浅谈盾构机始发安全控制措施

李毅

摘要：目前，我国城市地铁建设如火如荼，而作为地铁区间除部分不良纸质或外部条件影响外基本全面使用盾构法施工，而盾构机械作业除了施工进度快、成型质量高、经济效益高之外，同样面临着其他大型设备作业一样的安全风险或更甚，如盾构始发、接收，下穿既有线、下穿河流、带压换刀等，一旦出现安全问题，容易造成较大的社会不良影响。本文根据施工成功经验着重介绍盾构机始发掘进的安全保障控制措施。

关键词：地铁施工;盾构工法;始发掘进;安全控制

1盾构机始发易出现的安全问题分析

（1）始发端头加固不到位，盾构机掘进时造成地面塌陷。

（2）始发洞门封堵及加固不到位，盾构机初始掘进时地层水大量涌入对应的车站。

（3）始发端影响范围建筑物未加固到位，盾构机施工时造成建筑物下沉或拉裂。

（4）始发端范围隐埋管线未加固，盾构机初始施工时造成管线如煤气、水、电缆破坏。

（5）始发台架加固不到位，造成盾构机初始掘进时“栽头”。

（6）负环管片支撑加固不到位，造成倾覆。

（7）其他机械安全及作业安全问题如平板小车刹车失灵、人员高空坠落物体打击等。

2安全风险控制分析

通过多年从事地铁盾构施工经验分析总结，始发阶段发生安全问题的主要原因有以下几点：（1）地勘资料不准确，对应的设计措施无法满足实际。地勘作为提供设计基础数据的第一步，如不能对盾构始发段地质水文情况、地下管线、暗沟情况及周边建构筑物情况进行实地勘察，仅凭经验法、问询法很难给出准确数据为设计依据提供支撑。（2）施工调查浮于表面。施工作为设计措施落实的最后一步，如不能提前调查核实或过程管理不到位，硬搬措施而不考虑实际情况极易造成不可逆的影响。（3）过程控制不到位。施工过程中未能将设计措施严格落实到位如加固措施、降水措施、始发准备措施等，出现如地面坍塌、车站涌水等事故，造成較大的社会不良影响。（4）安全应急措施不到位。盾构始发作为重大风险源之一，对应急措施准备、演练等都有具体明确的要求，然现场时常侥幸心理作祟，未能提早准备如发电机组不能正常使用、砂袋未提前装砂、水泵未提前接线调试、应急药品失效等等，以及未提前进行演练，出现突发事故，慌乱一团，错过生命、财产的抢救时间。

3 盾构机始发安全控制措施

盾构始发施工前，务必组织人员对始发端进行核实调查，尤其是暗沟、暗河、废井和管线等，与地勘不符提前协调，确认加固措施满足安全要求，并根据开工条件的要求，全面排查包括管理体系、措施落实、周边范围风险源的核查、应急抢险准备等情况，确保安全处于受控状态。

3.1始发端头加固不到位控制

始发端头加固不到位控制，盾构机掘进时造成地面塌陷。目前盾构机始发端地层加固较多采用洞门环大管棚注浆加固+地表小导管/袖阀管注浆措施。

（1）大管棚注浆加固主要为洞门上部约120°范围，型号一般为φ108，管棚须提前钻孔，以使浆体在压力作用下向周边土体扩散固结;尾部呈椎体，长度最少大于2倍洞泾，整体呈扁担状支撑上部土压力。控制重点为一是管棚施工质量，进洞门后上偏2°左右;二是压浆质量，一般采用较高压力将素水泥浆压进土体后扩散以起到固结土体效果，提前换算理论压浆量并对比是否达到要求;三是加固效果的验证，固结土体到28d后取样进行验证是否固结到位。

图1 管棚加固布置示意图

（2）地表注浆加固措施主要控制重点一是浆液质量，要严格按设计配比进行，确保有效固结土体;二是钻孔深度及压浆、加固范围，包括横向纵向及截面深度;三是固结效果验证。

3.2 始发洞门封堵及加固不到位控制

始发洞门封堵及加固不到位，盾构机初始掘进时地层水大量涌入对应的车站。始发洞门范围车站围护桩大部分采用玻璃纤维筋，涌水问题须根据设计及实际情况，水量较大可采用井点降水配合水位监测点判断，满足要求后方可进行始发掘进施工;部分地层如砂卵石地层井点长时间降水易造成地层含沙量大量流失，进而形成地层空洞，对后续施工造成较大安全隐患，此类地层最好采用井点回灌降水。少水或无水地层可通过钻孔自然排放观察即可，水位观测点一般设在中心点往下。

3.3始发端影响范围建筑物未加固到位控制

始发端影响范围建筑物未加固到位，盾构机施工时造成建筑物下沉或拉裂。建构筑物包括地表上面如楼房结构、地表下面如古墓等。均需严格按设计措施要求进行加固一般为注浆加固，并设立监测点进行整个始发影响阶段的观测，并根据进度情况加强监测频率，整个掘进期间设专人值守。

3.4始发端范围隐埋管线未加固控制

始发端范围隐埋管线未加固控制，盾构机初始施工时造成管线如煤气、水、电缆破坏。地下管线尤其是老旧城区非常复杂，且管线故障影响及反响极快如光缆线、用电线、供水管、煤气管等，要保证施工安全一是施工前务必实地调查到位，并反馈按设计措施进行加固如原位注浆、改移线路、暂停使用等;二是积极沟通协调产权单位，遇突然情况能及早控住局面如给水管损坏需立即关闸处理等。

3.5始发台架加固不到位控制

始发台架加固不到位，造成盾构机初始掘进时“栽头”。盾构机始发“栽头”问题时有遇到，大部分原因为盾体始发时扭力测算有误+始发台架与洞门段加固不到位如支撑钢架加固不到位、始发台架姿态控制差造成。

盾构始发台架于洞门之间这段衔接支撑钢架既是薄弱环节也是重要环节，该处加固方案必须认真测算审查，确定其材料选用、间距控制及焊接质量的要求，焊接质量方面施工现场较难掌控，可升级焊缝标准如三级变为二级进行探伤检查，也可请专业人士焊接。千里之体溃于蚁穴，此处焊缝本人看来即为蚁穴，务必做实，遇特殊情况如已有“栽头”不可控趋势时，可将整机后退重新整理在始发。

盾构始发的垂直姿态一般为+20～+30mm，须由测量复核准确并录入盾构机，过程中根据进度情况及时人工复核佐证盾构机姿态同时提前纠偏，因为盾构机掘进整体呈蛇形状，无法做到即时扭变姿态，故人工复测、勤纠偏极为重要。

3.6负环管片支撑加固不到位控制

负环管片支撑加固不到位，造成倾覆。负环管片作为进洞的辅助措施，防其倾覆扭转非常重要，因为整个始发井空间不会太大，大量设备、人员均在其内。

负环加固措施一般采取左右支撑、前进方向依靠螺栓连接、后方设支撑固定于始发井内结构物方式确保负环管片约束控制到位。负环管片左右支撑包括支撑加固管片、支撑加固管片下方始发台架，一般均为型钢支撑，整个管片除纵环向高强螺栓连接外，辅以钢丝绳整环锁紧固定。负环管片后方加固亦非常重要，因其除提供盾构机整体前进的反推力外抗扭转倾覆也是关键，方案措施检算时务必考虑全面。

3.7 其他安全问题控制

其他机械安全及作业安全问题如平板小车刹车失灵、人员高空坠落、物体打击等。诸如此类常见易发、多发问题的安全控制，一是严格安全交底，并根据实际分工种针对性的进行如焊工、起重工、普工等;二是班前讲话落实到位，每班喊话强调本班作业安全控点;三是过程加强管控;四是做好日常的培训教育;五是明确考核奖罚措施。

4 结论

今年新《安全生产法》的实施，从法律层面上明确了安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，以及重大事故隐患罪的确立，给各行业都敲响了警钟，工程业作为事故多发、易发领域，各单位须从上到下严格履行安全职责，严格“管行业必须管安全，管业务必须管安全，管生产经营必须管安全”;盾构始发为重大风险源之一，更应着重做实各项安全管控措施，群策群力、齐抓共管，做到安全生产，绿色生产，促进安全、效益双丰收。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 盾构法隧道施工与验收规范GB 50446-2017 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2017

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 城市轨道交通地下工程建设风险管理规范GB50652-2011 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 城市轨道交通技术规范GB50490-2009 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2009

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 地下防水工程质量验收规范GB50208-2011 [S]. 北京：中國建筑工业出版社，2011