地鐵盾構法施工風險管理與應用研究

張鳳偉

中國水利水電第七工程局有限公司 四川 成都 610299

1 工程概況

金融島站～第五組團站區間里程范圍為K74+133.591～K77+328.638，區間總長 3195.047m。其中K74+133.591～K74+615.411 、K76+979.678～K77+328.638為明挖區間，區間長度分別為481.820m、348.960m；K74+615.411～K76+979.678為盾構區間，盾構區間長2364.267m，設明挖風井一座，豎井長45m。

區間自金融島站大里程站出站，向東沿規劃道路下方敷設，下穿規劃城市層、干線綜合管廊及NA10路；然后區間以R=750m圓弧過渡向東北轉向后以R=800m圓弧過渡向東敷設進入第五組團站。

盾構隧道采用單洞單線形式，最高設計時速為160km/h，掘進斷面直徑為9100mm，盾構內徑7900mm，外徑8800mm，管片厚度450mm，管片采用8塊模式，包含5塊標準塊（A塊）+2塊鄰接塊（B塊）+1塊封頂塊（K塊），幅寬1600mm，混凝土采用C50P12抗滲混凝土，接縫采用EPDM（三元乙丙橡膠）彈性密封墊進行防水。

2 盾構法施工概述

圖1 盾構法施工程序

盾構法是一種用于地下隧道開挖的先進施工技術。它利用盾構機進行掘進作業，同時在掘進過程中立即安裝混凝土管片來加固地下空間，形成一個完整的隧道結構。盾構機由刀盤、刀盤后部的推進裝置和管片安裝系統組成。在施工過程中，盾構機負責掘進土層，將土層通過輸送系統帶出隧道，然后自動安裝預制的混凝土管片，最終形成隧道的穩固襯砌。盾構法施工具有高效、安全、環保等優點，適用于城市地鐵、交通隧道和水利工程等領域。它減少了對地面交通的干擾，有助于快速完成地下工程，同時降低了施工風險和安全隱患。隨著盾構技術的不斷發展和創新，盾構法在現代地下工程建設中扮演著越來越重要的角色[1]。

3 盾構法施工風險及影響因素分析

盾構法施工風險是指在盾構法隧道施工過程中可能出現的不確定性事件，這些事件可能會對工程進度、質量和安全等方面產生負面影響。風險在盾構法施工中通常可以被劃分為以下幾類：

3.1 地質條件對風險的影響

地質條件是盾構法施工風險的重要因素。地質條件的復雜性、地下水位的高低、土層穩定性等都會對盾構施工的難度和風險產生影響。例如，地質層中存在較大的地下水壓力或不穩定的巖土層，會增加盾構施工中地層塌陷和涌水的風險。

3.2 設備技術對風險的影響

盾構機和相關設備的性能和可靠性是施工風險的重要因素。設備技術的先進性、設備運行狀態的穩定性等都會影響施工的效率和安全性。例如，盾構機的刀盤磨損、切削工具失效可能導致施工質量下降和工期延誤。

3.3 施工組織對風險的影響

合理的施工組織是保證盾構施工安全和質量的關鍵。施工組織的合理性和協調性直接影響施工過程中的風險控制和管理。例如，施工計劃的科學性和可行性、施工隊伍的素質和配備、現場安全管理的嚴格性等都會影響風險的控制效果[2]。

4 盾構法施工風險管理的基本原則

4.1 綜合性原則

盾構法施工風險管理需要綜合考慮各種可能性，涵蓋所有與施工相關的風險因素。這包括地質條件、設備技術、施工組織、人員安全等方面的風險。綜合性原則確保在整個施工過程中對潛在風險進行全面分析和應對，防止因遺漏某一環節而導致風險失控。

4.2 預防性原則

盾構法施工風險管理應該具有預見性和預防性。在施工前，應進行全面的風險評估和分析，預先識別可能出現的風險點。然后制定相應的風險應對措施，以防止風險的發生或減輕其影響。預防性原則可以避免事故和延誤的發生，提高施工過程的安全性和穩定性。

4.3 主動性原則

盾構法施工風險管理需要具備主動應對的態度。這包括主動發現潛在風險，主動采取措施防范風險，并在風險事件發生時迅速做出反應。主動性原則可以有效降低風險帶來的損失，同時保障施工進度和工程質量。此外，主動性原則還包括及時學習和應用最新的風險管理技術，不斷提升風險管理水平，適應復雜多變的施工環境。

5 盾構法施工風險管理的有效策略

5.1 細致全面的風險評估

首先，施工團隊需進行全面的地質勘探和分析，了解施工區域的地質條件，如地層結構、地下水位等。同時，對盾構機的性能和可靠性進行全面評估，確保設備技術適應施工需求。此外，施工組織計劃的審視也是重要的一環，確保人員配備和施工進度合理安排。通過細致全面的風險評估，可以預測潛在風險，并制定相應的風險應對措施，為工程順利進行提供保障[3]。

以雄安新區與北京大興國際機場快速鐵路線為例，施工團隊進行了細致全面的風險評估。他們對施工區域的地質條件進行了詳細勘探和分析，發現存在地質構造復雜和高地下水位的問題。在盾構機性能評估方面，確認盾構機能夠適應這些地質條件，并加強了土壓平衡控制措施。此外，施工組織計劃得到仔細審視，合理安排了人員配備和施工進度。通過這樣的細致全面的風險評估，施工團隊成功應對了地質、設備技術和施工組織等方面的挑戰，確保了盾構法施工的安全、高效進行，使工程最終順利建成并投入使用。

5.2 設立風險管理團隊

首先，通過設立專門的風險管理團隊，可以集中精力對施工過程中的風險進行監控和管理。團隊成員具備豐富的經驗和專業知識，能夠識別和評估潛在的風險，并制定相應的應對措施。同時，團隊成員之間可以緊密合作，共享信息和經驗，確保風險管理工作的連續性和高效性。此外，風險管理團隊還可以通過與相關方面的合作和溝通，獲取外部資源和專業支持，提高風險管理的水平和效果。

以雄安新區與北京大興國際機場快速鐵路線為例，施工團隊在風險管理方面設立了專門的團隊。該團隊由地質工程師、盾構機操作人員、施工組織專家等專業人員組成。他們負責監控施工過程中的風險，如地質條件的變化、盾構機故障等，并及時采取相應的措施進行應對。團隊成員之間保持緊密的溝通和協作，確保風險管理工作的協調和執行。此外，風險管理團隊與相關專家和機構進行合作，獲取專業的技術支持和指導，提高風險管理的水平和可靠性[4]。

5.3 應急預案與演練

首先，制定詳細的應急預案，明確各種風險情景下的應對措施和責任分工。應急預案應包括緊急疏散程序、救援和醫療支持、通信和聯絡機制等內容，以便在突發事件發生時能夠迅速應對。同時，定期進行應急演練，讓團隊成員熟悉應急預案的執行步驟和溝通協作流程。通過演練，可以發現并彌補應急預案中的不足之處，提高團隊應對突發事件的能力。此外，與相關部門和機構進行合作，共享資源和信息，加強整體應急能力。

以雄安新區與北京大興國際機場快速鐵路線為例，施工團隊制定了全面的應急預案。預案中包括針對地質災害、設備故障、人員傷亡等突發事件的應對措施和責任分工。團隊成員定期進行應急演練，模擬各種突發情況，鍛煉應對能力和協作配合。通過演練，團隊成員熟悉了應急預案的執行流程，加強了團隊間的溝通和協作。同時，與相關部門和機構建立緊密合作關系，共享資源和信息，提高整體應急能力。在實際施工中，當突發事件發生時，施工團隊能夠迅速響應并采取相應措施，保障施工安全和人員的生命安全。

通過應急預案與演練，施工團隊能夠有效應對各種突發事件，保障施工過程的安全進行。應急預案的制定和演練為相關人員和工程提供了應對突發事件的準備和保障。團隊成員能夠快速、有序地采取行動，最大程度地減少風險帶來的損失。

5.4 引入先進監測技術

首先，施工團隊需要評估工程所涉及的風險類型和潛在問題。其次，根據風險評估結果選擇合適的先進監測技術，包括地質勘探技術、盾構機狀態監測技術、地表位移監測技術等。同時，需要確保所選監測技術具有高精度、實時性和可靠性，能夠及時掌握施工過程中的變化和異常情況。此外，施工團隊還需培訓相關人員，使其熟練掌握監測設備的操作和數據分析能力。通過合理引入先進監測技術并加強團隊技術培訓，施工團隊能夠更有效地監控施工過程，及時預警和應對潛在風險，確保施工安全和工程質量。

以雄安新區與北京大興國際機場快速鐵路線為例，施工團隊在風險管理中引入了先進監測技術。通過地質勘探技術，他們深入了解施工區域的地質情況，發現地質構造和地下水位等風險點。在盾構機狀態監測方面，團隊采用高精度監測設備實時監控盾構機的運行狀況，及時發現并處理機械故障。同時，通過地表位移監測技術，團隊實時掌握地表沉降情況，避免因施工引起的地質災害。施工團隊經過技術培訓，掌握了監測設備的操作和數據分析技能，確保監測數據的準確性和實時性。通過引入先進監測技術，施工團隊能夠更加全面、及時地掌握施工情況，有效防范和應對潛在風險，確保工程施工的順利進行。

圖2 地鐵盾構隧道施工監測圖

5.5 加強培訓與交流

首先，施工團隊應定期組織培訓，包括風險管理知識、應急預案執行、監測技術操作等方面的培訓。通過培訓，提高團隊成員的風險意識和應對能力，使其能夠熟練運用風險管理工具和方法。同時，團隊成員之間應加強交流與溝通，共享經驗和教訓，從過往項目中吸取教訓并總結經驗，形成更加完善的風險管理機制。此外，與相關專家和機構進行交流合作，獲取最新的風險管理技術和理念，不斷提高團隊的專業水平[5]。

以雄安新區與北京大興國際機場快速鐵路線為例，施工團隊加強了培訓與交流。他們定期組織風險管理知識培訓，培養團隊成員的風險意識和應對能力。培訓內容涵蓋了地質災害、設備故障、人員安全等方面的應急預案和應對措施。同時，團隊成員之間加強了交流與溝通，通過分享項目經驗和教訓，形成了有效的風險管理經驗總結。與相關專家和機構建立緊密合作關系，獲取最新的監測技術和風險管理理念，不斷提高團隊的專業水平。通過加強培訓與交流，施工團隊增強了風險管理的能力和效率，確保了施工過程的安全和質量。

6 盾構法在地鐵建設中的應用

6.1 盾構法在地鐵隧道開挖中的應用

首先，盾構法通過機械化施工方式，能夠高效快速地進行地鐵隧道的開挖工作。盾構機具有強大的推力和掘進能力，能夠應對各種地質條件下的難題。同時，盾構法還能夠保持隧道的穩定性和安全性，減少對地下結構和地表環境的影響。此外，盾構法在隧道開挖過程中還能夠進行同時支護，即在盾構機后方立即進行隧道襯砌的施工，保證隧道的持續穩定。通過盾構法的應用，地鐵隧道的施工效率和質量得到了顯著提高。

6.2 盾構法在地鐵站臺施工中的應用

首先，盾構法可用于站臺區域的地下挖掘，實現地鐵站臺的開挖和地下空間的形成。盾構機具有高效、精確的掘進能力，能夠在有限的空間內完成站臺的開挖工作。同時，盾構法還能夠保持站臺結構的穩定性，確保地鐵站臺的安全和牢固。此外，盾構法還可以在站臺施工過程中進行同時支護，即在盾構機后方立即進行站臺襯砌的施工，確保站臺的連續施工和結構的完整性。通過盾構法的應用，地鐵站臺的施工得到了高效、安全的保障。

7 結束語

隨著地鐵盾構法施工的推出和普及，我們也需要不斷創新和優化施工風險管理的方法。構建高效可靠的盾構法施工風險管理體系是至關重要的。我們需要積極探索創新和應用先進的風險管理措施，加強風險評估與預測，從而促進施工過程的安全高效進行；其中，引入先進監測技術可以滿足實時監控需求，提高施工過程的可控性和適應性，另外設立風險管理團隊，強化培訓與交流，也能有效提高團隊的應對能力和風險管理水平。我們要加強工程現場管理，以更好地保障施工安全，為地鐵盾構法的全面發展奠定堅實的基礎。