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中图分类号:U231文献标识码: A
摘要:在地铁工程建设中,区间隧道多采用盾构法施工,如何加强盾构施工安全管理与风险防范,确保施工安全,已成为轨道交通建设日益关注的问题。本文通过对地铁盾构施工风险的分析,探讨了盾构施工风险的评估方法。
引言
盾构隧道施工法是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩,使之不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动围岩而修筑隧道的方法。盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工,从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。为了达到这一目的,除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外,使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力;使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙,主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关键。在进行地铁盾构施工过程中,保证施工安全进行至关重要,本文主要对地铁盾构施工风险进行分析,探讨盾构施工的风险评估方法。
1 盾构施工事故的分类
在盾构隧道施工中,按照事故的发生特点,主要分为机械事故和施工技术事故两大类。
1.1 机械事故
一般的盾构项目,机械使用较多,相对应的事故也较多,大约占一半以上,主要有龙门吊事故、盾构机事故、管片安装机事故等。
1.1.1 管片吊机事故
上海地铁4号线6标段施工中,盾构管片拼装机起吊密封突然失效,导致管片脱落,砸伤下部安装工人2名,原因:由于密封失效,没有及时发现,管片失去吸力而突然下落。防范措施:严格设备维护检查制度,尤其要重视管片拼装机的可靠性检查,例如密封胶圈有无损坏,起吊抓举头具是否可靠等,消除安全隐患,同时,管片拼装过程中,管片拼装机下部严禁有人工作。
1.1.2 电器事故
施工过程中,由于盾构掘进中功率大,能耗高,容易出现电力安全事故,必须给子重视。某现场盾构的10 kV高压电缆,由于安装接头保护不当,突然击穿,造成火灾,并导致盾构掘进停止lOh,因此,要重视施工动力线的安全保护措施,严格执行电力高压进洞的安装与施工规范,做到安全第一,万无一失。
1.1.3 运输设施的安全施工
与盾构配套的有轨运输设备,要注意电瓶车的溜车防撞(包括管片车、砂浆车等),以及轨道道岔的安全运营等。武汉地铁施工中就曾经出现电瓶车刹车失灵,导致列车溜车撞坏盾构机的严重事故,损失200多万元,停工近1个月。因此,对运输轨道车辆的刹车性能日常检测,轨道、道岔设备的安全性能检测等应给子足够的重视。
1.2 施工技术事故
主要是指由于施工工艺不当导致的技术事故。这类事故多为恶性事故,往往造成些人员伤亡或造成一定经济损失。
1.2.1 地面沉降导致的安全事故
地面沉降一般可分为3类。第1类:非正常沉降,主要是施工中盾构操作失误而引起的,如盾构操作过程中,各类参数设置错误、超挖、注浆不及时。第2类:灾害性沉降,主要指施工中盾构开挖面有突发性急剧流动,甚至暴发性崩塌,使地面塌陷。主要原因是遇到地下水压大或透水性强的颗粒状土体不良地质条件。第3类:盾构的选型不合适或出现较大失误,如成都某地铁由于选型失误,多次造成掘进过程中的地表沉陷事故,无法正常施工。
1.2.2 盾构隧道的防洪排水设施不具备或能力不足导致的安全事故
武汉过江公路隧道、重庆嘉陵江排污隧道等盾构隧道施工过程中均出现过水从洞外倒排进隧道的事故,造成较大的损失。因此,施工中要做好防灾预案安排。
1.2.3 管片拼装事故
拼装过程中,管片挤损或破裂,导致涌水,使施工面临较大的技术风险。所以,必须重视管片的安装工艺和技术方法,注意掘进参数的控制,采用相应的技术手段,控制姿态的调整,科学进行管片的安装顺序和安装步骤。同时注重管片拼装的质量,防止漏水,防止管破裂等;施工中管片的上浮是一般盾构施工中比较常见的问题,如果得不到有效的控制,会引起很大的麻烦,要采取相应的技术措施,严格控制管片上浮。
1.2.4 气体爆炸事故
盾构施工中,需要采取相应的消防、通风措施以及火火措施等,要加强自动报警与预防手段,消防,通風措施必须跟上,同时注意检测气体。
2 施工安全风险评估方法
由于水文地质条件的不可预见、施工技术的可靠性、社会环境、经济发展程度等因素对地铁工程项目的影响较大,所以系统全面地评估地铁工程项目的风险与其他一般性建设项目相比难度更大。为保证地铁建设安全顺利的进行,需要重点分析和评估地铁施工的风险源的关键部分,找出可能的风险因素和重点预防环节和部位,并且结合风险等级划分标准,对重大风险源的危险程度进行分级,为制定有效的管理和技术措施提供依据。在风险评估时要先划分评估单元,然后选择评估方法进行风险评估,有时需要采用多种评估方法结合的手段。
目前风险评估分析方法有很多种,根据原理和特点的不同,基本上可分为定性分析法、定量分析法、综合分析法三类,在工程应用中它们有着各自的优缺点和适用范围。
2.1 定性安全分析法
定性分析法又称“非数量分析法”。主要凭借预测人员的、主观判断和分析能力,结合丰富的知识和实践经验、专家意见以及预测人员的逻辑判断能力分析与判断风险的一类方法。该方法一般由预测人员或专家根据获取的信息,直接对研究对象打分或判断,经过归纳、总结,得出风险分析结论。使用这类方法,要求分析预测人员专业知识相当高和实践经验相当丰富,并且主观和逻辑判断能力强。
该方法的优点是无需建立数学模型进行计算,简单易懂、节约时间与资源,不受统计数据限制,适应性较强,应用范围广泛。缺点是准确度不高,其数据处理有一定难度,分析人员的主观因素对分析结果影响大。
2.2 定量安全分析法
定量风险分析法根据统计数据、检测数据、同类系统和类似系统的数据资料,按有关标准,应用科学方法构造数学模型进行定量化评价的一种方法。
该种方法的优点是以客观、定量的数据为依据,结合精确的数学模型计算来实现,避免了主观因素的影响,结果准确较高,科学性和可靠性较强。其缺点是过程复杂,耗费时间与资源,统计数据不足或不精确会产生一定的片面性和局限性。
2.3 定性定量综合分析法
该种方法是结合定性分析与定量分析方法综合分析风险。该方法既有定性分析法特点,又有定量分析法的特点,弥补了两者各自的不足。
根据定性分析与定量分析在方法中的比重和决定作用,该法又分为两类:①定性半定量分析法,该类方法以定性分析为主,定量计算为辅,例如层次分析法、风险矩阵分析法、模糊综合评估法等;②定量半定性分析法,该类方法以定量计算为主,定性分析为辅,例如事件树分析法、故障树分析法、影响图法、CM工模型等。
3 结论
盾构法隧道施工,掘进速度快、质量优、对周围环境影响小、施工安全性相对较高,但盾构施工技术有着自身的特点,安全管理和风险防范工作只有适应盾构施工的特点,才能利用盾构的优势、克服传统隧道施工的劣势,真正做好轨道交通的安全工作。辅之以信息化监控技术和第三方监测制度能极人地发挥风险防范的重要作用,确保轨道交通建设又好又快地推进。
参考文献
[1]蔡英.建筑工程项目的风险分析与控制[J].武汉科技学院学报,2006,(07)
[2]张少夏,黄宏伟.影响隧道施工工期的风险分析「J}.地下空问与工程学报.2005 (06)
[3]汤漩,吴惠明,胡氓.盾构隧道施工风险知识管理系统的设计开发「J」.地下工程与隧道.2006(04)
[4]易花.南昌地铁施工安全风险研究及应对措施[fD}.南昌:南昌大学,2010
摘要:在地铁工程建设中,区间隧道多采用盾构法施工,如何加强盾构施工安全管理与风险防范,确保施工安全,已成为轨道交通建设日益关注的问题。本文通过对地铁盾构施工风险的分析,探讨了盾构施工风险的评估方法。
引言
盾构隧道施工法是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩,使之不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进、出渣,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动围岩而修筑隧道的方法。盾构施工的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工,从而最大限度地减少对地面建筑物及地基内埋设物的影响。为了达到这一目的,除了刀盘和盾构钢壳可以被动地产生支护作用以外,使用压力舱内泥土或泥水压力平衡开挖面上的作用土压力和水压力;使用壁后注浆及时充填由开挖产生的盾尾空隙,主动地控制围岩应力释放和变形是盾构技术的关键。在进行地铁盾构施工过程中,保证施工安全进行至关重要,本文主要对地铁盾构施工风险进行分析,探讨盾构施工的风险评估方法。
1 盾构施工事故的分类
在盾构隧道施工中,按照事故的发生特点,主要分为机械事故和施工技术事故两大类。
1.1 机械事故
一般的盾构项目,机械使用较多,相对应的事故也较多,大约占一半以上,主要有龙门吊事故、盾构机事故、管片安装机事故等。
1.1.1 管片吊机事故
上海地铁4号线6标段施工中,盾构管片拼装机起吊密封突然失效,导致管片脱落,砸伤下部安装工人2名,原因:由于密封失效,没有及时发现,管片失去吸力而突然下落。防范措施:严格设备维护检查制度,尤其要重视管片拼装机的可靠性检查,例如密封胶圈有无损坏,起吊抓举头具是否可靠等,消除安全隐患,同时,管片拼装过程中,管片拼装机下部严禁有人工作。
1.1.2 电器事故
施工过程中,由于盾构掘进中功率大,能耗高,容易出现电力安全事故,必须给子重视。某现场盾构的10 kV高压电缆,由于安装接头保护不当,突然击穿,造成火灾,并导致盾构掘进停止lOh,因此,要重视施工动力线的安全保护措施,严格执行电力高压进洞的安装与施工规范,做到安全第一,万无一失。
1.1.3 运输设施的安全施工
与盾构配套的有轨运输设备,要注意电瓶车的溜车防撞(包括管片车、砂浆车等),以及轨道道岔的安全运营等。武汉地铁施工中就曾经出现电瓶车刹车失灵,导致列车溜车撞坏盾构机的严重事故,损失200多万元,停工近1个月。因此,对运输轨道车辆的刹车性能日常检测,轨道、道岔设备的安全性能检测等应给子足够的重视。
1.2 施工技术事故
主要是指由于施工工艺不当导致的技术事故。这类事故多为恶性事故,往往造成些人员伤亡或造成一定经济损失。
1.2.1 地面沉降导致的安全事故
地面沉降一般可分为3类。第1类:非正常沉降,主要是施工中盾构操作失误而引起的,如盾构操作过程中,各类参数设置错误、超挖、注浆不及时。第2类:灾害性沉降,主要指施工中盾构开挖面有突发性急剧流动,甚至暴发性崩塌,使地面塌陷。主要原因是遇到地下水压大或透水性强的颗粒状土体不良地质条件。第3类:盾构的选型不合适或出现较大失误,如成都某地铁由于选型失误,多次造成掘进过程中的地表沉陷事故,无法正常施工。
1.2.2 盾构隧道的防洪排水设施不具备或能力不足导致的安全事故
武汉过江公路隧道、重庆嘉陵江排污隧道等盾构隧道施工过程中均出现过水从洞外倒排进隧道的事故,造成较大的损失。因此,施工中要做好防灾预案安排。
1.2.3 管片拼装事故
拼装过程中,管片挤损或破裂,导致涌水,使施工面临较大的技术风险。所以,必须重视管片的安装工艺和技术方法,注意掘进参数的控制,采用相应的技术手段,控制姿态的调整,科学进行管片的安装顺序和安装步骤。同时注重管片拼装的质量,防止漏水,防止管破裂等;施工中管片的上浮是一般盾构施工中比较常见的问题,如果得不到有效的控制,会引起很大的麻烦,要采取相应的技术措施,严格控制管片上浮。
1.2.4 气体爆炸事故
盾构施工中,需要采取相应的消防、通风措施以及火火措施等,要加强自动报警与预防手段,消防,通風措施必须跟上,同时注意检测气体。
2 施工安全风险评估方法
由于水文地质条件的不可预见、施工技术的可靠性、社会环境、经济发展程度等因素对地铁工程项目的影响较大,所以系统全面地评估地铁工程项目的风险与其他一般性建设项目相比难度更大。为保证地铁建设安全顺利的进行,需要重点分析和评估地铁施工的风险源的关键部分,找出可能的风险因素和重点预防环节和部位,并且结合风险等级划分标准,对重大风险源的危险程度进行分级,为制定有效的管理和技术措施提供依据。在风险评估时要先划分评估单元,然后选择评估方法进行风险评估,有时需要采用多种评估方法结合的手段。
目前风险评估分析方法有很多种,根据原理和特点的不同,基本上可分为定性分析法、定量分析法、综合分析法三类,在工程应用中它们有着各自的优缺点和适用范围。
2.1 定性安全分析法
定性分析法又称“非数量分析法”。主要凭借预测人员的、主观判断和分析能力,结合丰富的知识和实践经验、专家意见以及预测人员的逻辑判断能力分析与判断风险的一类方法。该方法一般由预测人员或专家根据获取的信息,直接对研究对象打分或判断,经过归纳、总结,得出风险分析结论。使用这类方法,要求分析预测人员专业知识相当高和实践经验相当丰富,并且主观和逻辑判断能力强。
该方法的优点是无需建立数学模型进行计算,简单易懂、节约时间与资源,不受统计数据限制,适应性较强,应用范围广泛。缺点是准确度不高,其数据处理有一定难度,分析人员的主观因素对分析结果影响大。
2.2 定量安全分析法
定量风险分析法根据统计数据、检测数据、同类系统和类似系统的数据资料,按有关标准,应用科学方法构造数学模型进行定量化评价的一种方法。
该种方法的优点是以客观、定量的数据为依据,结合精确的数学模型计算来实现,避免了主观因素的影响,结果准确较高,科学性和可靠性较强。其缺点是过程复杂,耗费时间与资源,统计数据不足或不精确会产生一定的片面性和局限性。
2.3 定性定量综合分析法
该种方法是结合定性分析与定量分析方法综合分析风险。该方法既有定性分析法特点,又有定量分析法的特点,弥补了两者各自的不足。
根据定性分析与定量分析在方法中的比重和决定作用,该法又分为两类:①定性半定量分析法,该类方法以定性分析为主,定量计算为辅,例如层次分析法、风险矩阵分析法、模糊综合评估法等;②定量半定性分析法,该类方法以定量计算为主,定性分析为辅,例如事件树分析法、故障树分析法、影响图法、CM工模型等。
3 结论
盾构法隧道施工,掘进速度快、质量优、对周围环境影响小、施工安全性相对较高,但盾构施工技术有着自身的特点,安全管理和风险防范工作只有适应盾构施工的特点,才能利用盾构的优势、克服传统隧道施工的劣势,真正做好轨道交通的安全工作。辅之以信息化监控技术和第三方监测制度能极人地发挥风险防范的重要作用,确保轨道交通建设又好又快地推进。
参考文献
[1]蔡英.建筑工程项目的风险分析与控制[J].武汉科技学院学报,2006,(07)
[2]张少夏,黄宏伟.影响隧道施工工期的风险分析「J}.地下空问与工程学报.2005 (06)
[3]汤漩,吴惠明,胡氓.盾构隧道施工风险知识管理系统的设计开发「J」.地下工程与隧道.2006(04)
[4]易花.南昌地铁施工安全风险研究及应对措施[fD}.南昌:南昌大学,2010