地铁盾构法隧道下穿既有建筑物安全风险评估.pdf

地铁盾构法隧道下穿既有建筑物安全风

险评估

摘要：改革后，随着国民经济水平的快速发展，城市轨道交通建设越来越完

善，然而，地下施工会不可避免地影响到邻近建筑，这既会影响地下工程的施工

管理与控制，也可能会导致地面建筑结构发生安全事故。

关键词：地铁盾构法；隧道下穿；建筑物；安全风险评估

引言

随着地铁规模的扩大，隧道施工对邻近建筑物安全影响问题越来越突出，如

何有效评估地铁施工对邻近建筑物产生的安全风险已经成为备受社会关注的研究

热点。分析了地铁隧道施工对邻近建筑物的影响因素及建筑物本身抵抗变形的因

素，对地铁施工引起的邻近建筑物的风险进行评价；分析了地铁隧道施工邻近建

筑物安全风险评估流程，将地铁施工邻近建筑物安全风险等级划分为5级，提出

了地铁施工邻近建筑物安全风险等级划分方法和标准。目前，风险定量分析常采

用事故树分析法、决策树法、神经网络法、贝叶斯网络法等风险分析方法与工具，

但这些方法中，基本事件的概率一般采用确定值表示。而在地铁隧道施工过程中，

相关的安全事故率因统计数据缺乏或不可得等原因，造成基本概率难以用确定值

表示，存在一定的模糊性。因此采用传统方法进行风险分析容易造成较大偏差。

1盾构法施工概述

1.1盾构机的原理

盾构机是一种集电、机、液、传感等技术于一体，具有开挖切削土体、输送

渣土、拼装管片等特殊功能，专用于隧道掘进的工程机械。盾构机的工作原理就

是借助钢结构组件遵循隧道轴线向前掘进。“刀盘”和“盾壳”是钢结构组件的

核心部件，刀盘的主要功能是通过破碎岩石或切削土体开挖掌子面，其面板可防

止掌子面垮塌，合理的刀盘设计可满足软土、风化岩等不同地层的施工需求；盾

壳的主要功能则是保护施工作业人员的人身安全以及确保内部机械能够正常运转，

盾壳有效维持了周围土体、地下水的稳定性，掘进出渣、拼装管片等作业均在盾

壳的保护下进行。盾构法隧道施工过程可以简单地描述为“开挖-衬砌-再开挖”

的循环往复过程。

1.2盾构机的构造

盾构机的结构复杂，主要由盾构机前部盾体、连接桥架、后配套台车三大部

分组成。前部盾体结构主要由刀盘、前盾、中盾、尾盾、人仓、螺旋输送机及管

片拼装机等部件组成；连接桥架是前部盾体和后配套台车的连接设施，各系统的

动力通过桥架上的管线路从后配套台车提供给前部盾体内的执行元件；后配套台

车主要为前部盾体内各系统配置动力源以及水、电、气、浆液、测量与监测等辅

助施工系统和人工操作系统。

2地铁盾构法隧道下穿施工的安全风险评估

第一，对下穿盾构施工工程的工序进行检测与评价，重点分析易出现安全风

险事故的工序，并对其风险等级进行评估。第二，对盾构法下穿隧道工程所涉及

的机械设备进行监控，重点检测设备的施工运行参数，确保其维持在安全范围内。

在盾构施工中，地层与临近建筑出现沉降、倾斜状况与掘进速度和机械姿态密不

可分，因此控制盾构推进的速度参数具有重要意义。第三，对下穿施工工程现场

进行评估。工作人员需通过现场巡检等方法，实时监控盾构施工进度，从而全面

评价其安全风险，现场巡检时，工作人员需重点检查施工环境、设备运行以及工

人安全控制措施是否到位，并对其施工安全风险进行评估。第四，对盾构施工技

术与管理水平进行评估。地铁隧道下穿施工时，作业队伍的施工方案设计、施工

技术水平以及管理水平都会对施工结果产生较大影响，工程团队需对其能力水平

进行评估，以降低地下工程安全风险。

3应对措施

3.1盾构始发、到达质量控制

盾构始发直接关系到整个隧道的掘进状态，盾构到达则是盾构法施工的最后

一个关键环节。在盾构始发和到达过程中需要重点注意以下几点：（1）严格控

制端头土体加固质量，做好初始数据采集等各项监测准备工作。若采用旋喷桩加

固和水泥搅拌桩加固，应重点检验加固土体的强度和土体的均匀性；若加固区域

设计降水井，应做好井位的布置和降水效果的检查，盾构始发前水位应达到设计

要求；若采用冷冻法加固，应重点监控加固地基温度、返回温度及冷冻剂流出情

况，确保冷冻加固效果。（2）重视姿态控制。始发台、反力架和负环的安装精

度均会影响盾构的始发姿态，始发前要进行定位测量，确保盾构以正确的姿态始

发。第一环负环管片定位时，管片的后端面应与线路中线垂直。始发前基座定位

时，盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行，盾构中线可比设计轴线适当抬高。

在土建推进接受后拼装管片前和拼装管片后，测量2次盾尾间隙。（3）盾构机

在推