张传振
(上海绿地建筑工程有限公司 上海市 200000)
摘 要：城市地铁盾构施工复杂性较强，存在的影响因素众多，一旦把控不到位，很容易产生意外问题，威胁施工的安全性。故而为最大程度的保证工程的施工质量，就需要在实际作业中，深入分析地铁盾构施工的风险，并对地下管线与河流加以处理，以此减少河流作业带来的各项问题，保障地铁盾构结构整体的稳定性。所以本文首先分析了地铁盾构施工风险控制的意义，分析了常见的风险问题，进而在此基础上，下穿河流控制要点应用流程与要点内容进行了说明，希望本文的论述可以为同类工程研究，提供一些有益的思考。
关键词：地铁盾构施工；下穿河流；风险问题；控制要点
引言
地铁的出现有效减少了地上空间的占用，为人们的出行提供了便利。不过在地铁盾构施工中，下穿河流施工经常会因为较多影响因较多，而产生各种意外问题，增加了地铁建设的风险性。因此，在实际作业中，要做好勘察与规划作业，并根据现场情况设置科学的施工方案，保障地铁工程的质量和安全。
1 地铁盾构施工风险控制的意义
1.1 提高地铁盾构施工安全水平
建筑工程施工极易受到各类主客观因素的影响，地铁盾构施工也不例外。在地铁盾构施工过程中，会遇到各类不可预估性和不可控性因素，这些影响因素的出现会产生不同程度的问题，从而阻碍正常施工，延误工期，造成严重的经济损失。由于地铁盾构施工是在地下环境中进行的，所以施工风险系数也相对较高。在实际施工过程中，有必要加大对各个施工环节的控制力度，将各类风险因素控制在合理范围内，以确保地铁盾构施工的有序开展。
1.2 提升地铁盾构施工质量水平
与地上工程相比，地铁工程最显著的特点就是在地下空间环境中展开施工。施工过程中的不可控性因素较多，施工难度较大，且施工质量管理难度也相对较高。其中任何一个施工环节出现问题，都会影响到整体施工质量，进而增大工程的质量安全隐患。通过对地铁盾构施工中的各个环节实行风险管控，可以及时发现潜在的风险问题，进而采取有针对性的解决处理措施，提高各环节的施工质量，加强整体的施工效果。另外，对地铁盾构施工中的各个环节展开风险管控，还可以帮助技术人员进一步明确施工管控目标，促进整体施工的有序开展，优化施工水平。
2 地铁盾构施工中常见的风险问题分析
2.1 盾构施工下穿河流风险
在地铁工程施工过程中，往往会存在下穿河流的区域，而这种施工环境的特殊性，也在很大程度上增大了施工难度。一方面，河流的河床具有极大的塌陷性，承重能力非常差，另一方面，地铁盾构施工与河流的距离过近[1]。由于地铁盾构施工会产生一定程度的上顶力，极易导致河床底层出现塌陷，顶层土体结构出现空鼓，形成中空层。为有效避免河流水沿河床断层渗入隧道中，施工技术人员往往会对隧道结构进行灌浆处理。需要格外强调的是，如果灌浆处理不及时、不到位，极易导致河流水灌入隧道，不仅会造成严重的经济损失，还会对现场施工人员的人身安全构成威胁。
2.2 建筑物地下管线风险
在地铁盾构施工过程中，多将盾构机作为主要的施工设备。然而，在盾构挖掘中，刀盘连续不间断性、大尺度切削，会改变土体结构的应力条件。一旦土体结构的内部应力发生改变，适应能力会逐渐减弱。当遇到高强度施工时，地面会出现不规则沉降，进而延误施工进度，危害施工安全，降低作业质量。
2.3 地铁盾构施工操作风险
地铁工程是至关重要的城市交通工程。地铁工程与公路工程存在一定的相似性。地铁工程的施工区域跨度较大，而且不同施工区域的地质结构条件存在较大差异。部分施工区域以塌陷性较强、水渗性较差的软土层为主，而部分施工区域以粉土地质为主。对于这些不良地质来说，在实际施工过程中，必须对土层结构实施夯实加固处理。如果在未对不良地质实施夯实加固处理的情况下直接进行地铁盾构施工，则会增大施工的风险隐患，导致工程结构坍塌。
地面不规则沉降是地铁盾构施工中常见的施工风险问题。一旦施工区域以软土层或其他渗水性较强的土质条件为主，那么必定会使地面因外部环境因素的影响而出现不规则沉降，进而威胁地铁盾构施工安全性，甚至对现场施工人员的人身安全构成威胁，后果不堪设想[2]。
2.4 技术人员综合能力风险
在地铁工程项目中，施工技术的成本费用比例较低。而施工人员作为技术执行主体，业务能力直接决定了施工技术的应用水平。换言之，只有确保施工人员具备一定的业务能力，才能推动地铁工程项目施工的有序开展。尤其是地铁工程的覆盖范围较广，里程数较长，专业技术要求较高，对施工人员的业务能力与综合素质提出了更高的要求。
3 七桥瓮站到小天堂站区间地铁建设项目概况
3.1 项目简介
本文以七桥瓮站到小天堂站区间地铁建设项目为例。该项目贯穿秦淮河、秦淮南路、石杨路等区域，整个路段全长在705.098m。区间内的最小半径在800m左右。线路纵坡设计呈现V字形，三点的坡度数值分别为-29.8‰，4.4‰和27.71‰。覆土范围在6.17-18.6m左右。另外，在该路段中间区域内设置联络通道和泵房，促进各项作业的顺利进行。从实际勘察中了解到，穿越河流宽度在87m，河床底标高在2.4-5.7m，最大水深约4.4m，相关情况如图1所示。
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图1 秦淮河平面图
3.2 工程地质条件
作业的两个路段中，盾构结构均下穿秦淮河南侧提防部位，其中一段的最大水深约4.4m，隧道顶部最小覆土埋深距离在6.17m左右；另一段的隧道覆土埋设深度在13-19m左右。盾构结构穿越区域的土体结构中，包含粉质黏土、杂填土、淤泥质粉质黏土等，实际作业前需开展细致分析和勘察。
3.3 水文特征
施工路段以地表水和地下水为主。前者自然是以秦淮河为主，防汛警戒水位线设定在8.5m左右，不过根据近几年资料数据分析可知，该区域曾经发生过多次迅涝危险，超出警戒线指标次数达到近30次。其中特大洪水有5次。后者的上层水位埋深在0.4-4.6m之间，标高在7.04-9.19m之间，承压水与基岩裂隙水之间属于连通状态，埋深在0.6-6.2m，标高在6-9m。
4 城市地铁盾构施工下穿河流质量控制要点
4.1 下穿河流风险规避策略
首先，在地铁盾构下穿河流前，全面了解下穿流层中地下水的分布情况，对河流水深、水质情况、河床稳定性以及河底与隧道顶的间隔距离进行测量。其次，制定完善且合理的地铁盾构下穿河流施工方案，使盾构在安全稳定的环境中顺利穿越河流。此外，在盾构进入河流段前后，由于覆土土质会发生极大的变化，所以，施工人员必须根据实际情况对施工方案加以优化和调整。
4.2 地下管线处理控制要点
在施工作业开展前，作业人员需要对作业区域地下管线埋设情况、施工年限、子基础形态及使用现状等问题予以详细分析和了解，收集齐全的数据资料，为方案编制提供依据。在勘察及数据调查过程中，还需做好周边地下管线的勘测作业，以免处理后的地下管线与周边趋于连接出现问题，影响正常使用。针对周边地下管线的勘测作业，要科学设置卡勘测点，再者数据获取有效性。另外，地下管线处理前，盾构机构的穿越过程需接受检查和维修，避免设备故障带来的不良影响。盾构掘进应展开比较严格的限行控制和姿态控制，姿态调整不能过大或是过于频繁，尽量减少纠正偏差，防止土体出现超挖或者扰动现象。
4.3 施工质量控制要点
在开展短管控施工作业时，一方面要求施工人员做好各阶段作业把控，注重数据参数的准确记录和分析，增强盾构施工的合理性、准确性，并对出洞轴线展开科学监管，满足设计标准要求。另一方面，还应根据现场情况注重科学调整和优化，使施工中各项参数均在规定范围内。
4.4 人员作业能力控制要点
城市地铁盾构施工下穿河流控制工作由于存在的影响因素众多，对于技术人员专业性要求也相对严格。施工单位有必要对技术人员开展培训和教育，以深化施工人员的责任意识，扩展知识储备，优化技能水平，及时发现施工中存在的风险隐患并加以管控，以规避意外问题的产生，优化作业质量。在盾构施工的过程当中，必须重点把控各个不同环节的实际施工质量，使每一个环节的风险因素，都被控制在一定范围内，保障地铁盾构施工的安全性，促使之后的施工环节顺利推进。
4.5 防洪度汛控制要点
4.5.1 开展前期准备工作
置临时排水、排污、用电等设施，雨污系统要实施隔离处理，两管间距控制在80m以上。临时用电设备需明确标注用电设备数量及电伏压力，在每100m距离上设置配电箱。且加强现场清洁，将施工中产生的垃圾和废物清理干净。在雨季和汛期内，要对排水系统实行日常维修和养护，合理规划作业班组，指派专人负责维修养护工作，对存在的问题予以及时发现和解决。汛期内，作业人员应做好物资储备，以免维修作业开展的不及时。此外，相关部门还需在汛期到来前，实施天气检测和防护作业，如增设挡水墙、排水沟，加固现有排水系统，以降低汛期危险系数，提高作业质量。
4.5.2 安全度汛
对现场搭建的各种设备设施进行检查，确定其无渗漏问题。检查排水系统畅通性与否，如发现堵塞问题，立即联系相关人员加以解决。清理沉淀池和隔油池，避免大雨溢出；通过坡度调整，排水沟建设等方式，加快排水速度，减少水量的过多堆积。
4.5.3 增加隧道内的排水设施
适当位置安装排水管路，增设潜水泵，对未排出的表面水分予以快速处理。定期检查排水泵与排水管道的畅通性与否，如存在问题应立即上报解决。隧道门洞附近可设置防洪沙袋，以达到阻挡的作用。施工人员要接受前期培训，这样在汛期到来后能快速作出反应，加快处理速度，削弱工程危险性。
4.5.4 科学安装盾构机械，并做好调试工作
盾构机安装要按照规范要求进行，安装中涉及到的线路、管道需实施防腐防潮处理；在汛期内，安排专人开展电线检查，确定绝缘等设施规划合理性，不会存在漏电等危险问题。室外配电箱需保证防雨性能，必要时可架设防雨罩。配电箱内必须安装合格漏电保护装置，及时检查漏电保护装置的灵敏性，随时关好电箱门。从事电气作业人员必须持证上岗，佩带好劳动保护用品，且必须两人同时作业，一人作业，一人监护[3]。
施工所需材料要放置在指定位置，注重防潮处理，底部尽可能的离地30厘m左右，以防水设施完成垫高加固。对于钢材等特殊材料，外表面铺设一层防水布，降低水分侵蚀的可能。川河防洪施工地段，需要实时进行水位监测和处理，做到科学调整，以促进施工作业的顺利开展。
在夏季降水量较大的环境下，可能会存在回灌问题，这时可借助防洪沙袋的堆放，提高阻挡线，避免发生回灌。同时作业人员应当开展定期检查，确保管道运行的畅通性，加快排水速度。结合现场具体情况，合理设置污水泵，加大排水速率。
对于施工中产生的土方，应当及时清理干净并堆放到指定区域内，以免因为下雨导致土方堆积，造成现场作业环境混乱，防止土方中的一些杂质渗透到施工现场，进而影响后续作业质量，带来不良影响和损失；
大风天气禁止开展吊装作业，与此同时，利用钢丝绳等结构，将门吊、粉煤灰罐、水泥罐、活动房实施加固处理，降低大风天气对设备设施造成的影响，削弱现场危险性；对于施工中的所需材料，可按照下表的作业要求加以准备。
表1 施工机械设备表
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5 结论与建议
本文在对地铁盾构施工风险控制的意义与问题进行分析的基础上，以七桥瓮站到小天堂站区间地铁建设项目为例，就下穿河流控制要点应用进行了详细的探究，希望本工程的施工经验可以为其他同类工程施工提供一些有益的参考。同时，也希望通过本文的论述，可以使施工人员能够在日后的作业中，从现场情况、周边环境、建设要求、气候灾害等方面予以综合考量，制定科学的控制措施，以此降低问题的出现几率，保障实际作业的安全性，并达到最终的建设目标。
参考文献：
[1] 郭景琢.盾构下穿大沙河施工技术研究[J]. 城市建设理论研究(电子版). 2018(21)
[2] 白杨.郑州地铁富水砂层盾构下穿河流的沉降分析与应对措施[J]. 国防交通工程与技术. 2018(03)
[3] 张振.地铁下穿河流富水层沉降分析与应对技术[J]. 辽宁省交通高等专科学校学报. 2018(01)
作者简介：
张传振，1988年，男，汉族，籍贯：辽宁沈阳人，北京交通大学大学，本科，专业：铁道工程。工作单位：上海绿地建筑工程有限公司