大斷面地鐵車站淺埋暗挖通道施工技術(shù)及安全風(fēng)險評估

萬友生 劉娉婷

地鐵建設(shè)過程中會遇到許多工程問題，大斷面地鐵隧道開挖是其中較為棘手的難題。城市淺埋隧道上部土體多為軟土，大斷面開挖必然會引起隧道圍巖產(chǎn)生較大的變形，因此針對大斷面地鐵隧道開挖需要提出相應(yīng)的施工技術(shù)，解決可能遇到的工程問題。近些年有許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，本文旨在依托實(shí)際工程，論述所采用的大斷面隧道開挖技術(shù)，并結(jié)合風(fēng)險評估方法對暗挖工程進(jìn)行風(fēng)險等級評定。

一、工程概況

南昌地鐵3號線鄧埠站位于迎賓大道與陽光路交匯處，1號出入口通道采用淺埋暗挖法施工，暗挖段橫跨交通主干道路。工程地質(zhì)勘察報告顯示，通道施工范圍內(nèi)自上而下為雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、中砂。暗挖通道施工范圍內(nèi)不存在地下水，地下水埋深位于通道底板下6m左右，暗挖通道施工范圍地質(zhì)圖如圖1所示。1號出入口暗挖通道由人防段和標(biāo)準(zhǔn)段構(gòu)成，暗挖方向為附屬明挖段向車站主體開挖。

圖1 通道施工范圍地質(zhì)圖

二、通道施工技術(shù)

鑒于暗挖通道施工的高風(fēng)險性，確立先支護(hù)后開挖的基本施工原則。通道施工全過程嚴(yán)格遵循淺埋暗挖法十八字方針，高度重視用監(jiān)測信息指導(dǎo)施工。

開挖前加固與支護(hù)，在開挖段路面設(shè)置臨時圍擋疏解交通，進(jìn)行原地面袖閥管注漿加固，重點(diǎn)加固暗挖通道拱頂及兩側(cè)2m范圍內(nèi)。完成暗挖通道出入口明挖段結(jié)構(gòu)底板施工后，搭設(shè)管棚作業(yè)平臺，用水鉆開孔并安裝導(dǎo)向管，之后施作管棚。無收縮后退式深孔注漿，在明挖段底板結(jié)構(gòu)施工完成后，沿著通道開挖外輪廓線進(jìn)行深孔注漿。馬頭門超前小導(dǎo)管注漿，在封堵墻標(biāo)記馬頭門格柵鋼架的位置，超前小導(dǎo)管沿起拱線范圍布置，注漿加固相應(yīng)區(qū)域土體。路面鋪設(shè)鋼板，在暗挖通道拱頂上方及兩側(cè)5m范圍內(nèi)鋪設(shè)20mm鋼板，以降低路面交通荷載對通道暗挖施工的影響。

按照左上導(dǎo)洞、左下導(dǎo)洞、右上導(dǎo)洞、右下導(dǎo)洞的施工順序，進(jìn)行馬頭門施工。保持先后導(dǎo)洞開挖步距不少于4m，循環(huán)開挖。開挖完成后安裝格柵拱架，噴射混凝土，初期支護(hù)及時封閉成環(huán)。初期支護(hù)后背注漿，保證初期支護(hù)與通道的密實(shí)性。通道開挖完成后，依次進(jìn)行下部防水及二次襯砌施工，上部防水及二次襯砌施工。至此，暗挖通道施工完畢。圖2所示為通道施工流程圖。

圖2 通道施工流程圖

三、通道風(fēng)險評估

1.風(fēng)險評估指標(biāo)體系

針對暗挖通道施工風(fēng)險性，從人員因素、機(jī)械因素、材料因素、施工因素、環(huán)境因素五個方面，構(gòu)建暗挖通道風(fēng)險評估指標(biāo)體系。風(fēng)險管控的首要前提是認(rèn)識風(fēng)險，識別潛在風(fēng)險源，建立評估指標(biāo)，確定風(fēng)險等級，最終提出針對性的風(fēng)險控制措施。安全意識、技術(shù)水平及管理水平為人員因素評價指標(biāo)。材料選擇、材料性能及材料存放為材料因素評價指標(biāo)。機(jī)械選型、機(jī)械性能及機(jī)械故障為機(jī)械因素評價指標(biāo)。施工設(shè)計、施工工藝、保障措施為技術(shù)因素評價指標(biāo)。惡劣天氣、周邊建筑及地質(zhì)條件為環(huán)境因素評價指標(biāo)。風(fēng)險評估指標(biāo)體系如圖3所示。

圖3 風(fēng)險評估指標(biāo)體系

2.風(fēng)險評估模型

風(fēng)險評估流程分為以下步驟，首先計算風(fēng)險指數(shù)，風(fēng)險指數(shù)計算公式為其中P為風(fēng)險事故發(fā)生概率等級，劃分為A、B、C、D、E五個等級，對應(yīng)風(fēng)險損失分值C分別為5、4、3、2、1。依據(jù)專家打分法確定風(fēng)險概率P和風(fēng)險損失C，再經(jīng)層次分析法確定風(fēng)險事件權(quán)重工程總體風(fēng)險指數(shù)計算公式為

根據(jù)工程總體風(fēng)險指數(shù)對風(fēng)險進(jìn)行分析和評價，判斷風(fēng)險是否可接受，做出風(fēng)險決策，并針對重大風(fēng)險源編制風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案。

3.評估結(jié)果及分析

本暗挖通道工程邀請到施工單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位、高等院校、設(shè)計院、風(fēng)險咨詢單位的專家就暗挖通道風(fēng)險事件進(jìn)行了專家打分，最終結(jié)果確定風(fēng)險等級為Ⅱ級。根據(jù)表1確定接受準(zhǔn)則為不愿接受，因此在暗挖工程施工全過程，必須加強(qiáng)監(jiān)測，制定安全處置措施，最大限度地降低安全事故發(fā)生的可能性。

表1 安全性接受準(zhǔn)則

四、小結(jié)

文中依托實(shí)際工程，提出適用于城市大斷面地鐵隧道淺埋暗挖法施工的技術(shù)方案，之后建立通道風(fēng)險評估體系，并基于提出的風(fēng)險評估模型對南昌地鐵3號線鄧埠站1號出入口做了風(fēng)險評估。大斷面隧道淺埋暗挖施工技術(shù)方案和工程風(fēng)險評估方法可應(yīng)用到類似工程當(dāng)中，提供有價值的參考。