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摘要：伴随着经济的迅速发展，地铁施工项目的发展步伐也在不断加快，有关的地铁隧道盾构施工安全事故的发生也逐步引起了社会各界的关注。所以，在保证施工质量的前提下，怎样借助高效的安全管理方式来避免施工阶段可能产生的安全风险问题成为人们关注的重点。本文主要针对地铁盾构施工过程中存在的安全风险问题展开了讨论，并且提出了有效的安全风险管理措施。
关键词：地铁；盾构施工；安全风险；管理
在地铁工程的实际建设过程中，风险问题不可避免，而且，不同城市、不同地质、不同水文、不同环境会带来不同的风险，不同的风险就会有不同的处理措施，如果处理不当就可能带来不同的安全事故，不仅威胁整个工程建设过程中施工人员的生命财产安全，而且影响地铁工程在社会中的良好形象。所以加强对盾构施工过程中遇到的风险的研究，针对不同的风险形成相应有效的处理措施，减少和降低风险对施工的影响就显得极为重要。
1地铁盾构施工概述
盾构法主要是通过盾构机械设备对隧道工程进行掘进施工，对管片实现安装的过程，这种技术形式是在地下工程中有着广泛的应用，一般在某个隧道基坑施工以及结构建设中实现其自身功能，在盾构机中的工作井中，从始发工作井开始掘进，然后向着工作井不断开展，在此方法应用中盾构机是其核心环节，在施工中不仅受到地面上的压力，并且还需要利用自身的结构实现工程建设，在盾构机中的前侧位置上装有全断面切削刀盘，千斤顶安装于盾构机中，能够保证掘进工作的进行，在尾端位置上安装管片，保证盾构机每个管片之间的距离，在盾尾及时完成一环管片安装。相对于其他施工方法而言，在地铁施工建筑物密集地段，选用盾构法可降低道路及建筑所受到的影响。盾构机械化程度较高，可按照规律的程序操作，便于施工控制。另外，盾构法受气候条件干扰较小，并可通过控制施工参数，将地层扰动控制在最小范围内。当然，盾构法也存在自身缺陷。首先，盾构法投资较大，运作成本较高;其次，当地层中存在沼气、空洞、流沙地时，会对施工效果产生极大影响;另外，盾构液压系统、自控系统操作较为复杂，对相关人员具有较高要求。总体上来看，盾构法是地铁区间隧道施工过程中行之有效的方法之一，但也会受到部分因素干扰而产生风险，需要采取相关措施对这些风险因素进行控制，保证施工得以顺利进行。
2地铁盾构施工中风险管理内容
2.1风险管理范围
1）要实现对可能发生的安全风险进行预测，并实现对相应经济损失额明确；2）基于安全风险的发生下，如耽误施工工期而致使施工工期延长的情况下，需要实现对相应风险的管理；3）要针对施工人员技术落实不到位以及操作不规范所引发的风险隐患进行管理；4）针对地铁施工周围建筑设施，如果存在沉降等问题，则需要落实相应的保护措施，以规避风险。
2.2风险识别
在地铁盾构施工风险管理的过程中，需要对所可能存在的风险进行识别，在充分识别潜在风险的基础上，为实现相应安全风险管理措施的科学制定以实现安全生产管理目标奠定基础。在实际践行的过程中，主要需针对如下几方面进行落实：1）要针对相应勘测设计资料进行详细的解读；2）要针对隧道本身施工的地质环境进行分析，以明确相应地质水文的状况；3）要针对盾构机械设备进行检查，主要针对相应的参数内容进行核实；4）要针对施工组织设计方案以及相应的施工管理内容进行检验。
2.3风险估计与评价
基于风险识别的基础上，则需要通过对相应施工信息资料的全面掌握来实现对风险发生概率的计算，通过相应数据来搭建风险模型，进而借助风险概率的获取来实现对风险引发后果的估计。在风险评价上，需要对所预测的风险发生概率与所引发的后果进行评价，然后将这一评价结果与相应的标准进行对比，根据风险发生的概率来明确是否接受这一风险，进而实现对所存在安全风险的保守估计。
3盾构施工的风险源
要保证盾构施工过程的安全顺利进行，务必做好以下三个方面管理工作地质、设备和人。这三方面是盾构施工的三大风险源，某一方面出现问题都极易引起事故的发生。地质是基础在进行隧道施工时，对于地质情况的掌握与分析是确定施工方案、设备型号选取及施工技术人员配备是进行盾构施工、安全管理及风险评估、防范的基本出发点。设备是关键通过对地质资料的分析与评估，选择合适的设备，与地质匹配的刀具等是降低事故发生率的首要条件，同时，在盾构施工过程中，技术员的操作不当、保养不当也是引发事故的重要原因。人是根本通常情况下，地质情况和盾构设备的选择都不可能百分之百和自然环境相适应，此时人的作用就显得十分重要。同时，由于地质情况的分析、设备的选择等都是依赖人来完成。因此，人也是盾构施工过程中最根本的风险源。
4地铁盾构施工中存在的风险类型
4.1盾构进出洞存在的风险
对于盾构进洞主要指的就是在始发井当中采用相应的基座以及反力架等，使得盾构机在一定意义上能够和基座向分离之后能够通过井壁当中的洞口沿着既定路线实施相关工作。对于盾构出洞主要指的就是盾构机在竖井的外侧不断的朝向竖井内部的基座进行施工，其主要流程就是做好相应的准备工作基础上，对洞门有效拆除以及掘进和对洞门的封堵。按照相关调查研究，在盾构机械的进出洞口当中，最大的就是需要确保洞口的土体稳定，在这当中，如果端头加固其自身的效果不是很高，这样不但会造成其洞口面产生流水，严重的还会造成地面出现沉降问题。
4.2开挖面失稳风险
在进行地铁隧道的盾构施工过程中造成开挖面失稳的因素主要是在进行开挖之前的前方存在流砂或者管涌等问题，所以造成盾构机的突沉现象与盾构机磕头的现象，除此之外，在开挖中前方中如果有地层空洞存在，也是影响盾构机的轴线施工的主要因素，主要造成塌方、偏移、沉陷等问题。盾构机推进中，一般会发生超浅覆土的现象，从而造成冒顶问题。如果在盾构机的正常运行中，突发涌水，势必严重的发生大面积的塌方。水泥浆的性能也是影响因素，如果其性能不佳，会直接影响挖土地的稳定性，造成地表变形。
4.3车辆伤害的风险
盾构隧道的水平运输主要是靠电瓶车，由于隧道搭设的临时性轨道质量相对比较差，如果电瓶车刹车不灵敏或者司机不正当的操作都会使电瓶车发生意外，造成电瓶车溜车事故，轻者撞坏了设备，重者伤及人命。
5地铁盾构施工风险控制措施
5.1有效避免隧道盾构机施工中坍塌事故
在进行塌方事故的处理过程中，需要对其产生原因进行科学的分析，进行针对性措施的采取，最大限度的避免地表沉降的严重化，从而确保盾构机运行的正常性。其中需要注意的有这几点：①对塌陷的地表水进行相应的拦截，最大程度的避免地表水渗入隧道，减小隧道的涌水量，同时需要进行及时的塌孔回填工作；②严格的把控盾构机的推进速度和出土速度，从而确保在进行地层开挖中的压力平衡，最大限度的降低地表沉降量；③对注浆量进行提升，从而避免地表沉降范围的扩大；④对出土量、土仓压力、注浆量进行严格的监管，保证其测量的精确性，同时进行掘进参数的调整工作。
5.2地表隆起和沉降风险的防范措施
城市地铁盾构施工极易对土体产生扰动，不可避免的导致前方土体隆起或沉降，对周边建（筑）物及地下管线将会造成影响。主要措施：①盾构掘进前对周边建筑物及其管线进行调查，并制定相应保护方案；②调整掘进施工参数，土压设定要考虑建筑物荷载，推进速度应保证平缓，推力设定适中，尽量减少对土压的扰动；③同步注浆配比根据建筑物情况，适当调整含砂率和稠度，防止浆液凝固后收缩或膨胀。适当调整填充系数，控制填补间隙；具体注浆示意图如图1所示。④拼装后5-8环位置，合理二次注浆，达到设定压力值时停止注浆。后续根据建筑物沉降结果，适当调整。
5.3盾构掘进失稳风险的防范措施
对于掘进粉砂层、淤泥层等不良地质的时候如果没有做好前期的准备工作，很容易出现问题，其主要是受到人员操作以及土压设置方面的影响，从而使得开挖出现失稳的情况，对于该部分需要引起高度重视，并采取有效的措施进行控制，从而确保建筑物的质量。首先，在掘进之前需要有效的分析底层土质，并且也要充分的考虑到承压水方面，从而选择合理的土压参数。其次，改良渣土。就目前的情况来看，如果渗透系统太高，地层稳定性很容易受到影响，对此需要进行改良，主要是采用添加膨润土、泡沫等添加剂，从而能够合理的控制。
5.4盾构掘进施工过程中安全管理措施
严格按照技术要求进行盾构机选型，并成立设备维修保养小组对设备进行全面的维护和管理，设置专门的仓库用于存放易坏、易损的配件。在施工前要制定转向应急预案、施工方案、设备操作规程以及作业指导书，做好施工作业人员和技术人员的培训工作。盾构始发后，将前100环作为试掘段，根据此段的施工情况对施工参数进行优化。根据监测数据对管片位移、地面变形规律等进行总结和归纳，掌握盾构推进参数、二级注浆参数和同步注浆参数，分析盾构施工过程中有可能对周围环境产生的影响，并制定出相应的操作规程，保证各个环节作业的标准化、协调化和规范化。施工过程中加强对建筑物和地表的监测力度，必要时可以适当增加监测频率和监测点位，将得到的监测结果及时向技术部分进行反馈，并根据实际需要对施工方案进行调整，保证施工安全。
5.5有效控制刀盘和刀具磨损
在变化较大的岩土地层中进行施工时必须避免刀具出现磨损，其主要包括以下几方面：应当选择硬度较大、抗剪性较强的刀刃，并在施工中应当充分结合重型刀具进行施工；对所有刀具进行合理布置，并通过增加刀具数量的方式提升施工效率；合理控制长短刀具的使用比例，从而满足不断变化的岩土层施工需求；对滚刀进行适当改造，以保证在特定岩层中进行掘进的基本效果；对刀具进行有计划性的更换，从而有效控制刀具磨损的基本程度。
5.6要强化对施工材料质量的重视程度
基于施工材料对施工安全所产生的影响，在实际落实安全风险管理工作的过程中，则就需要严格把关材料质量，可从如下几方面落实：第一，针对水泥的规格与性能质量进行严格把关，确保性能的达标以保证混凝土强度能够符合标准；第二，要针对管片进行严格验收，确保进人施工现场的管片材料不存在质量问题，并以受力性能试验来进行检测，以避免后期隧道发生渗水的问题；第三，要针对外加剂进行检验，针对相应减水剂等性能进行验收，以确保混凝土结构强度的达标，实现对施工安全风险问题的有效规避。
4.2提高施工人员的素质
施工人员是一个工程的质量的决定性因素，这就需要对施工人员的专业素质进行培养，其中包括对施工人员的选取进行要求，确保能够掌握专业的施工技能，其次还需要对是施工人员进行定期的培养，保证施工人员能够了解施工风险管理的重要性，提高施工人员的素质能够有效的对施工风险进行有效的管理。
5.7信息化系统的搭建
1）实现相应预警机制的建立。针对地铁盾构施工过程中所存在的安全风险隐患问题，为了强化事前预防风险措施手段的完善制定以及实现对风险的有效控制与规避，则就需要进行三级预警相应机制的搭建，通过这一应急指挥系统，确保在及时收到相应安全风险警告信息的同时，落实及时的抢先处理措施；同时要确保分工明确，落实相应的责任到个人。2）建立信息化安全管理系统。借助这一管理系统的搭建，则能够实现远程监控与管理，针对相应的施工方法以及施工技术参数等进行监控与把关，进而为实现对施工技术落实不规范等所引发的安全风险隐患问题进行规避。
结语
在城市地铁建设中，盾构法施工技术在已得到广泛的应用，盾构法施工对周围建筑及地面变形控制较好、施工速度快，施工环境好，而且盾构隧道的造价已接近甚至低于矿山法隧道或明挖法隧道。但在盾构施工重要节点环节和特殊施工环境时，仍存在较大风险，因此，在盾构施工技术提高的同时，施工风险安全管理工作也要同步提高，将地下复杂地质条件、周边环境、地下水位等影响因素纳入考虑范围之内，结合盾构施工规范和盾构施工经验对风险的控制，制定更加详细性、准确性、高效性的保障性措施，以便应对各种高危风险。
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