浅埋暗挖法地铁隧道施工安全风险管理分析 韩高峰

发表时间:2020/2/26   来源:《建筑学研究前沿》2019年21期   作者:韩高峰
[导读] 进入新世纪以来,我国城市轨道交通的发展速度不断提升,目前,成为轨道交通已经成为城市居民的主要出行方式之一,各个城市的轨道交通建设力度也在持续加强。

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        摘要:进入新世纪以来,我国城市轨道交通的发展速度不断提升,目前,成为轨道交通已经成为城市居民的主要出行方式之一,各个城市的轨道交通建设力度也在持续加强。在地铁项目建设中,隧道施工最常采用的方法包括浅埋暗挖法、盾构法等,其中浅埋暗挖法的技术发展虽然已经比较成熟,但在具体应用的过程中,常常因地质因素或是配套技术的影响导致安全事故,因此对施工安全风险管理进行探究具有重要意义。浅埋暗挖是一种地下洞室暗挖施工方法,与地表距离较近,在地质条件改造的基础上,科学控制地表沉降,以格栅和喷锚作为初期支护手段,依照一定原则开展具体的施工操作。浅埋暗挖技术适用于地层岩性差、地下洞室埋深浅、周围环境复杂且存在地下水的施工环境中。为促进浅埋暗挖技术在地铁施工中得到科学化应用,应当准确把握地铁工程项目特点,规范施工环节,加强浅埋暗挖地铁安全风险控制,全面提高地铁车站施工质量,降低安全隐患,维护地铁车站工程建设的经济效益与社会效益。
        关键词:浅埋暗挖法;地铁隧道;施工安全;风险管理
       
        
        1地铁建设发展及浅埋暗挖法隧道施工
        1.1我国地铁隧道浅埋暗挖法施工安全风险管理研究的意义分析
        近些年来,我国城市地铁建设的规模越来越大,由于经验积累不足,加之建设周期较短,因此经常有事故发生,造成了较为恶劣的社会影响。作为地铁隧道施工中最常用的方法,浅埋暗挖法的实施会受到许多因素的影响,其中包含隧道上部土层覆盖厚度、地面建筑设施密集度、地下管线分布等,这就要求施工单位在具体施工中不仅要对施工方式进行合理的选择,同时要应采取一定的辅助措施保障岩层的稳固性。尤其是在隧道施工中,地表沉降很可能会对周边建筑造成损害,甚至威胁到城市居民的人身安全,基于此,必须尽可能的加强安全风险管理。
        1.2地铁隧道浅埋暗挖法施工的特点分析
        若是采用浅埋暗挖法进行地铁隧道施工,不能只单纯的考虑埋深,因为暗挖隧道对于环境条件有着较高的要求,因此通常情况下,在隧道深度和宽度之比低于1.5时才应进行浅埋。同时,在开挖作业前,要采用超前支护提高地层结构的稳定性,而且在初次支护后要及时进行二次衬砌。总体上而言,浅埋暗挖法施工的特点主要包括以下几个方面:其一,地质情况复杂多变,难以准确预测。其二,施工现场周边的环境较为复杂。其三,施工方法选择具有多样性。其四,开挖方式灵活,基本上不会受到断面情况的限制。其五,风险管理难度较高,地表沉降控制难度较高。其六,施工作业对地面交通、周边商业活动以及居民生活产生的影响较小。
        2地铁隧道浅埋暗挖法施工安全风险管理存在的问题
        在地铁隧道施工中,浅埋暗挖法比较适用于软弱围岩地层区域,它能够对地址条件进行良性改造,对地表沉降进行有效的控制,但也存在一定的安全风险。因此在实际施工中安全风险管理十分必要。结合近些年来我国工程实践来看,浅埋暗挖法地铁隧道施工安全风险管理存在的主要问题有以下几点:
        2.1前期准备工作不足
        由于我国各地区的建设环境差异较大,因此浅埋暗挖法的应用并未形成统一的施工工艺,因此采用的配套施工工法也各有不同,设计人员必须结合项目实际情况对施工工艺进行科学合理的设置,使其与工程实际形成良好的契合。但在实际工作中,很多地铁项目的施工工艺设计都未贯彻落实因地制宜的原则,以至于施工工艺、施工方案和工程实际存在冲突之处,埋下了安全隐患。
        2.2施工过程管理不到位
        除了保障施工方案的科学可行之外,在地铁隧道浅埋暗挖施工的过程中,还应保障施工单位严格按照施工方案的内容及要求开展作业,如此才能保障施工活动安全有序的开展。但结合实际情况来看,很多项目施工都存在变更管理不严格的情况,以至于施工方案实施情况十分不理想。例如,在上海地铁4号线施工过程中出现的透水事故就是施工顺序变更造成的。除此之外,施工地质情况管理不足也引发了一定的安全问题。
        2.3缺乏完善的施工安全风险管理体系
        根据我国相关规定,施工项目开展的过程中,必须建立相应的安全管理体系,并构建完善的安全管理机构,保障人员充足。但在实际施工中,很多地铁项目都未按规定严格实施,安全管理体系因存在巨大缺陷无法发挥出有效的作用,对项目安全风险管理造成了巨大的影响。



        3浅埋暗挖法地铁隧道施工安全风险管理的要点
        地铁6号线慈寿寺站~花园桥站区间玲珑路段,呈东西走向采用盾构法+明挖法+暗挖法施工,从东往西慈~花区间1142m盾构法将穿越昆玉河+花园桥站出入口明挖法+378m花园桥站暗挖法,为减少车站施工对交通的影响,穿越西三环花园桥地下全部采用暗挖法初支与花园桥柱墩仅相距1.5m。共有特价风险源一项,一级风险源23项。
        3.1施工准备阶段的安全风险管理
        地铁隧道施工复杂多变,做好施工准备阶段的安全管理能够有效的降低安全风险,具体内容包括以下三个方面:
        首先,对地质和环境安全风险进行有效的识别。综合岩土工程勘察资料、环境调查资料、地址踏勘资料以及环境核查资料,对地质、环境安全因素进行的全面的分析,掌握安全因素可能对施工作业带来的安全风险。
        其次,对重点施工工艺的安全风险进行分析。在浅埋暗挖法施工中,比较重要的施工工艺包括超前支护工艺、支护体系施工工艺、开挖工艺、降水工艺等,在施工前,施工单位要结合这些工艺实施的具体内容对事实过程中可能出现的安全风险进行全面的分析掌握,并做好安全风险事件发生可能性及严重程度的评估。
        最后,对施工组织的合理性进行评估。施工组织的内容主要涉及到了施工部署、施工准备、安全风险管理体系等内容,在施工开始前,要对这些内容进行严格的评估,保障施工顺序、施工总体方案、施工工艺流程、施工组织机构、施工现场准备、安全生产管理制度的合理性,为后续施工作业的开展奠定坚实的基础。
        3.2施工过程中的安全风险管理
        首先,对施工开挖面地质风险进行管理。对土质性质及其变化情况进行严密的监控,掌握其与地质勘查、踏勘结果以及设计条件出现的差异。对开挖面土体渗漏水情况进行控制。对工作面坍塌的位置、规模、发展趋势进行深入分析,掌握原因。
        其次,支护结构体系的安全风险。对支护体系施作及时性情况进行了解,全面掌握渗漏水情况、支护体系开裂、变形情况等。同时,对支护体系施工质量缺陷进行掌握,分析安全风险部位支护结构出现施工缺陷的位置以及可能造成的后果,采取措施进行防范。
        再次,周边环境安全风险管理。针对建筑物开裂、渗水情况、既有线路开裂、剥落情况、道路开裂、沉陷、隆起情况、地下管线破损情况以及周边临近施工情况进行全面监控,一旦风险异常,及时停止施工,分析原因,做出调整,最大程度的降低施工作业对周边环境造成的影响。
        最后,对特殊施工工序和关键部分进行强化管理。变线段隧道施工的工法转换较为频繁、结构跨度较大,因此施工内容较为复杂。渡线段左右线间的狭窄柱较薄,很容易在频繁施工的干扰下出现坍塌现象。对于以上特殊施工工序,施工单位必须加强重视,不紧要做好安全风险分析,还要对具体施工作业进行严密监控,以便对意外事故进行有效的防范和处理。
        3.3临时支撑变形防控措施
        1)隧道掘进严格执行“官超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针。2)上下台阶预留5m空间。3)临时支撑安装时严控其安装质量,严控锁脚锚杆打设质量及通长连接钢板焊接质量。4)临时支撑应帮螺纹22钢筋,焊接长度需满足单面焊10d。所有焊缝均采用搭接电弧焊,焊缝高度不小于10mm。5)A型衬砌断面临时支撑锁脚锚杆打设时沿掘进方向倾斜20°左右。
        3.4 突水突泥处理措施
        隧道衬砌受到的水压值与围岩渗透系数息息相关,面对此种情况,需要使用压注固化填充浆液来填充围岩空隙率,从而降低围岩渗透系数达到标准值以下,使得围岩形成透水性不高的岩墙,这样就可以使注浆范围内的岩体可以有效承受水压力。在进行地质判断时,若是渗透系数在10-6-10-7cm/s以下时,此时认定围岩不透水。针对此问题,若是隧道进行局部注浆,可以有效降低围岩渗透系数到10-6cm/s,此时可以忽略水压力对衬砌产生的作用。而隧道周边围岩的渗透性发生降低,一方面会使衬砌结构不受水压力,从而降低衬砌变形的可能性,另一方面渗入围岩以及衬砌之间的水量和需要从隧道当中排出的水量也比较少。
        结论
        综上所述,浅埋暗挖法地铁隧道施工的复杂性较高,安全风险因素众多,因此必须加强安全风险管理,保障施工作业的顺利实施。
        参考文献
        [1]张明东,姜金言.浅埋暗挖地铁隧道施工技术与风险探析[J].建筑技术开发,2016,43(12):66-68.
        [2]孔乐.浅埋暗挖法地铁隧道地表沉降监测分析[J].科技创新与应用,2018(12):60-61..
        

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