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地铁隧道盾构法施工安全风险管理研究

摘 要:在我国,地铁的通达性在城市交通中是非常重要的。与地铁建设有关的工程总体上呈数量和规模增加的趋势,同时施工安全风险也在增加。

  盾构法作为地铁隧道施工中一种相对重要、应用广泛的技术,也存在着许多缺点,如施工工艺复杂,安全事故发生的可能性较大。研究盾构法施工在地铁隧道施工中存在的安全隐患,并结合实际情况采取预防措施,具有十分重要的意义。基于此,文章对地铁隧道盾构法施工安全风险管理进行了研究,以供参考。

 

1 地铁隧道盾构施工特点

  盾构法的应用效果和实际工作情况与盾构机密切相关。不同类型的地质条件需要选择不同的盾构机。一般来说,格栅式、手动式、半机械式和机械式盾构机通常用于前方开放式结构区域的辅助施工。在充分考虑地层适应性的基础上,选用结构比简单、地层及障碍物观测快、开挖能力强的盾构机。
  隧道前封闭区主要采用土压平衡和泥水平衡盾构机开挖处理地铁隧道。因地层的复杂性,施工速度可能会降低,人力、物力和财力的消耗也会增加。但它之所以仍能广泛应用于各种地形、地层,是因为施工人员容易控制。

1.1 盾构施工的优点

  在施工过程的现场和周边构筑物比较复杂繁多的情况下多采用盾构施工。它的优点是可以降低施工产生的对生活的影响,减少对周边构造物的影响。
  机械化程度很高的盾构施工在操作中是按照一定的流程来进行的,这样可以根据相应的流程来对施工出现的问题进行管理和预防控制,这种方法不仅可以减少对于基层产生影响,而且还可以高效计算其相关数据。这种方法优点很多,比如不受外界天气影响,在河流大海等穿越中不会对航运产生不好的影响等。

1.2 盾构施工的缺点

  施工中产生不利影响的因素有很多,比如周边的障碍物等,当地底层面出现沼气等有毒气体和在施工中遇见未知地质环境时,会对施工的进度和安全产生一定影响。
  当隧道中曲线半径很小,且隧道的覆土较浅的情况下采用这种方式,其施工难度及施工过程中相应的控制系统在操作中的难度也会变大。基于此,施工的机械成本比较高,对人员的素质也有较高要求。

 

2 地铁盾构施工风险管理内容

2.1 风险的识别

  任何施工中都会存在一定的安全隐患,地铁盾构也是一样。在对地铁盾构进行操作管理时,需要合理识别风险,并在此基础上制定科学合理的决策,按照规定时间对施工项目进行推进。
  在实际具体施工时,要着重把握控制以下要求:首先,熟悉施工时所选取的资料并对地质勘探信息进行了解;其次,了解施工途中地底隧道的地质情况,从而获得有效水文地质信息;再次,严格按照相关流程标准检查设备核对施工相关参数;最后,有效规避风险,通过制定方案并检查管理内容来预防风险发生,强化安全风险管理,采取相应安全举措,从而有效提升地铁施工质量。

2.2 风险估计与评价

  在识别风险的基础上,要加强对信息资料的合理管控,以降低风险产生的概率。同时,在实际应用中,要建立风险模型,以有效控制风险产生的概率。在对风险进行评价的过程中,需要综合考虑,同时要对比评价结果,并且采取合理措施来预估风险并实现目标。

3 盾构施工中普遍存在的风险

3.1 盾构始发接收存在的风险

  盾构由始发井应用基座和反力架让其盾构机与基座进行有效分离,这种方法叫盾构始发出洞,反之则称接收进洞。
  根据调研结果分析,在盾构始发及接收时,会存在端头加固质量风险、洞门密封失效风险、反力架和基座风险、洞门注浆封闭效果不佳风险,上述风险如得不到控制,会导致洞口出现流水和地面沉降等现象。

3.2 开挖面失稳存在的风险

  开挖中的隧道存在流沙和管涌等情况,是因在地铁盾构施工时开挖面失稳,这种情况会影响盾构机出现下沉和盾构机磕头等现象。除此之外,在施工开挖过程中出现地层空洞情况,也会影响盾构机的轴线。严重时会造成塌方和位置发生偏移的现象。

3.3 盾构机掘进过程坍塌事故风险

  塌方状况很容易出现在盾构机挖掘施工过程中,在此过程中,如发生盾尾密封失效、设备误操作、铰接密封失效风险、管片拼装点位选错、非正常停机、螺旋机闸门喷涌等因素,都有可能发生坍塌事故,这就要求对可能出现塌方的因素预判、控制及处理,从而防控坍塌事故的出现。

 

4 地铁隧道盾构法施工安全风险管理措施

4.1 建立施工安全生产保障制度体系

  地铁隧道盾构施工必须实行安全生产保障体系,包括安全生产责任制、教育培训、生产检查、事故报告处理等,应全面宏观控制,建立完善的综合保障体系,这对盾构法在实际生产过程中的应用起到了很好的监督作用。此外,系统还可以采用合理的处理方法和态度来判断和处理事故,从而最大限度地减少不必要的损失。

4.2 开展文化教育和施工安全生产宣传

  重视盾构法在地铁隧道施工中的应用,要向相关施工企业宣传盾构法的优点。定期开展与安全生产文化主题相关的讲座、培训和知识竞赛,有助于提高地铁隧道盾构施工相关人员的理论和实践知识,对提高地铁隧道盾构施工人员的安全水平具有积极意义。
  此外,盾构施工人员在接受文化教育和施工安全宣传的过程中,还可以通过交流加深相互了解,促进良好工作氛围的形成。

4.3 加强关键施工工序动态过程控制

  一是在施工前,必须重视地铁隧道施工的风险预测和隐患调查。有关单位可以采用常用的风险预警形式,调查可能出现的问题,采取相应的预防措施和处理方法,做好这项工作的同时,其他施工人员应开始关注地铁隧道施工现场的周围环境,包括土层、地质条件、水系等,以便根据实际情况进行适当的选择。二是对风险源进行动态检测和评价,即识别动态监测和评价对象,明确动态监测和评价的内容,对具体问题进行具体分析,并学会因地制宜,建立相应的应对措施。
  相关工作完成后,以书面形式收集文件,整理后以书面形式报告和存储文件。除此之外,需要在事件发生后进行控制,即对紧急风险事件的应急响应。这就要求在识别风险源的基础上,结合施工实际情况,制定出具体、适当的综合应急预案,以提高危险事故发生后的第一次救援速度。

 

4.4 有效控制刀盘和刀具磨损

  对于比较复杂的土质地层,需要重视刀具的损耗情况,要选取硬度大韧性强抗剪性佳的刀刃。与此同时,在进行施工途中借助重型的刀具与之相结合进行施工,根据具体要求对所使用的刀具进行有效把控并设置,用增加刀具的数量或者韧性来提升效率,结合实际情况对刀具长短进行操控,以此达成对不同地质的使用要求。

4.5 有效控制管片拼装及同步注浆

  安装段时,需要从隧道底部开始并依次安装管片。安装完成后,需要及时拧紧油缸伸出位置。简而言之,该管片所需的力小于顶推力,可以移除管片拼装机,并且可以在早期移除之后加固连接部位。这样可以有效地保证地层的稳定性,及时控制开挖方向,超前推进盾构时出现间隙。
  要及时注浆和控制管片背后的间隙,在注浆时要注意浆液的配合比例和注浆量及压力指数等相关技术指标。

4.6 有效避免隧道盾构机施工中坍塌事故

  首先,有效拦截地表水,以最大限度地减少地表水流入隧道的可能性,同时,提前回填由线路探测到的坍塌孔洞;其次,控制隧道掘进速度,特别是当盾构机推进和出土时,确保土层压力保持平衡,确保降低地表的沉降量;再次,增加灌浆的使用,避免严重的地表沉降问题;最后,加强实时测量和监测,对出土量进行系统测算和测量,从而对挖掘时产生的数据参数进行有效调整。

 

4.7 有效避免地铁隧道盾构施工开挖面失稳

  在地铁隧道当中的一些微承压力地段,由于其土压力在设置中不够合理,很容易导致开挖面失稳和出现流沙等问题,微承压力地段在地铁隧道中是很常见的,因此土压力在设置时不够完善,将会造成开挖面会失稳出现流失现象等,严重时还会对地面产生不利影响。
  基于此,在做好基础工作的前提下,需要采取有效的方式来进行避免出现开挖面失稳现象:首先,在开挖时保证渣土具有流动性和止水性其通过采集和收集地质渣土进行研究,通过勘测分析取得参数和有效数据来完成的。其次,保证土层压力在合理的区间内并进行有效控制。最后,通过控制挖掘速度和出土量,使两者在一定程度上达到相对平衡的状态。

5 结束语

  随着社会的快速发展和人民生活水平的日益提高,经济水平提升和城市化方面都取得了明显效果,对于交通的需求和适用性、便捷性的需求越发重视,这使得地铁项目的建设压力与日俱增。
  这些年施工方式主要是来自于盾构法,其在施工过程中的运用存在发生安全事故的隐患。基于此,很有必要加强对盾构法在地铁隧道建设过程中的安全风险进行管理和研究,并对可能会出现的安全隐患进行安全巡查工作,要加大施工的监管力度,控制好施工的具体环节。
  只有这样,才能使得盾构法的应用更加广泛,这也有助于在具体施工过程中减少安全事故出现的频率,甚至防止安全事故的出现,从而使相关的工作人员更加放心施工的安全和质量,也有利于适应人们不断增长的交通需求和安全要求。

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