盾构下穿河流施工风险管理探讨

盾构下穿河流施工风险管理探讨

周江松

中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司

摘要：广州地铁18号线六分部工程内容包括沙溪站、南~沙区间、沙~石区间、番禺广场站~PN1盾构井区间，这一站三区间在盾构下穿河流施工中存在不同的风险，为了保证施工人员的安全，做好最佳安全控制，在进行盾构施工时必须按照项目施工存在的安全隐患提出相应的解决措施。本文主要对广州地铁工程在盾构下穿河流施工中存在的风险进行了分析，并提出了相应的解决措施。

关键词：盾构；穿河流施工；风险管理

1工程概况

广州地铁18号线六分部工程内容包括一站三区间，即：沙溪站、南~沙区间、沙~石区间、番禺广场站~PN1盾构井区间。南~沙区间、沙溪站、沙~石区间工程起点从万博中心开始沿番禺大道东侧向北敷设，至广地花园处下穿迎宾跨线桥转入华南快速路西侧沿华南快速干线继续向北敷设，如图1所示。番禺广场站~PN1盾构井区间线路起点由番禺广场站出发，向北到达北环路，线路全长1.68km番禺广场站~PN1盾构井区间总长约1.7km，包含盾构区间、盾构始发井、5个联络通道。沙溪站设计里程为AK47+102.500~AK47+567.500，车站主体结构基坑长465m，采用明挖法施工。南~沙区间总长约3.2km，包含盾构区间、盾构吊出井、5个联络通道；沙~石区间总长约4.7km，包含站后故障停车线、区间风井、盾构区间、9个联络通道；沙溪站总长465m。区间盾构掘进下穿诸多建筑物、高架桥、河道及快速路，车站、站后故障停车线、风井、盾构井深基坑施工，深基坑临近诸多建筑物，区间及车站临近、下穿诸多管线，施工风险高。

图1南村万博站~石榴岗站区间线路总平面示意图

2工程周边环境

南村万博站~沙溪站盾构区间段线路起点从南村万博站开始沿番禺大道东侧向北敷设，至广地花园处下穿迎宾跨线桥转入华南快速路西侧沿华南快速干线继续向北敷设，期间穿越三枝香水道，到达沙溪大道后在沙溪大道与华南快速路交叉路口东北侧进入沙溪站。与本区间接驳的道路主要有番禺大道、迎宾路、汉溪大道、新光快速、华南快速路等，交通极为便利。沙溪站位于沙溪大道与华南快速路交叉路口东北侧，与场区接驳的道路主要有汉溪大道、新光快速、迎宾路、华南快速路等道路，交通较为便利。车站及区间明挖结构范围内存在大量建筑物，主要有南方五金塑料城商铺、信基沙溪酒店用品博览城商铺、沙溪村居民楼及仓库。沙溪站~石榴岗站盾构区间风井位于华南快速路与南洲路交叉路口西北的华南致友汽车博览城地块内，与场区接驳的道路主要有南洲路，南洲路为双向6车道，日常通行车辆较少，交通状况良好。

3盾构下穿河流施工风险及措施

3.1南村万博站~沙溪站盾构区间

3.1.1风险描述与分析

盾构区间在YZK46+852.68~YZK47+150.80下穿三枝香水道，三枝香水道宽288m，河床深度约为5~7.8m，区间盾构隧道下穿河道段埋深为19.2~21.4m，隧道拱顶距河床约11.4~13.6m，隧道拱顶主要处于全风化和强风化泥质粉砂岩地层，盾构掘进下穿三枝香水道施工风险较高，如图1所示。盾构井为地下一层二跨矩形箱体结构，采用明挖顺作法施工，基坑长：23.6m，宽：36.8m，基坑开挖深度37.38m，围护结构采用1000mm地下连续墙+内支撑方案。地下连续墙围护结构投入1个工作面、土方开挖投入1个工作面、防水投入1个工作面、主体结构投入1个工作面。根据公司经验通过采取一系列措施对风险进行有效管控，委派有经验的专业技术人员参与盾构设计及过河施工方案制定；编制盾构过河专项施工方案，严格履行审查批准程序；采用城市轨道交通项目数字化管理平台软件，使各项管理制度、风险管控措施和专项方案能够得到切实的贯彻和落实；做好各项方案、预案的交底工作，并在作业前向作业层人员进行风险管控交底和培训。对南~沙区间盾构下穿三枝香水道施工的风险若不能得到有效管控，可能造成无法估量的经济损失和极端恶劣的社会影响。

图2盾构隧道下穿三枝香水道平面图

3.2沙溪站~石榴岗站盾构区间

盾构区间左线长约4196m，右线长约4541m。盾构机在YCK48+520~YCK49+000下穿珠江，通过河段长约480米，珠江宽约450米，深2.4~6m，地质探勘资料揭露，河底至隧道拱顶地层分别为淤泥质土、中粗砂、粉质粘土、强风化泥质粉砂岩，地质较差，区间穿越珠江风险较大，如图2所示。根据公司经验通过采取一系列措施对风险进行有效管控，委派有经验的专业技术人员参与盾构设计及过河施工方案制定；充分研究分析详勘资料，做好区间尤其是过河段区间补勘工作，为下一步施工提供有力的基础资料；采用城市轨道交通项目数字化管理平台软件，使各项管理制度、风险管控措施和专项方案能够得到切实的贯彻和落实；做好各项方案、预案的交底工作，并在作业前向作业层人员进行风险管控交底和培训。

充分研究分析详勘资料，做好区间尤其是过河段区间补勘工作，为下一步施工提供有力的基础资料。

图2盾构隧道下穿珠江后航道剖面图

3.3技术措施

过河前对盾构机进行全面的检修和保养，恢复其设计功能，尤其要确保盾构三大密封性能完好；过河前对刀具进行更换，进行做好人员培训和安全教育，刀具配置适应性并且刀具完好，同时做好带压开仓换刀的预案，一旦施工需要，可立即按照相关程序组织实施。

要严密组织施工，加强施工过程的控制管理，对施工参数进行密切跟踪和分析，控制好土仓压力，防止喷涌，做到连续掘进，及时、足量注浆，快速完成过河段施工。加强施工过程的监测、观测，及时反馈数据，实现信息化施工。上软下硬地层掘进时放慢推进速度，严格控制油缸的分区推力，适当加大下部推力，实时调整盾构姿态；对出土量进行严格管理，控制土仓压力，当发生偏位时可有效阻止盾构姿态的进一步恶化；加强施工监控量测，及时反馈指导施工，控制地表变形。

加大刀具磨损情况检查频率，根据刀具磨损情况及时更换刀具，防止因刀具磨损较大导致开挖面变小而产生盾构机卡壳的情况，掘进时控制好盾构机姿态，严格控制油缸的分区推力，防止刀具异常损坏。采用双螺旋复合式土压平衡盾构机，螺旋输送机采用双螺旋搭接结构形式。在掘进时，刀盘开挖的碴土掉落到土舱底部，通过螺旋输送机输送到皮带输送机上。一、二号螺旋输送机分别通过各自的液压马达带动减速机，从而驱动螺旋轴；两级螺旋机既可以联动控制，也可每级独立操作，可以很好地控制出土量，维持土仓的压力平衡，防止喷涌。根据掘进状况和渣土分析地下水变化情况，适时对盾构管片进行背后环向注浆封堵，防止突水。

4风险预防措施

图3项目经理部应急反应组织机构图

工程开工前在编制施工组织设计或专项方案时，针对工程的各种危险源，制定出防控措施；在工程施工过程中，加强风险培训，提高施工管理人员和现场施工人员的风险防范意识；开工前调查清楚周边或隧道上方受影响建筑物的基础形式以及管线情况，施工期间变形标准制定采用“四控”标准。施工图设计时，针对各个车站的具体情况，加强围护结构和支撑结构设计参数；施工前，制定专项施工方案和应急预案，报审后严格按批准的方法进行施工。根据施工监测，设适量回灌井，减少抽水对周边建构筑物的影响；土方开挖一层厚及时施作内支撑。施工前对地下管线的相对位置、埋深、类型等详细调查，调查的具体工作内容包括：制定详细的调查计划和调查方案；施工前根据管线类型、位置及埋深等，对基坑周边重要的地下管线进行保护；对有重要管线地段，一律按施工风险等级确定的方案进行，尽量采用少扰动的方法施工；当管线遭到破坏，发生险情时，由现场安全负责人起动应急预案，先切断水源、电源或气源，防止引发灾难性事故，后做好现场维护，确保抢险有序进行。工区项目部按照项目经理部组织机构模式建立工区应急反应组织机构，编制各类应急预案并进行演练，组织机构如图3所示。

5结束语

广州地铁18号线六分部工程内容包括一站三区间，即：沙溪站、南~沙区间、沙~石区间、番禺广场站~PN1盾构井区间。为了保现场施工安全，对施工过程中可能遇到的突发事件，设置严密有效的监控系统，做好预防工作，一旦出现险情，能够迅速、及时有效抢险，将险情控制在最小范围，将损失减少到最低程度，防止事件扩展。一旦出现险情，现场负责人及安全员有权就现场实际情况组织第一步救援行动。根据现场情况，组织人力、车辆，使用有效设备和工具对事故现场实施救护；同时，以最短的时间对伤员进行现场临时处置，以最快的速度，将伤员护送就近医院进行及时救治。过河前对盾构机进行全面的检修和保养，进行做好人员培训和安全教育，加强施工过程的控制管理，对施工参数进行密切跟踪和分析，控制好土仓压力，防止喷涌，做到连续掘进。工程开工前在编制施工组织设计或专项方案时，针对工程的各种危险源，制定出防控措施。施工图设计时，针对各个车站的具体情况，加强围护结构和支撑结构设计参数。

参考文献：

[1]杨国林.盾构下穿河流施工中辅助加固措施与方法[J].中铁六局集团有限公司，2014，5（6）：67.

[2]孙明伟.地铁盾构隧道下穿海河施工风险控制[J].工程学报，2013，4（5）：56-57.

[3]宋志明.盾构下穿河流施工过程控制要点[J].山西建筑，2015，4（2）：54-55.