摘要：随着我国城市基础建设的快速发展，采用盾构法建设隧道面临直径更大、埋深更深、距离更长以及地质条件更加复杂的情况，我国已经应用不同的超大直径泥水盾构完成了多个工程。在盾构施工中，盾构法隧道始出口是施工的重点和难点，需要控制的风险点比较多，做好风险管理是施工的重点。本文提出了施工中几种风险的解决对策，对超大直径泥水盾的施工具有重要参考价值和指导意义。
关键词：超大直径；泥水盾；盾构施工；风险；对策
地下工程建设投资大、施工工艺复杂、施工周期长、周边环境复杂、建筑材料和施工设备繁多，涉及专业工种与人员众多，具体表现为工程建设的工程地质与水文地质等自然条件的复杂性；工程建设中机械设备、技术人员和技术方案的复杂性；工程建设的决策、管理和组织方案的复杂性；工程建设周边环境的复杂性。大直径泥水盾构施工在地下工程建设中应用越来越多，而随之发生的事故也在不断增加，因此加强对大直径泥水盾构施工中的风险研究控制具有重要意义。
一、泥水盾构施工对土层沉降风险控制
1、泥水盾构掘进所引起的土体扰动大致可分为4个阶段：1)切口到达前。泥水盾构向前掘进时，开挖面前方的土体会受到一定的预扰动。2)盾构通过期间。当盾构切口到达时，开挖面的平衡状态彻底被破坏，需要泥水压力来平衡，泥水压力的波动将会引起开挖面的应力释放并对土体产生挤压作用，同时还会有泥浆渗入土体。此期间盾构对土体的扰动程度最大。3)盾尾注浆期间。由于盾构掘进机的外径大于管片外径，盾尾通过后，在地层中遗留下来的建筑空隙需同步注浆充填。注浆量、注浆压力、注浆部位、浆液配比和材料是对土层沉降具有影响的重要因素。4)盾尾远离期间。盾尾脱出一段时间后，地层沉降的原因主要有土层的固结沉降、地基土的徐变及管片的变形等。
2、土层沉降采取的控制措施，当软土地层受到盾构施工影响较大，地表及建筑物沉降量超过报警值时，应及时采取控制措施，避免工程事故发生。泥水盾构施工常用的控制沉降措施主要有切口压力、注浆压力控制、调整推进速度和控制泥水体系等。当盾构施工对土体的扰动较大，地面沉降量超过报警值并有不断发展的趋势，需要及时进行地面加固，增加地面刚度与扰动土体材料，达到控制沉降和防止土体材料破坏的目的。
二、盾构穿越建筑物施工风险控制
1、泥水盾构引起建筑物沉降因素分析，泥水盾构利用泥水压力来平衡土压力，泥水形成的泥膜可以防止前方土体的突涌，从而减少盾构掘进过程中的应力和地层损失。保持泥水盾构泥水压力和工作面的稳定是控制地表沉降的关键，可以通过控制开挖面的开挖量和出土量的平衡来实现。泥浆压力P值一般控制为刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，P一般控制在P=P0+20(KPa)。泥浆压力需要根据现场监测数据进行动态调整。泥水盾构同步注浆也是控制地表沉降的关键，刀盘与盾体直径大于管片直径，土层与管片之间的空隙需要填充同步注浆浆液，同步注浆的注浆压力一般控制在0.3～0.5MPa，填充率一般按照50%控制，同步注浆要求浆液流动性好，初凝时间可控，早期强度高，泌水小，不易分层，在浆液配比和材料的选择上由为重要，要重视前期配比的选择并根据不同地层进行动态调整。
2、盾构施工中对建筑物的保护技术，由于盾构掘进施工，地层受到扰动和沉降，建筑物的基础必然会受到影响。为防止或减少建筑物的基础所受到的影响，一般须对建筑物进行保护。一般的保护技术主要为：对建筑物实施加固，对建筑物地基实施加固，对盾构施工参数实施控制等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1)建筑物地基加固对地基实施加固的措施一般有：对盾构周围的土体进行注浆加固，减小土体的松弛跟扰动，从而达到控制盾构上方土体变形和地表沉降的作用；隔离因盾构掘进而引起的地基变形，在建筑物与盾构之间，施工隔离帷幕排桩；加固建筑物的地基，提高地基强度和承载力，控制建筑物的沉降。2)建筑物加固对建筑物的加固是增加建筑物的整体刚度，防止建筑物的开裂破坏。结构加固包括对结构本体加固(梁、柱、墙)和基础加固(桩等)。
三、泥水盾构出洞施工风险控制
1、泥水盾构出洞施工风险分析:①出洞段土体加固区盾构出洞地基加固的关键在于正确选择与实施加固的方法。选择加固方法时要综合考虑地基土类别、加固深度、环境条件、工期、施工队伍技术素质与技术条件、设备状况和经济指标等因素，坚持技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则合理制定加固方案，以获得最佳加固效果。②浅覆土段推进出洞段最浅覆土为6.898m，仅为0.477 D。泥水平衡盾构对洞口处土体的稳定性要求高，如洞口土体受到扰动和破坏，扰动后的土体难以达到良好的泥膜止水效果，将无法建立正常的泥水平衡体系，甚至会导致泥水冒溢至地面。因此必须制定详尽有效的技术措施，确保盾构安全穿越浅覆土段。③止水密封装置盾构始发洞门直径15.8m，建筑空隙为18.5cm(洞门与管片外壁之间的间隙各为20cm)。洞口密封施工质量不佳，导致渗漏，严重者可导致坍方，致使泥水平衡无法建立，进而导致泥水盾构无法正常施工。为防止出洞时泥水大量从洞门外通过此建筑空隙窜人井内，影响开挖面泥水压力的建立、开挖面土体的稳定，以及工作井和盾构内的施工。设置性能良好的密封止水装置，确保止水箱体止水密封装置的有效，是防止泥水回窜外溢，建立开挖正面泥水平衡的关键。④隧道上浮盾构浅覆土中由于上下受力不均衡，易导致盾构姿态上扬，轴线难以控制。管片脱出盾尾后，因上部压载及自重无法抵抗隧道上浮力使隧道上浮。在浮力和地基回弹共同作用下，导致上部覆土隆起。若得不到及时有效地控制，覆土层可能产生劈裂缝隙，造成泥浆跑冒，将严重影响隧道施工和周边环境的安全。⑤地面沉降监测盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏土层的再固结，是地面沉降的根本原因。施工过程中必须采取有效措施，确保盾构推进参数的合理性，同时加强施工监测，做到信息化施工，根据地面沉降情况，及时采取应对措施，确保地面沉降控制在-40mm～-20mm。⑥盾构设备管理施工采用泥水平衡盾构，盾构设备存在安装调试和运行可靠性风险。尤其是盾构的可靠性是影响盾构推进进度和工程安全的关键因素。盾构设备吊装期间存在较多的交叉作业、高空作业和起重吊装作业，安全管理尤为重要。导致安全事故发生的原因有现场管理混乱、未按图纸要求安装、设备吊装过程中指挥不当、施工人员安全意识淡薄、不按操作规程施工等。
2、风险控制，盾构出洞段土体采用三轴搅拌桩加固。洞门直径达到15.8m，土体加固质量的好坏直接影响到盾构的安全出洞。为确保加固体与工作井之间不产生渗漏，待工作井内部结构完成后，在加固体与地下连续墙之间补一排旋喷桩补充加固。出洞前，对出洞段加固体进行斜孔和垂直孔取芯。根据芯体的连续性和破碎程度，结合地质情况判断，采取以下加固体补加固措施：1)在13.5m外侧加一排PJP法旋喷桩确保正面止水；2)在加固体范围外补6口降承压水井；3)沿洞门周圈打设2.8m45o斜孔补压浆，以阻断渗水通道。三项措施联合应用后取得了较好效果。抽水试验验证了水平孔的渗漏水为地下潜水，洞圈补压浆后止水效果显著。
四、结语
综上所述，在泥水盾构施工过程中，存在很多的突发性和不可预风险。因此，在施工初期要对认真识别所有可能涉及到的风险，控制源头，根据施工方案和施工组织设计对工程风险点进行分析，并制定相应的应急预案和安全方案，合理的安排资源，做好设备运行参数、施工参数、环境数据的分析和整理，才能保证工程的顺利进行。
参考文献：
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论文作者:刘谈
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/20
标签：盾构论文; 泥水论文; 建筑物论文; 地基论文; 直径论文; 管片论文; 压力论文; 《防护工程》2018年第34期论文;