冯 德 威

(中铁十七局集团第六工程有限公司，福建 福州 350000)

隧道工程具有不确定性、复杂性和隐蔽性等特点，施工风险比较大。如果选用的施工措施不合理，极易造成事故，造成经济方面的损失，甚至会影响作业人员的生命财产安全。文章结合实际案例，对隧道盾构风险进行了分析，然后对施工风险的控制措施进行了探讨。

1 工程概况

圆博圆站—天元湖站区间以圆博圆站为起点，向北沿规划的背景南大街下方敷设，侧穿综合管廊后到达天元湖站，区间沿线主要为空地，区间上方修建市政道路，管廊的宽度为8.4 m，高度为5 m，考虑到综合管廊未贯通，里面无市政管线，区间隧道采用盾构法进行施工，右线盾构起始里程为K32+911.190，终止里程为K22+735.900。线路总长度为824.71 m，右线盾构起始里程为K32+911.190，终止里程为K33+735.900，线路总长度为824.683。文章以此工程为例，对盾构施工过程中存在的风险进行分析和探讨。

2 采用盾构法进行隧道施工存在的风险

2.1 盾构进出工作井施工过程中容易引发的事故

2.1.1吊装和拼装时容易出现事故

在采用大直径盾构机进行施工时，需要分块进行吊装然后在工作井内完成拼装，而且拼装工作需要花费较长的时间，若在此期间发生暴雨等灾害性天气，由于这时工作井内的排水设施未能做好，因此极易发生灾害性事故[1]。另外，如果现场管理混乱、未能按照图纸的实际要求进行安装或设备吊装中的指挥不当等，同样也会发生此类事故。

2.1.2盾构出发时易形成的事故

当工作面被凿开时，可能形成的事故有：1)由于冻结失效导致工作面出现了漏浆的情况。2)由于盾构的直径比较大，在凿开工作面后会产生很大的压力，会因土体的压力导致盾构不能顺利推进，若所形成的逆向推力过大，还会导致盾构出现后退，由此形成事故。3)在盾构推进的过程中，土体开挖量比较大，一旦开挖的土体量超过上浮土体量，会导致盾构出现上浮的情况。经过分析发现，上述问题出现主要是因为拆除临时挡土墙的方式不对、盾构施工控制措施不正确、止水帷幕失效等原因造成的。

2.1.3盾构抵达时很容易产生事故

盾构抵达时，如果止水帷幕失效、拆除临时挡土墙的方法不正确、盾构的掘进速度和推力不能达到设计要求，均会引发事故。此外，盾构姿势的控制不当也会引发此类事故。

2.2 盾构穿越过程中存在的风险

盾构在穿越砂层时易发生多重风险，主要表现为以下方面：

1)因为地质等因素，施工过程中可能会遇到孤石等不明故障物，在这种情况下，若盾构机在向前推进过程中遇到这些障碍物时，则极容易发生安全事故。

2)由于覆土较浅、水压较大，当盾构机到达这一区域时，如果支护压力设置不当，那么极易出现开挖面断裂等事故。

3)采用盾构法进行隧道施工时，如果盾尾注浆压力小、注浆量不足，那么就容易发生上部覆土坍塌的情况，从而导致涌水涌砂事故的发生；若注浆压力过大时，则极易因冒浆密封失效而导致涌水涌砂事故。

2.3 超大盾构工作面有失稳的风险存在

在进行盾构施工过程中，如果泥水压力过大，很容易导致开挖面出现隆起的情况。如果泥水压力过小时，会使开挖面出现坍塌的情况[2]。通过分析认为，导致这种风险主要是由于下述因素造成的：

1)由于压力没有达到要求，导致泥水舱中进入了开挖土体，导致地基出现了比较大的沉降，甚至会使地表出现塌陷。

2)因支护压力过大而致使地表处出现隆起。当施工面位于江底时，很容易出现失稳的情况，严重时会使水回灌到隧道中，甚至会将隧道淹没。

2.4 管片密封失效造成的风险事故

若管片密封失效，则极易引发风险事故。这种事故发生的原理在于：管片密封失效导致管片接头位置发生漏水、漏浆，然后在承压水的作用下引发隧道内突然出现涌水的现象，在这种情况下，极易引发地表的沉降。

2.5 盾尾冻结法施工的风险原因

1)盾构机变位冻结时，在冻土力的影响下会使盾构机出现变形，并进一步导致隧道横断面出现变形，由此导致隧道的椭圆度达不到设计要求。

2)在盾构隧道冻结施工的过程中，盾构机受力变形之后会引发隧道横断面的变形，而隧道横断面的变形会使隧道管片承受较大的压力，因此会导致管片环出现开裂。

3)在隧道冻结施工过程中，如果冻结仪出现故障会造成冷却备料过少、突然出现停电、冷却质量不达标等问题。

4)解冻时主要存在下述两方面的施工风险：解冻会导致地基产生变形，从而形成地表的沉降及地下管线的受损；解冻后的隧道会产生回缩变形，并导致隧道出现渗漏水。

3 隧道盾构施工风险的正确应对措施

3.1 盾构从工作井进出时的施工风险正确应对措施

1)必须按照地下工程防水施工的基本要求开展作业；2)会导致工作井的排水和降水施工量增大；3)在洞口和进洞一定区域开展冻结加固作业，并控制好冻结施工质量；4)盾构施工之前，要先将盾构端头井分为接收井、出发井，并布置临时支座抵御千斤顶产生的推力，对地基进行加固确保盾构进出工作井时的安全性；5)盾构机必须具有精准度较高的导向定位系统。使用井下跟进导线系统和地面三角网测量吊架的轴线，安排工作人员测量各环的衬砌，如果和设计轴线存在偏差时，则应及时进行纠正。在测量过程中通常采用全站仪与水准仪作为测量仪器，这种测量由于对测量精确度要求比较高，所以需要定期核对校验。

3.2 盾构从砂层穿越时风险应对措施

1)要做好地质勘探工作，并准确的把地层的真实情况反映出来；2)强化对泥水仓压力的测试，以此确保开挖面的稳定性；3)控制好掘进参数；4)合理确定渣土的松散系数，严格控制出土量；5)加强管片拼装质量的管理，确保防水良好；6)确保注浆过程中注浆压力和注浆量保持在合理状态；7)做好监测工作，及时反馈监测信息。

3.3 盾构工作面的失稳风险应对措施

1)做好水泥质量的管理工作；2)根据地质条件的具体情况，合理的布置泥水压力；3)要做好水仓压力的监测工作，适当增加监测的频率，确保开挖工作面处在稳定的状态下；4)在盾构机处于停机的状态时，要重点做好泥水的管理工作。

3.4 管片密封事故风险的应对措施

1)要做好管片拼装工作者的培训工作；2)隧道的衬砌拼装成环必须按照由下向上的安装顺序进行施工；3)在管片的安装过程中，应将防止止水橡胶脱胶作为施工中的重点环节，并采取有效措施予以应对；4)针对管片弧面上产生的混凝土剥落和开裂问题，需要安排作业人员及时处理。

3.5 盾尾冻结法风险应对措施

1)需要根据地质的具体情况设置泥水支护压力。2)利用压力降土颗粒之间的空隙水排出，提升土体抗剪强度。不仅可以充分对隧道的累积沉降量进行控制，并且可以对地表的沉降速率进行抑制，从而使地层变形快速归于稳定。3)利用注浆的方式使围岩物理力学性质得到改善。

4 结语

在进行过江隧道盾构施工过程中，存在着非常高的风险，为了保证隧道工程能顺利开展，避免出现风险事故，需要认真分析过江隧道盾构风险的成因，并对施工风险有可能引发的后果进行分析，针对风险形成的原因制定出相应的风险控制措施，本隧道工程顺利完成了施工，达到了施工要求，值得类似工程借鉴和参考。

[1] 李俊伟，李丽琴，吕培印.复合地层条件下盾构选型的风险分析[J].地下空间与工程学报，2007(S1)：1241-1244，1260.

[2] 白中仁.广州地铁修建中的盾构选型[J].现代隧道技术，2004(1)：10-13.