盾构施工的风险控制管理研究

孔飚

【摘要】盾构施工是当前城市地下隧道施工采用较多的一种施工方式，隧道的施工不同于桥梁等地面建筑的施工，由于其位于地下，具有很多不可预见性，在其施工过程中容易发生安全事故，所以需要对隧道盾构施工风险进行研究，保障隧道施工过程中的安全管理。

【关键词】盾构施工风险施工管理

1. 引言

鉴于城市基础设施和交通事业的发展需要，山岭隧道和城市地铁的兴建在我国正在大规模的进行。盾構法由于其自身诸多优点，在隧道的修建中愈来愈多的被采用。盾构法迄今已问世190多年。盾构法最早由英国的M.I.Brunel提出，并于1825年在伦敦泰晤士河下用矩形盾构修建了一个断面高6.8m、宽11 .4 m的隧道，但由于当时未能掌握组织泥水进入隧道的施工方法，在其施工过程中两次被淹，之后在与东伦敦地下铁道公司的联合下，对盾构法改用气压辅助施工，最终在1843年完成了第一条盾构施工的隧道。在1990年，我国上海地铁1号线首先采用了先进的现代盾构技术，共使用7台土压平衡盾构机掘进了18km区间隧道，其次是上海地铁2号线掘进24km的区间隧道，其当时采用9台土压平衡盾构机；广州在修建1号线时使用3台盾构机共掘进18km区间隧道，其中有1台土压平衡盾构机和2台泥水平衡盾构机。上海的淤泥质土地层且地层单一，其非常利于盾构施工。

盾构法施工迄今为止经历了手掘式盾构、挤压式盾构与气压式盾构到土压平衡盾构与泥水加压盾构，期间挖掘设备技术与工艺水平得到了快速发展。20世纪70年代随着土压平衡盾构与泥水加压盾构的出现，盾构法施工技术进入了一个新的发展时代，其机械化程度高并且施工速度比较快。盾构法施工除在岩石与半岩石土壤的地质状况下与钻爆法有竞争外，在不稳定岩层、土层以及软岩中更为实用有效。

2. 盾构施工原理与优点

尽可能在不扰动围岩的前提下进行施工，最大程度地减少对地面建筑物和地基内埋设物的影响是盾构施工的主要原理。在城市修建地铁时，由于市区建筑公用设施比较密集，交通较为繁忙，明挖隧道施工对城市生活与生产影响严重；如果在市区中心且隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现，采用盾构法建造隧道，其设计深度可以不受地面建筑与交通的影响。

盾构法施工不仅在隧道建设时经常使用，在其它市政工程中也是常用工艺。盾构法的关键是盾构机。盾构机是根据施工环境（地基基础地质、工程与水文地质、地形地貌、地面建筑物与地下管线和构筑物等特征）进行选择的，所以在施工之前需要详细研究施工环境，才能选择合适的盾构机，后续才能顺利进行盾构施工。

盾构法施工的主要优点有：1.除了盾构竖井处外，施工沿线不需要再设置施工场地，所以不影响城市的正常功能与周围的环境，而且其不会对地基和已有隧道产生影响，采用盾构法施工时不需要采取额外的降水措施，并且无噪声等施工污染。2.现代盾构掘进机是集电、光、机、液、传感与信息技术于一身，具有开挖削切土体、运送土碴废料、拼装隧道衬砌与测量导向纠偏等许多功能，科学技术含量高，所需施工人员少，工人的劳动强度低且工作环境好，施工速度快且效率高，工程质量与工期均有保障。3.盾构施工也具有很大的灵活性，其可以依据隧道与地基情况具体设计、制造和改造盾构机；在选用盾构机时应该根据隧道的施工具体情况设计与制造盾构机，当施工阶段完成后，盾构机还可以根据下一阶段的施工具体工况需要进行改造，这样便可以循环使用。

3. 盾构施工风险

盾构施工风险主要发生机理可以结合盾构施工的具体过程描述为：在其施工过程中由于存在于孕险环境中的风险因素，在外界各种因素的共同激发作用下，造成承险体的形态发生了与预期相反的变化，致使空间的状态发生破坏，最终形成损失。在盾构系统主要存在致险因子、孕险环境、风险、承险体、风险损失等因素，各种要素互相作用，共同导致了风险发生、发展与变化的机制与程序，这些构成了风险运营的机理（如图1）。在软土地区隧道盾构施工过程中的风险主要包括人员、材料、机械、自然环境、社会环境、第三方等；孕险环境内容相对宽泛，广义上来讲可以包含盾构施工所在的客观环境；承险体就包含盾构隧道、地面建筑、路面系统构成、地下市政管网、社会群体与生态环境等多种因素；最终可以由工期损失、经济损失、人员伤害损失、社会影响与环境影响来评价风险损失结果。

跟一般的建设工程不同，盾构风险发生在其施工过程中，与施工过程紧密相馆。盾构施工过程具有程序比较繁杂、工艺相对先进、技术含量较高，难点较多等特点，所以其存在挑战，风险管理难度较高。盾构施工期间的潜在工程风险具有以下特点：1.风险管理人员要求具有较高的综合素质，自身经受过系统的专业训练，了解盾构施工过程与施工工艺，掌握施工技术并且注重施工细节；具有施工安全管理的丰富经验，以此才能理解盾构风险的性质与特点，方能辨识盾构过程中的风险，然后通过合理的风险分析量化风险，进而制定适当的风险防范措施，可见管理人员必须具有科学先进的工程风险管理知识，才能有效预防盾构施工风险，保障项目风险管理目标的实现。2.风险管理涉及盾构施工中的各个阶段与各个因素，具有范围广与内容杂的特点，因此风险管理有一个重要的原则即是必须进行全方面、全方位、全过程的风险管理，所有可能发生风险的因素都必须被重视。3.由于盾构施工建设周期长、跨度时间较大、施工程序较多、施工工艺比较复杂与施工现场的危险因素较多，所以其风险发生频率高；如施工期间经常发生建筑工人意外伤亡事故及建筑材料和设备损坏丢失现象，工程施工设计或者现场管理不当也增加了工程缺陷或事故的发生的概率；另外由于近期地震与洪水等自然灾害的不可抗力引发的工程风险事故也会时有发生。4.当具有综合性的工程风险发生给，且工程整体造成损失时，一般；原则是谁造成损失谁负责，逐一理清各方面的责任，责任方需要承担相应责任；盾构施工过程中涉及到众多参与方，例如施工图由设计方提供、施工方案由承包单位负责、建筑材料与施工机械由供应商提供，整个过程涉及业主、承包商、分包商、设计方与材料供应商，盾构施工风险责任评定具有复杂性。5.盾构施工由于涉及工程分项较多，各个分项工程之间的相互关联度很高，同步施工与接口协调问题比较突出，也是容易发生风险的地方，各种风险相互联系，往往风险发生并不只是造成某一方面的损失，通常会造成一损俱损的场面，即是形成损失分布的灾害链，以至于甚至破坏整个项目的施工进程。

4. 结论

鉴于我国经济与城市现代化的快速发展，集商业与生活生产的现代化城市对隧道施工的标准要求愈来愈高。城市用地的紧张致使城市交通不断向地下发展，盾构施工技术是适用于城市地下施工的重要方法。盾构隧道施工技术在我国起步较晚，但即将要进入一个快速发展的阶段，这就要求广大的工程技术人员与管理者不断探索，不断研究，为盾构隧道施工技术的发展贡献力量。我国盾构隧道及盾构技术将随着地下空间与城市地下轨道交通系统的开发迎来更大的发展。

参考文献：

[1]张荣国.盾构法施工的几点问题及其发展方向[J].国外建材科技，2004，（4）

[2]毛儒.隧道工程风险评估[J].隧道建设，2003-05

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