浅谈盾构隧道施工风险与规避对策

2015-04-10潘庆贤

四川水泥 2015年2期

潘庆贤

（中铁港航局集团城轨公司南宁 530022）

近年来，我国交通运输行业飞速发展，特别是地下隧道的建设已经逐渐成为缓解交通压力的重要手段，在地下隧道的施工建设中，盾构法作为一种常用的施工方法被广泛使用，但在施工中存在很大的风险，需要施工单位采取必要的规避措施才能保证施工质量。

1.盾构隧道施工简述

现如今，为了缓解日趋上升的交通压力，我国一直致力地下隧道的建设。在隧道工程的建设中，盾构技术是其关键的施工步骤，只有做好盾构施工，才能进一步保证隧道工程的顺利施工。盾构施工体系主要有三部分构成，包括施工环境(主要是地质环境)、盾构和施工管理)，只有三部分紧密配合才能完成盾构施工。由于是地下施工，存在很多未知因素，且我国地形比较复杂，施工中可能遭受很多不可预知的危险。因此，施工单位在进行正式施工之前，要先对所涉及到的地质环境进行勘测，充分了解施工环境，根据地质环境设计相应的施工图纸，制定合理的施工方案。在施工人员进行盾构施工时，施工单位要派遣专业的工作人员到施工现场进行施工管理，管理人员要督促施工人员规范操作，及时排除现场存在的不安全因素，针对可能发生的安全隐患做好相应的应急预案，确保盾构施工顺利进行的同时保证现场施工人员的安全。值得一提的是，在盾构的施工过程中，涉及到盾构选型、刀盘及刀具设计、盾构辅助功能的装置等专业的施工配置，我国目前在盾构施工技术这一块还不够成熟，现在所使用的设备距离国际的先进水平也还存在很大的差距，需要施工企业与国家共同努力，积极投入资金进行先进技术的引进，促进建筑行业的发展，这对我国的经济发展也有重要意义。当然，引进先进技术的同时，还要对施工人员进行专业培训，使得施工人员具备较高的专业素质，对盾构设备能够灵活运用。最重要的是能够对各种盾构设备规范操作，在施工过程中能够尽可能避开为危险，减少把安全事故发生的几率降到最低，促进我国交通事业稳步、快速向前推进。

2. 盾构选型及细节功能设计

2.1 工程地质及水文地质的复杂性

一般来说，一条隧道的修建需要跨越一段相当长的距离，加上我国地形一直有复杂多变的特点，对于盾构施工人员是有一定难度的。在一些施工现场甚至会遇到极其复杂的水文地质条件，其经过大自然漫长的洗礼加上人为因素的影响，而且，地质条件存在很大的随机变异性，其复杂程度往往超过施工单位的想象，给盾构施工带来了极大的挑战。因此，施工单位要做好充分的地质勘测工作，运用专业的仪器和方法对施工现场进行精密测量，通过现场测验和采集试样多次进行室内分析等手段得到准确的地质、水文参数，根据得到的数据对施工现场的地质条件进行准确估计，为下一步的盾构施工做好科学合理的理论分析，减少安全事故发生的危险。

2.2 盾构对长距离掘进、复杂地层的影响

在隧道的盾构施工中，往往遇到阻碍需要进行涉长距离掘进工作，这不仅考验施工人员对设备的灵活运用程度，对现场地质条件的敏锐洞察力，还充分考验用来掘进的刀的锋利度以及耐用性。一般来说，观察刀盘为面板型钢结构,刀具配置采取双层切刀结合重型撕裂刀的形式(重型撕裂刀与滚刀可互换),重型撕裂刀运行轨迹无盲区,可有效保护切刀。这样的道具组合形式除了硬岩有很好的切削外，对砂质土和粘土的开挖也有很好的效果。在进行长距离的掘进时，不需要准备多套道具应对不同的地质条件，减轻施工人员的负担，为长距离掘进节省了一定时间，也提高了施工效率。同时，对施工人员的安全也有一定的保障。

2.3 高水压的适应性要求

在隧道的盾构施工中，施工人员除了需要应对复杂的地形外，还要注意施工中的高水压问题。盾构施工中需要需承受最高水压力达到0.6MPa，如果施工人员现场处理不好，将很容易引发安全事故，给施工人员的人身安全造成极大的危险。因此，在盾构工程的施工中要做好高水压的应对工作，在盾尾密封时可采取多道盾尾密封刷（一般是四道）加上一道紧急密封气囊,气囊主要是用来应对紧急情况，起到一个临时止水的作用，为救援队的救援处理提供时间。另外，在隧道的盾构工程中，涉及到很多的细节设计，技术人员要对相关技术参数进行复核设计，确保每一个设计都符合国家的相关标准。当然，施工单位要督促施工人员严格按照相关操作要求进行操作，确保施工人员的安全。

3. 盾构隧道施工常见事故的规避措施

3.1 地质预测预报准确性风险及对策

现如今，我国对于地下地质、水文的勘测技术还存在很大的局限性，现有的勘测一起仪器只能达到一个比较浅的深度，且对于很多复杂地形没有办法进行准确勘测，施工人员在盾构施工中会遇到很多不可预知的风险，增加了盾构施工的难度。因此，在施工单位到达开始施工后，要随队配备专业的地质钻孔器、超声波以及回声测深仪等仪器，在遇到不能判断的不良地质时，用仪器再次进行现场勘测，了解地质、水文条件，包括水源、水深、覆土厚度等地质参数，为盾构机选型、盾构掘进参数的选取及制定相应的辅助措施打下坚实的基础。同时，施工现场的实时勘测，也能及早发现一些可能存在的安全隐患，施工单位可以根据现场的探测情况及早制定或修改已有的施工方案，及时排除可能存在的安全隐患。

3.2 盾构机适应性和可靠性风险及对策

在隧道工程的盾构施工中，最重要的步骤就是盾构机的选型以及确定盾构机的可靠性，只有选择合适的盾构机，配合施工人员的专业操作，才能在地下进行快速施工。盾构机的可靠性包括保持开挖面的稳定、切削刀盘的种类、出土方式、主轴的扭矩、推进能力以及最为关键的盾构机械的密封性能等方面,施工前的地质勘测为盾构机的选型提供了科学的数据，施工人员在参照相关的地质数据后，再根据市面上已有的盾构机的不同功能性以及可靠性选择合适的盾构机进行盾构施工。当然，选型中还要考虑盾构机的耐磨性、耐压性等参数，确保盾构机在施工中不发生变形，防止盾构机在长距离的地下掘进中停止工作，影响施工进度。

3.3 盾构进出洞施工风险及对策

盾构进出洞安全是盾构法隧道施工的一个重要环节。很多盾构施工的安全事故都发生在盾构进出洞上,因此，要做好进出洞的风险规避措施。首先，施工单位要认真研究洞口的地质条件，把洞口的高度、宽度等数据作为盾构机选型的一个重要参数，确保盾构机能够顺利进出洞口。当然，盾构机的始发阶段也会影响到洞口，要注意推力、扭矩的控制,同时注意各部位油脂的有效使用，减少盾构机推进的阻力。