浅埋暗挖隧道施工安全评价和风险分析研究

李 伟

（中铁二十局集团有限公司，河南南阳474350）

城市中地铁隧道大多数埋深较浅，地面建筑复杂，交通设施和地下管线多，地铁隧道的施工出现的各类风险因素给整个城市带来的损失和影响无法避免。所以建立完善的城市浅埋暗挖隧道施工安全评价和风险评估体系，对风险因素进行预防、控制、避免具有重大的意义，将风险危害和对社会的影响程度降到最低，是城市隧道建设非常紧要的事情。

1 浅埋暗挖法隧道施工简介

由于地面交通量多，地面建筑复杂等，虽然隧道埋深较浅，但采用明挖方式会对地面交通和附近居民造成干扰，并对周围环境造成一定程度的危害。 而采用暗挖法可以很好的解决这一问题。

这种方法和新奥法的施工原理相似，施工时，“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”。 利用超前支护的手段，提高掌子面的稳定性，防止围岩的坍塌，开挖时限制一次进尺的长度，在埋深过浅的地段加强初级支护。 施工中要经常对围岩变形进行监测测量，掌握施工动态，及时的记录反馈数据。 对于单一隧道，为了控制地表沉降，一般采用：正台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法等。

浅埋暗挖法具有高度的灵活性，适用于各种断面形式和变断面形式下的地质条件和地下水条件。其存在的主要问题有：施工速度慢、施工步骤复杂，很难控制衬砌和防水施工质量。

2 影响隧道施工的安全性因素

城市浅埋隧道安全风险具有突变性、不确定性、多变性和不易控制性等特点，并涉及多个社会单位，协调工作量大。主要安全因素有软土、岩溶、渗水等地层水文地质条件；地下管涌、暗河、桥桩、地下通道、地下管道等地下既有建筑物；地面建筑物基础等；另外新技术和新工艺设备等运用也给施工安全带来一定的风险。

2.1 工程地质和水文地质条件

地质条件和水文条件是影响地下工程施工的最基本因素，地铁施工中很难对地层情况进行改良，地层条件和水文条件的好坏直接影响着施工的难度和周边的环境，对施工要求、进度、安全以及质量有很大作用。

地铁隧道区域内的工程地质和水文条件是经过漫长的年代形成的，具有很大的随机变异性和离散性，地层中有大量水活动，地质勘探是只能通过个别测试点的分析取样，得到近似值，这些复杂的因素给地铁施工带来了很大的风险。 浅埋暗挖时，开挖短时间内涂层具有一定的自稳能力，采取适当的支护措施，可以使围岩形成薄壁支护结构，主要适用于粘性土层、砂土层等地质条件。 工程地质和水文条件对浅埋暗挖的城市隧道造成的可能性风险由一下几个方面：

在围岩条件差的地段，可能引起隧道周围土体的较大变形，造成结构的坍塌；

在含水较多的软弱地区，开挖后地层自稳能力差，开挖的上层有可能是已经经过人工干预的回填土，或具有地质钻孔、人工空穴等给浅埋暗挖施工造成安全隐患，造成坍塌后还可能对周围地面交通和建筑物的安全造成影响；

在具有隔水层的地段，开挖时不断涌水，延缓初级支护时间，收敛变形较大，水流在仰拱长时间寄存还会造成工作面的坍塌。

2.2 地下管线的影响

城市地铁施工不可避免的会对周围地面埋设的各种管线造成影响，影响其正常使用，处理不当的话会造成严重的后果，施工时要加强管理能力和工人的技术操作水平，并对地层、地下水和地下管线的情况了解清楚，地下管线容易造成的安全风险主要有：

在地下管线复杂的地方，管线交叉移动不便，施工机具没法工作，造成施工难度的增加和施工效率的降低；

燃气管道和电缆发生破裂后可能引起漏电爆炸危害，给施工人员和施工进度造成影响；

过水管道破裂后会在施工场地留下积水，造成路面的塌陷和隧道结构的稳定性破坏，上部水囊破坏的话还会造成路面额开裂，出现空洞、塌陷的维修。

某某公司在通信网路基础上已建成地调接入网，在主调和备调分别建有核心路由器，供汇聚及接入路由器通信，主备调任意一台核心路由器故障不影响自动化系统通道，某某公司110kV变电站自动化系统通道接入拓扑如图2所示。

2.3 埋深和断面类型的影响

浅埋暗挖隧道施工时，上层覆盖的土较薄，地层加固措施不当的话很容易引起地面的移动现象。 覆跨比是判断围岩稳定性的一个指标，是指拱顶土层厚度和隧道结构的跨度之比，比值尽量大于1。

隧道的界面类型影响围岩应力，根据界面类型可以分析隧道结构是否合理，另外界面类型还对控制地表沉降有一定的作用。 所以界面类型对围岩的稳定性也有一定的影响，例如设置仰拱就是为了使界面更加合理。

2.4 近接条件下风险因素

在临近已有隧道进行隧道的开挖时，两隧道都会发生应力的重分布，打破原来的平衡状态，当梁隧道的中心线间距小于三倍的隧道洞径时，隧道的开挖会有叠加影响，应适当拉开开挖距离，尽可能的控制在30m 以上。

在开挖隧道旁边有建筑物存在时，控制好浅埋暗挖施工的风险因素是一个重大问题。要控制好拱顶的沉降量，以免使建筑物出现下沉，裂缝。针对不同类型的建筑制定风险评估方案，采用相应的处理措施。周边建筑物同时也会影响隧道的开挖施工， 限制其工作场地的范围，增加施工难度，建筑物本身的荷载对围岩造成一定的负担。另外，周边大的交通量也会产生一定的震动荷载，虽然比较小，但对浅埋暗挖隧道还是有些影响的。

2.5 施工安全管理

在施工过程中，由于操作的不科学性也会造成危害：例如没有及时的排出隧道内的有害气体，通风措施不好回引起爆炸和火灾，不仅造成人员的伤亡还会对稳定性产生一定的影响。施工设备上要做好安全管理，管理不当，造成使用混乱，容易引发漏电、火灾等风险。在施工过程中还有做好对人员的安全意识教育和技术操作教育。

3 浅埋暗挖隧道的风险评估分析

风险评估的内容大致可以分为四个方面：风险识别、风险定量、风险评估、提出控制措施。首先通过风险识别分析对象存在的风险因素，然后确定这些因素发生的概率以及发生后引起的后果，风险评估则是将这些定量化的风险值与预定的风险值进行比较，判断结果是否在接受的范围内，最后根据评估结果采取相应的措施进行平排除、降低处理。

在浅埋暗挖隧道施工中，要充分利用浅埋暗挖隧道施工收集到的信息和分析人员的经验积累，对以上影响浅埋暗挖隧道施工安全性的单个风险因素进行评估，并根据风险的大小进行排序，然后对整个隧道施工项目进行整体的风险评估，指定相应的防治措施。

要做到全面性原则，选取具有代表性的因素；整体性原则，将个指标之间有机的结合起来；层次结构性原则，使各个指标之间有一定的层次从属和相互作用关系，形成一个有序、系统的结构；稳定性结构，对那些偶然因素可以不予考虑， 只选取具有比较有规律性的进行评估；可考核性原则，对一个评估周期内的施工安全进行考核、评估，并对下一个时期安全工作进行部署。

各项原则并不是孤立的，而是相互联系在一起的，在施工过程和安全管理方法分析中，要明确各个评价对象。 将浅埋暗挖隧道的浅埋条件、接近条件、施工安全管理、隧道支护措施以及具体的施工方法等主要风险因素结合起来，得出整个项目的安全评价和风险分析结果。

［1］王岩，黄宏伟.地铁区间隧道安全评估的层次：模糊综合评判法[J].地下空间，2004，24(3):301-305.

［2］王春国，王卫青.浅埋暗挖隧道施工现场监测与地表沉降控制[J].山东交通科技，2009，2，23-26.

［3］钟方杰.浅析超浅埋暗挖隧道之设计与施工[J].土工基础，2009，23（3）：8-10.

［4］姚明会.浅埋暗挖大跨度地铁隧道地表沉降分析[D].上海：同济大学，2007.