地铁盾构施工安全风险管理与控制措施

地铁盾构施工安全风险管理与控制措施

摘要：地铁是我国的主要交通工具之一，轨道交通已经成为解决交通压力的通用方式。一旦因施工原因影响了轨道交通运营，将产生巨大的负面影响。因此需要对新建轨道交通工程下穿既有线路的施工进行分析研究，采取近乎苛刻的安全技术措施，既要保证既有线路的安全运营，又要保证新线安全施工。

关键词：盾构法；隧道施工；控制措施

引言

盾构施工技术在城市轨道交通隧道施工中发挥越来越重要的作用，该技术的应用可以有效提升施工效率，优化工程建设质量。在未来发展中，相关技术人员应不断总结经验，不断改进创新，提高盾构施工技术的应用范围和应用水平。

1大盾构隧道施工基本原理

大盾构隧道施工是指使用盾构机进行隧道的挖掘与出渣，在作业过程中，要注意对开挖面以及周围土层进行控制，避免坍塌现象的出现。通过拼装管片的方法进行衬砌，而后进行壁后注浆，这种修筑隧道的方法能够最大程度地避免扰动周围土体。大盾构隧道施工中的“盾”是指能够保持开挖面稳定的刀盘和支护土体的盾体，“构”是指管片和注浆体。盾构机的主要结构可分为五个部分，分别为壳体、排土部分、推土部分、拼装部分与注浆部分。盾体由切口环、盾尾以及支撑环组成，并与盾体相连接。盾构机在地中推进，其盾体与管片能够起到支撑作用，防止隧道坍塌情况出现。与此同时，开挖面使用切削装置进行掘进，出土机将土体运送出洞外。最后，使用千斤顶从后部加压顶进，并安装混凝土管片，从而形成隧道结构。

2盾构法施工的优缺点

在选择地铁区间隧道施工方案时，要考虑工程地质条件、水文条件、地形地貌、沿线环境要求等因素，而盾构法和矿山法则是常见的两种施工方法。相比较

而言，盾构法的施工优势明显。（1）施工效率高。盾构法属于机械设备施工，

在机械化、自动化和智能化方面更加方便施工人员管理，在提高施工效率的同时

也改善了施工人员的工作环境。（2）施工环境适应性强。盾构法可以通过优化

刀盘设计应对复杂的地质环境，可以通过管片壁后注浆加固等施工技术控制地表

建构筑物产生的沉降，避免了为满足施工要求而切换设备带来的时间、材料、人

力消耗。尽管盾构法施工技术有许多的优点，但仍然有一些缺陷，例如，受限于

油缸推进系统和成环管片无法拆除，盾构机只能前进不能后退；受限于庞大的体积，盾构机无法满足曲线半径小的隧道施工要求。

3地铁盾构施工安全管理与控制措施

3.1严把施工材料质量

施工材料关系着交通隧道工程最终施工效果，为此，可以重点从如下方面加

大材料控制力度。第一，水泥。地下交通隧道工程对防水防渗性能有着较高的要求，为此，应选择具有较高抗渗性能的水泥材料，并且做好混凝土用水量的控制，选用抗压能力、细度和安定性等参数在标准要求范围内的水泥材料，提高混凝土

结构的防水防渗能力。第二，加强检查材料质量，尤其是管片，确认其受力能力，避免施工阶段发生管片裂缝问题。第三，外加剂。为提高混凝土材料的整体性能，优化交通隧道施工质量安全，可以适当添加混凝土早强剂、减水剂等提高混凝土

结构的性能，优化工程建设质量。序将油脂自动注入到密封层中，如果在盾构掘

进过程中遇到漏水的情况，技术人员应当及时暂停掘进施工活动，可以采取人工

方式将油脂注入其中，完成油脂注入检查其密封性达标后方可继续盾构。

3.2地层因素控制

一些地区的地层较为松软，容易破坏压力平衡，从而造成风险事故。因此，

应结合理论知识以及大量的实践经验，当遇到砂层以及淤泥层时，使用特定技术

进行控制，从而保证施工安全。首先，盾构隧道施工处于砂层时，要选择适合的

盾构犁式，可以使用泥水平衡式盾构机，能够有效对泥水压力与黏稠度进行控制，防止砂层出现漏水情况，保证隧道施工进度。淤泥具有一定的触变性，对盾构压

力的控制有更高的要求。若盾构泥水压力小于主动土压力，就会导致开挖面的失稳，因此，要根据淤泥土压力的数值对盾构压力进行控制。

3.3应急预案及信息化监测技术

在盾构隧道侧穿施工过程中，应用信息化监测技术快速收集和分析数据，包括关键风险指标和施工参数。数据应及时传输至中控分析中心，通过人工智能方法进行优化并实时调整施工参数，控制施工风险。所有相关数据的监测报告、实时分析和动态优化均由项目业主、设计人员和评估专家监督。另一方面，在开工前应制定联合应急预案以应对突发情况。当任何风险指标或施工参数超过其正常状态（预警参数）时，预警系统将自动启动，通过施工设计人员及专家的评估和调整，直至该参数异常问题得到解决。

3.4盾构掘进姿态调整

（1）正式施工过程中，因施工现场的地质条件变化等影响因素，可能会导致盾构掘进的方向偏离掘进轴线，且超过预警值；在地层掘进过程中，由于地层提供的阻力非常小，促使盾体出现滚动偏差；掘进至转角部位或是急弯部位时，可能会出现较大的偏差，所以，施工人员需要及时对掘进偏差进行调整修正。（2）严格按照D3~D4分区对盾构姿态进行调整，保证盾构掘进的方向始终保持在可控范围以内。（3）当滚动偏差超过标准值以后，盾构控制系统会自动发出警报，在这种情况下，利用刀盘反转的方式对滚动的偏差进行修正。

3.5同步注浆填充质量控制

（1）控制注浆压力。分区段对同步注浆压力进行计算分析，并详细交底，同步注浆要对同步注浆量与同步注浆压力进行双控，并根据注浆方案及时注入双液浆。（2）在盾壳上注入聚氨酯。当处于大纵坡工况，浆液会从盾尾侧向刀盘方向流窜，在盾壳径向孔处连接聚氨酯注入设备，在浆液前窜严重的情况下，及时注入聚氨酯以阻挡。（3）加强盾尾止浆板的耐久性。在设备选型时，为增强盾构机盾尾止浆板的耐久性，可设置2道盾尾止浆板以有效阻挡同步注浆浆液前窜。

3.6盾构穿越运营地铁隧道

盾构穿越既有运营地铁隧道，不仅工程本身存在较大风险，也会影响既有地铁线路的正常运营。可采取划分施工控制段、合理调整施工参数等措施控制既有地铁隧道的结构沉降。根据施工的工况特点划分施工控制段，一般分为穿越前模拟段、穿越段和穿越后控制段三个阶段，并重点控制土压力和推进速度两个施工关键参数；如果盾构上方的土层被既有隧道结构替换，致使既有隧道下方土体所受竖向土压力减小，那么盾构在穿越时设定的土压力值也应适当减小；穿越段盾构推进速度应小于穿越前模拟段及穿越后控制段盾构推进速度，尽量减少盾构穿越隧道结构时对土体的扰动，合理地推进速度可以有效控制地层变形，减少对既有隧道结构的不利影响。此外，在制作管片时可全断面增设注浆孔，在盾构完成穿越后及时对隧道周围土体进行注浆加固，可有效控制既有隧道因土体固结产生的沉降。

结语

大盾构隧道施工有效加强了我国对地下空间的利用，满足了新时代下城市化进程的发展需求。大盾构隧道施工中包含许多控制要点，相关人员应根据控制要点进行处理措施的分析与研究，使大盾构隧道施工顺利进行。

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