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摘 要：随着社会的不断发展和前进,经济的飞速发展,政府加大了城市基础设施的投资力度,公路、桥梁、地铁等项目纷纷上马,,以运量大、能耗小、乘车安全系数高、占地面积少等特点而著称的城市地铁成为了大力优先发展的主要公共交通设施,建设势头发展迅猛.就国内而言,在地铁需求不断扩张、投资不断增加的过程中,地铁施工事故频繁发生,地铁施工风险越来越引起人们的重视.
关 键 词：地铁盾构施工风险预警
随着社会的不断进步和快速发展,各大城市交通堵塞问题日益严重,城市交通设施建设受到公众广泛的关注和高度的重视.在这种背景下,具有客运量大、运行速度快、能耗低、污染少、安全性能好等特点的城市轨道交通应运而生.作为一种新型的地下交通工具,地铁有着其它交通方式不可比拟的优势.目前,地铁在城市公共交通体系中发挥的骨干交通作用已被各界所共识,对大容量、快捷、安全、高效的城市客运交通网的形成具有深远的意义.
我国的地铁隧道施工采用的方法主要有矿山法、明挖法和盾构法三种.盾构法具有适应性强、全机械化一次成型、对周边环境影响小、效率高且能合理控制地面沉降等特点,已经成为众多城市地铁隧道施工的首选工法.通过多年来前人的不断摸索和实践已经形成了一套比较成熟的施工技术,尤其是近年来在城市地铁建设中得到了广泛的应用,盾构法施工技术也在原有的基础上不断的发展.然而,地铁隧道施工技术难度大、质量要求高、不可预测因素多,盾构施工的环境和技术也十分复杂,导致了施工过程中可能存在的各种不确定风险因素,施工风险事故频频发生.
1.盾构法基本原理
盾构法（ShieldMethod）是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是由盾构机械在隧道中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,同步灌浆,形成隧道结构的一种机械化施工方法.盾构法施工最早出现在欧洲,随后在美洲和日本发展较快,迄今为止已在世界各地广泛应用.
1.1盾构法的概念和实例
盾构是一种带有护罩的专用设备,利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进,用刀盘切割土体,同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块.盾构机掘进的出碴方式有机械式和水力式,以水力式居多.水力盾构在工作面处有一个注满膨润土液的密封室.膨润土液既用于平衡土压力和地下水压力,又用作输送排出土体的介质.盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点,适合在软土地基段施工.
深圳地铁一期工程初步设计有三处采用盾构法施工,即罗湖-国贸区间,皇岗-福民区间,福民-金田区间,这几处均为软土地段,且具备盾构法施工的基本条件.深圳地铁二期和目前正在施工的三期的7号线、9号线和11号线,主要的区间隧道均通过盾构法进行施工.
1.2盾构法的优缺点
优点：
1）开挖和衬砌施工时,安全度较高,掘进速度快；
2）盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低.
3）不影响地面交通与设施,同时不影响地下管线等设施；
4）穿越河道时不影响航运,施工中不受季节、风雨等气候条件影响,施工中基本无噪音和扰动；
5）在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性.
缺点：
1）断面尺寸多变的区段,适应能力较差；
2）新型盾构购置费昂贵,对施工区段短的工程不太经济.
2.地铁盾构施工风险预警
城市地铁的盾构施工过程中,由于城市中建筑丛生,道路交错复杂,地下管线纵横密布,所以对地铁盾构的施工提出了非常高的要求.
2.1城市地铁盾构施工特点
（1）城市地铁路线一般覆盖面很广,属于大型、特大型工程,施工周期长,施工组织难度大；
（2）城市地铁工程属于地下隐蔽工程,同时由于城市建设过程中对地下土层结构的扰动,使得盾构施工环境复杂多变,施工技术难度非常大；
（3）城市是居民生活生产的主要场所,虽然盾构施工相对来说对环境影响较小,但是建筑丛生,道路交错复杂多变,施工难度非常大,而且城市的公路、建筑物和地下管道纵横交错,形式复杂难测,造成了地铁盾构施工对周边环境的影响,是无法检测的,这对于盾构施工来说也是一个难点所在；
（4）为了方便行人出行,地铁车站一般都靠近市民的集中住宿区或者办公区,而施工时车站基坑,又通常作为盾构始发、吊出的竖井,施工对周边环境影响很大,也给市民生活造成不便.
2.2地铁盾构施工的风险研究
在软土地层中开挖隧道,即使是最先进的盾构施工技术,也不可能完全避免的会引起隧道周围的土层松动和沉陷,直观表现为地面变形,它是盾构法施工中不可避免的一大风险.土地的变形通常会呈现出一个空间三维性,随着盾构的掘进,变形量会逐步的增加,变形的区域也会逐渐的扩展.
（1）理论上来说,盾构法施工引起的隧道周围沉降主要是指土体损失引起的施工沉降和由于地层扰动引起的固结沉降；
（2）固结沉降,是由于盾构机在掘进、注浆等过程中对土体产生扰动,使得隧道周围产生超孔隙水压力,从而引起的地层沉降；
（3）开挖面稳定性风险,土压平衡式以及泥水加压平衡式盾构是使用最多的两种施工方式,平衡原理就是通过盾构机密封仓内的土压力或者泥水室中泥水压力来平衡前方土体力以及水压力,从而保持开挖面土体稳定,抑制地层变形；
（4）壁后注浆就是指在管片与土体之间的空隙处注入填充材料,浆液注入的目的是控制隧道周边低层的扰动、防止地层变形,提高隧道的抗渗性,确保管片衬砌的早期稳定,严格来说,壁后注浆技术属于注浆加固工法的一项重要应用.
2.3盾构风险预警
地铁盾构施工过程中的预警属于工程预警,就是指基于预警系统理论的基础上,通过检测预警指标值,设定预警阀值,计算出工程施工风险量,从而预警工程风险,提前预防以减少损失.工程风险预警是工程管理的一部分,工程预警可以分为几个部分：
黑色预警,根据波动情况对警素进行预测；红色预警,属于定性分析,依照
警兆来进行预警,要事先建立指标体系,必须划分警级以及社会因素；绿色预警,根据警素的生长态势进行预警；白色预警是在基本掌握警因的条件下,采用计量技术进行预测.
在盾构推进过程中,不仅需对盾构机施工状态进行监测,控制盾构掘进姿态,更重要的是进行地面沉降监测和临近建筑物监测.
预警的原因是为了控制风险,城市地铁盾构施工的过程中,由于其复杂的施工环境和过程等原因,风险事故发生之后所造成的损失及风险发生的概率都大不相同,风险事故在不同的施工地点,不同的施工环境和不同的施工时段内所造成的损失,通过预警的方式也只能做到有效的防范和控制,但是其风险发生的可能还是无法模拟的,所以明确警情是进行城市地铁盾构施工风险预警的一个重要前提.
3.结束语
综上所述,在社会经济发展越来越迅速的今天,基础建设的安全性施工成为了建设方和施工方最需加强的环节,由此可见,在施工过程中,尤其是在地铁盾构施工中,通过风险预警系统中的预警指标进行观测和测算,就可以依据预警指标值,对施工风险进行预测评估,获得预警信息,预报风险,从而采取积极有效合理的应对措施,避免风险事故的发生或降低风险损失.为城市地铁盾构施工风险控制和管理提供重要的依据.