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摘要：随着近年来我国城市规模逐渐扩大，城市建设项目也在逐步增加。然而，由于中国幅员辽阔，地质环境也更加复杂，地下施工中有许多不可预知的因素，施工技术也更加复杂，因此施工中存在一定的风险。为了不断促进工程技术的创新与进步, 在隧道施工中采用盾构法时, 要有极强的风险意识, 加强施工管理, 避免在施工过程中发生事故, 不断完善盾构法在隧道施工中的应用。
关键词：盾构隧道；工程；施工安全；管理
导言：我国地铁施工的历史已经有40多年，随着国内地铁项目的增多，面临复杂的地质和外部环境情况，加之经验不足，管理不到位，在建设中存在着一些不容忽视的问题和不安全隐患，对潜在技术风险缺乏必要的分析和论证，随之而来的是施工事故的增多，在上海、北京、广州等地都出现过不同程度的地铁工程安全事故，造成了重大经济和人员损失。近年来，越来越多的地铁项目采用盾构法进行施工，盾构基本成为地铁施工的首选，出于安全性与可靠性的考虑，非常需要归纳总结盾构施工过程中的事故，进行系统和全面的分析，以备后续建设项目借鉴，杜绝类似事故的发生。
1、盾构施工安全管理存在的问题
地铁盾构隧道施工存在很多安全管理隐患，根据安全事故的特点对事故进行划分，有机械事故和施工技术事故2种，具体如下：
1.1施工技术造成的安全事故
盾构隧道施工对施工工艺有着严格的技术要求，当施工技术不到位，往往会造成很大的恶性事故，例如人员伤亡，较大的经济损失等。施工技术造成的安全事故如下：
地面沉降事故。根据地面沉降的原因，事故可分为三种类型:一种是由于盾构操作失误造成的异常沉降事故，另一种是盾构开挖过程中的突发性灾害沉降事故，第三种是由于盾构选择不当和不正确造成的地面沉降事故，所有这些都会导致停工，并对工程建设产生重大影响。其中两起事故可以尽可能由人为因素避免。
防洪排水设施不完善，缺乏防洪排水能力所致的安全事故。在地铁盾构隧道施工中容易出现隧道排污、排水不及时导致的重大事故，必须要提前做好防灾安全措施。
管片拼装事故。在管片拼装施工中，由于管片拼装的质量较差，或者是安装工艺和技术方法不当，容易出现管片挤损或破裂所致的涌水安全问题，引发重新施工。
气体爆炸事故。由于盾构施工时未做好有关消防、通风、灭火等措施，导致不明气体突然爆炸引发人员伤亡事故，威胁到施工人员的生命安全和工程财产损失，必须要引起注意。
盾构机掘进参数不当所致事故。操作盾构机掘进时，若是未能正确调整盾构机掘进参数，导致盾构机突然抬头、掉头或蛇形掘进；当泥水盾构时，不适当的掘进参数会引起管片上浮，也会因为不适当、错误的泥水仓压力，最终引起地面冒顶事故。 压平衡盾构喷涌事故。这种事故是施工中的土压平衡盾构机螺旋输送机保压泵碴系统出现喷涌所致的事故。
1.2不规范操作造成的机械事故
盾构隧道施工会使用到各种机械，机械操作中容易出现事故，例如管片吊机事故、电力安全事故、运输设施事故等，这些事故占据了工程事故的一半以上的数量。根据对多起机械类事故进行分析，导致机械事故的原因通常是由于操作不当，没有安装标准规范进行操作导致事故的发生。机械岗位的操作也与操作人员的责任心、是否受到岗前培训有关。
盾构管片安装机起吊时，容易出现密封突然失效，致使管片脱落，将安装人员砸伤。这样的事故曾在上海地铁4号线盾构施工出现过。事故发生前，安装人员未能及时发现密封失效问题，使得管片缺乏吸力出现脱落。
电器事故。盾构掘进机在掘进施工中需要耗损大量的电力，其功率大、能耗高，必须要配置10 k V 高压电缆配电。这样的高压供电必须要采取安装接头保护措施，否则容易造成击穿火灾。
运输设施的安全施工事故。盾构施工中会配置有轨运输设备将相关土沙、弃碴、材料等进行输送。运输车进行运输过程中，容易出现溜车撞击、轨道道岔的安全运营事故，例如武汉地铁二号线施工中就出现过电瓶车刹车失灵溜车碰撞事故，造成较大的经济损失。
盾构脱困原因。盾构掘进中若出现长时间的停止、转弯，或者是遇到大量的泥饼、被不明物质困住等现象，容易迫使盾构掌子面坍塌损坏。
2、信息化安全管理手段
21世纪的今天, 互联网和计算机已经是生活生产中必不可少的工具, 利用好信息化智能工具, 提高安全管理的水平和质量。
2.1设备仪器监控
监控设备和仪器可以实时反映隧道内的空气状况、温度和湿度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除了监控隧道中的工作环境，监控结构和地质条件也非常重要。结构监测是利用先进的精密仪器监测隧道各点的应力和倾斜度，从而分析隧道围护结构的变形状态，为隧道施工提供安全保障。许多盾构隧道靠近房屋。除了监测隧道中的结构参数，还应该对彼此靠近的房屋进行变形和沉降监测。此外, 在施工过程中, 准确及时的地质预报直接影响工程的安全性, 因地质层不稳定造成的安全事故也数不胜数。在施工中加强对地质情况的监测, 采用超前地质预报技术[4], 也是为施工安全提供有力保障的措施之一。
2.2人员管理系统
对于盾构隧道施工来说，人员管理无疑是施工管理的重点。在早期，在施工人员报告后，他们输入施工人员的信息，并发放安全帽和相关防护装备。每个安全帽应配备与其身份信息一致的定位装置。在工作区的入口处，他们应该识别进入现场的相应设备。对盾构工及隧道内施工人员, 下井前, 设置面部识别进入系统, 层层把关, 加强对井下工作人员的管理。电脑系统中要时刻关注工区内的人员数量, 尤其是井下人员数量, 关注每个人员的动向, 如出现异常情况, 应及时发出警报。采用该种管理系统, 可以加强人员管理的工作质量, 保障施工人员安全。
2.3现场视频监控
视频影像监控被广泛运用与现在各大施工场地内, 视频监控可以直观的监控现场施工情况、形象进度、施工质量, 借助于视频手段, 可以对隧道内施工进行更有效的管理, 对于盾构隧道, 这种暗挖隧道, 人员长期在隧道内工作, 监控能够看清井下人数与人员情况, 如发现井下环境异常, 及时疏散井下工人, 保障生命财产安全, 降低事故率。对隧道项目重点环节和部位, 单独设置摄像机, 记录下施工情况, 及时发现各种问题。同时需做好影像资料的留存工作, 如果施工中出现重大安全事故或隐患, 可以通过留存的视频寻找问题、解决问题。
2.4 BIM技术
BIM (Building Information Modeling) 是通过软件将工程各类基础信息录入其中, 构建三维模型, 检验各专业在工程中的不同空间位置, 校验设计图纸和工程的可操作性, 是一种较为先进的信息化管理手段。在我国, 已有不少工程采用该技术, 此外, 如前海新区、雄安新区的开发, 也采用了BIM技术, 为将来的城市管理提供帮助。在盾构隧道建设中, 通过建立基坑围护、主体结构、盾构工程、机电、综合管线、景观绿化等模型, 可以对整个工程进行整体把控, 结合隧道结构本身的特点, 制定建模标准和流程, 配置应用环境[5], 分析工程设计施工安全性。包括在建立模型后, 可以直接统计出施工用料数量, 对于成本控制十分有利, 方便管理人员进行管理。BIM技术可以满足现代市政工程设计施工的基本要求, 从项目方案设计、工程施工到运行维护, 进行全周期监管。此外, 还能够提供高质量、全方位、规范化的参数信息。
2.5隧道内临时轨道运输
与其他施工方法不同，中小直径盾构隧道几乎都采用轨道交通系统。由于盾构机掘进速度快，运输往往是限制施工速度的瓶颈。该段的底部是圆弧，这对轨枕的稳定性有一定的影响。运输车辆很容易脱轨，可能威胁人行道上人员的安全，特别是当他们遇到盾构机的特殊高压电缆时，后果不堪设想。施工轨道要严格按有关技术规范执行，对轨距、轨道高差、弧度、接缝等重要参数要重点检查，轨枕保证足够的刚度，并和管片上的螺栓保持固定或焊接，避免滑动变形。
应严禁各类人员搭乘管片车进出隧道，严禁挤在操作室内，如隧道距离较长，应设计专门的人员运输车辆，外设围栏，严禁车辆未停稳前上下车。隧道内运输引起的事故较多，一旦发生安全事故，后果大多比较严重，特别是在盾构机位置，电瓶车与盾构机之间几乎没有空隙，非常狭窄，稍不注意，人员易被挤卡在中间。
目前国内单线地铁隧道的内直径多为5400~5500mm，盾构机的后配套设备一般有70~80 m长，它的轨道比碴土运输车宽，但之间最窄的距离一般就是100mm，当任意一条轨道变形时，或盾构机上的配套设备发生位移时，极易和运输车辆相撞，尤其是高压电缆圈简位置突出，应引起高度重视。
4、结束语
在盾构隧道施工项目中必须要对各个环节进行严格把关, 事无巨细, 只有这样才能有效确保工程的质量。本文着重对盾构施工所存在的风险进行阐述, 并且提出了可行性的方案与对策, 对规避盾构施工中的各种风险具有积极的理论与实践意义。
参考文献：
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[4]陆凯华, 杨树荣.盾构在液化土中推进工艺及风险控制研究[J].山西建筑, 2017, 40 (10) :167-168.
[5]叶思维.隧道工程建设中的安全监理工作研究[J].四川建筑, 2007, 27 (2) :228~229.
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[7]沈向东.监控量测技术在隧道施工中的应用[J].山西建筑, 2018, 3:155.
论文作者:赵军磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/18
标签：盾构论文; 隧道论文; 事故论文; 管片论文; 人员论文; 工程论文; 安全事故论文; 《防护工程》2018年第27期论文;