地铁盾构安全施工管理探究

地铁盾构安全施工管理探究
发表时间：2018-05-18T17:17:17.990Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：李文杰
[导读] 摘要：近年来，随着地铁建设的迅速发展，为了缓解交通压力，在地铁隧道建设过程中，为了尽量减少对地面交通的干扰、保护现有建筑和构筑物及地下管线等正常使用，充分利用地下空间，保证隧道工程的安全和质量，采用盾构法来修建隧道成为一种最佳选择。

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摘要：近年来，随着地铁建设的迅速发展，为了缓解交通压力，在地铁隧道建设过程中，为了尽量减少对地面交通的干扰、保护现有建筑和构筑物及地下管线等正常使用，充分利用地下空间，保证隧道工程的安全和质量，采用盾构法来修建隧道成为一种最佳选择。

本文就地铁盾构施工的安全管理问题，提出一些应对措施。

关键词：地铁隧道盾构施工安全管理
1 地铁盾构法施工中的常见风险分析
1.1 沉降风险
在使用地铁盾构法施工的过程中，会引起施工位置周围土体的沉陷、松动，直观的表现出了地表沉降的现象[1]。

然而，盾构法施工时周围土体的沉降，将会对附近的建筑物、地下管线等造成严重的影响，如，建筑物倾斜、裂缝、地下管线开裂、坍塌等现象时有发生。

从物理学的角度上来分析，沉降风险的存在，主要是地铁盾构法施工过程中对地层土地造成剪力破坏，从而产生沉降风险。

1.2 不可预测的地质及障碍物风险
众所周知，地铁盾构法在施工的过程中，需要进行地质勘探，一方面要了解施工地区的地质情况，而另一方面则是要了解地下存在哪些障碍物，以便于在施工过程中及时规避这些风险[2]。

但是，在实际地质勘测的过程中，由于地质勘测的困难，不能完全保证地质勘探的全面性、真实性、可靠性，很难预测穿越地层的地质情况以及障碍物，从而为地铁盾构法施工埋下了不可预测的地质及障碍物的风险，甚至在施工过程中会出现一些安全事故，后果不堪设想。

1.3 其他作业风险
在地铁盾构法施工的过程中，除了以上所提到的常见风险之外，还有一些其他的作业风险，例如，换刀作业风险、盾构机压气作业风险、隧道内运输作业风险等。

无论是哪种风险的存在，都将会对盾构法施工带来一定的安全隐患、质量隐患等，甚至会导致安全事故的发生，而且，由于地铁盾构法的施工位置是在地下，一旦发生故障造成的影响极大。

2 常见事故和主要原因
盾构法作为地下建筑施工的一种工艺，具备建筑行业安全事故的一般特点，事故类型集中表现为建筑行业的五大伤害，但具体表现形式与一般建筑施工有差别，而且也有机械行业的一些事故特点，如常见的车辆伤害、起重伤害等。

1）坍塌：
盾构法施工中发生坍塌种类有：地面坍塌、基坑坍塌、洞门坍塌、联络通道坍塌等。

2）高处坠落：
发生高处坠落的情况主要有：在高处进行盾构机安装、拆卸和维修、安装洞门环板等作业。

3）触电：
由于施工采用的都是大型成套设备，电器电力安全防护设施比较齐全，发生触电的情况不多，主要情况是使用和维修水泵、电焊机违规操作，接线时带电作业。

4）物体打击：
在盾构法施工中物体打击是发生较频繁的一种事故，如徒手搬运材料（轨道、轨枕、水泵等），使用葫芦运输刀具、管片或安装重物等，工具材料放置不稳而掉落，移动设备不当导致设备倾倒等。

5）机械伤害：
盾构法施工机电设备应用非常多，但发生机械伤害的情况非常少，主要是设备操作不当，或设备维护不当造成的。

6）车辆伤害
车辆伤害是盾构法施工中发生的最常见的事故，并且主要集中在轨道运输上。

由于轨道的铺设质量不佳、刹车系统不灵、司机违章操作均会导致轨道机车溜车、脱轨从而产生撞坏机械设备、撞伤人员的事故。

7）起重伤害
由于隧道都有一定的埋深，所以材料、工具、渣土的垂直运输成为关键，盾构法施工使用的垂直运输工具一般都是龙门吊。

发生事故的情况主要是设备的缺陷、吊物的绑扎不当、指挥错误。

钢丝绳达到报废标准继续使用而断裂。

指挥错误：由于指挥不当吊物撞到其他设备或结构上，吊物下有人或其身体部位时吊物压伤人员等。

8）其他伤害：
如地面湿滑、走道不平整，人员容易跌倒摔伤，交叉作业时人员容易被钢筋、钢板等硬物碰伤，这些伤害也应当引起我们的重视。

综上所述，盾构法施工可能发生的伤害事故种类多、几率高，减少和控制事故的发生是值得我们去研究的课题，也是亟待我们去解决的问题。

3 地质方面的安全管理措施
（1）地下构筑物
目前，我国多数的轨道交通都建设在一线城市，通常情况下一线城市地下都修建了大量的构筑物，例如：下水管道、天然气管道、电力管道、通信管道等，同时由于城市建设规划局的档案比较落后及工程勘测的局限，很难准确掌握地下构筑物的详细分布情况。

因此盾构施工在实施的过程中，往往会出现意想不到的情况。

因此，为了降低事故的发生率，在进行盾构施工时预先设计多个注浆加固孔，同时还要配备盾构施工的专用注浆设备，一旦遇到情况必须能够快速安装，并对开挖前方的土地进行注浆加固。

（2）代表性地层
不同城市的地质层存在着较大的不同，有的地下水位较高、有的是粉细砂层，当盾构机在这种含水粉细砂质层进行施工时，要控制好
开挖量，特别是采用土压平衡盾构机掘进时，极易产生时常喷涌或地层沉降等事故，盾构机不能顺利掘进，同时由于满仓掘进而导致刀盘磨损大，刀具容易损坏，形成恶性循环，既加大了施工成本，亦增加了施工风险。

为了提高这种地质层的施工效率，可在土仓中注入聚合物，通过加入的聚合物改善土质状况，降低流沙的流动性，增加茹聚力，降低渗透性，达到顺利施工的目的。

4 盾构机的组装及调试
盾构机的组装吊运必须制定安全吊装专项方案，组装前必须对盾构主要部件及材料进行验收，其吊装验收必须由具有资质的专业队伍负责，吊装过程设专人指挥，并对使用的索具进行检查。

井上井下必须统一指挥信号，盾构大件吊装作业应按相关作业安全操作规程进行。

盾构机调试时严禁非专业操作人员操作电器设备，电缆的拆除和连接必须断电作业，装配机械时必须做到工完场清。

5 盾构机的施工
制定负环、洞口围护结构的拆除方案，盾构始发时必须做好盾构的防旋转和基座稳定措施。

盾构掘进遇到施工偏差过大、设备故障、意外的地质变化等情况时，必须暂停施工，落实处理方案后再继续进行。

操作盘的门严禁开着使用，动力盘的接地线必须可靠。

气压盾构施工区无易燃易爆物品，气压作业区严禁采用明火，对氧气乙炔加强管理，严格执行动火审批制度，监护作业，及时清理盾构机内部的油回丝及零星可燃物等。

气压施工人员需经专门的体格检查和培训，合格后方可参加作业。

施工过程中由专人负责控制气压室内的压力稳定，并由经专门培训的闸门管理员负责进、出闸变压操作。

气压作业区与常压作业区之间、地面各相关部位之间均应保持可靠的通讯联系。

地面空压机站和气压作业区应保证有来自不同变电系统的双电源供应，保证施工安全。

必须对盾构机及后配套设备进行日常和定期的保养与维修。

盾构机及其配套设备不得带故障作业。

当盾构长期停止运行时，仍需实施保养维护，维修人员上岗前必须经相关专业的培训。

盾构养护与维修必须做好记录，被填注浆施工应防止水玻璃伤眼，必须主动、正确地带好护目镜，做好自我防护，清理堵塞的送排泥管时，人体尤其是头部应尽量避免正对管口，并应带好护目镜，以防被带压力的浆液喷伤。

6 管片拼装作业
在盾构机掘进达到一环的距离时，需进行管片的拼装作业。

拼装管片就是拼装机利用举重臂将管片拼装成环的过程。

拼装机刚开始作业时，必须保证其旋转时警报蜂鸣器响，警示灯闪烁，警示作业人员不得在拼装机旋转范围内，因为拼装、开装架及拼装辊等回转物体有夹住人体的危险。

管片起吊时吊销必须全插到位，以免旋转中销子脱出，管片落下伤人；另外在插入管片吊销时，销子和管片起吊金属件之间有夹住手指的危险，操作人员必须明确信号、确认操作人员安全后再操作。

拼装管片时，拼装工必须站在安全可靠的位置，严禁将手、脚放在环缝和千斤顶的顶部，以防受到意外伤害。

7 隧道内轨道运输
盾构隧道施工必须有电机车等临时轨道运输工具水平运送管片、轨道、轨枕等材料和出碴。

由于管片底部为圆弧形，对轨枕的稳定性有一定影响，运输车辆容易脱轨，有可能碰到行走在走道板上的行人或者盾构机专用高压电缆，那后果是不堪设想的。

所以对轨距、轨道高差、弧度、接缝等重要参数要严格按规范执行，轨枕要保证足够的刚度，并和管片上的螺栓保持固定或焊接，避免滑动变形。

另外电机车司机在电机车起步、转弯或者比较黑暗处必须鸣笛示警，并要严格控制好速度，电机车进出隧道时严禁搭乘各类人员，以防脱轨时电机车倾翻将人员压伤。

另外在电机车停下时，后面拖车车轮必须用铁楔或木楔卡住车轮，严防溜车，特别是在盾构机位置，电机车与盾构机之间几乎没有空隙，稍不注意人员就可能挤卡在中间。

总结
地铁工程作为一项复杂的系统工程，在施工过程难免会存在各类风险，在采用盾构法施工过程中，需要我们采用精细化的管理手段来实现风险和事故预防的目的。

首先，要确立盾构施工风险分析的意识。

其次，建立合理的管理制度。

再次，提高参建人员的专业技术水平。

最后，重视盾构施工过程中的风险监控，做到动态控制。

参考文献：
[1]王晶，谭跃虎，王鹏飞，江巍.地铁隧道施工过程中风险分析与控制[J].解放军理工大学学报（自然科学版）.2012（04）
[2]周红波，何锡兴，蒋建军，蔡来炳.地铁盾构法隧道工程建设风险识别与应对[J].地下空间与工程学报.2014（03）
[3]张强；郑茜茜；桥梁桩基被盾构隧道近距离穿越的影响研究[J]；山西建筑；2016年17期。