地鐵盾構隧道施工安全管理及成本控制研究

智學民

地鐵出行已然成為人們日常生活中非常便捷的一種交通方式，隨著地鐵交通的應用范圍越來越廣，地鐵隧道工程的數量也在逐年攀升，由于地鐵工程項目的施工難度較大，且危險性較高，需要用到盾構機等大型施工設備，因此施工企業應在施工過程中做好相應的安全管理和成本控制，這也是筆者將要與大家分享的主要內容。

盾構法是地鐵隧道工程中應用非常廣泛的一種施工方法，其不僅可以顯著提升地鐵隧道的掘進效率，提高施工作業安全性，同時還可以有效地減少地鐵施工作業對周圍環境、居民生活、公共設施所產生的負面影響，因此該施工方法也受到了從事地鐵工程建設施工企業的廣泛認可。接下來筆者將圍繞盾構隧道施工這一內容，從安全管理和成本控制兩個角度對其展開詳細地闡述。

一、盾構法

1.基本概述

所謂盾構法，主要是指借助盾構機等設備在隧道中推進，通過盾構機設備的管片及外殼等結構來支撐隧道內圍巖而避免隧道局部坍塌的一種以機械化為主的施工方法。盾構機在隧道內推進的過程中，開挖面應同時進行土體開挖，并及時地將土體運出隧道外，確保盾構施工作業能夠持續穩定的實施。

2.應用優勢

盾構法在地鐵工程中的應用優勢主要體現在以下幾點：第一，提高隧道掘進效率；第二，開挖作業和襯砌作業的安全性較高；第三，可實現盾構出土、襯砌、推進、砌筑等多個施工項目的自動化；第四，對施工地區周圍的公共設施建筑、地下管線、地面交通不會造成影響；第五，盾構施工不受氣候、環境、天氣等客觀因素的影響；第六，盾構施工過程中幾乎不會產生噪音污染。

3.應用劣勢

盾構法在地鐵工程中的應用劣勢主要體現在以下幾點：第一，盾構施工的成本造價相對較高且適用性差，盾構施工需要根據地鐵隧道的地質環境、水文條件、結構斷面等因素進行定制，一般不可直接在其他地鐵隧道施工項目中進行重復使用；第二，當地鐵隧道的半徑過小時，盾構施工難度會顯著提升；第三，在覆土過淺、土層過軟的地鐵隧道中施工的操作難度較大，對襯砌作業的防水性能有著較高的要求。

二、安全管理

1.安全風險分析

（1）開挖面失穩

地鐵隧道工程的盾構施工作業開展過程中經常會出現開挖面失穩等相關問題，究其根本原因是因為工作人員在實施盾構開挖作業時受到管涌或流砂等客觀因素的影響而導致盾構機設備發生突沉的情況，從而導致開挖面失穩。若盾構開挖隧道中若出現一些地層孔洞，也會在一定程度上影響盾構機設備開挖路線，從而引發路線偏移、設備沉陷、隧道塌方等造成開挖面失穩的安全事故。此外，有些情況下盾構機設備會存在開挖過程中突然出現超淺覆土的情況，從而引起盾構設備冒頂，或盾構機設備在開挖時受到隧道內地下水的影響而造成較大范圍內的塌方，這也是造成開挖面失穩的重要原因。

（2）建筑群沉降

由于盾構施工的操作較為復雜，且對地表的破壞性較大，因此其在施工過程中會引起部分建筑群的沉降問題，這種情況在密集建筑群區域內較為明顯。從技術層面上來看，盾構施工作業所造成的沉降問題主要有以下幾個階段：第一，早期沉降階段；第二，開挖前沉降階段；第三，盾構施工沉降階段；第四，盾構孔隙沉降階段；第五，后期沉降階段。由于導致地鐵隧道工程沉降問題的原因較為復雜，因此工作人員應結合具體的沉降問題進行針對性地處理。

（3）坍塌事故

在盾構施工作業進展的過程中，不可避免地會出現局部塌方等安全事故，造成坍塌事故的原因有以下兩點：第一，由地下水引起的塌方；第二，盾構機施工所引起的塌方。工作人員可以從上述引起坍塌事故的兩方面原因作為出發點，制定有效地施工方案來減少坍塌事故的發生，避免因坍塌事故對施工企業造成不必要的傷亡和損失。

2.安全管理措施

（1）針對開挖面失穩

為了可以有效地減少盾構機設備施工過程中可能會出現的開挖面失穩的情況，工作人員可以采取以下安全管理措施：第一，對地鐵隧道工程所處地區的地勢環境進行全面地勘察，采取施工區域內的渣土進行相應的改良試驗，從止水性和流動性兩個方面對渣土進行優化，通過這種方式來制定合理地開挖計劃，盡可能地減少開挖面失穩狀況的發生；第二，從控制地鐵隧道內土層所承受壓力的角度來避免開挖面失穩等情況；第三，工作人員還應在盾構施工過程中控制好盾構設備的推進速度，并結合推進速度合理地排出隧道內多余渣土，盡可能地保證地鐵隧道內開挖量和排出渣土量的平衡性，從而有效地降低了開挖面失穩等安全事故發生的概率。

（2）針對建筑群沉降

為了可以有效地減少盾構機設備施工過程中可能會出現的建筑群沉降的情況，工作人員可以采取以下安全管理措施：第一，明確地鐵隧道中出現建筑群沉降等相關問題的根本原因，即隧道內以軟弱土層為主，其在盾構施工作業的過程中容易出現失衡的問題，從而引發建筑群的沉降；第二，在經濟條件允許的范圍內，施工企業應盡可能地選擇具有良好泥水平衡性能的盾構機設備，該類設備可以在實際應用中有效地控制隧道施工作業的泥水粘稠度，有利于平衡泥水壓力， 避免地表出現建筑群沉降的同時還能有效地保證盾構機設備的掘進效率；第三，若工作人員需要在盾構施工作業開展的過程中對其進行注漿加固時，應對所注漿液的配合比進行有效地控制，同時應采用由淺至深的注漿方法反復對其進行注漿，這樣可以有效地減少盾構施工對地表的破壞，從而間接地減少建筑群沉降等安全事故的發生。

（3）針對坍塌事故

為了可以有效地減少盾構機設備施工過程中可能會出現的局部坍塌的情況，工作人員可以采取以下安全管理措施：第一，在開展盾構施工作業之前，工作人員需要提前做好充分的準備工作，對施工隧道內的地質環境進行勘察，尤其對于地下水和地表水等相關情況進行全面地了解，并在此基礎上做好地表水的攔截工作，避免這些地表水滲入地鐵隧道中而造成局部坍塌事故；第二，工作人員應將盾構機設備的推進速度控制在合理的范圍之內，在開挖過程中也應時刻保持隧道內部土層壓力的平衡性，通過這種方式來有效地減少隧道塌方事故的發生；第三，適當地增加盾構機設備的注漿量，也可以在一定程度上預防地鐵隧道不均勻沉降所引發的坍塌事故；第四，加強對盾構機身施工作業時的監控，明確在施工作業過程中的出土量、注漿量等參數信息，并結合這些數據信息及時地調整盾構機設備的性能參數，從而減少地鐵隧道工程項目中的坍塌事故。

三、成本控制

1.材料成本控制

地鐵隧道項目中盾構施工材料成本控制要點如下：第一，管片，盾構管片應嚴格按照施工班組進行統一領用，并以盾構施工實際的施工進度來考核各施工班組內盾構管片的消耗情況，從而避免管片的過度浪費；第二，渣土改良，工作人員可以通過加強對盾構機身的保養來降低其對液壓油的使用頻率，這樣不僅可以延長盾構機設備的使用壽命，同時還可以減少液壓油的浪費；第三，同步注漿，在滿足盾構施工標準的前提下合理地降低同步注漿中的水泥用量，以此來降低砂漿成本支出。

2.機械成本控制

地鐵隧道項目中盾構施工機械成本控制要點如下：第一，配件修理，工作人員應在整個地鐵隧道施工過程中做好盾構機設備的日常養護工作，從根本上減少其配件故障問題；第二，設備用電，盾構機設備的掘進時間越長，其所消耗的電能資源就越大，因此工作人員應提前制定好合理的掘進計劃，盡可能地減少盾構機身非工作時間的電能消耗，以此來節約電能成本；第三，通風機設備，工作人員需結合地鐵隧道工程中隧道的長度來選擇合適功率的通風機設備進行輔助施工，并在施工過程中適當地加強人工通風管理，結合隧道內的實際情況合理地調節通風設備的通風級別，從而有效地降低通風設備所消耗的成本。

3.人工成本控制

地鐵隧道項目中盾構施工人工成本控制要點如下：第一，盾構施工團隊的人員配制通常在60人以內，大多處于45-50人的范圍內，工作人員應根據地鐵隧道工程項目的工程量來適當地調整團隊人數，在能夠按時按質按量完成盾構施工作業的前提下盡可能地減少員工數量；第二，技術人員可在施工過程中養成良好的施工習慣，加強其對于隧道清潔的認知程度，避免在施工作業完成后還需額外進行的清潔作業，從而減少一些不必要的人工成本。

四、結語

地鐵工程項目對于推動我國交通領域的發展有著非常重要的意義，因此施工企業應對該類項目的施工作業引起高度重視，在施工過程中做好安全管理工作，減少應盾構施工而引發的開挖面失穩、建筑群沉降、坍塌等安全事故，同時為了提高施工企業的經濟效率，工作人員還應從材料、機械、人工等方面加強盾構施工作業的成本控制，從而使得盾構法能夠在地鐵隧道施工中充分地發揮出其作用價值，推動我國地鐵交通的長遠發展。