涂亦华
杭州市市政公用建设开发有限公司监理分公司 浙江省杭州市 310000
摘要：盾构掘进法作为隧洞工程的一项常用技术，具有机械操控数据精准、掘进速度快等优势，对工程机械化和现代化发展有着重要意义。地下工程环境常较为复杂、地质条件存在多样性特征，存在一定的施工安全隐患，施工处理不当则易引发隧洞坍塌、地表过度沉降等安全事故，无法实现安全生产建设目标。因此，本文对隧洞盾构施工主要风险进行分析，阐述风险控制策略，希望以此来确保施工过程各类环境的安全性与稳定性。
关键词：隧洞；盾构施工风险；控制策略
一、隧洞盾构施工主要风险
1、环境地质风险
由于地下工程施工现场环境较为复杂，在应用盾构法开展隧洞掘进等作业时，地层结构受到施工干扰影响，有可能会出现各类安全事故，具体风险与常见事故类型包括：开挖面失稳。泥浆压力值设置不当、或是盾构机稳固性不足时，在盾构机掘进、或是开仓更换刀具时，可能出现开挖面失稳问题。同时，在施工人员操作不当，导致盾构机泥浆大量流失、且设备位于松散地层区域时，也有可能出现开挖面坍塌安全事故；泥水压力值设定不当，受到施工扰动影响，地表将产生异常沉降现象，进而引发管线、建筑物断裂问题；刀盘被卡。在盾构机掘进至砂卵石等地层中，由于卵石的直径较大、且形状较为圆滑，石块破碎效果较差，将随着刀盘持续转动，加大旋转摩阻力。在问题严重时，还将对破坏盾构机的主轴承部件；土压平衡喷涌。部分地下工程周边区域中分布着河流水域、或是丰富的地下水资源，使得地层渗透系数较大、持续受到水压力影响。在后续盾构掘进过程中，土仓中将持续深入水体，在水体渗透量超过一定标准后，将产生渣水分离现象，形成栓塞效应。
2、设备风险
盾构法作为一项机械化程度较高的施工技术，对设备运行质量与稳定系数有着较高要求。在出现设备故障问题时，将对施工效率、质量造成明显影响，还有可能引发各类安全事故的出现。例如，在设备主轴承部位密封性能下降、出现密封失效故障时，将导致设备处于运行瘫痪状态，需要将设备移到洞外区域进行检修处理。而在配套破碎机设备长时间使用过程中，会时常出现部件疲劳磨损问题。同时，刀盘在高强度工作状态下，也会出现磨损、老化速度加快现象，需要定期更换新的刀盘。在开仓换刀环节中可能出现开挖面失稳等安全事故。
3、盾构进出洞风险
在工程实际施工中，盾构机的进出洞操作步骤较为复杂，需要将设备通过井壁洞口、沿外侧方向开展掘进作业。受到施工干扰影响，洞口处地层结构有可能会出现坍塌失稳等安全事故，进而引发洞口面漏水、地面过度沉降等一系列施工问题的出现，存在施工安全隐患。
二、隧洞盾构施工风险控制策略
1、定量定性评估施工风险
现阶段，隧洞盾构施工风险管控力度薄弱、出现各类安全事故的主要成因在于，企业所开展风险理论研究工作脱离实际，所构建风险评价模型与工程实际情况不符，难以准确评估项目风险等级、明确各处风险源、构建起健全的风险分析评价指标体因此，企业需要结合工程实际情况，实时掌握工程建设的相关信息，隧洞盾构施工风险进行定量定性评估，在评估结果基础上科学制定施工方案与管理计划，提前预防各类施工问题、安全事故的出现。
其中，在风险定性评估环节，可选择采取矩阵法，计算公式为R=PxL，P为风险概率、L为所造成损失、R为风险水平，以此来综合评估各处风险源的出现率、风险等级与可能造成的损失。将各类隧洞盾构施工风险划分为5类级别，将出现率超过10%的风险划分至5级风险，这类安全事故出现较为频繁。将出现率在0.01%以内的事故风险划分为一级，这类安全事故基本不会出现。对各类安全事故的出现概率与所造成损失相乘，其结果则为事故的风险水平。例如，将块石卡住刀盘风险概率、损失程度与风险水平均划分为四级，将其定义为重度风险。同时，针对不同风险水平的事故，需要针对性采取处理措施。例如，针对风险水平较低的事故，对其开展一般性管理与审视工作即可。针对风险水平较高的事故，应提前制定问题应急处理预案，并在问题出现后的第一时间停止施工，组织人员设备退场。
在施工风险定量评估环节，可选择采取AHP层次分析法，将所存在各项施工风险分解为目标、方案等要素，通过定量定性综合分析，准确描述施工风险中不同要素之间的具体关系。而具体分析步骤为：第一，构建层次结构模型。将施工风险分解为若干部位，划为目标层、准则层、子准则层与方案层，将各层次以金字塔结构进行排列。进而形成递阶层次关系；第二，判断矩阵，以施工风险构成要素的重要程度作为主要依据，将其以矩阵形式加以体现，作为层次分析核心基础；第三，层次排序。工作人员开展判断矩阵权值计算工作，获取矩阵特征向量以及特征根，并开展单排序与层次总排序作业。如此，即可获取地质风险权重、设备风险权重等。
2、盾构进出洞风险控制
在盾构机进出洞环节中，为预防各类安全事故的出现，需要对洞口段进行加固处理，可选择采取大管棚注浆加固法、或是压密注浆加固法，以此强化地层结构承载性能；提前制定钢护筒接收方案。在盾构机接收时，可以同步开展钢护筒接收作业，避免周边地层结构受到施工扰动而出现地表沉陷、涌砂等安全事故；在盾构机零环管片、接收段等区域中安装刚性密封装置与橡胶止水布，这将起到止水支砂作用。
3、盾构掘进风险控制
在盾构掘进环节中，技术人员应提前对隧洞施工现场地质结构进行勘察，重点探测覆土厚度，在勘察报告基础上科学制定盾构掘进方案，合理设定掘进参数与泥浆压力值，并对所使用泥浆粘度进行检查调整；重点控制盾构掘进过程中的泥水压力值，将实际压力值与额定值间的偏差控制在0.02MPa以内。同时，稳定保持泥水的进出量值；当地层中存在空腔结构时，需要提前对空腔不稳进行回填处理；工作人员对刀盘面板耐磨层数量进行检查，确保层数超过2层，保证盾构在掘进过程中无需频繁开展刀盘补焊作业。同时，操作人员应结合作业开展情况，及时调整刀盘的工作状态、运转方向；将单次注浆填充量控制在额定值的120%以上。在特殊情况下，组织开展二次注浆作业。
4、设备风险控制
在盾构机与配套机械设备施工前后，要定期组织开展设备维护保养与故障检修工作，提前解决设备潜存的故障隐患。同时，开展设备调试试验，检查设备在不同模式下的运行工况是否符合使用标准。此外，构建长效设备管理机制，明确设备维护保养、检修工作的具体内容、操作标准、时间周期，明确划分不同部门人员的职责范围。
结语：
综上所述，在隧洞施工中，为保障施工安全，技术人员要深入分析存在的各项盾构施工风险，开展风险定性定量评估工作，采取行之有效的风险控制措施，树立正确的施工管理理念，有效应对复杂施工环境，消除各项不确定因素与安全隐患。
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