淺談地鐵盾構施工風險的分析與控制

杜園園

宏潤建設集團股份有限公司 浙江寧波 310016

地鐵盾構施工中通常要面對各種類型的風險因素，對風險因素的處理則直接決定地鐵盾構施工質量。施工單位應當認識到施工過程中的不足，采取合適的方法控制盾構施工中的風險因素，從根本上保證盾構施工質量。

1 盾構施工風險分析

1.1 盾構機管控能力不足

盾構機在地鐵盾構施工體系中發揮重要作用，對盾構機的控制質量則直接決定的盾構施工的整體質量。地鐵盾構施工通常要經過地質形態各異的不同地區，對施工方的盾構機管控能力提出較高要求。但是施工方的資質通常是各不相同的，部分施工方在技術儲備相對薄弱的情況下，對盾構機的管控能力自然難以提升。在地鐵盾構施工種常見這樣的場景，在相對不長的一段施工范圍中需要經過軟土層、粉土層等多種土質，施工方需要頻繁調整盾構機參數方可高質量完成盾構施工任務。在盾構機管控能力偏弱的情況下，施工方則無法根據地下環境的突變靈活調整盾構機系數，導致盾構施工中重重受阻。另外在地鐵盾構施工中需要經常處理土層加固事宜，一般情況下采用礦山法等地質施工方法實現土層的加固效果。在盾構機推進的過程中也要注意特殊地貌的影響，若施工方對盾構機的操控沒有達到與地質環境共融的效果，則會顯著增大施工中爆發風險的概率[1]。

1.2 河流穿越風險系數高

諸多地鐵盾構施工過程需要穿越河流，有效處理河流穿越區域則能夠控制由于河流帶來的風險。河流區域本身具有河床結構多變的特征，周圍環境中的土層結構也是多變復雜的，與此同時需要注意到河流結構對地鐵盾構施工的影響也是很大的。盾構施工通常伴隨著垂直地面方向的擠壓外力，河床結構在這種外力影響下則會出現變形現象，施工環境中的土地表面鼓起本質上就是河床結構受到擠壓的結果。施工企業在盾構施工中若未能認識到河流結構的影響和重要性并采用相對簡單粗暴的施工方式，則意味著河流結構變化因素會造成較大的風險。例如河流土層結構在顯著變化后會間接引發河水下滲現象，對盾構施工的正常進行造成極大風險。施工企業在預防河水下滲環節中通常使用注漿技術，但是需要注意在使用注漿技術前同樣要保證地下結構層次的穩定，在結構底層處理不當的前提下使用注漿技術同樣會導致更加嚴重的河水下滲、倒灌現象，極大提升地鐵盾構施工風險系數。

1.3 地下建筑與設施帶來風險

地鐵盾構施工主要在城市環境中，各類城市市政設施通常布局在地下環境，客觀上提升盾構施工難度；與此同時盾構施工中還需要考慮復雜的建筑物因素，由此可見地下建筑和公共設施是不可忽視的盾構施工風險因素。盾構機掘進施工過程中通常會造成土層結構的改變，這種改變通常是由盾構機應力因素造成的，應力本身在改變土層結構的同時也會降低地面表面的平整度，當前盾構施工中常見的地面下陷現象根本原因就在于此。另外盾構施工環境中的地下建筑與設施不是孤立存在的，而是伴隨著城市發展的進程融為一個有機的整體，為施工企業的盾構施工帶來新的風險和考驗。施工企業在規避建筑設施影響的過程中通常要秉承綜合性的觀念，統籌考慮各類地下建筑和設施。盾構機施工中造成的應力改變則會對地下建筑和設施造成整體影響，地下建筑與設施在應力作用下穩定性顯著下降，同樣會對地鐵盾構施工質量帶來較大的風險因素[2]。

1.4 施工人員管控效果不佳

地鐵盾構施工技術含量高、工期長且工程環境極為復雜，對技術人員的綜合技能素養提出極高要求，施工企業在未能做好人員管控工作的前提下，同樣會盾構施工風險因素。首先施工企業在盾構施工中未能重視應有的培訓工作，施工人員在進入施工之前以及施工過程中無法接受到高質量的技術培訓，導致在施工中缺乏必要的技術指導。地鐵盾構施工中注意事項和技術難點數量眾多，需要施工企業通過現場考察并總結施工進程不斷積累。但是部分施工企業在施工中并不注意經驗的積累以及施工難點要點的總結，即便是開展了總結工作也未能形成培訓手冊、培訓文檔等紙質材料，無法對施工人員開展富有針對性的、行之有效的技術培訓。

2 控制施工風險意義

2.1 提升地鐵盾構施工安全系數

地鐵盾構施工主要在地下環境進行，不確定性因素較多，因此地鐵盾構施工難度一般要高于其他類型工程，理論上遇到的安全風險因素種類繁多，風險系數是非常大的。由此可見控制地鐵盾構施工風險的重要意義，施工方通過控制盾構施工中的風險，保證盾構施工中各項任務、各個階段均順利安全完成。風險因素的控制通常是將風險發生的概率控制在某個范圍內，在降低風險發生概率的同時提升安全系數。控制施工風險還有助于施工方針對不同的風險類型建立對應的安全等級，通過層次化的安全預防體系實現對施工風險的控制。

2.2 保證地鐵盾構施工質量

已知地鐵盾構施工需要面對更加復雜的地下環境，諸如布局在地下的市政設施則成為影響施工質量的重要因素；與此同時地鐵盾構施工中各個環節是緊密相連的，單一環節的故障則會引發顯著的蝴蝶效應，對地鐵盾構施工整體質量造成顯著影響。加強對盾構施工風險的控制力度則幫助施工人員及時回溯過往施工過程，檢查地鐵盾構施工中可能出現的問題并及時補救，避免由于風險因素累積對地鐵施工質量造成不可挽回的影響，地鐵施工質量得以全面保證。另一方面樹立控制施工風險意識也有助于施工企業制定明確的風險控制目標，提升風險控制行為的針對性并從根本上保證施工質量。

3 控制盾構施工風險的方法

3.1 加強盾構機管控能力

地鐵盾構施工過程對各類參數控制要求較高，施工人員在施工行為中應當嚴格遵循施工中的各項標準。首先在施工前要明確參數的具體要求，將參數標準落實到每個施工環節行為中，確保地鐵盾構施工按照既定計劃準確前進。盾構機施工過程中要注意出洞軸線和點位的定位，保證盾構機精準出洞。盾構機掘進過程中要注意相關參數的變化，避免盾構機掘進出現偏離現象，并實現更好的盾構機掘進效果。盾構機的安裝同樣是重要環節，在安裝盾構機時需要嚴格遵循盾構機性能參數，避免由于安裝不當造成的盾構機工作失靈現象。

3.2 控制穿越河流風險的方法

地鐵盾構施工中難免需要穿越周圍的河流，將盾構機穿越河流前應當綜合觀察周圍環境的情況，重點觀察周圍環境河流地下水的具體情況，精準計算河流水深度并確定埋深高度。穿越河流施工前應當制定合理的穿河施工方案，保證穿越河流的各項工作有序開展，同時避免盾構機在穿河中可能發生的各種問題。河流周圍環境較為復雜，在覆土層附近存在突變現象；因此在下穿河流前要注意土質的變化情況，并綜合考慮周圍的地質因素，確保盾構切口的壓力是平衡的[3]。

3.3 控制地下設施與建筑風險的方法

盾構施工中要注意區域地下設施、建筑物等因素；在盾構施工前應注意區域內地下設施的具體類型、建筑年代、實際功能、使用情況等信息，同時要確定建筑物的相關結構和使用方向，建立規避地下設施與建筑物的意識。在進行詳盡的摸排普查后，在平面圖中繪制建筑物和地下設施的分布位置，制定盾構施工方案時注意規避上述設施；同時在施工方案中注意監控點的布局，在盾構施工的同時檢測上述設施的完好情況。若盾構施工出現靠近建筑物或地下設施的情況，則需要及時調整盾構機參數避免對各類設施和建筑造成損壞；落實盾構施工過程中的安全理念。盾構機自身安全同樣重要，盾構施工中要保證盾構機性能完好，避免施工故障對周圍的建筑物和設施造成影響。盾構施工中要注意控制盾構機的工作線路和形態，盡量保證盾構機工作在穩定的線路和狀態中，避免大幅度調整盾構機路線并影響盾構施工計劃。通常情況下盾構機形態調整幅度不應超過4mm，若超過該調整幅度則意味著對周圍土體環境的明顯擾動影響。

3.4 加強人員管控

地鐵盾構施工對人員技術要求較高，需要地鐵施工方加強對人員的管控力度。首先施工方要加強對施工人員的培訓力度，通過各類培訓方式提升施工人員的綜合技能素養，保證施工人員在地鐵盾構施工中規范合理操作，避免由于違規操作、失誤操作影響整體施工質量，并保證地鐵盾構施工按原計劃有序推進。施工企業在落實地鐵盾構施工任務的過程中需要充分考慮周圍地質環境并確定施工中使用的方法；在地鐵盾構施工方法中確定施工中的注意事項和各項操作標準，同時強調施工中可能遇到的風險因素。確定上述要素后編寫地鐵盾構施工手冊，組織施工人員集體培訓學習；施工人員參與業內培訓后掌握地鐵盾構施工中的操作流程以及各項注意事項，從而在盾構施工中建立規避風險的意識。

4 結語

施工單位在地鐵盾構施工中可以從加強人員管控、控制穿越河流風險等多方面入手，加強對盾構施工中風險因素的控制能力，有效避免傳統盾構施工體系中增加風險因素的各種行為，為提升地鐵盾構施工質量奠定堅實的基礎。