地铁隧道盾构施工中的风险因素及应对策略-推荐

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1、地铁隧道盾构施工中的风险因素及应对策略——以上海13号轨道交通工程为案例【摘要】随着快速推进的城市化进程，盾构法逐渐成为特定地质条件下地铁建设采用较多的施工方法。地铁盾构施工具有施工周期长、受环境制约影响大等特点，且当前的施工风险管理还存在一些问题，因此，重视地铁盾构施工风险管理研究，对地铁工程盾构施工风险进行分析、评价并指导工程实践就显得尤为重要。本文以上海轨道交通13号线为具体案例，探讨了地铁隧道盾构施工中的风险因素。【关键词】地铁施工隧道盾构风险管理1.工程概况与特点上海轨道交通13号线工程是上海市的轨道交通线路网中所规划的一条由西北向东南走向的线路，一期正线长为16.437

2、km，线路分别经过上海市嘉定、普陀、闸北、静安4个区域。丰庄站——祁连山南路站区间位于嘉定区、普陀区，线路从丰庄站东端头井至祁连山南路西端头井，区间线路沿金沙江路走行，见图1。图1.上海轨道交通13号线1期工程1.1.1周边环境（1）地形地貌区间隧道沿金沙江西路走行，沿线区域建筑主要为居民住宅楼和临街商铺等，周边环境复杂。金沙江路为上海市的主干道，车流量大。（2）地面建筑物及地下管线概况区间盾构掘进段，施工影响范围内主要建筑有金丰新村1～9号楼以及临街的商铺。临街商铺位于区间上方，下方隧道长约17m。根据管线调查资料显示，本标段施工范围内管线主要沿金沙江西路布设，管线主要有电力、雨

3、水、上水及通信等管线，施工过程中需加以控制。1.1.2地质概况本标段盾构进出洞隧道穿越的地层主要为②3-1砂质粉土、④淤泥质粉质粘土、⑤1-1粘土。区间隧道穿越地层有第④层淤泥质粘土、第⑤1-1层粉质粘土、第⑤1-2层粉质粘土。在该工程中，旁通道及泵站均采用矿山法施工，而本文主要研究盾构法施工面临的风险，故这里所分析的风险因素不包括旁通道及泵站施工中的风险因素。1.1.3工程特点（1）本工程盾构始发、到达端头地层主要为素填土、砂质粉土、淤泥质粘土、粘土，地下水丰富、水位高且具有承压特征，因此，能否圆满的开始和完成掘进工作直接受到盾构机的始发到达到安全程度的影响。（2）地表建构筑物管

4、线众多。盾构掘进段地表环境复杂，建（构）筑物较多，盾构下穿金丰新村1～9号楼房和金丰新村临街商铺，且底线管线繁多，地表沉降要求高。1.1.4盾构机适应性分析与工作原理上海的地层松软，地下水丰富，根据地层渗透系数等各方面综合比选，应选用封闭式的盾构进行区间隧道施工。在封闭式盾构中，目前最主要的为泥水平衡式盾构和土压平衡式盾构机。下面就这两种盾构机型式结合上海轨道交通13号线的情况，从土质适应情况、施工控制、工期、场地条件、环境保护、成本等方面进行比选，综合比较见表1。表1.泥水盾构与土压盾构的综合比较与选择序号比较项目泥水盾构土压盾构比较1土质使用情况底层适应范围很广，尤其在全断面砂

5、砾地层中有优势适用于有一定细颗粒含量的底层，但可以通过辅助工法扩大适用范围根据上海土质，土压盾构优于泥水盾构2施工控制施工平稳，扰动性较小施工控制难度大，扰动较大，但可以通过辅助工法实现平稳施工控制均可，泥水盾构占优3工期工期固定，但对工期安排的要求较为严密工期较固定，环节之间相互影响二者差不多4场地情况需要交大的泥水制备与处理场地需要场地较小土压盾构占优5环境保护环境影响大，易产生水污染，影响交通对环境污染小，仅限于很小的范围土压盾构占优6成本设备造价高，成本高造价较低，成本低土压盾构占优根据上海地层情况、场地条件及环境保护的要求，应选用土压平衡盾构机，简称EPB盾构，同时配置合

6、理的辅助工法确保重难点地段的施工。土压平衡盾构机是利用千斤顶与推进油缸的作用使刀盘得以不断切削土体，并通过螺旋输送器将切削下的土体送入土仓，然后对土仓内的土体通过加泥、泡沫等方式进行改良。整个过程的重点是控制螺旋输送机的转速，进而控制出土量，进而使土仓内获得一定的土压，维持开挖面的压力平衡，从而使地面沉降控制在允许范围之内。土压平衡工作原理见图2。图2压平衡工作原理2.工程施工面临的风险分析2.1.工程风险分析风险分析就是识别项目中存在的各种风险，分析其发生的概率，风险大小及其影响，最后提出规避风险的对策和措施，达到以最小的成本获得最大的安全保障预期效果。风险分析全过程如下图所示：

7、客观统计数据主观判断数据采集数据不确定性模型可能结果的评价概率分布的评价风险影响的评价风险辩识风险是否可能接受继续进行避免、改善或转移图3风险分析过程2.2工程风险类型分析按照产生风险的各阶段，工程风险及潜在危险分为施工技术风险、结构安全风险、意外事故风险和人员安全风险四类。⑴施工技术风险工程是一项在含水软弱地层中采用明挖法施工的深基坑工程，基坑开挖中必然会引起不同程度的土体应力释放和地下水流动，导致围护结构体系和坑周地层的位移，从而造成周围地上地下建（构）筑物、地下