地鐵隧道盾構法施工下穿既有構筑物風險管理探析

賓 彬 （長沙市軌道交通集團有限公司，湖南 長沙 410014）

0 前言

在現代建設技術水平之下，地鐵隧道盾構法施工一種全機械化施工方法，相對傳統隧道礦山法施工，只需要少量人工來實施，所以該施工過程中存在的安全隱患，除了對施工人員以外，更重要的是對周邊既有建構筑物的安全使用造成威脅。在理論上，為了避免安全事故發生、提高施工過程的安全性，工程單位應當針對盾構法施工采取相應的風險管理措施，但在現狀當中，因傳統觀念等多方面因素的影響，導致許多工程單位尚不具備良好的風險管理意識。

1 地鐵隧道盾構施工風險管理流程

地鐵隧道盾構法施工的風險管理有兩個流程，即自身體系下的流程及盾構施工工序的管理流程。下文逐一分析。

①風險管理自身體系下的流程。在本質上，風險管理工作需要依照3個方面來進行工作，即風險辨別、風險評估、風險控制。在風險辨別方面，應當在安全隱患爆發之前，針對施工環境、施工行為、施工設施等全方面進行確認，了解其中存在什么樣的安全隱患，各安全隱患出現的原因等。此外，因為安全隱患的復雜性，所以在辨別時，需要采用多種不同的方法。在風險評估方面，由于并不是所有安全隱患都會在短時間內直接對人或事物造成巨大影響，其中大部分都尚處于潛伏、發展階段，所以為了縮短風險管理的周期，需要通過風險評估來確認各安全隱患的威脅程度，一般采用等級劃分的方法。在風險控制方面，結合風險評估的等級，可以得知各安全隱患的威脅程度，通過相應的措施來控制其中已經具備較大威脅的安全隱患，風險控制時會涉及到成本與效用的問題，應當效用優先。圖1風險管理自身體系下的流程。

圖1 風險管理自身體系下的流程

②盾構法施工工序管理流程。要將風險管理自身體系下的流程落實，就必須有一個管理目標，此目標即為盾構法施工過程中對人與物的影響安全受控。結合盾構法施工的工序，依照風險管理自身體系下的流程執行風險管理，確保盾構施工各工序的安全。

2 實例分析

本文針對靈官渡站～侯家塘站～東塘站實例地鐵隧道盾構法施工流程進行分析，給風險管理提供基礎。

2.1 概況

2.1.1 工程概況

地鐵隧道工程從靈官渡站東側開始分左右兩線開始掘進，途徑侯家塘站，進行二次始發，左線以東塘站小里程端為終點；右線以停車線暗挖隧道小里程端為終點，采用土壓平衡盾構機施工。該工程盾構右線最后空推暗挖區，實施盾構調出。

2.1.2 區間難點平、縱斷面設計

本區間施工安全控制的重難點在于對侯家塘站兩端既有隧道的安全控制，在靈侯區間YDK17+627-YDK17+730段下穿軌道交通1號線103m，YDK17+730-YDK18+000段與軌道交通1號線并行270m，YDK18+000-YDK18+348段與軌道交通1號線重疊下穿348m，在侯東區間YDK18+516-YDK18+630段重疊下穿150m。侯家塘站接收及始發段均為重疊段（見圖2）。

圖2 區間隧道與軌道交通1號線平面位置關系圖

并行段兩地鐵隧道垂直凈距5.5m～8.87m。3號線并行、重疊段隧道大部分位于中風化泥質粉砂巖、中風化礫巖中，區間穿越范圍內僅有小范圍強風化巖層，1號線并行、重疊段隧道大部分位于強風化、中風化泥質粉砂巖及礫巖中（見圖3）。

圖3 區間隧道與軌道交通1號線剖面位置關系圖

2.1.3 區間地質水文概況

第四系松散層孔隙水主要賦存于沖積礫砂、圓礫、卵石，富水性較好，透水性中等～強，含水量較大，但均位于隧道頂板之上，全部被弱透水性的巖土層隔斷，對盾構施工影響較小。

從本次勘察資料分析，強風化泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖多呈短柱狀、塊狀，由于風化裂隙為泥質充填，地下水賦存條件相對較差，一般透水性弱，富水性差。強、中風化礫巖、砂礫巖裂隙較發育，巖芯較破碎，其透水性可達中等。由于部分強～中風化巖上覆全風化巖和殘積粘性土等為相對隔水層，這部分基巖風化裂隙水具承壓水特征。本區間隧道洞身全部通過上述白堊系基巖，其水文地質條件對隧道盾構施工影響較小。

2.1.4 區間下穿1號線自動化監測

為實時掌控下穿推進過程中1號線隧道變形位移情況，在1號線變形超標時能及時發現并調整行車速度，保證運營安全，盾構下穿施工過程中投入自動化監測系統，主要監測項目有：高程位移、縱橫向位移、隧道結構經向收斂、道床面沉降差；每個斷面布設4個測點，分別位于隧道左右邊墻、道床鋼軌兩側。

2.2 工序

主要采用土壓平衡盾構機進行施工，施工工序如下所述。

①施工準備工序。主要完成了施工方案設計及審核、施工技術交底及審核、施工管片檢測與記錄、監測控制點布設及初始值測試、應急方案設計及審核5項工作。

②正式施工工序。主要完成了盾構吊裝、盾構姿態及導向系統調整、漏水監測、盾構始發托架安裝、土層開挖、推進糾偏、襯砌拼裝、襯砌壓漿、盾構接收托架安裝9項工作。

③工程驗收工序。驗收工作分為兩個部分，針對正式施工工序當中的土層開挖、推進糾偏、襯砌拼裝、襯砌壓漿4項，在每一項施工完成之后進行質量檢測驗收；所有工序完成之后對整體工程質量進行了檢測驗收、例如貫通測量，管片有無裂縫、破損和滲漏水等。

3 盾構施工各工序風險管理分析

3.1 盾構施工各工序風險辨別

針對盾構施工各工序進行風險辨別，通過4個步驟來實現，即不確定性因素確認、不確定因素分析、風險因素影響分析、風險分類。

①不確定性因素確認。因施工條件的復雜性、交錯性，導致施工過程中會出現許多不確定因素，不確定因素雖然并不一定是風險因素，但其中一定會帶有風險因素。所以為了實現風險管理，需要從多個角度找出施工中的不確定性因素，將其匯總后進入不確定性因素分析階段。

②不確定性因素分析。針對不確定性因素匯總結果，對各類因素的發展趨勢進行預測，如果不確定因素發展趨勢可能會影響到施工安全，那么此因素即為風險因素。因為各類風險因素的影響目標不同，所以預測需要從多個角度出發，例如施工人員、工程結構、經濟效益、環境影響等。

③風險因素影響分析。結合不確定性因素分析結果，了解各風險因素的發展趨勢，根據趨勢發展的規模、深度等判斷風險因素危險程度的大小。

④風險分類。結合風險因素影響分析結果，依照風險影響類型將其分類，例如經濟性風險、人員安全風險等。

3.2 盾構施工各工序風險評估

分析示例：①本區間隧道下穿、鄰接多種建（構）筑物，尤其是長距離并行、下穿軌道交通1號線，軌道面沉降差控制值4mm、預警值2mm；②本區間兩端均存在較長段上坡施工，盾構施工電瓶車在行車過程或者停車以后，易發生滑溜現象，可能會撞傷站內二次結構施工作業人員，使人員的人身安全受到死亡、重傷的威脅，綜合分析此類事故具有大概率爆發、致死率與致重傷率、經濟損害等3項極端的風險特點，所以可以評估為極不安全等級。

3.3 盾構施工各工序風險控制

綜合上述風險分析，實施前針對工程的重難點，制定下穿既有1號線盾構施工安全工作方案及應急預案，同時做好1號線洞內調查、管片螺栓復緊工作；施工中做好1號線洞內巡查，對區間掘進施工參數（土倉壓力、掘進推力、掘金速度、出土量、刀盤扭矩、同步及二次注漿量、壓力等）進行量化控制，根據自動化監測數據和洞內巡查情況及時作出調整，同時做好掘進隧道的管片螺栓復緊、地面沉降及洞內收斂觀測工作；施工后及時對工程經驗進行總結。本次工程經驗風險控制重在確保盾構施工連續掘進，二次注漿及時跟進；自動化監測與地面監測等數據實時共享，數據分析及參數調整及時；交叉作業程序管理到位，施工區域安全責任明晰。

4 結語

文章分析了地鐵隧道盾構法施工風險管理的要點，針對地鐵隧道盾構法施工概述及風險管理流程進行介紹，了解了盾構施工的原理、工序及各風險管理了流程，探討了盾構施工風險管理的措施。