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復(fù)雜地下工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制

文檔作者：朱心瀟周劉剛文檔來源： 1．中國有色金屬長沙勘察設(shè)計(jì)研究院 2．北京城建集團(tuán)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月08日
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第14卷第2期
2014年O6月
江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)
JOuRNAL OF JIANGSU JIANZHU INSTITU TE
VoI_14 № ．2
Jun．2014
復(fù)雜地下工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制
朱心瀟 ，周劉剛
(1．中國有色金屬長沙勘察設(shè)計(jì)研究院，湖南長沙410011；
2．北京城建集團(tuán)土木工程總承包部盾構(gòu)管理中心，北京100020)
摘 要：為了解決地下工程施工中對已有建(構(gòu))筑物及管線的保護(hù)、不良地質(zhì)問題的處理、開挖
施工的安全，結(jié)合工程實(shí)例，分析工程施工環(huán)境中的安全風(fēng)險(xiǎn)源分布、評價(jià)及對結(jié)構(gòu)施工的影響．
借鑒北京地鐵地下工程施Z-安全風(fēng)險(xiǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)，提出了各種工況或不良工程地質(zhì)條件下的施工工
藝及安全控制措施．
關(guān)鍵詞：地下工程；地鐵施工；控制標(biāo)準(zhǔn)； 安全風(fēng)險(xiǎn)評估， 工況控制， 施工工藝
中圖分類號：TU 554 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095—3550(2014)02—0018—03
Safety risk assessment and control for construction
of complex underground engineering
ZH U Xin—ziao ，ZHOU Liu—gang
(1．Chinese Nonferrous Metal Survey and Design Institute of Changsha Co．，Ltd，Changsha，
Hunan 410011，China；2．Shield M anagement Center of Civil Engineering and General Contracting
Department，Beijing Urban Construction Group Co．，Ltd，Beijing 100020，China)
Abstract：In order to protect existing buildings and pipes in construction of underground engi—
neering，deal with harmful geological problems and ensure the safety of excavation construction，
this paper analyzes the distribution，evaluation and influence on structural construction of risk
sources in construction environment combing proj ect examples．Using risk control criterion of
construction safety of Beijing metro underground engineering for reference，this paper puts for—
ward construction technology and safety control measures in various operating conditions and
harmful geological conditions．
Key words：underground engineering；metro construction；control criterion；safety risk assess—
ment；operating condition control；construction technology
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市建設(shè)日新月異，與
之相伴的便是城市的不斷擁擠，城市空間的不足．
解決這個問題的最有效的方法就是大力發(fā)展地下
收稿日期：2014—02—22
作者簡介：朱心瀟，女，湖南長沙人，工程師
E —mail：1587188577@qq．corn
空間，將人們的活動空間向地下延伸．但在地下工
程建設(shè)施工的同時(shí)，由于受已建地面建筑物、地下
室、高架橋、地下各類管線、樁基、不良工程地質(zhì)問
題及開挖過程中降水、流泥、流砂等影響，給已有建
(構(gòu))筑物、管線造成不同程度地破壞和影響，并給
地下工程開挖施工帶來很大的困擾_1 ]．本文通過
代表性工程的成功施工案例，總結(jié)地下工程施工中
第2期 朱心瀟，等：復(fù)雜地下工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估與控制 19
遇到的各類安全問題、安全控制風(fēng)險(xiǎn)評估方法及相
應(yīng)的預(yù)防和治理措施_4 ]．
1 工程概況
擬建北京銀泰一航華地下通道工程，位于東三
環(huán)中路與建國路十字路口處地下．主通道東西向橫
穿東三環(huán)中路，西端與銀泰中心B2層商業(yè)廳相接，
東端預(yù)留與航華大廈接口．輔通道南北向橫穿建國
路，南端連接主通道，北端與地鐵1O號線國貿(mào)站站
廳層相接．
擬建結(jié)構(gòu)場區(qū)地下構(gòu)筑物及管線種類繁多，與
擬建通道結(jié)構(gòu)凈距小(尤其是輔助通道頂板頂與既
有地鐵1號線暗挖區(qū)間底板底零接觸)，風(fēng)險(xiǎn)源集
中，條件復(fù)雜，影響面廣，影響程度大，為目前北京
地鐵及地下通道暗挖施工工程中所遇地下構(gòu)筑物
和管線等風(fēng)險(xiǎn)源種類最多，與擬建結(jié)構(gòu)空間關(guān)系最
全面的一次淺埋暗挖法施工工況．
2 工程施工環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)源分布及
風(fēng)險(xiǎn)級別的界定
借鑒北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司頒布
的《城市軌道交通工程建設(shè)環(huán)境安全技術(shù)管理體
系》內(nèi)容，對本工程主要風(fēng)險(xiǎn)源做出以下界定：
1)暗挖輔通道下穿既有地鐵1號線國貿(mào)一大
望路暗挖區(qū)間結(jié)構(gòu)，通道頂與區(qū)間結(jié)構(gòu)底為零接
觸，采用平頂直墻結(jié)構(gòu)，屬特級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
2)暗挖主通道上跨新建地鐵10號線國貿(mào)一
雙井盾構(gòu)區(qū)間隧道，區(qū)間襯砌環(huán)頂距通道底板底
2．22 m，屬一級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
3)主通道穿越國貿(mào)橋8處四樁承臺形式基礎(chǔ)
樁，最小凈距為2．6 m，屬二級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
4)主通道下穿東三環(huán)中路下 1 550 mm 污水
管， 1 800 mm污水管，2 600 mmX 2 250 mm污水方
涵，3 200 mmX 2 640 mm污水方涵，管涵內(nèi)底距通道
結(jié)構(gòu)頂板最小距離為1．67 m，最大距離為4．52 m，屬
二級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
5)輔通道下穿建國路下5 000 mill×3 000 mm
熱力方溝，方溝內(nèi)底距輔通道結(jié)構(gòu)頂為2．42 m，屬
二級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
6)主、輔通道頂板穿越飽和粉細(xì)砂層和圓礫
層，且賦存地下潛水，開挖時(shí)極易發(fā)生流砂，屬二級
環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
7)主、輔通道上覆土層存在空洞和水囊等地層
異常區(qū)，屬二級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
8)主通道上方存在 450 mm、 500 mm 中壓
煤氣管，屬三級環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)．
3 工程施工環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)
本工程各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)采用國家和行業(yè)規(guī)程中所述
各項(xiàng)控制值標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)值為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)變形所允許的
極限值．在安全風(fēng)險(xiǎn)管理和監(jiān)控量測中，對量測結(jié)
果應(yīng)采取三級預(yù)警管理制度，見表1．根據(jù)不同階段
采取相應(yīng)控制措施．對重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源，一般在采取上
述行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，通過專業(yè)檢測、監(jiān)測或咨
詢單位對其進(jìn)行專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估，以確定最終的控制
標(biāo)準(zhǔn)．
表1 三級預(yù)警狀態(tài)判定
Tab．1 State judgment of 3-level early warning
預(yù)警級別 預(yù)警狀態(tài)描述
實(shí)測位移(或沉降)的絕對值和速率值雙控指標(biāo)均達(dá)
黃色 到極限值的7O ～85 之間時(shí)；或雙控指標(biāo)之一達(dá)
(預(yù)警) 到極限值的85 ～ 100％ 之間而另一指標(biāo)未達(dá)到該
值時(shí)．
實(shí)測位移(或沉降)的絕對值和速率值雙控指標(biāo)均達(dá)
橙色 到極限值的85 ～100 之間時(shí)；或雙控指標(biāo)之一達(dá)
(報(bào)警) 到極限值而另一指標(biāo)未達(dá)到時(shí)；或雙控指標(biāo)均達(dá)到極
限值而整體工程尚未出現(xiàn)不穩(wěn)定跡象時(shí)．
實(shí)測位移(或沉降)的絕對值和速率值雙控指標(biāo)均達(dá)
紅色 到極限值；還出現(xiàn)下列情況之一時(shí)：實(shí)測的位移(或沉
(控制) 降)速率出現(xiàn)急劇增長；隧道或基坑支護(hù)混凝土表面
已出現(xiàn)明顯裂縫，同時(shí)裂縫處已開始流水．
4 部分工程施工環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)控制
措施
4．1 開挖與支護(hù)施工中的一般控制措施
開挖與支護(hù)施工中的一般控制措施包括：
1)嚴(yán)格施工超前支護(hù)．
2)分段、分層、分步開挖土體，單個洞室采用超
短臺階開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0．5 m，拱部臺階長度控制
在2～3 m 范圍內(nèi)．其上半斷面弧形導(dǎo)坑采用預(yù)留
核心土法開挖，核心土須放坡處理．
3)多洞室開挖時(shí)，各洞室初支及臨時(shí)仰拱應(yīng)及
早閉合．格柵腳趾處打設(shè)鎖腳錨管并注水泥漿，形
成錨固端．格柵連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)置加強(qiáng)筋，格柵底端
墊實(shí)．后續(xù)格柵連接時(shí)噴混凝土封閉，不留孔隙，不
夾雜砂土．
4)跟隨初支施做進(jìn)度，及時(shí)分段進(jìn)行初支背后
充填注漿，確保初支與巖層密貼，回填注漿斷面距
離掌子面不大于5 m．
5)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，在特殊地段或地層變形變位
較大段開挖時(shí)，可采取跟蹤補(bǔ)償注漿，以及時(shí)彌補(bǔ)
20 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 第14卷
變形損失，保證地層變位不超過限值．
6)加強(qiáng)監(jiān)控量測，一旦出現(xiàn)異常，封閉掌子面，
采取應(yīng)急處理措施．出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)立即停止施工，
待處理完畢后恢復(fù)施工．
7)設(shè)置超前地質(zhì)探孔，指導(dǎo)下一步施工．
8)在不穩(wěn)定的砂層進(jìn)行多洞室開挖時(shí)，上下相
鄰洞室開挖掌子面前后距離保持不大于3 m，左右
相鄰洞室開挖掌子面前后距離保持不小于15 m．
9)暗挖通過流砂層地段路面時(shí)，在路面鋪設(shè)
鋼板．
10)加強(qiáng)監(jiān)測，必要時(shí)在洞內(nèi)加設(shè)內(nèi)支撐．
11)主通道穿越污水管、10號線盾構(gòu)法區(qū)間，輔
通道下穿1號線礦山法區(qū)間前后各3 m 范圍內(nèi)，主
通道穿越橋樁前后各8 m范圍內(nèi)，施工步距0．5 m，
格柵密排．
4．2 二襯施工中的一般控制措施
二襯施工中的一般控制措施包括：
1)合理穩(wěn)妥地進(jìn)行二襯與臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受
力轉(zhuǎn)換，防止出現(xiàn)支撐空檔，造成較大沉降．
2)臨時(shí)支護(hù)破除應(yīng)采取分段跳間拆除的原則，
加強(qiáng)監(jiān)控量測．根據(jù)量測結(jié)果合理確定和及時(shí)調(diào)整
拆除長度和范圍．
3)拆除段應(yīng)提前進(jìn)行受力體系轉(zhuǎn)換，臨時(shí)支護(hù)
拆除后及時(shí)施做二襯．
4)二襯施做完成，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，及時(shí)進(jìn)行
二襯背后回填注漿．
4．3 穿越流砂層時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施
砂層地下水的處理措施．治理流砂必先治水．
減少砂層的含水量，保證穿越砂層暗挖隧道的無水
作業(yè)．具體采取以下措施：
1)降水．地面管井降水施工．
2)堵水．隧道開挖過程中，在流砂地段進(jìn)行掌
子面超前帷幕預(yù)注漿，對前方容易發(fā)生流砂、流泥
的粉細(xì)砂、細(xì)中砂地層進(jìn)行滲透注漿，固結(jié)地層，降
低土層透水性，形成相對隔水層．
3)排水．隧道開挖過程中，可在掌子面或側(cè)壁
設(shè)置引水管，對地層中的少量滯水進(jìn)行及時(shí)引排，
并在仰拱處設(shè)置集水坑集水抽排或施做洞內(nèi)小型
滲水井等措施，縮短洞內(nèi)滲水的滯留時(shí)間，避免引
起掌子面或側(cè)壁坍塌．
4．4 主通道下穿污水管涵段安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施
主通道下穿污水管涵段安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施
包括：
1)下穿污水管涵段超前深孔帷幕注漿加固．本
工程主通道兩處污水管涵段，采取對開挖范圍及拱
頂外下沉段土體進(jìn)行WSS雙重管超前帷幕注漿預(yù)
加固．注漿孔為正面放射狀，加固范圍為：寬度方
向，過管涵平頂直墻段通道側(cè)墻初支外2 m 范圍
內(nèi)．高度方向，通道仰拱至拱頂下沉段土體頂部．
2)主通道下穿污水管涵段超前支護(hù)及管涵周
邊土體加固． 159 mm 管棚和小導(dǎo)管注漿超前聯(lián)
合支護(hù)．分別在下穿污水管涵段兩端的拱頂直墻斷
面向壓低的平頂直墻斷面漸變位置處，向污水管底
通長打設(shè) 159 mm 管棚，并在開挖時(shí)輔以拱部超
前小導(dǎo)管注漿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)．下穿西側(cè) 1 550 mm
污水管和東側(cè) 1 800 mm 污水管前，分別在相應(yīng)
兩端的拱頂直墻段通道內(nèi)拱部斜向上方對該管兩
側(cè)土體進(jìn)行注漿加固，注漿管采用 42 mm 長導(dǎo)
管，漿液采用水泥一水玻璃雙液漿．方涵基底
108 mm長管棚注漿加固．下穿東側(cè)2 600 mm×
2 250 mm污水方涵、3 200 mm×2 640 mm污水方
涵前．在方涵西側(cè)的拱頂直墻段通道內(nèi)拱部和變
斷面位置的封端初支上，斜向上方對這兩條管涵
的基底進(jìn)行注漿加固，注漿管采用 108 mm長管
棚，漿液采用單液水泥漿．
5 結(jié)語
地鐵及地下工程面臨較多的施工環(huán)境安全風(fēng)
險(xiǎn)，必須具備自始至終的整套風(fēng)險(xiǎn)管理思路，形成系
統(tǒng)管理．從技術(shù)角度講，就是要做好前、中、后三個環(huán)
節(jié)．首先是施工前的施工環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評估，掌握風(fēng)
險(xiǎn)等級和控制標(biāo)準(zhǔn)，編制針對風(fēng)險(xiǎn)源的專項(xiàng)安全技術(shù)
方案．其次是施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)控制，控制措施要及
時(shí)、得當(dāng)、有效．最后是一旦發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故后，應(yīng)急預(yù)
案要響應(yīng)及時(shí)、有效，應(yīng)急措施要安全、管用．
參考文獻(xiàn)：
Ell 金淮，張成滿，馬雪梅，等．城市軌道交通安全風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)管
理體系的建立EJ-]．都市快軌交通，2010，23(1)：34—37．
[2] 劉軍．城市地下空間開發(fā)與地下工程施工技術(shù)高層論
壇論文集：北京地鐵施工中若干環(huán)境巖土工程問題
Ec1．北京：市政技術(shù)，2004．
[-31 張頂立．城市地下空間開發(fā)與地下工程施工技術(shù)高層
論壇論文集：城市地鐵建設(shè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)分析與管理
[C]．北京：市政技術(shù)，2004．
E43 姜忻良，賈勇，趙保建，等．地鐵隧道施工對鄰近建筑
物影響的研究[J]．巖土力學(xué)，2008，29(11)：3047—
3052．
[-53 劉純潔，劉建航．地鐵隧道壓底注漿研究EJ]．地下工程
與隧道，2009(4)：15—19．
(責(zé)任編輯：陶紅林)

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