地鐵盾構工程安全施工重點和安全保障研究

劉豐

（中交二公局第三工程有限公司，湖南益陽 413002）

0 引言

現階段，地上交通系統承載的運輸壓力過大，可以通過修建地鐵工程，達到緩解壓力的效果。在保證交通效率的同時，也可以為城市居民提供更為可靠的生活質量保障。其中，盾構技術作為一種具有現代化特點的隧道修建方式，在各地區的地鐵隧道工程中應用十分廣泛[1]。此外，盾構技術還是高自動化、高安全性能、低勞動強度的現代機械化施工作業方式。

1 地鐵盾構技術的工作原理和技術特點

使用盾構技術完成隧道工程建設任務是目前比較常見的機械化施工模式。將盾構技術與傳統類型的礦山法作業方式進行對比，在各方面均有著顯著的性能優勢，所以在各施工單位中備受歡迎。盾構技術的相關工藝已經逐漸成熟，但屬于一種不具備返工條件的特殊作業方式，對施工過程中的各項材料和相關工程技術有較高要求，再加上在正式施工期間，容易出現錯臺或者管片破損等施工質量方面的問題[2]。所以，在確定使用地鐵盾構技術完成地鐵隧道施工任務后，需要保證質量控制管理工作落實到位。

1.1 地鐵盾構技術的工作原理

常規情況下，應用地鐵盾構技術過程中，需要對部分技術指標和施工工藝作出合理改進。以盾構機作為主要挖掘設備，在正式挖掘作業期間，充分借助設備外殼提供的支護效果，同時再配有專門的千斤頂設備進行有力支撐，此后再開展挖掘作業，可以為最終施工效果提供可靠的保障。通過地鐵盾構施工技術，不僅可以大幅度提升施工的安全性，同時還能夠借助盾構機的尾部區域完成注漿任務，進一步提升施工現場圍巖結構的整體穩定性。在上述施工中，盾構機屬于地鐵盾構工程作業中的核心設備，需要完成的主要工作內容為保持開挖面穩定性、排土挖掘作業以及注漿補砌作業[3]。

1.2 地鐵盾構技術的施工主要特征分析

其一，地鐵盾構施工作業對施工場地的作業面積要求較低，僅需要提供開挖基坑以及豎井作業場地即可，此間不再需要其他作業場地空間，同時施工過程中也不會對地面形成干擾。所以，使用地鐵盾構施工技術與其他常規施工技術相比，對周邊環境以及地面建筑造成的影響較小。

其二，地鐵盾構施工技術對施工精度有著較高的要求。例如，制作管片時，管片精度需要與機械制造精度處于同一水平，誤差需要控制在5mm 范圍內。

其三，地鐵盾構施工作業具有不可逆性的特點，需要保持單行前進作業，施工風險較高。例如，在盾構設備出現參數誤差問題后，會對整體施工作業造成較為嚴重的隱患。因此，需要在正式開工前，確認所有參數準確，并保證設備使用的安全性。

其四，在不同施工環境下，盾構機的作業參數有著不同的要求，需要按照地質條件信息、隧道斷面埋深水平和大小進行針對性設計，保證設計效果。

2 地鐵盾構施工質量與安全控制保障措施

2.1 基坑圍護結構保障措施

圍護結構軸力是圍護樁結構承擔作用力的核心點，但此時還需要經過擋土墻側向傳遞的土壓力作用，確保土壓力作用不會對圍護結構造成直接影響。對此，會形成一種側向支撐體系結構，再加上基坑環向橫撐和斜撐結構，可以充分保證圍護結構在實際應用中的安全性和穩定性[4]。在此期間，由于支撐體系測點具有靈活性的特點，所以相應標準不可一概而論，而要根據實際情況，判斷支撐體系形狀及其受力特點完成設置任務。需要注意，即使位置不同，但是每一道支撐結構都需要在測點位置安裝標準為φ20和φ25 的專業軸力鋼筋2 根，為支撐提供必要的防護作用。

2.2 盾構掘進作業管控措施

在地鐵工程中，施工作業需要嚴格遵循設計方案的各項要求，對掘進作業期間的所有掘進參數進行準確記錄、嚴格控制和不定期檢查，保證每環數據都有單獨的信息記錄和分析記錄。通過這種實時記錄、實時調整的方式，可以從整體角度維持土壓的平衡性，并對挖土量進行有效控制[5]。其中，技術人員需要對隧道工程的成型以及軸線偏差信息進行實時監控，充分了解現場及周圍區域建筑是否存在沉降。此后，還需要進行具有針對性的數據分析，為后續環節的參數調整提供支持作用，全面保障工程的施工建設質量。除此之外，技術人員需要對每一環的施工掘進參數以及具體掘進情況，進行詳實記錄并作出有效分析，以此為基礎，準確判斷當前施工進程需要面對的風險類型和風險控制效果，為工程建設施工提供更加全面的保障。

2.3 澆筑作業質量實時監測

2.3.1 監測樁頂位移問題

由于水下澆筑作業的不完善，非常容易導致泥漿出現沉淀的情況；樁頂夾泥問題也會在一定程度上影響混凝土的最終使用狀態，對工程整體施工造成非常不利的影響；澆筑施工完成以后，在預埋鋼護筒和拔拆期間，因為施工人員作業時用力不均，導致混凝土質量受到影響；在樁頂部位的施工作業時，其作業質量也會因此而受到一定程度的影響，正式施工作業階段，施工人員在鑿除混凝土樁頭位置時，一般會習慣性采用作業功率比較大的風鎬，此時聲測管周圍的建筑混凝土材料會因此受到干擾，造成不良后果。基于此，需要監測機構派遣專業的技術人員對各種可能造成樁頂位移問題的情況進行監測，一旦發現上述情況，需立即采取相應處理辦法，保證施工作業安全性。

2.3.2 監測膨脹防水劑

膨脹防水劑的使用能夠有效提升車庫建筑工程結構的實際防水能力，提升建筑強度。但是，在正式施工作業期間，膨脹防水劑的具體用量以及補償收縮率均會對工程質量造成直接影響。所以，需要對膨脹防水劑的用量比例進行嚴格檢測，確保比例科學，才可以保證膨脹防水劑的應用效果，并且不會對后續階段的正常作業造成不良影響。

在技術人員使用膨脹防水劑作業前，現場檢測技術人員首先需要對膨脹防水劑材料進行檢測，在保證最終使用效果后，即補償收縮率水平處于14×104～2.9×104之間，方可在混凝土材料中摻入膨脹防水劑，提升混凝土工程結構的抗滲水平。在上述流程中，檢測工作需要發揮出應有作用。

2.4 地鐵盾構施工結構強度及結構防水措施

技術人員可以將測試儀器設備放置在車站結構內部，主要目的在于詳細了解測量結構出現裂縫問題或者滲漏的根本原因。在此期間，測試儀器設備的主要測量任務為，測量盾構區間整體結構空間內發生沉降問題的部位變化量以及應力的實際分布情況等信息[6]。基于此，需要保證所有預制管片的制成質量可以達到合格標準，同時預制管片在現場的每一道安裝環節質量，通過更加全面的保障措施，提升結構的整體防水效果。所以，在施工期間，需要技術人員充分發揮自身作用，為結構防水措施的施工質量提供必要保障作用。

同時，技術人員可以借助止水效果更為突出的螺栓裝置對模板進行固定處理。例如，在工程作業期間，大量應用止水環裝置。

3 地鐵盾構施工安全技術保障措施分析

3.1 項目概況

某市軌道交通2 號線是南北走向的基本骨架，該工程在聯絡市區南北流通方面具有顯著作用。該工程中安全施工重點內容在于對盾構施工技術的合理設計和對相關設備的正確使用，確保每一項安全保障措施都可以發揮出應有作用。按照該工程盾構施工的主要特點、水文地質條件以及施工現場地表環境因素進行綜合分析，找出工程中存在的重大風險源，詳情見表1。

表1 某地鐵盾構區間Ⅱ級及以上重大風險源

3.2 安全保障措施

現場盾構掘進作業期間，需要盾構機司機集中注意力，對盾構機的掘進姿態進行嚴格掌控，防止盾構機出現蛇形掘進的情況。因此，需要堅持“勤糾偏、小糾偏”的基本原則，在盾構機出現偏離軸線的趨勢時，第一時間進行糾偏處理[7]。此后，每掘進9 環管片后，都需要對管片以及盾構機的作業姿態進行再次復核和控制，以此保證管片超前量水平和四周間隙水平，保證管片姿態能夠與盾構機姿態一致。在此期間，如果盾構機掘進姿態出現偏移，需要立即停機，并向上級管理者匯報情況，此后還需要聘請專家針對具體情況進行討論，制訂科學的糾偏方案，再使用千斤頂設備對盾構機設備的掘進姿態進行調整。

混凝土主體結構的收縮功能會受到多方面因素影響，其中，自然風產生的影響最為直接。在工程建設完畢后，混凝土結構內部的水分會逐漸蒸發，此時的蒸發作用大多是以外界自然風為基本條件，在吹動作用下不斷蒸發。不僅如此，如果場內過早拆除使用完畢的混凝土模板結構，同樣會導致混凝土主體結構出現大量裂縫問題。在應力作用下，還會導致裂縫寬度進一步擴展，最終產生更深、更長的結構裂縫。因此，需要針對混凝土結構整體施工質量進行全面檢測，確保結構建設質量達到合格標準。

3.3 其他措施

在盾構施工作業期間，需要關注土體改良效果。目前，適用性較高的土體改良方法為使用膨潤土材料、聚合物添加劑。合理使用此類材料，可以有效改善渣土結構的和易性，達到更為良好的止水效果，為后續盾構掘進施工作業提供安全保障[8]。在該地鐵車站工程中，混凝土結構是核心施工項目，需要以混凝土工程結構的自防水施工為核心，同時重視接縫防水處理技術應用，保證地鐵項目的最終建成效果達到理想水平。在施工中，施工人員需要對使用的混凝土材料特性充分了解，并做到合理使用，保證混凝土結構的建成效果。即使在浸水情況下，同樣可以維持正常運行狀態。為進一步提升混凝土結構的凝實度，控制結構裂縫數量，技術人員需準確控制材料的使用比例，盡可能減少混凝土結構出現收縮的可能性。在此期間，控制混凝土收縮的主要手段是摻入適量的膨脹防水劑。在同步注漿作業和二次注漿作業的過程中，需要控制隧道后方的泥水材料，不可以進入土倉空間。對于管片背后區域的空隙，需要進行及時的填充處理，確保嚴密性達到設計水平，防止地面沉降現象進一步擴大。在注漿作業期間，需要對注漿壓力以及實際注漿量進行實時監測，并以監測數據為依據，判斷實際注漿水平，借助動態化控制手段，保證最終的注漿效果達到預期水平。

4 結語

現有地鐵施工任務需要面對的環境因素具有特殊性、復雜性，所以，盾構施工作業的整體難度較高，同時在盾構作業期間也存在一定程度的施工安全問題。基于此，需要在實際作業期間，針對整體施工環境作出更加科學的預判，保證危害辨識以及風險評估工作的有效性，同時嚴密監控掘進作業的所有設備參數和施工進度，在發生問題的第一時間調整參數，為地鐵工程施工提供更為可靠的保障。