砂卵石地层地铁暗挖施工安全管理重点工作探讨

陈勃汐

摘要：沈阳地铁项目采用暗挖施工，环境条件复杂，施工风险众多和施工难度较大，均列入了重大危险源的管理范畴。由于加强了施工过程的安全管理，从暗挖施工上方管线、建（构）筑物保护措施的落实、暗挖施工质量的控制、监测数据的管理等方面着手，有针对性的进行管理，实现了安全生产的管理目标。过程中如何管控，管控哪些主要项目，值得思考和探讨。

Abstract： The Shenyang Metro project uses underground excavation process. It has complex environmental conditions， many construction risks and big construction difficulties. So it is included in the management of major hazard sources. As the safety management of the construction process was intensified， targeted management is carried out from the pipelines of underground excavation， the implementation of protective measures for buildings， the control of the quality of the excavation construction and the management of monitoring data and the goal of safe production management is achieved. It is worth considering and discussing how to control and which major items should be controlled in the process.

关键词：地铁暗挖；安全管理

Key words： subway underground excavation；safety management

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0171-02

1 工程概况

1.1 工程地质特征 暗挖施工多处于中砂、粗砂、砾砂、粘土地层，水位高，渗透系数高，地面沉降和隧道塌方控制难度高；部分处于粘土层地段层间滞水多，施工难度增加。

1.2 工程的特点和难点 城市地铁大多建于热闹繁华的市区，地层条件和地下构筑物的不确定性及周围建筑物的复杂性加大了施工的难度，同时增加了地铁建设的安全风险。工程项目的技术构成复杂，设计、施工中的不确定性因素很多。主要有以下特点和难点：

1.2.1 工程地质和水文地质条件较为复杂 沈阳地铁工程所处位置位于浑河主流及南、北运河之间，这样的地理位置使得地下水位较高，并为富水区。在局部存在多层地下水和粉质粘土层隔水层，相互之间存在水力联系，使降水作业有效性遇到困难；而有效降水、保证无水作业是涉及明（盖）挖和暗挖安全施工的关键。

1.2.2 地铁沿线穿越大量重要建（构）筑物 沈阳地铁沿线周围建筑物密布，主要类型是金融、商厦、宾馆、交通枢纽、古建筑等，其基础类型多数为桩基，埋置深度与地铁建筑埋深大体上一致，且部分建（构）筑物距离地铁结构很近。因此，在施工期间有效控制施工对这些建（构）筑物的影响，保证其安全的难度较大。

1.2.3 地铁沿线穿越大量复杂地下管线 沈阳地铁的另一个特征是各类地下管网走向与地铁轴线走向一致并多数重合。据调查测量资料显示，其主要是雨水管道、污水管道、热力管道、供水管道、燃气管道、通信电缆及光缆、供电线路等，其平面位置与地铁线路重合，但埋深较浅，有些管道建成年代较早，存在位置精度较差或不清的情况。地下管网穿越及泄漏风险也是沈阳地铁暗挖施工工程主要风险之一。

1.3 暗挖施工的安全风险分析 地铁工程建设风险主要表现为人与特殊自然条件、环境的交互作用下所产生的不确定性。其风险因素来自天、地、人三方面，主要受到自然条件及灾害（如地质、水文、暴雨、台风、地震等）和周围环境等天地因素及工艺工序工法、经验和管理等人为因素等的影响。工程设计设备选择及维护从本质上讲也属于人的方面。其工程风险主要表现为施工前和施工中存在不可知因素（如自然災害变化、特殊地质状况、工艺适应性、作业失误、周边环境不清等）。

1.3.1 环境风险 ①地下高水位风险。沈阳地下水资源丰富，地下水位较高。降水工程几乎贯穿土建施工的全过程，是地铁工程建设的重要施工项目。由于在局部存在多层地下水和粉质粘土层隔水层，相互之间存在水力联系，使降水作业遇到困难。沿线穿越沈阳市繁华商业区及主要市政主干道十字路口，这对降水井的布置同样带来困难。②市政管线及周边建（构）筑风险。暗挖区间上方市政管线如给排水、燃气、热力、电力管线，管线及管沟由于修建年代久远、施工质量等因素，存在渗漏的可能性极高，这为暗挖施工带来极大的安全隐患，暗挖施工的多数安全生产事故都因此发生；同时，暗挖施工由于工艺方面的制约，施工中对土体的扰动不可避免的发生，通常由于沉降变形，也将导致管线变形的加大，这将加大管线断裂的可能，为施工带来安全隐患，严重时，由于管线渗漏将会导致严重的安全生产事故，应给予高度重视。

基坑周边的建（构）筑物，由于暗挖施工的影响，结构基础的差异沉降将导致结构的变形、开裂等安全隐患，严重时会因隧道塌方导致建（构）筑物的倒塌，产生严重的事故，故此，基坑周边的建（构）筑物的保护，是暗挖施工中需要高度重视的一个环节。

1.3.2 区间施工管线环境风险 城市管线支护、管线损失、管线因素引起其它风险。降水不当事故、基坑围护渗漏、支护结构整体失稳坍塌、流砂、基坑系统失稳、围护结构折断或大变形、主体结构施工事故、主体结构渗漏事故等。

2 暗挖施工的安全管理重点

2.1 周边环境的调查及管线、建（构）筑物的保护 为加强地铁暗挖施工的安全管理，工程开工前，应核查地质资料，调查沿线地下管线，构筑物及地面建筑物的基础等，并制定保护措施，应当指定专人保护施工现场地下管线及地下构筑物等，在施工前将地下管线、地下构筑物等基本情况、相应保护及应急措施等向施工作业班组和作业人员作详细说明，并在现场设置明显标识。安全管理工作中，我们通常要做到以下几点：一是各类市政管线与结构关系（需要在建设单位提供的管线资料的基础上详细现场踏勘），管径、材质情况，分析对施工的影响程度，重点是给排水、热力、燃气、电力管线及相关阀门位置；二是基坑周边施工影响区域的建（构）筑物结构及基础形式，判定施工对其影响程度；三是地面交通，初步判定地面动荷载对施工的影响。这是施工前准备工作中必做且需要重点抓的一项重要工作，该项工作质量的好坏，直接关系施工阶段安全技术措施是否具有针对性、是否能够保证施工安全的关键。我项目暗挖区间下穿DN2000排水管线，通过前期调查，发现管线年代久远，有渗漏风险，存在事故风险，因此，经过业主技术专家会，施工采取管内增加橡胶内衬，洞内采用拱顶断面150°深孔注浆加强支护，隧道右线成功穿越。

2.2 有针对性的制定施工方案 施工专项方案的制定需要在设计要求和环境条件明确的前提下，进行风险识别，确定重要风险因素，依据设计要求和相关规范制定。由此制定的方案及应急措施才能具有针对性和可操作性。为避免相关措施出现漏项，影响施工安全，对重大危险源管理项目，如明（盖）挖法、矿山法、盾构法、起重吊装工程、脚手架工程、模板工程及支撑体系、环境危险源，都做了规定和要求，采取专家论证的方法，补充相关措施，为施工阶段安全技术措施的落实，做好技术保障工作。

2.3 施工降水要保证暗挖施工做到无水作业 降水施工是地下工程施工一项必须的辅助措施，特别是在沈阳这种高富水、沙砾地层条件下，保证暗挖施工的无水作业，非常必要。在日常安全管理中，要做到降水在前（开挖层下0.5-1米），土方开挖在后，严禁工序倒置，确保开挖面不出现流沙，保持开挖作业面土体的稳定性，这是保证暗挖施工安全的前提。为做到这一点，我们在日常检查中，需要做好以下几个方面的工作：一是施工降水的水位监测，确保水位在开挖面以下0.5-1米；二是降水施工的应急能力，保证降水电源采用双路电源，条件不具备时，采用应急备用发电机，但需要保证发电机功率与降水设备负荷相匹配；三是降水设备的安全储备，确保局部出现问题时能够在水位回升到掌子面土体面上方前投入使用。

2.4 暗挖施工初期支护施工质量的控制 采用暗挖法施工的部位，一般都是城市交通受限制，地面建筑和市政管线迁改难度大，采用导流疏散交通压力困难的繁华街道。因此，地面沉陷、沉降控制、建（构）筑物产生差异沉降、防止塌方冒顶的事故的发生，是采用暗挖法施工安全控制的重点和难点，需要认真、透彻的理解“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针的真实含义并切实落到实处，才能有效保证施工安全。因此，初期支护的施工质量管理，是暗挖施工中安全管理的重点工作内容，需要参建各方都给予高度重视，相互间查漏补缺，确保暗挖施工安全。

2.5 施工监测要做到信息化指导施工 地铁施工监测的目的是通过监测数据的即时变化，判断由于施工扰动对地面、管线、建构组、建（构）筑物、结构变化、变形的状态。通过各项监测项目监测数据的变化，可判断在建项目的稳定状态。因此，监测点的埋设是监测成功与否的关键。日常检查中，发现问题及时采取针对性措施，保证施工安全。

2.6 施工影响区域的不间断巡查 对暗挖施工影响区域的24小时不间断巡视检查，是排除安全风险的一項行之有效的方法，该项措施也是地铁建设过程中通过不断总结经验教训，形成的一项安全管理制度。城市地铁建设施工过程中也出现了一些由于巡视不到位的问题，致使地面出现塌陷、塌方而采取应急处置滞后，产生了不良的社会影响。为保证施工安全，不断加强对已（正在）施工部位的安全巡视。

2.7 恶劣气候条件下预防隧道坍塌的措施 恶劣气候条件对暗挖施工的影响较大，如强降雨等天气，隧道上方路面在市政排水条件的制约下，经常会存在大量积水，排水管线内也将大量积水，甚至带压，使暗挖作业的环境条件更为恶劣，暗挖施工在地面渗漏水及市政排水管线渗漏双重因素的作用下，必将导致暗挖施工掌子面的塌方、塌陷，甚至产生严重的安全生产事故。因此，预控措施极为重要，制定暗挖施工恶劣气候条件的安全生产应急预案，采取必要的措施，如提前收听气象信息、封堵掌子面、撤出隧道内施工作业人员、加大降雨期间的地面及隧道内的巡视与监测频率等措施，特别是施工作业面附近的巡视与监测，更需加强，这些简单的安全技术措施的采取，对暗挖施工的控制，可起到积极的作用。

3 结语

暗挖施工因其危险性较高，暗挖施工必须严格执行“十八字”方针，坚持以预防为主，严格落实相关安全措施，给地铁暗挖施工的平安进行提供保障。