩形顶管施工各工序的全面监控，尤其是对本工程特有的始发平台的搭设及顶推力的控制、顶进速度的控制、周边管线的沉降控制等重点内容的监控，对矩形顶管的施工过程有了更深的了解。但在技术推广的实施过程中，由于各项目地质条件和环境影响因素各不相同，会出现针对项目特殊性的技术控制措施，希望将来能有更多的实际项目应用经验与理论相结合，使大断面顶管技术进一步完善。

参考文献

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第46卷第14期

2019年7月

Building Management

建筑管理建 筑 技 术 开 发

Building Technology Development正常掘进及隧道结构衬砌。盾构始发施工包括众多内容，其中较为重要的是始发竖井的挖掘和始发端土体的加固及始发基座的安装，且反力架的安装、负环管片的安装是必不可少的。为保证在特殊岩层中盾构的推进效率，可以滚刀进行改进。（4）为降低刀具的磨损情况，可对刀具实时更换使用。3.2 有效控制软弱底层施工

盾构接收施工则主要包括以下内容：洞门的凿除、密封和接收基座的安装及接收井的吊出。盾构正常掘进指的是盾构机克服阻力和摩擦力切削土体向前推进的过程。切削土体的主体是刀盘和刀具，而摩擦力主要由于盾构机壳体和隧道围岩的摩擦。隧道结构衬砌指的是盾构机在不断向前行进的时候完成管片拼装，同时将配合好的浆液通过注浆泵等装置填充到间隙中，提高隧道强度和防水能力。

2 地铁盾构施工中存在的安全风险

2.1 进出洞的安全风险

盾构进洞指的是盾构机离开盾构基座后，通过固定的线路开展施工作业。而盾构机出洞指的是盾构机进入竖井内完成基座上的施工作业。盾构出洞的主要流程为：盾构出洞准备工作、洞门拆除、掘进施工、洞门封堵。在盾构进出洞的过程中，有着众多的风险，其中最大的风险就是井壁洞口土体的稳定问题。如果端头加固不好，将会出现洞口面渗水，甚至地面沉降现象。

2.2 开挖面失稳的安全风险

在地铁盾构施工中出现开挖面失稳的原因有很多，其中主要有以下几方面。（1）开挖中遇到管涌或流砂，这种情况将会造成盾构机磕头或突沉。（2）开挖的过程中碰到了地层空洞，这种情况将会造成盾构机轴线的偏移。（3）盾构机运行过程中碰到涌水，将会出现大面积的塌方现象。（4）水泥浆性能没有达到标准，将会造成开挖土地的稳定性降低，甚至会造成地表较大范围的变形。

2.3 盾构机穿越密集建筑群沉降的安全风险

盾构机在穿越密集建筑群过程中，地表很容易出现变形，将会对周边的建筑物和生活环境产生巨大的影响。地表出现变形将会造成环境被污染，地下水流失等问题。如果变形的环境非常复杂时，周边的建筑群将会有不同程度的倾斜、沉降的现象，更有甚者出现建筑物倒塌、开裂的情况。在盾构施工过程中会受到众多因素的影响，引起地表发生变形的时期可以简述为早期、开挖前、盾构通过时、盾构空隙、后期，在这几个时候都可能发生地表沉降。2.4 盾构机掘进过程坍塌的安全风险

根据盾构隧道事故统计，在施工过程中，坍塌事故占总数的60%。造成地表沉降和地面塌陷以及隧道坍塌的主要原因有以下几方面。首先是没有建立土压平衡，造成开挖面失稳；还有就是刀盘超挖以及刀盘附近地层有很大的损失，从而造成了地面塌陷的发生。以上事故的发生在一定程度上将会阻断道路，建构筑物发生沉降。在盾构机施工的过程中，往往会遭遇塌方等情况。在出现问题时，如果不明白造成问题发生的原因，并且没有采取控制对策，塌方情况将会进一步的扩大，甚至引起地表大范围的沉降，造成盾构机无法正常施工，影响施工进度。

2.5 盾构机掘进中的环境风险

盾构机隧道施工中会对当地的水工环地质产生一定影响。

3 针对地铁盾构施工的安全风险管理措施

3.1 有效控制刀盘和刀具磨损

盾构施工的过程中会遇到各种地层，但对刀盘和刀具造成最大伤害的并不是坚硬的地层，而是在施工过程中的各种岩土地层的频繁变化，这种变化不可避免的造成刀盘和刀具的磨损，在施工时要尽量避免这种情况发生，所以要做到以下几方面。（1）在施工时应选择合重型刀具，选择硬度较大并且具有较强的抗剪性刀刃；为提升工作效率，可适当增加刀具的数量，科学合理地对刀具进行排布。（2）选择刀具时要满足施工现场岩土地层的需求，合理选择刀具的尺寸。（3）

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在实际的盾构施工过程中，软弱土层具有容易丧失压力平衡及风险事故较大的特点，因此在施工时需采取适当的措施进行控制。可选择泥水平衡盾构机，因泥水平衡盾构机可以控制泥水压力和粘稠度，保证推进的效率，有效避免地表沉降现象的产生。在淤泥土层中进行盾构施工时，地下水压力往往会对施工进程产生不小的影响，因在盾构泥水的压力比淤泥土压力小的情况下，开挖面极易产生失稳现象，从而会出现坍塌事故。所以在软弱底层盾构施工时要对地下水压力进行有效的控制，从而避免在挖掘的过程中坍塌和隆起事故的发生。在盾构施工时，为保证施工的质量往往会对淤泥层进行注浆加固，但在加固时要注意浆液参数。3.3 有效控制管片拼装及同步注浆

管片拼装是指盾尾管片安装设备在盾壳的保护下进行管片成环的拼装，隧道衬砌形成后，以水泥砂浆同步注浆在管片与围岩之间的环形间隙中进行回填。管片安装须从隧道底部开始，相邻安装。在被安装到指定位置的管片块，用相应的推进油缸进行顶紧。在确定顶紧压力大于所需压力时将方管片安装机移开，进行下一管片块的安装，并且管片连接螺栓需要进行二次加固。同步注浆是为了稳定管片结构和控制盾构推进方向，所以在盾尾空隙形成的时候，同步注浆系统和内置注浆管将对间隙进行同步注浆。在注浆时要注意浆液配合比和注浆量，同时注浆压力也是需要关注的技术指标。3.4 有效避免地铁隧道盾构机施工中坍塌事故

（1）在遇到坍塌事故时，为防止地表水进一步渗入隧道，首先需减少隧道中的涌水量，对塌陷周围的地表水进行拦截，并且对塌孔进行回填。然后要控制好开挖面的土层压力平衡，所以要对盾构机推进、出土速度进行控制，从而有效减少地表沉降量。（2）为阻止地表沉降面积的扩大，需增加注浆量。（3）做好监控工作，对出土量和注浆量进行有效监控，及时调整盾构机的推进参数。

3.5 有效避免地铁隧道盾构施工开挖面失稳

在地铁盾构施工的过程中，会遇到承压力较弱的地段，此时若没有调整好掘进的参数将会导致开挖面失稳。如果失稳现象没有得到有效的控制，将会对地面安全造成巨大的威胁。当遇到承压力较弱的地段，通过采取适当的措施避免开挖面的失稳的产生，一是对该地层的渣土进行改良，从而保证开挖的渣土具有良好的特性；二是要控制施工段土层的压力；三是要保证排土量与开挖量的平衡，因此要对推进参数和渣土排土量进行有效的控制。

4 结束语

研究地铁盾构施工的安全风险对整个工程有着重大的作用，不仅可对不安全因素进行有效的监控，而且便于采取针对事故的措施。本文详细介绍了地铁盾构施工风险管理的相关内容，为以后盾构施工风险管理工作的开展提供一定的参考，多种因素的并存导致多种安全隐患的存在，所以在施工时需要充分考虑施工现场的具体条件，针对具体的问题，采取合适的措施。施工单位可以根据施工现场的情况制订一些风险规避方案，从而保证人员的生命安全，地铁盾构施工的顺利完工。

参考文献

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