金华市建设工程质量安全监督管理总站
摘要：城市化的进程以及城市群、都市区的持续加速建设，对城市的交通服务能力提出了更高的要求，城市轨道交通项目凭借着交通运输的便利、较大的运输能力以及在节能环保方面的优势，在中国的长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群等大都市区交通运输当中得到广泛运用。城市轨道交通项目的地下项目和地面项目在很多方面都存有较大差异，条件环境、地质状况对于地下项目施工安全不确定性和危害性的影响更大。近年来，城市轨道交通工程生产安全事故大多与关键节点施工前风险预控不到位有关，造成较大生命财产损失。尤其是深基坑以及盾构施工过程中存在较多与安全密切相关的关键节点，需施工过程中加强这些关键节点的风险管控。
关键词：城市轨道交通；深基坑；盾构施工；安全管理
1强化城市轨道交通施工的安全管理关键意义
城市轨道的交通运输凭借着快捷便利的优势，在中国多个大中都市区中飞快的发展与建设起来。由于城市轨道交通是一项复杂、庞大而涉及专业较广泛的工程，所以项目建设过程中如果不能做到对质量、安全的有效管理，就会对工程的质量、安全以及人员的生命财产造成严重威胁。特别是习近平作出“发展决不能以牺牲人的生命为代价”的重要批示，为发展定调之后，各行各业把安全生产作为一项基础性、全局性的重要工作。该篇文章重点是对于城市轨道交通的深基坑以及盾构施工当中安全管理工作进行探讨。
2城市轨道交通建设关键特征
2.1项目条件环境的复杂性
城市轨道交通地下车站的地理位置一般处于十字路口之下，位于城市中心地带，周边建筑物及管线繁多。地上较大的交通车流和地下的众多各类管线等周边环境情况都给深基坑开挖施工造成影响。城市轨道交通地下隧道一般处于城市交通的主干道之下，经常下穿一些建筑物、结构物的下方，穿越各类管线、河流等，这些复杂周边环境均会对项目的顺利实施和施工安全造成影响。
2.2城市轨道交通施工的风险较大，容易造成群死群伤事故
城市轨道交通建设大多处在城市的中心地下，有着施工风险比较多、施工难度比较大、工程构造复杂等多种特征。依照统计数据，在最近几年中国轨道交通项目事故一共有42起之多，其中工程的地面线以及高架线事故占到4%，而地下线事故却占到96%。比如2018年2月7日发生在广东佛山轨道交通2号线的盾构隧道透水事故，引发隧道及路面坍塌，造成11人死亡、1人失踪、8人受伤。这些血的教训，迫使轨道交通施工安全管理面临严峻考验。城市轨道交通施工的高风险为建设难点之一，需加强项目建设安全管理工作。
3城市轨道交通深基坑与盾构施工的安全状况
3.1深基坑施工的安全状况
在深基坑的围护结构强度可靠的情况下，深基坑的施工安全最为关键的两个工序为深基坑土石方开挖和支撑体系架设。这两道施工工序在实施过程中，交替作业，施工组织不当较易出现安全问题。施工方往往因为主观或客观的原因，在土方开挖过程中出现超挖，基坑侧壁挂网喷护滞后，支撑架设不及时等情况，再加上水的作用，极易导致侧壁基岩风化剥离、强度降低等，侧壁失稳，造成安全事故的发生。所以基坑施工过程中，需要特别重视施工组织安排以及基坑降水、止水等工作。
3.2城市轨道交通盾构施工的安全状况
盾构法作为城市地下隧道卓有成效的施工方法，能够适用于各种水文地质条件下的施工。但由于一些人为因素、技术经验不足或是管理缺陷等原因，在工程关键节点或是特殊地段容易出现事故。
根据发生在北京、上海、广东等地的25起盾构事故的统计，3起事故原因是人为操作不当，占总事故的12%；有2起发生在盾构进出洞施工，占总事故的8%；3起发生在穿河路段，占总事故的12%；5起发生在穿越房屋构筑物路段，占总事故的20%；4起发生在穿越管线路段，占总事故的16%；其它原因占32%。根据以上统计，人的不安全行为、盾构的进出洞节点、盾构隧道下穿江、河路段和盾构穿越构筑物、管线等路段这五项占总事故的68%，应引起足够的重视。
4城市轨道交通深基坑与盾构施工的安全保障措施
4.1深基坑施工的安全保障措施
4.1.1基坑开挖前做好管理人员和作业人员的安全教育和技术安全交底
工程项目经理、施工现场施工员、安全员经安全岗位培训，考核合格，持证上岗；新工人进入施工现场前完成三级安全教育；施工现场作业人员安全教育包括进场安全教育、节假日前后安全教育、季节性安全教育；特种作业人员的安全教育等。项目部对管理人员和作业人员完成技术交底，安全员对作业人员完成安全交底等。
4.1.2支撑稳定性控制措施
（一）钢筋混凝土顶圈梁支撑
钢筋混凝土顶圈梁支撑须在砼达到一定强度后方可开挖土方，为缩短基坑开挖时间。拟在砼内加入早强剂，提高砼早期强度，缩短上下土层之间挖土时间间隔，减小基坑变形发展。
（二）钢支撑
钢支撑稳定性关键取决于下列三个因素：中间支点的可靠性、稳定性；支撑活络端头稳定性；支撑楔块稳定性。对这三个因素分别采取措施实施控制：
1、派专人随时观察、调节。
2、采取下列措施，控制钢支撑活络端头偏斜问题：
（1）活络端头伸出长度宜小于150mm。
（2）如果活络端头伸出长度大于150mm，小于300mm必须在端头两侧焊接30a槽钢加固杆（预应力施加完毕后焊接）。
（3）活络端头伸出长度不得大于300mm，如果发现大于300mm，应重新架设并在支撑中间加短中间管（200mm长）。
（4）必须保证支撑和围护结构接触面与支撑轴线垂直。
4.1.3围护结构出现渗漏应急保障措施
（1）随基坑开挖，凿除围护桩间缝渗水点，采用快干水泥进行封堵；
（2）出现较大渗漏水时，凿除渗漏处泥土，安装导流管引流，再用快干水泥进行封堵，最后对引流管注浆或密封止水；
（3）出现涌水、涌砂时，先在空（孔）洞中填充（塞入）棉絮、破布或干海带，并打入木楔或短钢筋楔紧，表面用钢板或快干水泥封堵；
（4）出现较大涌水、涌砂并采取以上措施无法封堵时，立即停止开挖并对该部位进行堆载回填，降低过量涌水、涌砂对周围环境的影响，然后在涌砂、涌水部位进行注浆加固或在围护桩外施作高压旋喷桩进行止水堵漏。
4.1.4监测措施
根据设计提出的施工监测内容，在施工中与确定的专职监测单位、施工单位、监理单位等协商建立一套合理有效的监测内容。详细调查周边建筑、管线分布情况并整理成图表；根据实际工况合理安排围护、土体加固、挖土顺序和制定切实可行的监测及监护方案。并根据监测内容，适时地调整施工工况和施工步骤进行信息化指导施工，采用其它各种相关措施控制围护结构和保护对象的变形。降水施工时应时刻观测基坑外两侧地下水位变化情况，避免大量抽除坑外地下水而造成基坑外侧地面沉降。
4.2盾构施工安全的施工措施
4.2.1施工现场中安全教育
盾构施工每道工序均有发生事故的可能，只有对盾构的施工作业人员进行充分安全教育，才可以让盾构施工进行更安全地作业。人作为项目建设中最为关键一个因素，只有使人员的安全教育得到加强，使施工管理人员和作业人员的安全观念得到提升，施工过程中一直把安全放于首位，减少和消除人员的不安全行为，盾构施工的安全才能得到更有效的保障。
4.2.2盾构的进出洞风险安全保障措施
盾构的进出洞施工易产生渗漏、塌方等事故，是盾构隧道施工过程中最重要环节，也是风险较大的一个施工步骤，需加强措施，确保盾构进出洞施工的安全。保障盾构进出洞施工安全的措施如下：
（一）控制盾构进出洞地基加固质量
根据地质条件、水文条件和地面环境分析，对进出洞端头是否加固处理进行分析判断。盾构穿越加固区，平衡压力设定值应低于理论值，推进速度不宜过快，盾构坡度可略大于设计坡度。负环管片脱出盾尾后，周围无约束，在推力作用下易发生变形，为此需采取必要的加固措施（如加横向临时支撑）。盾构机进入洞圈时，需密切注意洞圈止水装置是否完好，必要时需对其采取补加固措施，确保密封效果。盾构出加固区后，为防止正面土质变化而造成盾构突然“磕头”，将平衡压力值设定略高于理论值。
（二）降低地下水位
在盾构进出洞施工前采取降水方案，同时考虑到降水对周围环境可能造成影响，在端头井附近设置回灌井，将洞口地下水降至洞圈以下确保盾构顺利进出洞。
（三）加强盾构进出洞施工管理
进出洞前做好各项准备工作，包括相关设备调试、技术交底、洞口密封装置安装等。当盾构安装/调试结束并一切正常后，进入出洞状态。同时，在盾构前土仓内利用螺旋机反转的方式填充粘土。为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力，盾尾刚刷中必须充满盾尾油脂，出洞过程加强观察止水装置密封效果，以防止土体从间隙中流失而造成地面塌落。
在洞门混凝土吊除后，盾构应尽快推进并拼装管片，尽量缩短盾构进洞时间。洞圈特殊环管片脱出盾尾后，立即用弧形钢板与其焊接成一个整体，并用浆液将管片和洞圈的间隙进行充填，以减少水土流失。
4.2.3盾构正常掘进阶段的安全施工措施
（一）盾构隧道下穿江、河、湖等水体的安全措施
盾构穿越河道时，可能发生盾尾漏泥、漏水，一定程度上将对施工构成威胁，因此我们在该路段施工中对可能发生的不利情况要充分估计，采取相应的对策，防止、解决类似情况。
（1）、防止盾尾漏泥、漏水措施
a、定期、定量、均匀地压注盾尾油脂并塞海绵垫，每环的压注量初定为36kg。
b、控制同步注浆的压力，以免浆液进入盾尾，造成盾尾密封装置被击穿，引起土体中的水跟着漏入隧道，盾尾密封性能降低。
c、管片考虑居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙过分增大，降低盾尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水。
d、在盾构工作面配置适量的双快水泥、木楔、回丝、海绵等堵漏材料及工具。
e、必要时可采取压注聚氨脂的措施，通过聚氨脂来形成止水保护圈。
（2）、盾尾发生泄漏现象时的对策
a、针对泄漏部分集中压注盾尾油脂及塞海绵垫。
b、配制初凝时间较短的双液浆进行二次注浆。
c、利用堵漏材料进行封堵。
d、如上述措施效果亦不好时，可根据实际情况停止推进，在特殊位置进行聚氨脂压注，进行封堵。
（3）、螺旋机防喷装置
为了确保施工安全，防止紧急情况下螺旋机闸门由于被异物卡住或机械原因无法正常启闭，因此在螺旋机外加设一道闸门，与原有闸门组成双保险，在江中段施工时，一旦发生喷涌现象，立即关闭闸门。
（二）盾构穿越构筑物、管线等的施工安全措施
为保证施工安全，施工安全措施如下：
（1）施工前应对房屋结构进行检测，确定房屋结构沉降、差异沉降控制值。施工前应针对构筑物、管线等布设监测点，以便施工时进行实时监测。
（2）设置盾构掘进模拟段，地面布置较密的监测点，根据不同的掘进参数所对应的地面沉降值，可以掌握并优化相应的盾构掘进参数（土仓压力、推进速度、总推力、排土量、刀盘扭矩、注浆压力和注浆量等）。
（3）在盾构穿构筑物、管线等前，对设备进行全面的检查，确保在穿越期间盾构正常运转。
（4）严格控制土压力。盾构通过时的沉降是无法避免的，但是如果沉降超过设定预警值时，可以采取控制掘进速度和出土量，调整土仓压力，控制同步注浆的压力及注浆量等措施，从而有效控制地层的弹塑性变形。
（5）严格控制注浆量。注浆作为盾构施工的一个关键工序，必须严格按“确保注浆压力，兼顾注浆量”的双重保障原则，紧密结合施工监控量测的反馈信息，不断优化注浆压力，注浆量一定要保证超过理论计算值，在实际平均注浆量的理论范围内波动。
（6）尽量减少盾构推进方法的改变。盾构推进过程中严格执行“勤纠偏，小纠偏”的原则，严禁大幅度纠偏，尽量减少施工原因造成的盾构推进方向的改变。减少对地层的扰动。隧道管片的变形量与管片拼装的质量紧密相关，在施工过程中，必须强化施工管理，保证一次紧固结实。每环掘进过程中，应适时对螺栓进行二次紧固。
（7）在穿越过程中，适当降低推进速度，严格控制盾构方向，将监测到的数据及时反馈，调整盾构推进参数，确保盾构机的平稳穿越。
（8）盾构掘进的同时，最后面10环管片螺栓再次进行复紧，提高隧道的抗变形能力。
（9）采用同步注浆，减少盾尾通过后隧道外周围形成的建筑空隙，减少对周边地层的扰动。盾构穿越后，及时对土体进行壁后二次注浆加固。并根据构筑物、管线等监测情况，进行基底补偿注浆加固。
（10）管片全断面预留注浆孔。
5结束语
城市轨道交通的施工当中有突发性事件发生概率是较小的，但是危险情况只要出现，后果就是难以设想的，对生命以及财产的安全造成严重威胁。所以，深基坑与盾构施工过程中，一定得尽量避免施工当中发生安全事故。采用有效的安全措施使得轨道交通项目得以快速、健康地发展。
参考文献
[1]城市轨道交通地下工程建设风险管理规范GB50652-2011
[2]赵金先，李帆，刘敏.基于Shapley值和Fuzzy模型的地铁盾构施工安全管理研究[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2015（03）：273-278.
[3]杨乾辉.地铁深基坑工程安全风险辨识和评价研究[D].中南大学，2013（01）：56-60.
[4]赵格义.地铁盾构施工风险辨识与评估研究[D].南京林业大学，2010（34）：67-70.
[5]李希元，闫静雅，孙艳萍，盾构隧道施工工程事故的原因和对策地下空间与工程学报，2005-12第6期