盾構隧道施工風險和規避措施

劉立永

在現代的交通建設當中，由于各地區地質條件存在著較大的區別，所以適合的挖掘方式也十分多樣。比如，在坍塌風險較大的地區施工當中，就需要拋棄傳統的挖掘結構，從而選用盾構法來進行施工挖掘。不過雖然說盾構法早在1974年就已經被采用，但使我國對其技術并不了解，所以在使用過程當中還存在著較大的問題。因此為了盡快促使我國的盾構法挖掘技術能夠達到國際先列，本文分析了盾構挖掘法的施工原理，并對其優缺點進行了總結。另外為了幫助一線施工團隊能夠達到較好的施工效果，本文還舉出了盾構法的應用實例，希望能夠為其今后的盾構施工提供一些幫助。

隧道挖掘由于提供的環境較為特殊，所以其受周圍環境以及地質影響較大，比如，在一些地下水較為豐富的地區，其挖掘工程更是難以展開。相比較于其他類型的隧道挖掘，盾構施工的風險辨識難度較低，所以也比較適合一些高危地區的隧道施工，比如在我國的西北地區，盾構隧道施工就可以很好地適應其獨特的巖溶地貌，從而降低施工中的風險。

一、隧道挖掘的大背景

在隧道挖掘中，由于受限于地形和設備的影響，所以大多數挖掘方式都很難對地下環境進行有效處理。就拿水下隧道挖掘來講，其面對的危險遠遠要遠超普通隧道挖掘，比如，當水下管理處理不當時，突發性的水流涌出以及塌方會導致較為嚴重的施工事故。這些事故會威脅施工人員的生命安全，并對建設設備造成一定程度的破壞，這種情況下還會引起泥石流。當上升成區域性泥石流災害時，就會給當地帶來較為嚴重的經濟影響，從而形成嚴重的社會負面影響。隧道挖掘當中所出現的事故數不勝數，比如，前些年的長江隧道冒漿、松花江隧道江水出現倒灌等事件，都給當地建設造成了嚴重的負面影響。因此，如果不能及時對盾構技術進行升級，那么就很難保證施工當中的建設安全。

二、盾構施工的施工原理和優缺點

1.運行原理

在盾構施工當中，施工的主要器械是盾構機。這種施工方式會在施工當中運用盾構機的刀盤和支撐結構來對周圍墻體進行有效固定，在完成襯砌后就進行壁后注漿。

2.優點

比起其他類型的挖掘，盾構隧道挖掘的施工進度相當快，且安全度也相對較高。而在技術上，由于技術相對較為成熟，所以大部分的過程都可以實現自動化操作，也是因為這個原因，人員勞動強度也能夠得到大幅度降低。而在其影響表現上，盾構隧道挖掘的優點也比較明顯，比如由于獨立施工性較強，所以對地面交通的影響也相對較小。另外，在一些含水量較大的隧道挖掘上，盾構挖掘對其的處理效果也能夠很容易達到國家的標準要求。

3.缺點

但與此同時，盾構法挖掘也存在著一定的缺點，比如，工程費用較高，所以就需要花費較多的項目預算。而在技術泛用度上，由于施工工程本身需要針對每條挖掘線路進行詳細分析，所以大多數的項目方案都不能混用，這也導致了盾構隧道挖掘成本再一次提升。由于盾構器械具有較大的體積，所以對于一些隧道曲率較小的施工來講，其施工難度會大大增加。另外，雖然說盾構法對地下水含量較高的施工有一定的適應性，但在松軟泥土的處理上，其地表沉降較為明顯，所以對施工整體技術的要求也整體較高。而對于施工人員來講，盾構法的施工環境也相對較差，所以也需要工程為施工人員配備相應的勞動保護設備，以避免施工污染對人體健康造成巨大威脅。

三、盾構隧道施工的具體風險

從結果上來看，盾構隧道施工的風險大多是由于其缺點延伸，所以其的措施處理也有一定的局限性。大多數情況下，通過隧道施工的風險都難以解決，所以需要技術人員加大這方面的研究。

1.施工環境過差

在當代的盾構隧道施工當中，因為受到技術的限制，大多數都會使用到全氣壓法來對地層進行穩定和疏干。此過程當中會大大壓縮施工人員的施工環境條件，從而使施工人員的生命安全遭到威脅。在以往的統計數據當中，施工人員相關疾病的患病率高達13.1%，比起其他的隧道挖掘方式，這個數字已經是一個較高的數據。

2.易引發環境事故

在施工當中，由于盾構施工的性質較為特殊，所以即使做好了相關的準備，還是會引起一些負面效果。比如，工程會對周圍的環境造成一定的破壞，比如，最常見的地表下陷。如果是在城市建筑區，那還可能導致其出現沉降，從而引發建筑物出現傾斜，從而影響到建筑物壽命。而在水下隧道的挖掘當中，則還會出現泥石流、塌方等惡性事故。由于是在地下施工，所以對其施工人員的安全施救難度也相對較大。從以往的事故報告中可以看出，大多數施工遇險的獲救概率都達不到30%。

3.必要準備時間過長導致工程延期

首先，盾構隧道挖掘本身就需要針對具體地形來進行相關的方案設計，所以工程前期需要花費大量時間來進行實地考察，以制定最完善的施工方案。也是這個原因，大多數盾構隧道挖掘的周期范圍相差較大，這也使得社會無法為盾構挖掘提供足夠的資源支撐。而對于施工團隊來講，這種針對性的方案設計十分考驗技術人員的實際操作經驗。如果沒有足夠的經驗作為支撐，那么幾乎很難在規定時間當中完成隧道施工工作。另一方面，隧道挖掘并非是單一的工程結構，其后期還有各種的后續工程。如果無法及時完成工程交付，那么后期的工程也難以展開，從而也將會造成大量的社會資源浪費。

四、盾構隧道施工風險的規避措施

1.規避沉降的有效方法

從性質上來看，盾構隧道挖掘主要是擾動了施工區域的土質，從而導致其出現了一定程度的沉降與位移。只要控制好地表區域的土質狀況，就可以有效地降低沉降概率。首先，施工人員應該結合當地的土質情況來對最佳施工深度進行測算，才對工程的整個模型受力情況進行合理度分析。如果工程模型的合理度較差，則要及時向上進行匯報申請，并換用其他的挖掘方案；其次，施工團隊要全程對施工工程的數據進行全局監控，以便于及時發現沉降情況并開展相關的補救措施。如果出現較為明顯的沉降，就需要加強此區域的管理，并做好相應的防護手段，以免出現塌方或者是其他二次事故。最后，在注漿過程當中，工作人員要根據工程作業位置來計算合適的注漿量，不要根據經驗來進行注漿量和壓力數值的設定，以免影響工程穩定性。如果沉降較為嚴重，則還需要及時聯絡地表結構，以通過合作的方式來對地基進行穩固，從而阻止事態的進一步擴大。

2.出入洞風險控制

在施工當中，施工團隊要提高對口的架構等級，從而對洞口的周圍土體進行一個有效控制。從調查數據上來看，大多數的盾構施工風險都集中在此部分，所以對于洞口的管理也不能掉以輕心。首先，在洞口的處理上，施工人員要對周圍的地理結構進行詳細分析，并保證出洞段的最低加固程度。對一些穩定性較差的施工區域，則需要額外增加加護錯失，以免其出現沉降；其次，在打開洞口前，施工人員要檢測洞口的穩定效果。確認數據合格之后，才可以進行洞口開啟。如果數據不合格，則需要重新返工，以達到工程要求；最后，技術人員還要注意地層與施工機械的摩擦度，以免其出現側滾。所以在此階段當中，器械的推進過程要盡量放慢，不易過快。

3.人員健康風險控制

在施工過程當中，項目負責人需要為施工人員配備相應的保護裝置，以免作業隊施工人員的生命健康造成威脅。對于施工作業中的固體漂浮顆粒，則要進行詳細檢測。當其超過一定范圍時，就要及時進行通風處理。而施工環境當中也要安裝即時性的報警裝置，以便于第一時間提醒作業人員。當然，人員健康問題也不至這些，比如，在塌方、嚴重沉降問題處理上，就要提前制定好相關的緊急逃生預案，避免出現惡性施工事故。施工團隊要安排專門的現場資源來對逃生通道的情況進行確認，并提高施工人員的安全意識。當出現情況時，要及時與地面以及外部團隊聯系，以便于保證安全通道的暢通性。另外，盾構施工部分流程已經可以達到自動化作業，所以也可以在此流程當中適當縮減作業人數，從而降低地底環境對施工人員的健康威脅。

五、結語

受限于篇幅原因，還有很多的施工風險以及防范措施沒有被一一列出，所以相關施工人員也要在工程當中總結經驗，從而加強施工中的風險控制能力。不過隨著科技的進一步發展，盾構法的自動化技術也能夠得到進一步提升。屆時，前期就只需要設定好相關的工程數據即可，而其他的資源就可以集中在風險應對以及項目審查當中。