地铁盾构施工风险管理研究
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地铁盾构施工风险管理研究
发表时间:2018-09-18T19:09:04.943Z 来源:《基层建设》2018年第25期作者:单昱桥
[导读] 摘要:近年来,在盾构施工广泛应用及快速发展的背后,随之而来的是各类安全风险事故,如武汉地铁4号线二期盾构接收时发生涌水涌砂导致地面沉降事故,武汉地铁六号线10标发生涌水涌沙事故,天津地铁2号线突发涌水导致盾构机被埋事故,北京地铁10号线六莲区间京西机务段发生隧道坍塌等事故,对地铁工程的施工及后期使用造成严重的安全威胁,也对地铁施工风险控制提出了更高要求。
中铁十九局集团有限公司北京 100176
摘要:近年来,在盾构施工广泛应用及快速发展的背后,随之而来的是各类安全风险事故,如武汉地铁4号线二期盾构接收时发生涌水涌砂导致地面沉降事故,武汉地铁六号线10标发生涌水涌沙事故,天津地铁2号线突发涌水导致盾构机被埋事故,北京地铁10号线六莲区间京西机务段发生隧道坍塌等事故,对地铁工程的施工及后期使用造成严重的安全威胁,也对地铁施工风险控制提出了更高要求。在地铁工程的实际建设过程中,风险问题不可避免,而且,不同城市、不同地质、不同水文、不同环境会带来不同的风险,不同的风险就会有不同的处理措施,如果处理不当就可能带来不同的安全事故,不仅威胁整个工程建设过程中施工人员的生命财产安全,而且影响地铁工程在社会中的良好形象。所以加强对盾构施工过程中遇到的风险的研究,针对不同的风险形成相应有效的处理措施,减少和降低风险对施工的影响就显得极为重要。
关键词:地铁盾构;施工风险;管理措施
1地铁隧道盾构法施工的特点
1.1安全性较高
盾构法的施工地点通常在地下,这使得整个施工过程受地面情况和季节因素的影响较小,可以随时随地安排施工。与其他城市建设工程施工容易受到地面交通、气候等外部因素的影响不同,城市地铁隧道工程采用盾构法施工可以避免这些外部因素的干扰,进而可以有效确保施工进度。
1.2工作效率较高
随着盾构法施工技术本身的进步,盾构法施工中应用到的各种施工机械的先进性也越来越高,这些机械设备的应用使得应用盾构法一次性就可以完成开挖、支护、出土、衬砌等工作,从而使施工速度得到了极大提高。
1.3产生危害较小
因为盾构法的施工地点主要在地下空间,而且距离地面还有一段不小的距离,所以对于城市地铁的隧道施工而言,采用盾构法施工几乎不会对地面建筑群造成影响,即使是需要穿越河底的一些工程,也不会对地面、水面交通带来任何影响,具有危害性低的优势。
1.4经济性更佳
我国的地域跨度较大,不同城市的地质条件可能存在一定的差异,而无论是哪种地质条件,盾构法施工技术都具有较好的适用性,是多种施工技术中性价比较高的一种城市隧道施工技术,值得在城市地铁施工作业中进行广泛推广和应用
2地铁盾构施工所面临的风险问题
2.1盾构始发接收施工带来的风险
以某地区盾构施工为例,由于该地区地质条件复杂,多为粉砂、粉质粘土和粉土地层,地下水含量丰富,盾构在施工过程中,存在很大风险,尤其是在盾构始发到达时,需要凿除预留洞口处钢筋混凝土墙,而后由盾构刀盘切削洞口土体进入洞圈密封装置。此过程洞口土体暴露时间较长,容易造成加固土体或洞圈密封装置的缺陷而发生洞口涌水涌砂危险,甚至造成地面坍塌,是盾构施工过程中的重要风险控制环节。
2.2掘进偏离设计轴线风险
在盾构隧道施工过程中,应尽最大努力保证开挖隧道轴线符合设计轴线。当盾构施工偏离设计轴线后,为了保证实际施工轴线符合设计轴线,盾构在接下来的施工中必须采用相应的纠偏措施来进行姿态的调整。纠偏措施如果制定的不合理或者执行的不到位,很可能引起隧道管片的受力不均,进而引起管片的破损。另外,当隧道轴线与设计轴线偏差无法通过盾构的纠偏进行弥补时,就需进行线路的调整,这种调整对于隧道后期的运营存在较大的影响(列车降速、乘客乘坐感受差等);对于偏差较大无法进行调线的隧道,只能采取其他措施进行处理(如:采用明挖工法对已有隧道进行破除,重新修建)。
总结以往工程中引起盾构姿态变差的原因主要可分为以下4个方面:测量原因、盾构操作原因、盾构设备原因、地质原因。实际施工中,盾构偏离设计轴线,是一个由小到大,逐渐累积直到无可挽回的过程。细究其原因往往不是一种,而是前述多种因素的叠加效应。
2.3盾构施工下穿河流的风险
盾构下穿河流施工过程中,由于盾构上方覆土厚度减小,盾构推进时易产生向上挤压力,引起河床底部周围土体松动,导致盾构隧道上方的土体向上隆起。为填充管片和土体之间的空隙在进行壁后注浆和二次补浆时,浆液易穿透覆土层,极容易发生渗漏水情况,若处理不好,会引起河水灌入隧道,产生灾难性事故,是盾构施工过程中的重要风险控制环节。
3地铁盾构施工风险管理控制措施分析
3.1盾构施工开挖前要做好地质勘探工作
在地铁轨道建设中,经常会遇到某些地质环境恶劣的情况,如断层、土层薄弱等情况,这些都会给工程的进行带来影响,因此必须实现对要挖掘的现场进行勘测,确保工程的安全和顺利。及时对盾构机进行保养,为了确保盾构施工的顺利,可利用多方向支撑液压钻机预先对要施工场地进行勘测,及时掌握有效的施工信息,以便于及时做出相应的处理方案。当盾构每天的施工进度超出20~30m,要使用地质雷达,充分掌握施工现场的地质信息,以便于接下来的施工。
3.2盾构始发、到达
根据地质勘察资料对盾构始发端及到达端的土体进行加固,保证盾构施工始发阶段及到达阶段的安全。在进行端头加固方案确定时,应包含以下几方面的内容:加固范围、加固施工方法、加固后土体强度等。在端头加固施工完成之后,应及时对加固效果进行验收,只有在加固效果满足原定方案要求时,才可进行下步工序;若加固效果不满足原定方案,应继续进行加固施工,直至加固效果满足施工方案。在满足端头加固条件后,尚需在始发、到达端安装扇形压板及橡胶帘布,在安装完成后方可进行盾构的始发、到达。