盾构施工的安全管理与风险防范

盾构施工的安全管理与风险防范
1地铁盾构施工概述
盾构施工就是指在挖掘地铁时使用暗挖隧道的专用机械一边隧道掘进、出渣，一边对开挖的岩面及围岩及时固定，同时在盾尾内拼装管片形成衬砌，并及时实施注浆，尽可能不扰动围岩条件下修建隧道的地铁施工方法。

根据所使用暗挖隧道的专用机械结构特点和开挖方式，盾构施工又分为：手掘式、挤压式、半机械式和机械式四种。

机械式盾构施工是目前最为广泛使用于地铁盾构施工的主要方式，而具体的机械式盾构施工又可分为土压平衡、泥水加压式、大刀盘式、局部气压式等四种。

采用盾构施工主要具有以下优点：
1.1 盾构施工主要是集中于地面下作业，地面上作业少，隐蔽性好，能够减少对周边生活环境和生态环境的影响。

1.2 由于盾构施工的机械化水平高，能够有效降低作业人员的劳动强度，并且进一步提升施工效率。

1.3 有施工方专门订制用于隧道施工的衬砌，这一方面可以确保工程的质量。

1.4 当遇到一些特殊构建物如河流湖泊的时候，周围受施工影响小。

1.5 在一些恶劣天气下受到的影响小，具有良好的经济可行性。

2盾构施工的主要风险
2.1 自然风险
包括不可抗拒的地质灾害和气象灾害风险，主要是不良地质风险。

在盾构施工过程中，大部分不良地质可以探测或预测，如果措施得当，其中的部分或全部风险可以规避。

2.2 盾构机适应性风险
盾构机在复合地层中的适应性具有一定的局限性。

盾构机是根据特定的地质环境制造的，地质环境变化了，原来盾构机的设计就必然
会在某种程度上受到限制，而环境的变化，特别是地质条件的变化是绝对的，因此，盾构机适应性的局限性也是绝对的，这是盾构施工的最大风险。

2.3 人为风险
除战争、政变、恐怖袭击外，主要是指政治风险、决策风险、设计风险、施工风险、合同风险、财务风险、环境风险、技术风险等，如果措施得当，其中的部分或全部风险可以规避。

3 盾构施工的安全管理与风险防范措施
3.1 地质方面的安全管理与风险防范措施
（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，同时由于历史悠久，工程勘测的局限，因此很难弄清楚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。

一般情况下，注浆深度约为3一4m，最大的直径甚至可以达到12m。

（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，既提高了施工成本，亦增加了施工风险。

3.2 人员方面的安全管理及防范措施
在进行盾构施工之前，对于地质及设备等选择方面，务必组织相关专家和技术员进行分析讨论，对各种可能出现的情况进行预测及防
范措施的制定，以降低在施工掘进过程中出现的风险。

在进行盾构施工过程中，要重点抓好专业队伍的配置，定期对专业人员进行能力的培训与考核，以保证施工过程的标准作业化与信息化；对于施工现场的管理与过程控制要重点管理，确保关键岗位人员的专业性和稳定性；最后，整个施工掘进过程要依靠完善的组织机构和制度来进行管理。

3.3 设备方面的安全管理及防范措施
（1）盾构机的型号选择
在进行盾构施工时，选择合适的盾构机型号是降低事故发生率的关键环节，施工单位在中标后要对当地的地质情况进行深入的勘查，例如：施工区域的工程地质、水文地质、周围建筑物等，最后评估施工过程中可能存在的各种风险，组织相关专家和设计人员进行分析研究，选择型号合适的盾构机，保证工程的安全顺利进行。

（2）盾构主轴承的选择
对于盾构机来说，主轴承是盾构机的关键部件，盾构机在工作的过程中只能前进，不能后退，因此一旦主轴承出现故障对于整个施工过程是灾难性的事故。

因此对于主轴承的选择，要选择能够达到1万小时使用寿命的轴承厂家进行购买，以降低事故的发生率。

（3）盾构的压气作业
盾构设备都装设了压气系统，通过前提通道向刀盘内注入无油空气，以提高压力，一般压力值可以达到1.0一2.5MPa，能够保证平衡外侧土体的压力。

但是为了保证施工员的良好适应性，在通道处还装备了过渡增压舱，一旦工作人员出现不适应，可以进行减压過渡治疗。

施工员在进行开舱作业时，为了减少事故发生率，应该尽量做好以下几点：第一，尽可能在稳定的地层中进行开舱作业；第二，更换刀具时要有一定的预见性；第三，选择施工员的身体素质要健康、强壮；第四，气压作业的时间每天尽量不超过4小时。

（4）盾构刀具的更换
在隧道施工的过程中，地质条件也在不断的发生变化，因此，施工时需要对刀具进行更换，尤其是遇到岩石强度比较大时，必须采用
滚刀。

但是由于盾构机的刀盘空间狭窄，因此只能进行单人手工作业，增加了更换难度，提高了危险性。

因此，在进行刀具更换时应注意以下几方面：第一，地质条件较差时，在更换刀具时应该进行预先加固处理，降低对作业人员造成的危害；第二，做好其他方面的准备工作，例如：刀盘内淤泥的处理、空间临时支架的搭设、刀盘内充足的照明等；第三，在进行刀具更换时，必须选择技术精、体质好的作业人员进行更换，尽量减少盾构机的停机时间，防止土体失衡；第四，滚刀属于大中型设备，不容易固定，在更换时尽量借助机械辅助工具进行作业，例如：手拉葫芦、滑轨、支架等，操作时还要倍加小心，防止刀具跌落；第五，刀盘内的环境相对潮湿，随着施工过程的进行空间内温度会逐渐升高，因此对刀盘内的照明设施的绝缘性能要求交稿，必须选择24V以下的安全电压；第六，据统计资料显示，刀盘转动伤人的事故时有发生，如果要对盾构机进行重新启动，务必要确认舱内没有任何工作人员和工具，最好能够在施工前对盾构机进行改造，在入闸口增加控制开关，同时实行挂牌清点制度。

4 结束语
总之，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，因此，就需要我们提高盾构施工风险分析的意识，建立合理的管理制度，不断提高参建人员的专业技术水平，从而进一步确保工程的质量。