盾构施工地铁工程论文
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1始发作业阶段风险分析
在盾构始发阶段主要面临的风险有:①始发段存在空洞，造成塌方;②始发段加固不足，导致涌水塌方;③盾构基座质量不好，导致盾构机倾翻;④后靠不稳定;⑤凿除洞封门出现涌土。
2盾构掘进阶段风险分析
在该阶段主要面临的风险包括:①工作面前方出现地层空洞;②盾构前方出现不明障碍物;③盾构施工参数设置不合理;④盾构掘进轴线偏差及纠偏不当;⑤盾构机械设备故障及维护不当。
3盾构到达阶段风险分析
在盾构到达阶段主要面临的风险包括:①接收端头加固不当造成沉降过大;②接收端头密封不好造成淹井;③接收基座强度不够，盾构机倾倒。
二地铁隧道盾构施工不同阶段的风险控制措施
1盾构始发作业风险控制措施
1)始发基座安装。在始发基座安装之前必须对平面位置和高程进行精准的测量定位，避免因为始发基座安装位置偏差的缘故引发的安全隐患。
2)反力架施工。作为给盾构机提供始发反力的重大构件，反力架应根据施工现场使用受力状态实行受力和变形计算，核算安全合格后方可使用。
3)洞口密封施工。洞口密封是盾构施工进出洞防止流沙、流水的关键设施，对始发安全非常重要。洞口密封的安装应该严格按照设计的技术要求和质量进行施工。
4)始发推进。始发推进时，由于以上各种因素的影响，再者对于施工操作人员来说，对于地层也需要一个适应过程，盾构机的姿态常常不稳，同时盾构的合理参数尚且需要摸索。该阶段是盾构施工的关键环节，其安全性至关重要。
2盾构掘进风险控制措施
盾构掘进过程中的各个阶段都有可能会发生风险事故，依据我国盾构风险事故的案例，同时结合笔者的从业经验，本文重点对以下几项风险高发阶段的控制措施进行研究。
1)同步注浆
在盾构施工过程中，盾构开挖外径与盾构机外壳之间一般存在20～40cm的间隙，它是盾构施工过程中地层损失的主要组成部分，在掘进过程中尚需对管片外侧的环形空隙进行注装。同步注浆是控制地表沉降的关键工序，其控制措施如下:
(1)设计和优化浆液的配合比，使其与地层状况和推进参数相匹配;
(2)严格按照设计和施工方案确定的同步注浆压力、注装量等参数进行施工，并根据洞内管片衬砌变形和地面及周围构筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决，保证施工质量;
(3)需设专人维护注浆设备及仪器仪表，保证其正常运转;
(4)定时检查注浆压力表，保证其准确、有效;
(5)由于背后注浆不到位、掘进过程中地层局部沉降形成地层内局部空洞等原因，在盾构通过一定距离后，可能会产生地面沉降过大甚至塌方等情况发生。因此，宜在盾构机通过地段进行地层空洞的探测和处理。
2)纠偏、线型控制及曲线段推进控制
由于各种条件的限制和约束，盾构隧道不总是呈直线型，时常需要盾构机在曲线上推进。同时，由于盾构推进受低层、液压系统、管片拼装误差等各种因素影响，在盾构施工过程中会使隧道的线型在一定程度上与隧道设计轴线发生偏离。因此，需要对推进线型进行严格控制，通过纠偏来控制推进线路，特别是曲线段。对于盾构线形的控制主要是靠控制测量、推进、管片拼装等作业的精度及纠偏来实现。
3)防喷涌
在喷涌情况发生之后，一方面，会造成盾构机前方泄压，使前方工作面不稳定，可能会导致掘进面上方塌方;另一方面，喷涌发生后会在管片拼装区集聚大量的泥渣，清理工作量极大，往往需要较长时间，但是如果长时间无法恢复管片拼装和正常推进，可能会引发注浆系统堵塞等其他问题的出现。因此应采取以下措施防止喷涌的发生:
(1)在盾构机选型和制造时，应注意防喷涌装置的设置;
(2)选择适当的土体改良添加剂，调整土体的可塑状态，防止渣土含水量过大增加喷涌的风险;
(3)控制推进质量，防止强推猛推使前方工作面压力过大而产生喷涌的风险;
(4)操作螺旋输送机等澄土输送设备时，开口速率应稳定而平缓的增加，不能猛开猛关;
(5)开启螺旋输送机时，在渣土出口处应有专人监督，发现喷涌预兆时，及时发信号给操作室，要求立即关闭螺旋输送机;
(6)发生喷涌时，应立即关闭螺旋输送机，及时清理喷涌渣土，尽快恢复推进。
4)地表沉降过大风险的控制措施
地铁隧道盾构施工不可避免地对土体产生扰动，造成隧道附近地表发生沉降或隆起，如果发生过大的沉降，就会危及周围地面建筑设施、道路和地下管线的安全，所以盾构施工中需制定相应的措施控制沉降过大的风险。
(1)在盾构掘进过程中，应加强对周围道路、管线和建(构)筑物的沉降监测，并对监测数据及时分析处理并反馈，不断调整和优化盾构推进参数，做到信息化施工;
(2)在盾构掘进过程中，若发生沉降或沉陷，应派专人巡视，严密观察周围建筑物的沉降变化;
(3)通过同步注浆以及二次注浆及时充填盾尾建筑空隙和因原有浆液固结收缩所产生的空隙，注浆时应严格控制注浆量和注浆压力，减少施工过程中的土体变形;
(4)如果沉降过大，可在沉陷区域内用钻机进行地表注浆加固来增加地基的强度，防止沉降扩大化。
3盾构到达风险控制措施
盾构接收施工主要包括接收端土体加固、接收机座安装、接收洞门密封和止水设施安装、洞门凿除和接收段推进施工。在整个接收过程中应加强对各参数的观察与控制，发现异常情况及时汇报，待确认安全后再继续施工。在接收端土体的加固经检验达到设计强度合格后，才能开始进行此段的掘进施工;接收施工阶段实行地面隆沉的24h监控，并应尽快将结果送达项目经理及总工，确保及时调整施工参数。接收基座在盾构到达前要提前安装好;接收洞门密封和止水设施的安装经验收合格后，方可进行盾构接收作业;盾构刀盘距接收洞门5m前搭好洞门凿桩的脚手架，将洞门松动物清凿干净，并确认防水物件已做好保护，盾构刀盘距接收洞门小于5m以后，须确保接收洞门四周5米范围内不能有人。
三小结
本文中首先对盾构施工的概念、原理、施工阶段的划分以及盾构法在地铁隧道中优缺点进行了简要介绍，其次依据我国盾构风险事故的案例，结合笔者的从业经验对盾构施工各个阶段的风险进行了分析，最后阐述了对于盾构施工各个阶段风险的控制措施，供读者参考。
作者：朱瑞华冯顺单位：西华大学建筑与土木学院
