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地铁盾构隧道施工安全管理及成本控制研究

发表时间：2020/11/11 来源：《基层建设》2020年第22期作者：唐银明

[导读] 摘要：随着城市规模的不断扩大，市政交通的压力也越来越大。

        中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明 650200
        摘要：随着城市规模的不断扩大，市政交通的压力也越来越大。很多城市都加快了地铁交通的施工，以满足人们日益增长的出行需求。盾构隧道施工工艺是一种全机械化的施工工艺，在一定程度上满足了地铁施工的要求，但同时也存在着巨大的安全隐患。文章简单阐述了地铁盾构隧道施工的特点，并结合实例分析其具体的安全管理措施和成本控制要点，为相关工作者提供参考借鉴。
        关键词：地铁；盾构隧道施工；安全管理；成本控制
        引言
        地铁出行已然成为人们日常生活中非常便捷的一种交通方式，随着地铁交通的应用范围越来越广，地铁隧道工程的数量也在逐年攀升，由于地铁工程项目的施工难度较大，且危险性较高，需要用到盾构机等大型施工设备，因此施工企业应在施工过程中做好相应的安全管理和成本控制，这也是笔者将要与大家分享的主要内容。盾构法是地铁隧道工程中应用非常广泛的一种施工方法，其不仅可以显著提升地铁隧道的掘进效率，提高施工作业安全性，同时还可以有效地减少地铁施工作业对周围环境、居民生活、公共设施所产生的负面影响，因此该施工方法也受到了从事地铁工程建设施工企业的广泛认可。
        一、盾构法
        1.基本概述
        所谓盾构法，主要是指借助盾构机等设备在隧道中推进，通过盾构机设备的管片及外壳等结构来支撑隧道内围岩而避免隧道局部坍塌的一种以机械化为主的施工方法。盾构机在隧道内推进的过程中，开挖面应同时进行土体开挖，并及时地将土体运出隧道外，确保盾构施工作业能够持续稳定的实施。
        2.应用优势
        盾构法在地铁工程中的应用优势主要体现在以下几点：第一，提高隧道掘进效率；第二，开挖作业和衬砌作业的安全性较高；第三，可实现盾构出土、衬砌、推进、砌筑等多个施工项目的自动化；第四，对施工地区周围的公共设施建筑、地下管线、地面交通不会造成影响；第五，盾构施工不受气候、环境、天气等客观因素的影响；第六，盾构施工过程中几乎不会产生噪音污染。
        3.应用劣势
        盾构法在地铁工程中的应用劣势主要体现在以下几点：第一，盾构施工的成本造价相对较高且适用性差，盾构施工需要根据地铁隧道的地质环境、水文条件、结构断面等因素进行定制，一般不可直接在其他地铁隧道施工项目中进行重复使用；第二，当地铁隧道的半径过小时，盾构施工难度会显著提升；第三，在覆土过浅、土层过软的地铁隧道中施工的操作难度较大，对衬砌作业的防水性能有着较高的要求。
        二、地铁盾构隧道施工的安全管理
        1.盾构法隧道施工的机械安全管理
        （1）盾构选型。在本工程施工过程中，机械设备的选择尤为关键。相关施工单位必须结合施工现场的实际情况，对可能存在的各种安全风险加以识别，并以此为依据，选择最佳的盾构配置，包括盾构的主轴承等关键部件，以提高施工效率，减少设备的故障频次，降低设备维护费用支出，保障施工的安全。
        （2）压气作业。盾构设备均配备的压气系统，通过注入无油空气来提高盾构刀盘组件的压力，确保其与施工阶段外侧土层的压力保持一致。该操作过程中，受到施工作业空间以及空气中杂质的影响，存在一定的安全问题。因此在本工程压气作业过程中，首先，应当结合地质环境的变化，来合理进行刀盘的更换，降低压气作业的难度；其次，要求相关操作人员必须具有较高的身体素质，且每天的压气作业时间不超过240min；最后，做好相关的应急措施，配备必要的流动医疗舱，应对潜在的安全风险。
        （3）盾构刀具更换。

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在刀具进行更换过程中，首先，需要关注更换作业时所处的地质环境情况，采取必要的加固措施，避免出现岩石脱落、坠物等问题，导致作业人员失稳被滚刀伤害；其次，需要做好必要的安全措施，通过搭设稳定的支架和作业平台，提供充足的照明灯，确保更换作业的顺利进行；最后，为避免刀盘非期望转动导致人员出现伤害，在启动盾构设备之前，必须确认现场是否存在人员逗留或者不应存在的工具设备。
        2.环境安全管理
        （1）特殊地质结构。隧道施工过程中，可能会穿越一些地下水水位较低，或者大量砂土的地层。这种特殊环境下，可能会导致盾构设备堵塞，无法正常掘进，增大了施工的费用。为此，在作业到该区域时，应提前增加泡沫系统，来降低土体颗粒的摩擦力，增加土体之间的黏结力，确保可以正常的进行掘进作业。
        （2）作业环境。盾构机施工过程中，遇到一些较高硬度的岩石层时，可能会导致设备内部的温度短时间内快速升高，再加上工程所在南区域，夏季施工高温天气的影响，隧道内的环境长期处于高温、高湿状态下，即便是采取了通风措施，环境状态仍然十分恶劣，极易导致作业人员疲劳、懈怠，出现安全事故。因此本工程管理过程中，应当采取8h轮换制，同时加强隧道内的空气对流，改善空气质量，营造良好的作业环境。
        三、成本控制
        1.材料成本控制
        地铁隧道项目中盾构施工材料成本控制要点如下：第一，管片，盾构管片应严格按照施工班组进行统一领用，并以盾构施工实际的施工进度来考核各施工班组内盾构管片的消耗情况，从而避免管片的过度浪费；第二，渣土改良，工作人员可以通过加强对盾构机身的保养来降低其对液压油的使用频率，这样不仅可以延长盾构机设备的使用寿命，同时还可以减少液压油的浪费；第三，同步注浆，在满足盾构施工标准的前提下合理地降低同步注浆中的水泥用量，以此来降低砂浆成本支出。
        2.机械成本控制
        地铁隧道项目中盾构施工机械成本控制要点如下：第一，配件修理，工作人员应在整个地铁隧道施工过程中做好盾构机设备的日常养护工作，从根本上减少其配件故障问题；第二，设备用电，盾构机设备的掘进时间越长，其所消耗的电能资源就越大，因此工作人员应提前制定好合理的掘进计划，尽可能地减少盾构机身非工作时间的电能消耗，以此来节约电能成本；第三，通风机设备，工作人员需结合地铁隧道工程中隧道的长度来选择合适功率的通风机设备进行辅助施工，并在施工过程中适当地加强人工通风管理，结合隧道内的实际情况合理地调节通风设备的通风级别，从而有效地降低通风设备所消耗的成本。
        3.人工成本控制
        地铁隧道项目中盾构施工人工成本控制要点如下：第一，盾构施工团队的人员配制通常在60人以内，大多处于45-50人的范围内，工作人员应根据地铁隧道工程项目的工程量来适当地调整团队人数，在能够按时按质按量完成盾构施工作业的前提下尽可能地减少员工数量；第二，技术人员可在施工过程中养成良好的施工习惯，加强其对于隧道清洁的认知程度，避免在施工作业完成后还需额外进行的清洁作业，从而减少一些不必要的人工成本。
        结束语
        地铁工程项目对于推动我国交通领域的发展有着非常重要的意义，因此施工企业应对该类项目的施工作业引起高度重视，在施工过程中做好安全管理工作，减少应盾构施工而引发的开挖面失稳、建筑群沉降、坍塌等安全事故，同时为了提高施工企业的经济效率，工作人员还应从材料、机械、人工等方面加强盾构施工作业的成本控制，从而使得盾构法能够在地铁隧道施工中充分地发挥出其作用价值，推动我国地铁交通的长远发展。
        参考文献
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        [2]肖兵.地铁隧道施工安全风险评估及应用研究[J].工程建设与设计,2018(15):293-295.
        [3]杨秀权.复杂地质盾构隧道安全管理与风险防范对策[J].隧道建设,2018,32(6):763-766+781.