成晓靖
【摘要】盾构法施工技术在一些经济发达的国家运用已经相当成熟了,由于可以在较大范围的工程地质和水文地质条件下使用,机械化程度高、施工速度快、安全、无噪音,在我国城市地铁建设中得到了广泛应用,成为我国城市地铁建设中的主要施工方法。本文通過对以往地铁安全事故的统计,结合广州市轨道交通十三号线首期工程(鱼珠至象颈岭段)[施工九标]土建工程新塘站~官湖站区间盾构实际工作,浅谈对盾构隧道施工风险的认识,加强盾构隧道施工的安全管理,规避盾构施工风险,不断地完善和提高盾构隧道施工的安全性。
【关键词】盾构隧道;施工风险;对应措施
1. 工程及地质情况简介
广州市轨道交通十三号线首期工程(鱼珠至象颈岭段)[施工九标]土建工程新塘站~官湖站区间位于增城市新塘镇北广深铁路旁,双线盾构区间总长5086.751延米。本标段盾构区间隧道洞身穿越区域主要包括<2-4>粉质粘土、 <3-2>中密状中粗砂层、<5Z-1>可塑状砂质粘土层、<5Z-2>硬塑状砂质粘土层、<6Z>全风化混合花岗岩,局部地段分布有<2-1B>淤泥质土、<4N-2>粉质粘土层、<7Z>强风化混合花岗岩;隧道通过区段,第四系地层中地下水较丰富。
2. 施工中常见的安全事故
2.1安全事故统计
盾构施工本身是一项技术含量高、受影响因素多、施工难度大的技术工作。虽然政府加强管理、建设单位严格要求、施工单位科学施工,但地铁施工事故还是屡屡发生,并且层出不穷,不仅造成了大量人员伤亡和财产损失,而且还造成了很恶劣的社会影响。通过对北京、上海、杭州、广州、深圳、成都、西安等地有重大伤亡的地铁施工事故进行统计,发现近几年各地地铁事故频发且呈逐年增加的趋势。
2.2安全事故频发原因分析
地铁工程在施工阶段出现的安全事故一般是由多方面因素引起的,不确定性因素很多。对一些工程项目安全事故的分析统计,概括起来主要包括以下方面:
⑴工程地质及水文地质的复杂性:工程所在区域的工程地质、水文地质条件复杂,表现出很大的随机变异性;同时地层中还存在大量水的活动与作用。在地质勘察过程中,受到各种因素、施工条件的限制,勘察结果不可避免地与现场情况有一定的差距。
⑵工程建设周边环境(建筑物、道路和地下管线等)的复杂性:地铁一般修建于城市中心,地铁工程周边的地面建(构)筑物和环境设施十分复杂。各种建筑物资料及管线资料勘测不全、调查不详或是因有关部门无法提供准确资料,使施工的危险性和不确定性增加。
⑶工程前期准备不充分,工期偏紧:许多地铁项目前期工作不充分,技术准备不足,地铁工期紧,往往要用3-4年建成20km的地铁线,盲目追赶工期,使安全机制变形,最终导致安全事故的发生。
正是由于以上及其他方面的原因, 使近几年城市地铁隧道工程事故频频发生,而且事故造成的危害也越来越大,产生了一些不好的社会影响。
3. 盾构隧道施工风险研究的必要性
隧道与地下工程与其他工程项目相比,由于具有隐蔽性、复杂和不确定性等突出的特点,投资风险大,无论是设计、施工、决策都会遇到很多困难和障碍。尤其是在城市繁华或周围环境复杂的地带,隧道与地下工程的施工及运营要涉及到过多的拆迁、对周围环境及管线的影响,如果决策考虑不周,在其规划、设计施工和运营中均会对社会和国家造成不必要的重大的损失和不可估量的社会负面影响。例如在上海地铁四号线2003年7月1日发生的重大工程事故已给我们敲响了警钟。因此规避盾构施工风险已经成为了亟待解决的核心问题。为解决这一问题,就必然要借助风险评估和决策理论。风险评估可以对这些不确定因素进行分析,将不可预见的风险因素转化为定量的指标,并通过计算风险效益来选择风险控制措施,降低各种施工风险,以达到安全、经济、高效的施工目标。
4. 结合工程实际谈盾构隧道施工常见事故的规避措施
4.1地质风险的规避措施
⑴在盾构施工前,进行地质补勘,并在特殊地段进行有针对性的地质补充勘察,对地质情况进行复核,若与勘察设计阶段提供的地质情况差异较大,应及时向设计反应,提出设计变更或采取其他处理措施。
⑵本区间粉质粘土层、砂质粘土层、全风化混合岩、混合花岗岩粘粒含量较高,盾构法施工经过该段时盾构机刀盘容易“结泥饼”。在盾构掘进时,应合理地控制盾构掘进参数,加强渣土改良技术,预防盾构机刀盘“结泥饼”及“喷涌”现象。
⑶在隧道结构底板位于淤泥质土层和砂层中的地段,考虑到砂土液化及软土下陷使结构下沉,将在每环管片隧道底部的A1、A2、A3管片处设置3个注浆孔,进行袖阀管注浆加固。
4.2盾构进出洞施工风险的规避措施
⑴认真研究盾构始发端头地层条件,借鉴类似工程盾构端头地层加固经验,制定安全可靠的地层加固方案。
⑵洞门破除前,必须先对地层加固效果进行检测,满足设计要求后再进行水平探孔,确定无流水、流砂等现象,方可进行洞门的破除。
⑶洞门破除时,要时刻注意掌子面的稳定情况,发现异常情况及时上报,并根据实际情况采取有效的应对措施。
⑷在进行始发台架、反力架和首环负环管片的定位时,要严格控制始发台架、反力架和负环管片的安装精度,确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。
⑸出洞前应在基座轨道上涂抹油脂,减少盾构推进阻力;在刀头和帘布橡胶板上涂抹油脂,避免推进时刀头损坏洞门帘布橡胶板。
4.3开挖面失稳风险的规避措施
本标段存在承压水的地段,一旦土压力设置不合理,容易引起开挖面失稳、流砂现象,更严重会直接危害到地面安全,为此应采取有效措施,防止开挖面失稳。
⑴可在正式掘进之前,采集区间地层碴土进行改良实验,以取得第一手较为合理的参数,使开挖下来的渣土具有塑性流动性、止水性,并使渣土充满压力舱。
⑵控制好土仓压力,防止开挖面失稳及其他问题的出现。
⑶控制推进速度和渣土排土量, 维持排土量和开挖量的平衡,使得工程项目能够有序的进行。
结束语
⑴盾构隧道建设规模大,施工时影响因素多,施工安全和施工风险更具有挑战性,作为地铁建设者有责任由义务在各个环节重视安全工作,提前做好认真细节的评估和预测,依靠科学规范管理不断提高地铁建设安全水平,确保城市轨道交通建设健康发展。
⑵在地铁隧道工程施工前应制定好各项应急预案,编制切实可行的应急程序,成立应急组织,备好应急物资,出现事故及时抢救。
⑶盾构掘进过程中要根据水文地质情况的变化,密切注视掘进参数的变化并认真分析,在盾构推进时根据实际情况及时调整和优化盾构掘进参数。
⑷应该对已有的成功或失败的盾构法隧道施工案例进行分析统计,成功的案例应该要学习其中一些好的方法,失败的案例也要从中吸取教训,避免重复问题的出现。
⑸对盾构法施工的工程项目需要采取科学的方法进行管理。对于项目的前期要做好相关的准备工作,统筹好整个工程项目的方方面面,不要盲目要赶工期,要循序渐进的推进。尤其是当新问题出现的时候,有及时的讨论,采取相应的措施解决。
参考文献
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