城市地鐵盾構施工風險預警探討

張 偉

(中鐵十六局集團有限公司，北京 100018)

為進一步滿足城市化發展下的交通需求，地鐵憑借其運輸載客量大，能耗低，安全系數高，占地較少等優點得到了迅速發展。在地鐵的建設中，盾構法憑借其獨有的優勢，在地鐵建設中得到了廣泛應用。但是由于其技術特點復雜以及施工環境特殊等原因，地鐵施工過程中，存在較多不確定風險因素，施工事故頻繁發生。

為了對盾構法地鐵施工中的風險因素進行分析，減少施工過程中的事故，本文首先對城市地鐵盾構施工技術進行介紹。然后對城市地鐵盾構施工風險預警體系進行探討，這對于提高施工過程中的安全系數，保證施工安全，具有重要的工程意義。

1 盾構法地鐵施工原理與風險分析

1.1 盾構法地鐵施工原理

盾構法在地鐵施工過程中，首先通過盾構鋼殼剛性支護，前方刀盤在地下開挖掘進，然后為了防止挖土面上出現坍塌，在盾構機尾部進行管片拼裝及注漿作業，最后使用千斤頂反向作用推進。盾構施工方法由穩定開挖面，盾構機挖掘以及襯砌三大部分組成。

1.2 盾構法地鐵建設風險特點分析

在采用盾構法進行地鐵建設時，由于其技術的復雜性以及其惡劣的施工環境，導致在施工過程中存在諸多風險因素，從而引發施工安全事故。根據工程經驗，盾構法地鐵施工的風險特點如下。

(1)在地鐵施工過程中，其工程地質和水文地質條件復雜多變，對工程地區地質條件的變化情況有認識不足的地方，因此導致在盾構法地鐵工程建設中風險的存在與發生具有客觀性。

(2)前期勘察資料的局限性以及地鐵設計計算理論的不完善性，導致施工中不可避免地遇到一些意外事故，這使得盾構法地鐵工程建設中的風險具有發生的必然性。

(3)前期試驗數據量少與實測數據的離散性，地層力學特性分布不確定，使得盾構法地鐵工程建設中的風險具有預期的可變性。

(4)地鐵建設過程以及建成后的投運過程中的擾動對地層與周圍環境都會造成直接影響。地鐵施工還不得不與外部的周圍環境發生關系，這使得盾構法地鐵工程建設中風險不但具有內部因素的復雜性和多樣性，還具有外部環境的層次性和綜合性。

(5)由于地鐵工程施工周期長，參與人員多，在進行工程管理時的關鍵是對工程參與各方的協調與管理。一旦管理出現混亂，就可能直接引發各類工程事故，造成重大的經濟損失和惡劣的社會影響。同時，由于人為的疏忽和大意，也可能會導致在工程建設中發生一些突發性或偶然性事件，因而，工程施工風險的發生具有很大的突發性與偶然性。

通過總結，盾構法地鐵建設風險具有如下特點，包括客觀性、必然性、可變性、復雜性、多樣性、層次性、綜合性、突發性以及偶然性。根據其風險特點，按照技術風險與非技術風險對盾構法施工風險進行劃分，其劃分結果如表1所示。

表1 城市地鐵盾構施工風險劃分表

2 盾構施工風險預警系統

2.1 預警系統基本原理

盾構法城市地鐵的施工風險預警系統，是為了保證地鐵安全建設而專門設立的系統，其系統的基礎理論分別為風險管理理論與預警理論。該系統首先對城市地鐵盾構施工過程中的風險進行全面辨識，篩選出主要典型風險。針對篩選出的典型風險，選出能夠真實反映盾構法地鐵施工過程中的風險預警系統指標體系。根據指標體系，設定預警閾值，同時劃分預警等級，并采用監測系統對各項預警指標值進行動態監測以及利用智能計算法和測算，得到計算出的風險量，從而對盾構法城市地鐵施工風險進行評估，最后將評估結果以預警信息的形式發出。施工各部門根據預警信息，采取措施，保障安全施工。

2.2 預警系統基本流程

城市地鐵盾構施工風險預警系統具體運作流程為，第一步，預警對象的確定與警情的明確。第二步，對警情產生原因進行分析，并找到警源。第三步，設定預警指標閾值，根據警源確定預警指標。第四步，風險分級，即劃分風險等級的閾值。第五步，計算單項預警和綜合預警指標。第六步，根據預警指標計算風險值，進而將警級與預警信號發出。

2.3 風險預警系統的目的

通過風險預警系統，對盾構法地鐵施工的風險進行辨識，以及對各種可能存在的風險進行分析，對其可能發生的概率和發生后的嚴重后果程度給予風險評價。并根據風險等級，決定是否采用降低風險措施或避免風險措施，對于重大風險應制定應急救援預案。

3 結 論

本文從盾構法的技術特點出發，對其施工風險特性以及風險因素進行分析，同時對城市地鐵盾構施工風險預警系統的原理與工作流程進行介紹。這對完善盾構施工預警系統，減少施工過程中的事故，保證安全施工具有重要意義。同時完善風險預警系統需要長期的工作與研究才能完成，應在實際工程中加強對風險評估系統的完善工作。