武汉地铁越江隧道施工风险分析与控制

２ 盾构掘进段施工风险分析和评价
２．１ 盾 构 掘 出 段 施 工 风 险 识 别 与 分 析 武汉 地 铁 二 号 线 越 江 隧 道 在 施 工 路 线、地 质 条
件 、周 围 建 筑 物 情 况 、施 工 技 术 等 方 面 都 有 其 自 身 的 特 点 ，但 不 确 定 因 素 多 ，存 在 的 风 险 因 素 也 多 。 本 文 结 合 实 际 工 程 特 点 ，并 比 照 国 内 外 类 似 工 程 的 经 验 ， 识别与分析出该工程施工期间盾构掘进段可能存在 的主要风险因素如下：
（６）盾构隧道结构上浮风险。 泥水盾构在建立 泥水平衡时，若盾构 偏 离 设 计 轴 线 或 浆 液 没 有 均 匀 的布满隧道，泥水可 能 会 从 开 挖 面 沿 着 盾 壳 流 向 盾 尾 ，从 而 导 致 隧 道 结 构 上 浮 。 ２．２ 盾 构 掘 进 段 施 工 风 险 评 价
灾害风 险 评 估 矩 阵 法 （Ｒ＝Ｐ×Ｃ）是 综 合 考 虑 风险因素发生概率 和 风 险 后 果，并 给 出 风 险 定 级 的 一种方法。其中，Ｒ 表示风险；Ｐ 表示风险因素发生 的概率；Ｃ 表 示 风 险 因 素 发 生 时 可 能 产 生 的 后 果。
（２）盾构开挖面失稳风险。 由于泥水平衡盾 构 掘进是一个连续的 施 工 过 程，施 工 参 数 的 合 理 设 定 与调整将直接关系 到 开 挖 面 的 稳 定，因 此 开 挖 面 失 稳 风 险 主 要 表 现 在 切 口 水 压 、掘 进 速 度 、泥 水 和 同 步 注浆的管理等方面。
（３）盾 尾 漏 浆 风 险 。 盾 尾 漏 浆 可 在 盾 尾 刷 与 管 片 间 形 成 一 条 通 道 ，使 大 量 的 泥 砂 进 入 隧 道 ，将 直 接 影 响 隧 道 的 质 量 ，不 利 于 对 沉 降 的 控 制 ，因 此 同 步 注 浆质量、管片拼装质 量 和 盾 尾 油 脂 压 注 不 合 格 时 可 能造成盾构隧道内涌水和涌泥的风险。
工 工 期 和 周 围 环 境 。 因 此 ，为 了 保 证 工 程 顺 利 完 成 ， 降低工程风险，对该 越 江 隧 道 进 行 风 险 分 析 和 提 出 相应的风险控制措施是十分必要的 。 ［５～９］
１ 工程概况和地质条件
武汉市轨道交通二号线越江隧道工程位于武汉 长江一、二桥之间，隧 道 西 起 江 汉 路 站，在 武 汉 关 轮 渡 码 头 附 近 越 江 ，东 岸 在 武 昌 新 生 路 、江 南 明 珠 园 附 近转向南，沿和平大 道 到 达 积 玉 桥 站，全 长 约 ３ １００ ｍ，越江段约 １ ３００ ｍ，见 图 １。 隧 道 区 间 纵 坡 设 计 为”Ｖ”型坡，江汉路站 车 站 埋 深 ２１．８５ ｍ，线 路 从 车 站端部开始以２５．７‰的 下 坡、坡 长 １ ０００ ｍ 进 入 长 江 汉 口 深 槽 附 近 ，然 后 采 用 ４．０９‰ 的 下 坡 、坡 长 ７００ ｍ 到 达 武 昌 侧 深 槽 最 低 点，最 后 线 路 以 ２５．９‰ 上 坡、坡长１ ３８０ｍ 到达积玉桥站的端部。
２．Ｗｕｈａｎ Ｓｕｂｗａｙ Ｃｏｒｐ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｌｉｎｅ ２ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｓｕｂｗａｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｒｉｓｋｓ ｏｆ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓｉｘ ｒｉｓｋ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｈｉｅｄ ｄｒｉｖｉｎｇ－ ｉｎ ａｎｄ ｄｒｉｖｉｎｇ－ｏｕｔ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｆａｃｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｒｉｓｋ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ ｍｅｔｈｏｄ （Ｒ＝Ｐ×Ｃ）ａｎｄ ｅｘｐｅｒｔ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｉｓｋｓ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ；ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｒｉｓｋ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｉｓｋ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ；Ｗｕｈａｎ Ｓｕｂｗａｙ
第 １９ 卷 第 ３ 期
安全与环境工程
Ｖｏｌ．１９ Ｎｏ．３
２ ０ １ ２年 ５月 Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｙ ２０１２
武汉地铁越江隧道施工风险分析与控制
杨小伟１，闫天俊１，倪正茂２，董家兴１
（１．中国地质大学工程学院，武汉 ４３００７４；２．武汉地铁集团，武汉 ４３００７０）
行了 分 析；刘 凌 云 等 利 ［３］ 用 专 家 调 查 法 和 层 次 分 析 法对郑州地铁隧道 盾 构 进 出 洞 风 险 进 行 了 分 析；陈 传灿 等 结 ［４］ 合 实 际 施 工 过 程，分 析 了 西 藏 南 路 越 江 隧 道 施 工 难 点 ，并 提 出 了 相 应 的 对 策 。
收 稿 日 期 ：２０１１－０６－１７ 修 回 日 期 ：２０１１－０７－０１ 作 者 简 介 ：杨 小 伟 （１９８６— ），男 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 为 地 质 灾 害 评 价 。Ｅ－ｍａｉｌ：５４６７９１４２５＠ｑｑ．ｃｏｍ
１０８ 安 全 与 环 境 工 程 第１９卷
越 江 隧 道 地 区 地 表 水 系 主 要 有 长 江 水 系、汉 江 水 系 、沙 湖 水 系 。 长 江 水 系 为 区 内 主 要 地 表 水 系 ，对 钢 结 构 有 弱 腐 蚀 性 ；地 下 水 主 要 有 上 层 滞 水 、第 四 系 孔隙水和基岩裂隙 水 等 类 型，其 中 孔 隙 潜 水 和 孔 隙 承压水对越江隧道段工程的影响作用较大。
摘 要：本文基于武汉市地铁二号线越江隧道工程周边地质环境条件和工程特点，采用灾害风险评估 矩 阵 法（Ｒ＝ Ｐ×Ｃ）结合专家调查法对该隧道盾构掘进 段 施 工 可 能 存 在 的 风 险 进 行 了 分 析 和 评 价 ，评 定 出 盾 构 进 出 洞、开 挖 面 失稳等６个风险因素的风险等级以及对工程安全的影响程度，并根据评估结果提 出 了 相 应 的 风 险 对 策 和 风 险 控 制 措 施 ，以 降 低 和 控 制 盾 构 掘 进 段 的 施 工 风 险 。 该 研 究 可 为 类 似 工 程 提 供 借 鉴 及 参 考 。 关 键 词 ： 越 江 隧 道 ；盾 构 施 工 ；风 险 分 析 ；风 险 控 制 ；武 汉 地 铁 中 图 分 类 号 ：Ｘ９２８；Ｕ４５５．４３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７１－１５５６（２０１２）０３－０１０７－０４
大量 工 程 实 践 表 明，尽 管 目 前 盾 构 法 隧 道 施 工 技 术 已 发 展 得 较 为 成 熟 ，但 在 实 际 应 用 过 程 中 ，由 于 不确定因 素 较 多，不 可 避 免 地 会 产 生 一 定 的 风 险。 如武汉地铁二号线 越 江 隧 道 盾 构 施 工 过 程 中，隧 道 右线盾构穿越江南 明 珠 园 地 段 时 突 发 设 备 故 障，停 机 时 间 较 长 ，导 致 地 面 发 生 较 大 沉 降 ，造 成 江 南 明 珠 园６号楼地面的附 属 台 阶 局 部 开 裂，严 重 影 响 了 施
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｒｉｓｋｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｓｕｂｗａｙ Ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ
ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｗｅｉ １，ＹＡＮ Ｔｉａｎ－ｊｕｎ１，ＮＩ Ｚｈｅｎｇ－ｍａｏ２，ＤＯＮＧ Ｊｉａ－ｘｉｎｇ１ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；
（４）江 底 冒 浆 风 险。 盾 构 穿 越 长 江 时，由 于 覆 土浅、水土压力高达０．６ ＭＰａ，如果施工过程控制不 好，就可能产生 江 底 冒 浆。 江 底 冒 浆 风 险 主 要 表 现 在泥水舱 泥 水 压 力 的 控 制 和 掘 进 参 数 的 控 制 等 方 面。
（５）泵 吸 口 堵 塞 风 险。 盾 构 掘 进 时，掘 进 速 度 的变化和 掘 进 工 序 控 制 不 当 都 可 能 造 成 泵 吸 口 堵 塞，严重时还可能造 成 泥 水 压 力 急 剧 变 化 而 导 致 超 挖 ，从 而 引 发 事 故 。
图 １ 武 汉 地 铁 越 江 隧 道 工 程 地 理 位 置 图 Ｆｉｇ．１ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｗｕｈ源自文库ｎ Ｓｕｂｗａｙ ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ
越 江 隧 道 两 岸 为 长 江 冲 积 一 级 阶 地 ，地 形 平 坦 ， 地 面 标 高 为 ２３～２６ ｍ，主 要 为 第 四 系 全 新 统 冲 积 黏 性土、粉 土、淤 泥 质 土、粉 细 砂、含 砾 中 粗 砂、粉 细 砂 夹粉质黏土透镜 体，厚 度 为 ３５～６０ ｍ；隧 道 段 下 伏 基岩 主 要 为 志 留 系 泥 质 粉 砂 岩、泥 岩 和 白 垩—第 三 系 砾 岩 等 地 层 ；盾 构 穿 越 的 地 层 主 要 为 中 密 粉 细 砂 、 密 实 粉 细 砂 、中 粗 砂 、粉 土 、粉 质 黏 土 ，江 中 局 部 切 削 岩层。 越 江 隧 道 两 岸 建 筑、居 民 密 集，街 道 纵 横，交 通方便。
０ 引 言
随 着 城 市 建 设 的 快 速 发 展、人 口 密 度 的 不 断 增 长，合理开发利用地 下 空 间 已 成 为 扩 大 城 市 容 量 和 功能的有效途径。 近 年 来，国 内 出 现 了 很 多 大 型 的 地 下 越 江 隧 道 工 程 ，主 要 采 用 的 施 工 技 术 是 盾 构 法 ， 许多专家和学者也对其可能存在的风险进行了相关 的研究。如：卜庆 等 采 ［１］ 用 模 糊 综 合 评 判 模 型 对 上 海某 越 江 隧 道 进 行 了 风 险 评 估；高 峻 等 利 ［２］ 用 风 险 评估矩阵法对庆春路过江隧道的施工难点及风险进
（１）盾构进出洞施工风险。 由于盾构始发井 和 盾构到达处开挖面 位 于 黏 土、淤 泥 质 粉 质 黏 土 层 和 高 渗 透 性 的 粉 细 砂 层 ，地 下 水 丰 富 ，水 位 高 且 具 有 承 压 特 征 ，加 之 地 面 建 （构 ）筑 物 及 地 下 管 线 密 集 ，因 此 在盾构机始发、到 达 时 在 防 水、盾 构 姿 态 控 制、泥 水 平衡的建立以及洞口密封等方面都有一定的难度和 风险。