浅谈地铁盾构施工风险的分析与控制

杜园园

宏润建设集团股份有限公司 浙江宁波 310016

地铁盾构施工中通常要面对各种类型的风险因素，对风险因素的处理则直接决定地铁盾构施工质量。施工单位应当认识到施工过程中的不足，采取合适的方法控制盾构施工中的风险因素，从根本上保证盾构施工质量。

1 盾构施工风险分析

1.1 盾构机管控能力不足

盾构机在地铁盾构施工体系中发挥重要作用，对盾构机的控制质量则直接决定的盾构施工的整体质量。地铁盾构施工通常要经过地质形态各异的不同地区，对施工方的盾构机管控能力提出较高要求。但是施工方的资质通常是各不相同的，部分施工方在技术储备相对薄弱的情况下，对盾构机的管控能力自然难以提升。在地铁盾构施工种常见这样的场景，在相对不长的一段施工范围中需要经过软土层、粉土层等多种土质，施工方需要频繁调整盾构机参数方可高质量完成盾构施工任务。在盾构机管控能力偏弱的情况下，施工方则无法根据地下环境的突变灵活调整盾构机系数，导致盾构施工中重重受阻。另外在地铁盾构施工中需要经常处理土层加固事宜，一般情况下采用矿山法等地质施工方法实现土层的加固效果。在盾构机推进的过程中也要注意特殊地貌的影响，若施工方对盾构机的操控没有达到与地质环境共融的效果，则会显著增大施工中爆发风险的概率[1]。

1.2 河流穿越风险系数高

诸多地铁盾构施工过程需要穿越河流，有效处理河流穿越区域则能够控制由于河流带来的风险。河流区域本身具有河床结构多变的特征，周围环境中的土层结构也是多变复杂的，与此同时需要注意到河流结构对地铁盾构施工的影响也是很大的。盾构施工通常伴随着垂直地面方向的挤压外力，河床结构在这种外力影响下则会出现变形现象，施工环境中的土地表面鼓起本质上就是河床结构受到挤压的结果。施工企业在盾构施工中若未能认识到河流结构的影响和重要性并采用相对简单粗暴的施工方式，则意味着河流结构变化因素会造成较大的风险。例如河流土层结构在显著变化后会间接引发河水下渗现象，对盾构施工的正常进行造成极大风险。施工企业在预防河水下渗环节中通常使用注浆技术，但是需要注意在使用注浆技术前同样要保证地下结构层次的稳定，在结构底层处理不当的前提下使用注浆技术同样会导致更加严重的河水下渗、倒灌现象，极大提升地铁盾构施工风险系数。

1.3 地下建筑与设施带来风险

地铁盾构施工主要在城市环境中，各类城市市政设施通常布局在地下环境，客观上提升盾构施工难度；与此同时盾构施工中还需要考虑复杂的建筑物因素，由此可见地下建筑和公共设施是不可忽视的盾构施工风险因素。盾构机掘进施工过程中通常会造成土层结构的改变，这种改变通常是由盾构机应力因素造成的，应力本身在改变土层结构的同时也会降低地面表面的平整度，当前盾构施工中常见的地面下陷现象根本原因就在于此。另外盾构施工环境中的地下建筑与设施不是孤立存在的，而是伴随着城市发展的进程融为一个有机的整体，为施工企业的盾构施工带来新的风险和考验。施工企业在规避建筑设施影响的过程中通常要秉承综合性的观念，统筹考虑各类地下建筑和设施。盾构机施工中造成的应力改变则会对地下建筑和设施造成整体影响，地下建筑与设施在应力作用下稳定性显著下降，同样会对地铁盾构施工质量带来较大的风险因素[2]。

1.4 施工人员管控效果不佳

地铁盾构施工技术含量高、工期长且工程环境极为复杂，对技术人员的综合技能素养提出极高要求，施工企业在未能做好人员管控工作的前提下，同样会盾构施工风险因素。首先施工企业在盾构施工中未能重视应有的培训工作，施工人员在进入施工之前以及施工过程中无法接受到高质量的技术培训，导致在施工中缺乏必要的技术指导。地铁盾构施工中注意事项和技术难点数量众多，需要施工企业通过现场考察并总结施工进程不断积累。但是部分施工企业在施工中并不注意经验的积累以及施工难点要点的总结，即便是开展了总结工作也未能形成培训手册、培训文档等纸质材料，无法对施工人员开展富有针对性的、行之有效的技术培训。

2 控制施工风险意义

2.1 提升地铁盾构施工安全系数

地铁盾构施工主要在地下环境进行，不确定性因素较多，因此地铁盾构施工难度一般要高于其他类型工程，理论上遇到的安全风险因素种类繁多，风险系数是非常大的。由此可见控制地铁盾构施工风险的重要意义，施工方通过控制盾构施工中的风险，保证盾构施工中各项任务、各个阶段均顺利安全完成。风险因素的控制通常是将风险发生的概率控制在某个范围内，在降低风险发生概率的同时提升安全系数。控制施工风险还有助于施工方针对不同的风险类型建立对应的安全等级，通过层次化的安全预防体系实现对施工风险的控制。

2.2 保证地铁盾构施工质量

已知地铁盾构施工需要面对更加复杂的地下环境，诸如布局在地下的市政设施则成为影响施工质量的重要因素；与此同时地铁盾构施工中各个环节是紧密相连的，单一环节的故障则会引发显著的蝴蝶效应，对地铁盾构施工整体质量造成显著影响。加强对盾构施工风险的控制力度则帮助施工人员及时回溯过往施工过程，检查地铁盾构施工中可能出现的问题并及时补救，避免由于风险因素累积对地铁施工质量造成不可挽回的影响，地铁施工质量得以全面保证。另一方面树立控制施工风险意识也有助于施工企业制定明确的风险控制目标，提升风险控制行为的针对性并从根本上保证施工质量。

3 控制盾构施工风险的方法

3.1 加强盾构机管控能力

地铁盾构施工过程对各类参数控制要求较高，施工人员在施工行为中应当严格遵循施工中的各项标准。首先在施工前要明确参数的具体要求，将参数标准落实到每个施工环节行为中，确保地铁盾构施工按照既定计划准确前进。盾构机施工过程中要注意出洞轴线和点位的定位，保证盾构机精准出洞。盾构机掘进过程中要注意相关参数的变化，避免盾构机掘进出现偏离现象，并实现更好的盾构机掘进效果。盾构机的安装同样是重要环节，在安装盾构机时需要严格遵循盾构机性能参数，避免由于安装不当造成的盾构机工作失灵现象。

3.2 控制穿越河流风险的方法

地铁盾构施工中难免需要穿越周围的河流，将盾构机穿越河流前应当综合观察周围环境的情况，重点观察周围环境河流地下水的具体情况，精准计算河流水深度并确定埋深高度。穿越河流施工前应当制定合理的穿河施工方案，保证穿越河流的各项工作有序开展，同时避免盾构机在穿河中可能发生的各种问题。河流周围环境较为复杂，在覆土层附近存在突变现象；因此在下穿河流前要注意土质的变化情况，并综合考虑周围的地质因素，确保盾构切口的压力是平衡的[3]。

3.3 控制地下设施与建筑风险的方法

盾构施工中要注意区域地下设施、建筑物等因素；在盾构施工前应注意区域内地下设施的具体类型、建筑年代、实际功能、使用情况等信息，同时要确定建筑物的相关结构和使用方向，建立规避地下设施与建筑物的意识。在进行详尽的摸排普查后，在平面图中绘制建筑物和地下设施的分布位置，制定盾构施工方案时注意规避上述设施；同时在施工方案中注意监控点的布局，在盾构施工的同时检测上述设施的完好情况。若盾构施工出现靠近建筑物或地下设施的情况，则需要及时调整盾构机参数避免对各类设施和建筑造成损坏；落实盾构施工过程中的安全理念。盾构机自身安全同样重要，盾构施工中要保证盾构机性能完好，避免施工故障对周围的建筑物和设施造成影响。盾构施工中要注意控制盾构机的工作线路和形态，尽量保证盾构机工作在稳定的线路和状态中，避免大幅度调整盾构机路线并影响盾构施工计划。通常情况下盾构机形态调整幅度不应超过4mm，若超过该调整幅度则意味着对周围土体环境的明显扰动影响。

3.4 加强人员管控

地铁盾构施工对人员技术要求较高，需要地铁施工方加强对人员的管控力度。首先施工方要加强对施工人员的培训力度，通过各类培训方式提升施工人员的综合技能素养，保证施工人员在地铁盾构施工中规范合理操作，避免由于违规操作、失误操作影响整体施工质量，并保证地铁盾构施工按原计划有序推进。施工企业在落实地铁盾构施工任务的过程中需要充分考虑周围地质环境并确定施工中使用的方法；在地铁盾构施工方法中确定施工中的注意事项和各项操作标准，同时强调施工中可能遇到的风险因素。确定上述要素后编写地铁盾构施工手册，组织施工人员集体培训学习；施工人员参与业内培训后掌握地铁盾构施工中的操作流程以及各项注意事项，从而在盾构施工中建立规避风险的意识。

4 结语

施工单位在地铁盾构施工中可以从加强人员管控、控制穿越河流风险等多方面入手，加强对盾构施工中风险因素的控制能力，有效避免传统盾构施工体系中增加风险因素的各种行为，为提升地铁盾构施工质量奠定坚实的基础。