浅埋暗挖法地铁隧道施工安全风险管理分析

引言

在地铁建设过程中，施工方法的选择一般要综合地质条件、周围环境、工程经济性和安全性等各方面的情况来确定。浅埋暗挖法、盾构法等主流隧道施工技术已经广泛应用于我国多个城市的地铁建设中。虽然浅埋暗挖法技术体系已经比较成熟，也具有地表干扰小、断面灵活的优点，但是在实际应用中还是存在许多安全风险。

1 工程概况

该地铁线路呈南北走向布置，施工方法有盾构法、明挖法和暗挖法三种。自南向北推进盾构区间长度为 4308m ，明挖段合计 520m ，暗挖段合计 80m ；明挖和暗挖交替出现 65m 、 580m 的形式，并在最北端暗挖了 117m ，在 1283m 的长度内用盾构法掘进了最后 117m 。为了减少施工对周围道路交通的影响，穿越武路段部分采用暗挖法。

2 地铁建设发展及浅埋暗挖法隧道施工

2.1 浅埋暗挖法施工安全风险管理研究的意义

近几年，我国城市轨道交通建设规模不断扩大，交通拥堵的情况得到了明显的缓解，但是由于经验不足和部分工程工期紧凑等原因，施工安全事故频发，产生了严重的社会影响和经济损失。在各种地铁隧道开挖方式中，浅埋暗挖法由于对地面交通的影响小而受到广泛关注；但该方法在实际应用时受覆土厚度、地表建筑密度、地下管线分布、周边地质条件等多种因素的影响。为保证施工安全、提高工程质量，在初步设计阶段要优化相关方案，采取超前支护、地层加固、动态监测等综合性的稳定性控制措施。

2.2 地铁隧道浅埋暗挖法施工的特点分析

浅埋暗挖法作为城市地铁隧道施工中的一种重要工法，其应用需紧密结合工程所处的地质与周边环境条件。一般而言，该方法适用于隧道埋深与开挖宽度之比小于 1.5 的工况，以保证地层自稳能力和施工可控性。在实际施工中，通常需在开挖前采取管棚、小导管注浆等超前支护措施，以增强围岩整体性并控制变形；在初期支护完成后，须及时施作二次衬砌，形成“支护- 衬砌”协同受力的永久承载体系。

3 浅埋暗挖法地铁隧道施工存在的安全风险问题

3.1 瓦斯风险

该地铁区间隧道工程穿过了储存石油和天然气的区域，详细地质勘察报告显示沿线许多地方都有瓦斯气体的聚集，它在不同地区出现的范围和浓度有着明显的差异。有害气体主要有浅层天然气（主要是 CH₄ 和一氧化碳（CO）两种，其中甲烷具有很强的爆炸危险性，一氧化碳毒性很大，在隧道封闭施工环境中极易形成严重的安全隐患。尤为值得关注的是，预估隧道施工过程中浅层天然气单位时间内最大涌出量可达到 2.31m³/min

3.2 地质水文条件问题

根据该地区水文地质勘察结果，可以将其分为三种类型，即第一类为上层滞水，第二类为分布于第四系松散砂卵石层的孔隙水，第三类为基岩裂隙水。本暗挖隧道工程处的地层以基岩裂隙水为主，它对隧道施工涌水和围岩稳定性有影响。在浅埋暗挖法施工过程中，开挖顺序、支护时机、工艺参数选择不合理时容易产生围岩地层应力松弛和地表形变，在黏性土等软弱岩层中还可能导致地面沉降或局部塌方。本工程中为控制砂性土、互层土和黏性土地层中沉降槽宽度这类风险而进行了专项研究，并以此科学分析了岩土情况对地下水渗流以及地层变形响应机理的影响。

3.3 其他安全风险问题

二衬高大模板支架施工的风险。这类结构常常由于支撑体系设计存在缺陷、荷载计算不够精确或者搭建不规范而整体失稳倒塌，也有可能因为连接松动、局部杆件失效造成局部垮塌。（2）临时用电安全隐患问题。施工现场临时用电系统比较复杂，电缆拖地、绝缘破损、未执行TN-S 接地保护系统、漏电保护器失效等都有可能引起触电事故。（3）火灾危险。动火作业管理不善、电气线路过载或短路、电缆老化绝缘失效等都是主要的点火源；如果现场还存在易燃物，如油料、木材、保温材料等，或者氧气、乙炔气瓶没有按规定存放，则容易引发火灾甚至爆炸；在相对封闭的地下空间中后果最为严重。

4 浅埋暗挖法地铁隧道施工安全风险管理措施分析

4.1 施工前的工程地质勘察

隧道施工前一定要做全面而且系统的工程地质及水文地质勘查，这是保证施工安全、改良设计，并控制工程风险的基础。勘察内容至少包含如下几项：第一，查明表层土类、分布情况、物理力学属性及厚度变动状况，评定其充当施工荷载承载层是否合适；第二，要对围岩自稳能力、岩体结构以及岩体密度加以细致判断，尤其是对于那些存在软弱夹层、风化带以及节理密集带之类的不良地质区段要精准识别；第三，要调查施工范围之内是否存在松散堆积物、构造破碎地带、人工回填区或者废弃工程结构之类的现象，分析它们给隧道稳定性以及施工安全造成的隐患。

4.2 临时支撑变形防控措施

（1）采用台阶法开挖作业时，上下台阶间距应控制在 5 米以内，保证掌子面的稳定。爆破作业应该使用控制爆破技术，炮孔要严密用黏土炮泥堵塞，有效地抑制爆破飞石及冲击波。（2）临时支护结构的安装质量直接影响施工安全，应重点关注锁脚锚杆的施工质量及通长连接钢板焊接的可靠性，保证其与初支结构一起形成有效的受力体系。（3）为了提高临时支护的整体性，在支护钢架帮部焊接 C22 连接钢筋，单面焊接长度不低于 10 倍钢筋直径（即 220 毫米），搭接处电弧焊焊缝厚度不得小于10 毫米，以保证传力可靠。

4.3 突水突泥处理措施

隧道衬砌所受的外部水压力大小与周边围岩的渗透性有关。为了降低衬砌结构受到的水力荷载，常常会用注浆加固的方法，注入可以固化的浆液来填充岩体中的裂隙和孔隙，使围岩的透水系数显著降低，低于设计规定的标准值，在隧道外侧形成一个低透水性的“止水岩环”，从而把外部水压力有效地分担下来。从工程地质的角度来判断，当围岩渗透系数小于 10^-6～10^-7cm/s 时，就可以认为是不透水岩体。采用系统局部注浆处理后，围岩原有的较大渗透系数降为 10^-6cm/s 量级；在该情况下，外界静水压力对衬砌的影响可以忽略不计，衬砌设计时可以不再考虑外水压荷载。

结束语

浅埋暗挖法在实际应用中存在多重危险因素，尽管浅埋暗挖法有显著的应用前景，但还需采取精准勘察、采用动态监测、合理支护及注浆止水等关键技术手段，建立一个贯穿于城市地铁隧道项目整个工程周期的风险控制体系，才会保证城市地铁隧道项目的安全性、高效性以及环保性这三个目标的实现。

参考文献：

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