赵若凡
中交隧道工程局有限公司 北京市 100102
摘要：本文简要概述了地铁隧道盾构施工技术， 地铁盾构法施工中临近建筑物常见的安全风险分析以及区域风险等级划分，探究了盾构法施工风险及控制措施。
关键词：地铁隧道；盾构法；安全风险；区域划分
0引言
地铁隧道建设中越来越多地采用盾构方法，通过盾构结构对相邻建筑物的保护变得更加突出。盾构施工通过不同程度的地面沉降和地面运动来区分相邻建筑物的地面沉降，当地面沉降和地面运动达到一定水平时，将影响建筑物的正常使用，并威胁到建筑物的安全[1]。如果在施工前就可以估算出盾构施工对周围建筑物安全的影响和程度，则可以大大提高防护措施的可行性和有效性，确保建筑物安全和工程效益的双赢局面。因此，研究盾构施工引起的建筑物保护范围的分类具有现实意义。
1 地铁隧道盾构施工概述
根据地铁隧道施工的实际经验，进行盾构施工的具体过程。盾构设备的安装调试、盾构隧道的运营、盾构隧道的掘进以及后期隧道的调整[2]。隧道工具的更换和盾构灌浆完成工作后，有必要拆卸盾构。在整个施工阶段，每个施工阶段必须相互协调，以实现最佳的施工效率。必须进行施工协调，以确保地下地铁隧道的安全施工，同时还要确保其施工质量。过去，地铁隧道的建设主要通过矿山法和明挖的施工技术，通常选择靠近地面的位置。但是，这种方法容易产生地面沉降，并且可能对周围的生活环境造成很大的破坏。在施工过程中对排水和防护要求很高的标准和严格的要求，这给施工带来了很大的困难。盾构施工方法是根据地铁隧道施工的地形特征，以适应水文地质环境，在施工过程中使用各种辅助设备加固围岩。它可以保护周围的岩石，并提供较小的保护作用。建造防护罩时，应在隧道的始端和末端建造足够大的基坑或竖井，以完成防护设备的粘结工作，如果隧道的长度超过一定范围，则应进行相应的维护安装。检查定义应根据盾构设备的尺寸定义一个特定范围。通常，井的宽度必须满足盾构设备的安装要求，并且还必须满足井的设备访问要求。盾构施工工作必须与土层的开挖，盾构机的整体发展以及具体的粘结工作相协调。由于地铁隧道盾构法在运用过程中存在一定的安全风险，甚至会引起地面沉降，因此必须确保施工的有效连接并避免时间间隔过长。
2地铁盾构法施工中常见的安全风险分析
首先是进入盾构隧道的风险。盾构机主要有刀头、屏蔽体、机舱、螺旋输送机、管件安装机、管件手推车、皮带输送机和后部支撑拖车组成。防护罩主体包括前防护罩，中间防护罩和尾防护罩。盾构机的掘进液压马达通过旋转刀头而旋转，同时打开盾构机推进缸以向前推动盾构机。随着推进缸的前进，刀头继续旋转并切割。螺旋输送机开始将切碎的汞排放到皮带输送机，该皮带输送机通过皮带输送机转移到土箱，然后再通过竖井输送到地面。在进出隧道的过程中，隧道入口处的土壤不稳定会带来更大的风险。如果端部加固无效，不仅水会积聚在隧道的入口，还会造成严重的地面损坏[3]。第二个是开挖面不稳定的风险。在建造地铁隧道盾构期间，如果在挖掘过程中发现坟墓或管道，则盾构机将继续下沉或后退。另外，如果在开挖过程中前层没有缝隙，则防护机的轴线会下沉，移动并塌陷。在盾构机的前进过程中，可能会出现很浅的过载和车顶掉落现象。如果在防护罩操作过程中有水进入，则防护罩前部会发生较大的塌陷。最后，如果屏蔽机穿过一堆密集的建筑物，则有沉降的危险。开挖地铁隧道盾构时，地面变形的可能性很高，这对周围的建筑物和环境影响更大。建筑物可能会倾斜、下沉、倒塌、破裂和其他危险，特别是在利基环境更为复杂的情况下，例如变形和位移，环境污染，地下水流失和其他问题。
3风险区域划分
3.1 隧道与临近建筑物产生一定的风险，主要划分为5级，每个层级划分状况有所不同。（具体如表1所示）
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4盾构法施工机械风险及控制措施
4.1盾构启动和初始开挖阶段
盾构的开挖在地铁隧道的施工中起着非常重要的作用，随着隧道开挖深度增加和开挖断面的增大，施工难度及施工风险也随之增强。对相应的工程建设提出了更高的技术要求。为了通过结合相应的技术手段来控制开挖掘进操作的稳定性，并且需要通过将土壤和水泥保护层结合到结构中来降低挖掘的成本[4]。由于冲击而倒塌，在进行下一次施工之前，必须对土壤结构进行修改以确保开挖面的稳定性。为保证施工的安全性，需要在隧道入口建设工作完成后，对隧道的起始位置加以防护，用水泥控制隧道入口的结构，以确保隧道的稳定性。由于盾构的阻力会影响隧道，因此有必要对盾构的基础轨道进行预润滑，以减少在隧道开挖过程中因刀头造成的损坏。另外，必须控制基础导轨的高度和中心线的位置，以减少由于盾构机移动到隧道操作而造成的损坏。如果在盾构的掘进阶段需要进行试验开挖，则有必要根据地层位置变化规律调整掘进参数并控制掘进方向。
4.2隧道过程的风险管理
在盾构施工过程中，有必要全方位检测地面沉降，全面避免地面沉降在可控范围内。例如，盾构机必须完全控制穿过沙层的行进速度，并在一定的负载下调整螺旋输送机或闸门的打开速度，以确保其完全通过。它平衡了开挖量，确保了施工过程，并且平衡了封闭式土壤筒仓中的压力。同时，由于螺旋输送机的速度或闸门的开度没有改变，而盾构机的千斤顶推力也增加，因此有必要考虑采取其他措施来提高刀头的推进速度。充分确保封闭的土壤桶中压力负载的平衡。另外，进行相应的化学干预。例如，在此过程中，可以添加聚合物添加剂和膨润土以改善土壤质量，将水和土壤混合以提高止水效果并避免发生严重现象。
4.3盾构到达隧道阶段
盾构机的掘进工作主要是在到达终点之后进行。严格按照盾构接收方案进行接收，以稳定隧道的土壤结构，以使路径能够满足设备的复杂化需求。使用盾构开挖方法来满足施工要求，工作方式主要有两种。第一种是在设备到达其位置后去除土壤层，第二种是在设备到达其之前去除设备，保护土壤层。第一种施工方法的施工操作得到的反馈非常好，可用于保护地铁隧道施工的地面稳定性。第二种方法是加固地面，以增强开口的密封性，防止盾构姿态发生变化并控制推力。然而，在此阶段，由于设备推理的减少，作用在管段上的力减小，这可能导致管段的连接位置泄漏。因此，管段的安装需要工作人员安装固定装置。
4.4基于风险评估的综合管理泥浆改良
由于地质条件和环境的物理特性之间的差异，在制造盾构机时必须根据其掘进的地层地质进行合理选型。在这种构造中，盾构结构必须首先考虑由于机械结构限制以及刀头和土壤容器之间的压力关系变化而引起的潜在安全风险。假定设备和设施的最大负荷，可控制的地质应力和影响因素得到满足，则应采取足够的补救措施。第二个是明智的选择盾构机。在此过程中，由于匹配机械参数的差异，有必要基于不同层的自适应安全结构来考虑基本的保证屏蔽结构。例如，连接各种坚硬的岩石隧道和特殊的砾石结构，调整各种屏蔽机床和工作条件，及时更换耐磨工具，螺旋输送机等措施。此外，及时且合规的屏蔽机检查和维护对于机器和设备的长期稳定性非常重要。最后，根据不同地层的不同特征，对盾构机的参数进行动态调整。在施工过程中，使用来自盾构推进管理系统的监控反馈信息，提前调节推进参数。在现场综合管理的基础上，进行参数调整，以确保现场施工的安全性。
4.5采用排水和堵塞的合理组合
针对不同的质地条件，应采用不同的排水和堵塞的组合方式，以保证施工安全，否则可能出现水浸灾害，造成隧道坍塌或人员伤亡。因此，施工单位必须实现排水与堵塞的有机结合，才能有效地预防和控制水的流入。关于排水，排水控制和堵塞，有关专家学者提出了不同的看法。当发生诸如大雨之类的气象现象时，在实际情况下隧道涌水很可能会频繁发生。同时，如果不采取相应的排水控制和处理措施，地表塌陷的可能性就会增加，这将无助于确保生态环境的稳定。总而言之，采取排水与堵水相结合的方式可以确保隧道施工作业的质量。
5总结
当前，盾构法普遍应用于地铁隧道施工建设。但盾构施工引起的临近建筑物风险不容忽视。进一步加强对盾构施工的研究，并采取适当的预防措施，降低风险。简单的施工监督人员和技术人员无法立即进行安全管理工作，而盾构隧道的简单连接也不能考虑到相关的预防和控制工作。在施工过程中，严格遵守有关法律法规，以防止开挖不足、防止开挖隧道塌陷、防止架层跌落、防止空隙现象。本文基于地铁盾构法施工中常见的安全风险分析以及区域风险等级划分，探究盾构法施工控制措施，促进地铁隧道建设。
参考文献
[1]喻凯,宁纪维.地铁隧道盾构法施工临近建筑物风险分级及区域划分[J].施工技术,2018,47(S4):1394-1397.
[2]甄精莲.地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题研究[J].江西建材,2021(03):108-109.
[3]刘宏.地铁盾构长大隧道测量施工技术研究[J].铁道建筑技术,2021(02):115-118.
[4]赖阳迅.地铁隧道盾构施工风险分析与控制措施[J].绿色环保建材,2020(12):98-99.