基于地鐵盾構(gòu)施工安全質(zhì)量管理體系技術(shù)框架的研究

韓巖青

(青島市地鐵四號(hào)線有限公司，山東 青島 266000)

從目前發(fā)展情況來(lái)看，越來(lái)越多的城市開(kāi)始進(jìn)行地鐵設(shè)施的修建，這也為盾構(gòu)設(shè)備的推廣創(chuàng)造了良好環(huán)境。盾構(gòu)法作為目前地鐵工程修建期間的重要施工技術(shù)之一，具備了穩(wěn)定性強(qiáng)、負(fù)面影響小等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是在實(shí)際施工過(guò)程中，受到各類因素影響，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)涌水、涌砂、頂板塌陷、圍巖形變等問(wèn)題，影響到作業(yè)環(huán)境的安全性。基于此，需要建立合理的安全質(zhì)量保證體系，降低潛在隱患發(fā)生概率，借此來(lái)優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，加快地鐵工程的施工速度。

1 地鐵盾構(gòu)安全質(zhì)量管理體系技術(shù)框架建立的必要性

1.1 提升作業(yè)環(huán)境安全性

在地鐵工程作業(yè)期間，盾構(gòu)機(jī)屬于重要的施工設(shè)備，受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、施工人員操作、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等因素影響，很容易導(dǎo)致涌水、涌砂、頂板塌陷、圍巖形變等問(wèn)題，威脅到作業(yè)人員的生命安全。通過(guò)建立可靠的管理體系，能夠?qū)撛陲L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及時(shí)識(shí)別，借助支護(hù)結(jié)構(gòu)、二次襯砌、注漿技術(shù)等方法，對(duì)于作業(yè)環(huán)境的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，從而提升作業(yè)環(huán)境的安全性，減少工程作業(yè)問(wèn)題，確保施工質(zhì)量。

1.2 確保盾構(gòu)掘進(jìn)持續(xù)性

結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)可以了解到，地鐵工程在施工期間具備了施工周期長(zhǎng)、施工工期緊、施工成本高等特征。建立可靠的質(zhì)量和安全管理體系，能夠有效降低設(shè)備運(yùn)行故障的發(fā)生概率，同時(shí)還可以對(duì)土壓力、出土量、掘進(jìn)速度等參數(shù)進(jìn)行合理控制，使其維持在安全的作業(yè)范圍內(nèi)，以確保其工作狀態(tài)的持續(xù)性，有效加快工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度。

2 地鐵盾構(gòu)安全質(zhì)量管理體系技術(shù)框架構(gòu)建要點(diǎn)

2.1 做好掘進(jìn)參數(shù)管理

2.1.1 土壓力監(jiān)測(cè)

土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的原理是建立開(kāi)挖面前后水土壓力平衡。在盾構(gòu)掘進(jìn)不同階段，盾構(gòu)工況是從非土壓平衡通過(guò)在初始出洞階段逐步過(guò)渡到土壓平衡，再到進(jìn)洞階段由土壓平衡逐步過(guò)度到非土壓平衡，即土壓力設(shè)定是變化的(在理論數(shù)值上它與土體容重、覆土深度、側(cè)向土壓力系數(shù)有關(guān))，施工中需要通過(guò)不同的土質(zhì)、覆土厚度、結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行調(diào)整。因此，平衡土壓值的設(shè)定是土壓平衡式盾構(gòu)施工關(guān)鍵，監(jiān)理應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注，并通過(guò)計(jì)算理論土壓力與實(shí)際設(shè)定土壓力進(jìn)行比較，判斷實(shí)際設(shè)定土壓力是否滿足施工的需要。

2.1.2 出土量控制

土壓平衡式盾構(gòu)是以切口環(huán)作為密閉土倉(cāng)，盾構(gòu)推進(jìn)中切削后土體進(jìn)入密閉土倉(cāng)，隨著進(jìn)土量增加建立一定的土壓力，再通過(guò)螺旋輸送機(jī)完成排土，而土倉(cāng)壓力值是通過(guò)出土量來(lái)控制的。由此可見(jiàn)，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中的出土量情況，和前期施工過(guò)程中的土壓力值有著直接關(guān)聯(lián)，并且監(jiān)理人員在作業(yè)過(guò)程中還可以通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)盾構(gòu)機(jī)每環(huán)的理論出土量進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比實(shí)際出土量來(lái)評(píng)估該參數(shù)的合規(guī)性，做出相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，使盾構(gòu)機(jī)維持在安全的工作范圍內(nèi)。

2.1.3 掘進(jìn)速度控制

在盾構(gòu)機(jī)工作過(guò)程中，掘進(jìn)速度也是影響到作業(yè)環(huán)境安全性的重要指標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用中，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)速度會(huì)受到盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)出土層時(shí)的速度影響，若進(jìn)土速度出現(xiàn)了較大波動(dòng)，那么在應(yīng)用中很容易出現(xiàn)土層失穩(wěn)的問(wèn)題，從而增加相應(yīng)病害問(wèn)題的發(fā)生概率。在對(duì)其進(jìn)行安全管控時(shí)，需要合理控制盾構(gòu)機(jī)工作周期，均衡盾構(gòu)機(jī)的連續(xù)作業(yè)狀態(tài)，并且在出現(xiàn)異常情況時(shí)，也需要及時(shí)停止繼續(xù)工作，并對(duì)盾構(gòu)機(jī)正面土層進(jìn)行暫時(shí)封閉，待異常情況完成處理后再恢復(fù)到正常狀態(tài)，以提升作業(yè)環(huán)境的安全性。

2.1.4 千斤頂推力管控

盾構(gòu)機(jī)在工作過(guò)程中，其前進(jìn)動(dòng)力主要來(lái)源于臨時(shí)固定在圍巖上的千斤頂，借助其產(chǎn)生推力來(lái)完成前進(jìn)指令。而盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)時(shí)所需要的推力大小也和其遇到的阻力情況相關(guān)，若推力過(guò)大很容易導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)偏離正常前進(jìn)軸線，影響到后續(xù)工作的進(jìn)行。對(duì)此，在質(zhì)量和安全管控體系當(dāng)中，也需要注重千斤頂推力的管控工作，做好相關(guān)參數(shù)的計(jì)算工作以滿足結(jié)構(gòu)推進(jìn)穩(wěn)定性需求。

2.2 盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制

在施工質(zhì)量及安全管控體系當(dāng)中，也需要做好盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)的管控工作，在具體的管理過(guò)程中，其核心內(nèi)容是將盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)狀態(tài)和既定軸線的偏差控制在允許范圍內(nèi)，以確保盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)方向的合規(guī)性。根據(jù)現(xiàn)行的管理?xiàng)l例可以了解到，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，其允許偏差值應(yīng)控制在±50mm以內(nèi)，在出現(xiàn)偏差問(wèn)題后，需要遵循逐步糾正的方法進(jìn)行調(diào)整，禁止使用猛糾硬調(diào)的方法來(lái)恢復(fù)正常推進(jìn)范圍，以確保作業(yè)過(guò)程的可靠性和合理性。

2.3 管片拼裝過(guò)程控制

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，管片屬于非常核心的施工部分，其在盾構(gòu)保護(hù)殼的保護(hù)作用下，在盾構(gòu)機(jī)的尾部拼裝成環(huán)形，從而形成隧道結(jié)構(gòu)，這也是體系管控中的重要環(huán)節(jié)。在具體的管控過(guò)程中，應(yīng)注意以下三點(diǎn)內(nèi)容：第一，做好管片制作過(guò)程的監(jiān)管，委托駐場(chǎng)監(jiān)理對(duì)于管片的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，確保材料出廠后的合規(guī)性；第二，在管片進(jìn)場(chǎng)前需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，并會(huì)在空曠區(qū)域完成預(yù)拼裝，以此來(lái)校驗(yàn)材料的合規(guī)性，對(duì)于不滿足要求的管片也會(huì)及時(shí)進(jìn)行調(diào)換，確保其應(yīng)用質(zhì)量[1]；第三，做好施工過(guò)程的監(jiān)督工作，在管片成環(huán)后做好質(zhì)量驗(yàn)收，及時(shí)返工不合規(guī)部位，提升管片的應(yīng)用效果。

2.4 注漿作業(yè)過(guò)程管理

在盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，還需要注重注漿作業(yè)過(guò)程的管理工作，也是確保隧道成型穩(wěn)定性的重要步驟。在管片成環(huán)之后，會(huì)和頂部土層存在一定間隙，若不及時(shí)處理，很容易增加土層擾動(dòng)，引起地面形變問(wèn)題[2]。因此，在該環(huán)節(jié)的管理要點(diǎn)是對(duì)注漿期間的壓力、速度等采參數(shù)進(jìn)行控制，通常情況下，注漿漿料的水灰比應(yīng)控制在0.7左右，注漿壓力在0.3MPa～0.5MPa，注漿速度則控制在1.5L/S，借此來(lái)提高注漿作業(yè)質(zhì)量，確保基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

2.5 盾構(gòu)進(jìn)出洞安全控制

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，還需要做好盾構(gòu)進(jìn)出洞安全控制工作，這也是盾構(gòu)法收尾階段的重要內(nèi)容。在具體的安全管理中，第一，需要對(duì)進(jìn)洞土體性質(zhì)進(jìn)行改良，使其具備較強(qiáng)穩(wěn)定性，為盾構(gòu)機(jī)順利進(jìn)洞創(chuàng)造條件[3]；第二，對(duì)于盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞時(shí)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行管控，如，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、基座位置、進(jìn)洞速度等，使其可以保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，順利進(jìn)入到洞內(nèi)；第三，在盾構(gòu)機(jī)收進(jìn)洞內(nèi)后，也需要對(duì)洞口滲漏情況進(jìn)行檢查，對(duì)于滲漏問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)封堵，同時(shí)在洞口安裝拉緊裝置，確保其牢固性，以提升洞口位置的安全性。

2.6 安全風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別

除了上述體系中需要著重關(guān)注的內(nèi)容外，在體系建立的過(guò)程中還需要做好風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別工作。在具體的工作過(guò)程中：第一，需要確定盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中的潛在影響因素，如，環(huán)境因素、人為因素、施工技術(shù)因素等，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)積累的數(shù)據(jù)信息，評(píng)估不同安全風(fēng)險(xiǎn)因素的所占權(quán)重，以便于后續(xù)分析工作的順利進(jìn)行；第二，對(duì)于體系計(jì)算所得的風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容，對(duì)其權(quán)重優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，根據(jù)優(yōu)先級(jí)來(lái)擬定相應(yīng)的預(yù)防措施和應(yīng)急處理措施，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)所帶來(lái)的潛在問(wèn)題[4]。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在盾構(gòu)法作業(yè)過(guò)程中，盾構(gòu)掘進(jìn)屬于非常重要的作業(yè)階段，基于以往的施工經(jīng)驗(yàn)，需要在相應(yīng)的施工質(zhì)量和安全管理體系中建立技術(shù)框架，明確施工過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)擬定相應(yīng)的處理措施，不僅可以降低問(wèn)題發(fā)生后帶來(lái)的負(fù)面影響，而且對(duì)于加快工程作業(yè)進(jìn)度也有著積極的意義。