地铁盾构隧道施工安全管理及成本控制研究

智学民

地铁出行已然成为人们日常生活中非常便捷的一种交通方式，随着地铁交通的应用范围越来越广，地铁隧道工程的数量也在逐年攀升，由于地铁工程项目的施工难度较大，且危险性较高，需要用到盾构机等大型施工设备，因此施工企业应在施工过程中做好相应的安全管理和成本控制，这也是笔者将要与大家分享的主要内容。

盾构法是地铁隧道工程中应用非常广泛的一种施工方法，其不仅可以显著提升地铁隧道的掘进效率，提高施工作业安全性，同时还可以有效地减少地铁施工作业对周围环境、居民生活、公共设施所产生的负面影响，因此该施工方法也受到了从事地铁工程建设施工企业的广泛认可。接下来笔者将围绕盾构隧道施工这一内容，从安全管理和成本控制两个角度对其展开详细地阐述。

一、盾构法

1.基本概述

所谓盾构法，主要是指借助盾构机等设备在隧道中推进，通过盾构机设备的管片及外壳等结构来支撑隧道内围岩而避免隧道局部坍塌的一种以机械化为主的施工方法。盾构机在隧道内推进的过程中，开挖面应同时进行土体开挖，并及时地将土体运出隧道外，确保盾构施工作业能够持续稳定的实施。

2.应用优势

盾构法在地铁工程中的应用优势主要体现在以下几点：第一，提高隧道掘进效率；第二，开挖作业和衬砌作业的安全性较高；第三，可实现盾构出土、衬砌、推进、砌筑等多个施工项目的自动化；第四，对施工地区周围的公共设施建筑、地下管线、地面交通不会造成影响；第五，盾构施工不受气候、环境、天气等客观因素的影响；第六，盾构施工过程中几乎不会产生噪音污染。

3.应用劣势

盾构法在地铁工程中的应用劣势主要体现在以下几点：第一，盾构施工的成本造价相对较高且适用性差，盾构施工需要根据地铁隧道的地质环境、水文条件、结构断面等因素进行定制，一般不可直接在其他地铁隧道施工项目中进行重复使用；第二，当地铁隧道的半径过小时，盾构施工难度会显著提升；第三，在覆土过浅、土层过软的地铁隧道中施工的操作难度较大，对衬砌作业的防水性能有着较高的要求。

二、安全管理

1.安全风险分析

（1）开挖面失稳

地铁隧道工程的盾构施工作业开展过程中经常会出现开挖面失稳等相关问题，究其根本原因是因为工作人员在实施盾构开挖作业时受到管涌或流砂等客观因素的影响而导致盾构机设备发生突沉的情况，从而导致开挖面失稳。若盾构开挖隧道中若出现一些地层孔洞，也会在一定程度上影响盾构机设备开挖路线，从而引发路线偏移、设备沉陷、隧道塌方等造成开挖面失稳的安全事故。此外，有些情况下盾构机设备会存在开挖过程中突然出现超浅覆土的情况，从而引起盾构设备冒顶，或盾构机设备在开挖时受到隧道内地下水的影响而造成较大范围内的塌方，这也是造成开挖面失稳的重要原因。

（2）建筑群沉降

由于盾构施工的操作较为复杂，且对地表的破坏性较大，因此其在施工过程中会引起部分建筑群的沉降问题，这种情况在密集建筑群区域内较为明显。从技术层面上来看，盾构施工作业所造成的沉降问题主要有以下几个阶段：第一，早期沉降阶段；第二，开挖前沉降阶段；第三，盾构施工沉降阶段；第四，盾构孔隙沉降阶段；第五，后期沉降阶段。由于导致地铁隧道工程沉降问题的原因较为复杂，因此工作人员应结合具体的沉降问题进行针对性地处理。

（3）坍塌事故

在盾构施工作业进展的过程中，不可避免地会出现局部塌方等安全事故，造成坍塌事故的原因有以下两点：第一，由地下水引起的塌方；第二，盾构机施工所引起的塌方。工作人员可以从上述引起坍塌事故的两方面原因作为出发点，制定有效地施工方案来减少坍塌事故的发生，避免因坍塌事故对施工企业造成不必要的伤亡和损失。

2.安全管理措施

（1）针对开挖面失稳

为了可以有效地减少盾构机设备施工过程中可能会出现的开挖面失稳的情况，工作人员可以采取以下安全管理措施：第一，对地铁隧道工程所处地区的地势环境进行全面地勘察，采取施工区域内的渣土进行相应的改良试验，从止水性和流动性两个方面对渣土进行优化，通过这种方式来制定合理地开挖计划，尽可能地减少开挖面失稳状况的发生；第二，从控制地铁隧道内土层所承受压力的角度来避免开挖面失稳等情况；第三，工作人员还应在盾构施工过程中控制好盾构设备的推进速度，并结合推进速度合理地排出隧道内多余渣土，尽可能地保证地铁隧道内开挖量和排出渣土量的平衡性，从而有效地降低了开挖面失稳等安全事故发生的概率。

（2）针对建筑群沉降

为了可以有效地减少盾构机设备施工过程中可能会出现的建筑群沉降的情况，工作人员可以采取以下安全管理措施：第一，明确地铁隧道中出现建筑群沉降等相关问题的根本原因，即隧道内以软弱土层为主，其在盾构施工作业的过程中容易出现失衡的问题，从而引发建筑群的沉降；第二，在经济条件允许的范围内，施工企业应尽可能地选择具有良好泥水平衡性能的盾构机设备，该类设备可以在实际应用中有效地控制隧道施工作业的泥水粘稠度，有利于平衡泥水压力， 避免地表出现建筑群沉降的同时还能有效地保证盾构机设备的掘进效率；第三，若工作人员需要在盾构施工作业开展的过程中对其进行注浆加固时，应对所注浆液的配合比进行有效地控制，同时应采用由浅至深的注浆方法反复对其进行注浆，这样可以有效地减少盾构施工对地表的破坏，从而间接地减少建筑群沉降等安全事故的发生。

（3）针对坍塌事故

为了可以有效地减少盾构机设备施工过程中可能会出现的局部坍塌的情况，工作人员可以采取以下安全管理措施：第一，在开展盾构施工作业之前，工作人员需要提前做好充分的准备工作，对施工隧道内的地质环境进行勘察，尤其对于地下水和地表水等相关情况进行全面地了解，并在此基础上做好地表水的拦截工作，避免这些地表水渗入地铁隧道中而造成局部坍塌事故；第二，工作人员应将盾构机设备的推进速度控制在合理的范围之内，在开挖过程中也应时刻保持隧道内部土层压力的平衡性，通过这种方式来有效地减少隧道塌方事故的发生；第三，适当地增加盾构机设备的注浆量，也可以在一定程度上预防地铁隧道不均匀沉降所引发的坍塌事故；第四，加强对盾构机身施工作业时的监控，明确在施工作业过程中的出土量、注浆量等参数信息，并结合这些数据信息及时地调整盾构机设备的性能参数，从而减少地铁隧道工程项目中的坍塌事故。

三、成本控制

1.材料成本控制

地铁隧道项目中盾构施工材料成本控制要点如下：第一，管片，盾构管片应严格按照施工班组进行统一领用，并以盾构施工实际的施工进度来考核各施工班组内盾构管片的消耗情况，从而避免管片的过度浪费；第二，渣土改良，工作人员可以通过加强对盾构机身的保养来降低其对液压油的使用频率，这样不仅可以延长盾构机设备的使用寿命，同时还可以减少液压油的浪费；第三，同步注浆，在满足盾构施工标准的前提下合理地降低同步注浆中的水泥用量，以此来降低砂浆成本支出。

2.机械成本控制

地铁隧道项目中盾构施工机械成本控制要点如下：第一，配件修理，工作人员应在整个地铁隧道施工过程中做好盾构机设备的日常养护工作，从根本上减少其配件故障问题；第二，设备用电，盾构机设备的掘进时间越长，其所消耗的电能资源就越大，因此工作人员应提前制定好合理的掘进计划，尽可能地减少盾构机身非工作时间的电能消耗，以此来节约电能成本；第三，通风机设备，工作人员需结合地铁隧道工程中隧道的长度来选择合适功率的通风机设备进行辅助施工，并在施工过程中适当地加强人工通风管理，结合隧道内的实际情况合理地调节通风设备的通风级别，从而有效地降低通风设备所消耗的成本。

3.人工成本控制

地铁隧道项目中盾构施工人工成本控制要点如下：第一，盾构施工团队的人员配制通常在60人以内，大多处于45-50人的范围内，工作人员应根据地铁隧道工程项目的工程量来适当地调整团队人数，在能够按时按质按量完成盾构施工作业的前提下尽可能地减少员工数量；第二，技术人员可在施工过程中养成良好的施工习惯，加强其对于隧道清洁的认知程度，避免在施工作业完成后还需额外进行的清洁作业，从而减少一些不必要的人工成本。

四、结语

地铁工程项目对于推动我国交通领域的发展有着非常重要的意义，因此施工企业应对该类项目的施工作业引起高度重视，在施工过程中做好安全管理工作，减少应盾构施工而引发的开挖面失稳、建筑群沉降、坍塌等安全事故，同时为了提高施工企业的经济效率，工作人员还应从材料、机械、人工等方面加强盾构施工作业的成本控制，从而使得盾构法能够在地铁隧道施工中充分地发挥出其作用价值，推动我国地铁交通的长远发展。