地铁盾构施工风险评价探究

【摘 要】盾构施工技术广泛应用于地铁施工，但存在不可预测风险多的特点。本文在概述盾构施工技术的理论基础上，分析了地铁盾构施工的的风险来源，并对其风险评价方法和程序进行了详细讨论与阐述。

【关键词】地铁；盾构施工；风险评价

1.盾构施工理论概述

1.1 定义

盾构隧道施工是城市地下施工的主要手段，是在不扰动围岩的前提下完成施工，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或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。

1.2 施工特点

盾构施工是在一个能支撑地层压力而又能在地层中推进的圆形或矩形等特殊形状钢结构，在它的掩护下，完成挖掘、出土、隧道支护等工作，它的最大的特点就是整个隧道掘进过程都是在这个被称做护盾的钢结构的掩护下完成的，可以最大限度地避免坍塌和地面塌陷。与传统的隧道掘进技术相比，盾构法施工具有安全可靠、机械化程度高、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点。

2. 地铁盾构施工风险评价

2.1 风险来源

地铁盾构法施工具有施工周期长、施工项目多、施工技术复杂、不可预见的风险因素多以及对社会环境影响大等特点，因此地铁施工属于一项高风险的建设工程。由于地铁盾构隧道属地下工程，受所处位置地质、水文、地面建（构）筑物、盾构机类型、地面交通状况等诸多条件影响，盾构施工过程中面临着各种风险。

（1）地址条件风险

特殊地质条件导致的盾构施工风险是不可忽视的。硬质岩石土层通常易导致刀具刀盘磨耗严重，盾构换刀风险较大。而对于砂卵石地层，由于其渗透系数大，

地层和地面环境复杂，难于形成随时常压开仓、带压进仓的条件，砂卵石地层下换刀时保压问题突出。如果土层中含有粉细砂层，会导致刀盘结泥饼问题突出，掘进不顺畅，面板磨耗特别严重，影响施工进度。障碍物和不良地质情况导致可能导致包括地下空洞引起的大面积突发性沉降；地下坚硬物体引起的刀具磨损，不进尺以及穿越河流时引起的涌水等。

（2）城市已建市政工程带来的风险

施工过程中不可避免的要穿越市政工程和构筑物密集的市区。如铁路、股道、府河、人防通道、下穿隧道和立交桥等构筑物或污水管、雨水管、煤气管、电力、通信、自来水管等市政设施。盾构在掘进通过这些构筑物时可能导致地面构筑沉降、倾斜、破坏或地下市政管线的沉陷、破坏，河床沉陷、盾构机涌砂、涌泥直至发生喷涌等系列风险。

（3）人为风险

盾构人工操作的风险因素涉及挖掘机器的检查与维修更换失误、开挖和顶进控制失误、土仓压力设置不当、轴线控制、泥浆处理和注浆控制不当、密封防水失误等。管片拼装过程中，对于管片运输和管片拼装也存在风险。此外，盾构进出洞也往往是事故多发的工序，如土体失稳、盾构基座变形、盾构进洞时轴线偏离过大以及地面总沉降过大。

2.2 地铁盾构法施工风险的评价方法与程序

2.2.1 风险初次定级评价

首先需要对施工项目风险进行定级评价，预测风险的种类和发生概率及后果严重程度。目前国内外主要应用R=P×C法。该法综合考虑致险因子发生概率和风险后果，给出风险等级的一种方法。其中：R表示风险；P表示致险因子发生的概率；C表示致险因子发生时可能产生的危害。P×C是表示致险因子发生概率和致险因子产生危害的级别的组合。

采用此方法，对地铁盾构施工致险因子实施定级步骤如下：

（1） 确定主要的风险因素

（2） 借鉴以往类似盾构施工风险管理的资料和专家的经验，分析各个致险因子的发生概率，得出发生概率P。

（3） 以事故可能导致的后果，对人、生态环境和工程项目本身造成影响的程度，采用定量计算的方法给这些风险因素划分后果等级；通过定量计算确定各个风险因素的后果等级C。

（4） 最后综合风险因素的影响程度等级C和其发生的概率P，将两者组合起来，参照R=P×C定级方法的风险评估矩阵，确定各个风险因素的等级并制定不同的方案，用比较合理的措施实施风险管理和风险控制。根据地铁盾构法施工风险可以依据下表进行风险因素细分并定级。

2.2.2 基于模糊数学的地铁盾构施工风险二次评价

即经过专家对每个风险事件评分后，取其平均值，求得各参评因素权重值。

（3） 计算模糊关系矩阵R。作为从F因素集到风险定级的一个模糊映射，可以确定一个模糊关系R，它可以表示为一个模糊矩阵R。其中的参数可以通过专家投票确定，即由专家及有关人员组成投票小组，按照评语等级分级标准，在每项评价因素的若干个等级中进行投票，最后以百分数确定矩阵R中的参数。通过专家投票，经统计和计算，就可以得出模糊矩阵R，通过计算该矩阵并根据最大隶属度原则，确定风险等级和发生概率。

3. 结 语

本文提出的地铁盾构施工风险评估方法还只是一种定量和定性相结合的方法，如何能将风险评估彻底定量化，以对各类风险进行精确评估需要结合高等数学、数理统计和工程技术施工等多学科知识交叉研究才能得以实现。

参考文献：

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