地下直徑線工程安全風險管理對策

曹露平

安全是所有工程的第一要務,而地下工程是世界各國公認的風險最大的工程之一,因此對地下直徑線工程進行一些安全預防與風險管理方面的探討是尤為必要的。本文主要從正在建設的北京站至北京西站地下直徑線工程出發,對施工的風險進行分析,并且給出相應的解決對策。

1 工程概況

本標段全長3 094 m,線路大致呈東西走向,包含176.5 m段明挖工程、869.1 m的暗挖隧道工程(其中預埋段暗挖隧道240 m,洞樁法 373.5 m,CRD法255.6 m)、2 026.5 m盾構隧道。

2 主要施工風險分析及對策

2.1 明挖段

出口明挖段位于蓮花池東路的南側民房下,基坑采用明挖順作法施工,有效里程為DK7+673.5～DK7+850,長度176.5 m。采用單跨矩形框構結構,基坑深度7.82 m～11.08 m,寬度10.72 m。DK7+700～DK7+725設置風機擴大段,采用拱形直墻斷面,并在DK7+706～DK7+719段北側設置變電設備洞室。

1)風險分析。明挖基坑開挖過程中過量的變形導致基坑失穩。

2)風險對策。開挖過程中嚴格按編制的施工方案進行,遵循“開槽支撐、隨挖隨撐、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。開挖操作時,應注意土壁的變動情況,發現裂紋或部分坍塌現象,應及時進行躲避。開挖過程中周期性對樁位及埋設的水準點進行觀測,及時掌握樁的位移和基坑沉降,確保基坑開挖安全穩定。當土方開挖到相應支撐處,必須按設計要求及時安設內支撐系統,使基坑的變形滿足設計要求。支撐吊裝操作時,必須確保吊裝設備、部件、鋼絲繩等完好,且作業半徑內無障礙物。

2.2 暗挖段

淺埋暗挖段隧道結構為單洞雙線斷面,覆土厚度約為5.21 m～16.92 m,DK6+804.1～DK7+060為拱形曲邊墻斷面,采用交叉中隔壁加橫隔墻法(CRD法)施工;DK7+060～DK7+433.5為拱形直邊墻斷面,采用洞樁法施工,先施作兩側小導洞,在導洞內完成中洞的樁支護體系。

2.2.1 超前導管加固地層的可靠性風險對策

1)超前導管注漿加固地層的施工必須由專業班組進行。2)對施工人員進行安全質量意識教育,做到人人都明白超前導管注漿的重要性。3)加強對施工人員的專業技能培訓,做到人人都清楚操作步驟及重點。

2.2.2 開挖過程引起的過大沉降風險對策

1)隧道施工嚴格遵循“管超前、嚴注漿、強支護、快封閉、勤量測”的技術要求,預支護、預加固一段,開挖一段;開挖一段,支護一段;支護一段,形成封閉環一段。

2)初期支護早封閉、早成環,在對地上建筑物有影響地段,可根據地質情況及監測信息適當加密初期支護鋼格柵,及時進行初期支護背后回填注漿。

建立以“防塌、限沉”為核心的技術控制原則。建立以“防塌、限沉”為核心的施工優化組合,除采用正常暗挖施工程序中列明的技術措施外,對特殊建筑還要根據具體信息反映情況,做好針對性預備措施:穿過建筑物或上方有重要管線時,主要采用密排小導管超前支護并注漿加固地層;加強對相應建筑物或市政管線監測,必要時采用地表注漿加固地基、跟蹤補償注漿補償土體損失以及洞內環向注漿補償土體變位等措施。

2.2.3 拆除臨時支撐引起的二次沉降過大風險對策

1)根據二次襯砌施工組織情況,編制臨時支撐拆除專項方案,嚴禁隨意亂拆。2)臨時支撐拆除時必須按照分段分層進行,切忌大面積、大段落一次性拆除。3)在進行完底板混凝土澆筑后,根據情況必要時要恢復豎向支撐。

2.3 盾構段

盾構隧道全長2 026.5 m,采用一臺全新φ 11.97 m的泥水加壓平衡盾構施工。隧道外徑為11.6 m,內徑為10.5 m。盾構由天寧寺橋北的4號豎井始發,沿天寧寺橋、西便門橋、宣武門西大街,到達終點宣武門地鐵西端。

2.3.1 地質預測預報準確性風險對策

采用地質雷達對隧道全線進行空洞和水囊探測,以便指導盾構施工,并在空洞和水囊位置提前采取注漿填充措施。

工程施工前,通過補充地質鉆孔進一步查清隧道的地質條件,為盾構掘進參數的選取及制定相應的輔助措施提供第一手準確資料。

盾構機本身具有超前地質鉆機等探測裝置,在施工中進一步對工作面前方地層進行探明,以便早發現、早處理,同時通過盾構掘進出碴情況判斷該段地質情況,與地質勘察情況對比得出相應結論。

2.3.2 盾構機適應性和可靠性風險對策

1)根據新增豎井開挖揭露地層以及始發段盾構施工情況,對盾構刀盤及盾構機系統進行改造,使盾構能夠更好的適應地層;

2)通過補充地質勘探,進一步查明盾構隧道地層特性、覆土厚度等地質條件,為盾構選型提供盡可能翔實的地質資料,同時認真研究工程地質和水文地質條件,針對工程特點,明確工程施工對盾構機性能和功能的要求,以便更好的操作盾構及其配套設備;

3)針對卵礫石地層,借鑒在北京、廣州、深圳、成都等地城市地鐵盾構隧道地層掘進時刀具磨損經驗,重點做好盾構刀盤和刀具的改造。

2.3.3 盾構開挖面失穩風險對策

1)加強泥水系統管理,嚴格控制泥水濃度、pH值、粘度等參數,確保掌子面保護泥膜正常形成,在盾構下穿建(構)筑物時采用高性能泥漿。當發現開挖面失穩后應立即注入堵漏劑,減小開挖面失穩的面積;2)加強盾尾密封注脂系統保養,使其保持功能正常,使盾構機可以正常保壓;3)加強盾構壓力管理,嚴格控制開挖艙壓力,禁止開挖艙壓力波動過大而造成對掌子面土體的擾動。

2.3.4 盾尾密封失效風險對策

1)備用大功率抽水機,保證洞內排水的順暢。2)盾尾設三排密封刷,在鋼彈簧板和鋼絲刷上涂氟樹脂防銹劑。3)采用自動或手動裝置定時向密封刷注油脂。4)控制同步注漿最高壓力,避免同步注漿漿液損害密封刷。適當降低泥漿倉的壓力,以減小漏水處的水壓,同時注意不能使壓力過小,以免掌子面由于壓力過小而坍塌。

3 結語

1)對工程中任何項目進程都要進行安全風險預防,做好安全保障體系和安全應急措施,建立安全專家系統。

2)對工作人員,尤其是施工技術人員要進行安全教育,安全考核,建立專項安全監控機制,安排專項安全管理巡視人員。

3)在交接班時,進行安全教育和安全技術交底,并且做好安全記錄,整理備案,建立一套系統的安全機制。

4)根據要求,對建筑物及附近影響區域進行連續監測,隨時掌握地層及建筑物的變形情況,根據監測數據及時對建筑物采取相應的防護或加固措施。

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[4] 王后裕,陳上明,言志信.地下工程動態設計原理[M].北京:化學工業出版社,2008.

[5] 北京地下直徑線Ⅱ標施工組織計劃與施工安全技術交底[Z].北京:2006.07～2008.12.

[6] GB 50299-1999,地下鐵道工程施工及驗收規范[S].