淺談盾構機始發安全控制措施

李毅

摘要：目前，我國城市地鐵建設如火如荼，而作為地鐵區間除部分不良紙質或外部條件影響外基本全面使用盾構法施工，而盾構機械作業除了施工進度快、成型質量高、經濟效益高之外，同樣面臨著其他大型設備作業一樣的安全風險或更甚，如盾構始發、接收，下穿既有線、下穿河流、帶壓換刀等，一旦出現安全問題，容易造成較大的社會不良影響。本文根據施工成功經驗著重介紹盾構機始發掘進的安全保障控制措施。

關鍵詞：地鐵施工;盾構工法;始發掘進;安全控制

1盾構機始發易出現的安全問題分析

（1）始發端頭加固不到位，盾構機掘進時造成地面塌陷。

（2）始發洞門封堵及加固不到位，盾構機初始掘進時地層水大量涌入對應的車站。

（3）始發端影響范圍建筑物未加固到位，盾構機施工時造成建筑物下沉或拉裂。

（4）始發端范圍隱埋管線未加固，盾構機初始施工時造成管線如煤氣、水、電纜破壞。

（5）始發臺架加固不到位，造成盾構機初始掘進時“栽頭”。

（6）負環管片支撐加固不到位，造成傾覆。

（7）其他機械安全及作業安全問題如平板小車剎車失靈、人員高空墜落物體打擊等。

2安全風險控制分析

通過多年從事地鐵盾構施工經驗分析總結，始發階段發生安全問題的主要原因有以下幾點：（1）地勘資料不準確，對應的設計措施無法滿足實際。地勘作為提供設計基礎數據的第一步，如不能對盾構始發段地質水文情況、地下管線、暗溝情況及周邊建構筑物情況進行實地勘察，僅憑經驗法、問詢法很難給出準確數據為設計依據提供支撐。（2）施工調查浮于表面。施工作為設計措施落實的最后一步，如不能提前調查核實或過程管理不到位，硬搬措施而不考慮實際情況極易造成不可逆的影響。（3）過程控制不到位。施工過程中未能將設計措施嚴格落實到位如加固措施、降水措施、始發準備措施等，出現如地面坍塌、車站涌水等事故，造成較大的社會不良影響。（4）安全應急措施不到位。盾構始發作為重大風險源之一，對應急措施準備、演練等都有具體明確的要求，然現場時常僥幸心理作祟，未能提早準備如發電機組不能正常使用、砂袋未提前裝砂、水泵未提前接線調試、應急藥品失效等等，以及未提前進行演練，出現突發事故，慌亂一團，錯過生命、財產的搶救時間。

3 盾構機始發安全控制措施

盾構始發施工前，務必組織人員對始發端進行核實調查，尤其是暗溝、暗河、廢井和管線等，與地勘不符提前協調，確認加固措施滿足安全要求，并根據開工條件的要求，全面排查包括管理體系、措施落實、周邊范圍風險源的核查、應急搶險準備等情況，確保安全處于受控狀態。

3.1始發端頭加固不到位控制

始發端頭加固不到位控制，盾構機掘進時造成地面塌陷。目前盾構機始發端地層加固較多采用洞門環大管棚注漿加固+地表小導管/袖閥管注漿措施。

（1）大管棚注漿加固主要為洞門上部約120°范圍，型號一般為φ108，管棚須提前鉆孔，以使漿體在壓力作用下向周邊土體擴散固結;尾部呈椎體，長度最少大于2倍洞涇，整體呈扁擔狀支撐上部土壓力?？刂浦攸c為一是管棚施工質量，進洞門后上偏2°左右;二是壓漿質量，一般采用較高壓力將素水泥漿壓進土體后擴散以起到固結土體效果，提前換算理論壓漿量并對比是否達到要求;三是加固效果的驗證，固結土體到28d后取樣進行驗證是否固結到位。

圖1 管棚加固布置示意圖

（2）地表注漿加固措施主要控制重點一是漿液質量，要嚴格按設計配比進行，確保有效固結土體;二是鉆孔深度及壓漿、加固范圍，包括橫向縱向及截面深度;三是固結效果驗證。

3.2 始發洞門封堵及加固不到位控制

始發洞門封堵及加固不到位，盾構機初始掘進時地層水大量涌入對應的車站。始發洞門范圍車站圍護樁大部分采用玻璃纖維筋，涌水問題須根據設計及實際情況，水量較大可采用井點降水配合水位監測點判斷，滿足要求后方可進行始發掘進施工;部分地層如砂卵石地層井點長時間降水易造成地層含沙量大量流失，進而形成地層空洞，對后續施工造成較大安全隱患，此類地層最好采用井點回灌降水。少水或無水地層可通過鉆孔自然排放觀察即可，水位觀測點一般設在中心點往下。

3.3始發端影響范圍建筑物未加固到位控制

始發端影響范圍建筑物未加固到位，盾構機施工時造成建筑物下沉或拉裂。建構筑物包括地表上面如樓房結構、地表下面如古墓等。均需嚴格按設計措施要求進行加固一般為注漿加固，并設立監測點進行整個始發影響階段的觀測，并根據進度情況加強監測頻率，整個掘進期間設專人值守。

3.4始發端范圍隱埋管線未加固控制

始發端范圍隱埋管線未加固控制，盾構機初始施工時造成管線如煤氣、水、電纜破壞。地下管線尤其是老舊城區非常復雜，且管線故障影響及反響極快如光纜線、用電線、供水管、煤氣管等，要保證施工安全一是施工前務必實地調查到位，并反饋按設計措施進行加固如原位注漿、改移線路、暫停使用等;二是積極溝通協調產權單位，遇突然情況能及早控住局面如給水管損壞需立即關閘處理等。

3.5始發臺架加固不到位控制

始發臺架加固不到位，造成盾構機初始掘進時“栽頭”。盾構機始發“栽頭”問題時有遇到，大部分原因為盾體始發時扭力測算有誤+始發臺架與洞門段加固不到位如支撐鋼架加固不到位、始發臺架姿態控制差造成。

盾構始發臺架于洞門之間這段銜接支撐鋼架既是薄弱環節也是重要環節，該處加固方案必須認真測算審查，確定其材料選用、間距控制及焊接質量的要求，焊接質量方面施工現場較難掌控，可升級焊縫標準如三級變為二級進行探傷檢查，也可請專業人士焊接。千里之體潰于蟻穴，此處焊縫本人看來即為蟻穴，務必做實，遇特殊情況如已有“栽頭”不可控趨勢時，可將整機后退重新整理在始發。

盾構始發的垂直姿態一般為+20～+30mm，須由測量復核準確并錄入盾構機，過程中根據進度情況及時人工復核佐證盾構機姿態同時提前糾偏，因為盾構機掘進整體呈蛇形狀，無法做到即時扭變姿態，故人工復測、勤糾偏極為重要。

3.6負環管片支撐加固不到位控制

負環管片支撐加固不到位，造成傾覆。負環管片作為進洞的輔助措施，防其傾覆扭轉非常重要，因為整個始發井空間不會太大，大量設備、人員均在其內。

負環加固措施一般采取左右支撐、前進方向依靠螺栓連接、后方設支撐固定于始發井內結構物方式確保負環管片約束控制到位。負環管片左右支撐包括支撐加固管片、支撐加固管片下方始發臺架，一般均為型鋼支撐，整個管片除縱環向高強螺栓連接外，輔以鋼絲繩整環鎖緊固定。負環管片后方加固亦非常重要，因其除提供盾構機整體前進的反推力外抗扭轉傾覆也是關鍵，方案措施檢算時務必考慮全面。

3.7 其他安全問題控制

其他機械安全及作業安全問題如平板小車剎車失靈、人員高空墜落、物體打擊等。諸如此類常見易發、多發問題的安全控制，一是嚴格安全交底，并根據實際分工種針對性的進行如焊工、起重工、普工等;二是班前講話落實到位，每班喊話強調本班作業安全控點;三是過程加強管控;四是做好日常的培訓教育;五是明確考核獎罰措施。

4 結論

今年新《安全生產法》的實施，從法律層面上明確了安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制，以及重大事故隱患罪的確立，給各行業都敲響了警鐘，工程業作為事故多發、易發領域，各單位須從上到下嚴格履行安全職責，嚴格“管行業必須管安全，管業務必須管安全，管生產經營必須管安全”;盾構始發為重大風險源之一，更應著重做實各項安全管控措施，群策群力、齊抓共管，做到安全生產，綠色生產，促進安全、效益雙豐收。

參考文獻：

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