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复杂地下工程施工安全风险评估与控制

文档作者：朱心潇周刘刚文档来源： 1．中国有色金属长沙勘察设计研究院 2．北京城建集团		点击数：	更新时间： 2022年11月08日
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第14卷第2期
2014年O6月
江苏建筑职业技术学院学报
JOuRNAL OF JIANGSU JIANZHU INSTITU TE
VoI_14 № ．2
Jun．2014
复杂地下工程施工安全风险评估与控制
朱心潇 ，周刘刚
(1．中国有色金属长沙勘察设计研究院，湖南长沙410011；
2．北京城建集团土木工程总承包部盾构管理中心，北京100020)
摘 要：为了解决地下工程施工中对已有建(构)筑物及管线的保护、不良地质问题的处理、开挖
施工的安全，结合工程实例，分析工程施工环境中的安全风险源分布、评价及对结构施工的影响．
借鉴北京地铁地下工程施Z-安全风险控制标准，提出了各种工况或不良工程地质条件下的施工工
艺及安全控制措施．
关键词：地下工程；地铁施工；控制标准； 安全风险评估， 工况控制， 施工工艺
中图分类号：TU 554 文献标志码：A 文章编号：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
随着经济的高速发展和城市建设日新月异，与
之相伴的便是城市的不断拥挤，城市空间的不足．
解决这个问题的最有效的方法就是大力发展地下
收稿日期：2014—02—22
作者简介：朱心潇，女，湖南长沙人，工程师
E —mail：1587188577@qq．corn
空间，将人们的活动空间向地下延伸．但在地下工
程建设施工的同时，由于受已建地面建筑物、地下
室、高架桥、地下各类管线、桩基、不良工程地质问
题及开挖过程中降水、流泥、流砂等影响，给已有建
(构)筑物、管线造成不同程度地破坏和影响，并给
地下工程开挖施工带来很大的困扰_1 ]．本文通过
代表性工程的成功施工案例，总结地下工程施工中
第2期 朱心潇，等：复杂地下工程施工安全风险评估与控制 19
遇到的各类安全问题、安全控制风险评估方法及相
应的预防和治理措施_4 ]．
1 工程概况
拟建北京银泰一航华地下通道工程，位于东三
环中路与建国路十字路口处地下．主通道东西向横
穿东三环中路，西端与银泰中心B2层商业厅相接，
东端预留与航华大厦接口．辅通道南北向横穿建国
路，南端连接主通道，北端与地铁1O号线国贸站站
厅层相接．
拟建结构场区地下构筑物及管线种类繁多，与
拟建通道结构净距小(尤其是辅助通道顶板顶与既
有地铁1号线暗挖区间底板底零接触)，风险源集
中，条件复杂，影响面广，影响程度大，为目前北京
地铁及地下通道暗挖施工工程中所遇地下构筑物
和管线等风险源种类最多，与拟建结构空间关系最
全面的一次浅埋暗挖法施工工况．
2 工程施工环境安全风险源分布及
风险级别的界定
借鉴北京市轨道交通建设管理有限公司颁布
的《城市轨道交通工程建设环境安全技术管理体
系》内容，对本工程主要风险源做出以下界定：
1)暗挖辅通道下穿既有地铁1号线国贸一大
望路暗挖区间结构，通道顶与区间结构底为零接
触，采用平顶直墙结构，属特级环境安全风险．
2)暗挖主通道上跨新建地铁10号线国贸一
双井盾构区间隧道，区间衬砌环顶距通道底板底
2．22 m，属一级环境安全风险．
3)主通道穿越国贸桥8处四桩承台形式基础
桩，最小净距为2．6 m，属二级环境安全风险．
4)主通道下穿东三环中路下 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，管涵内底距通道
结构顶板最小距离为1．67 m，最大距离为4．52 m，属
二级环境安全风险．
5)辅通道下穿建国路下5 000 mill×3 000 mm
热力方沟，方沟内底距辅通道结构顶为2．42 m，属
二级环境安全风险．
6)主、辅通道顶板穿越饱和粉细砂层和圆砾
层，且赋存地下潜水，开挖时极易发生流砂，属二级
环境安全风险．
7)主、辅通道上覆土层存在空洞和水囊等地层
异常区，属二级环境安全风险．
8)主通道上方存在 450 mm、 500 mm 中压
煤气管，属三级环境安全风险．
3 工程施工环境安全风险控制标准
本工程各风险点采用国家和行业规程中所述
各项控制值标准，该标准值为风险点变形所允许的
极限值．在安全风险管理和监控量测中，对量测结
果应采取三级预警管理制度，见表1．根据不同阶段
采取相应控制措施．对重点风险源，一般在采取上
述行业通用标准的同时，通过专业检测、监测或咨
询单位对其进行专项风险评估，以确定最终的控制
标准．
表1 三级预警状态判定
Tab．1 State judgment of 3-level early warning
预警级别 预警状态描述
实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标均达
黄色 到极限值的7O ～85 之间时；或双控指标之一达
(预警) 到极限值的85 ～ 100％ 之间而另一指标未达到该
值时．
实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标均达
橙色 到极限值的85 ～100 之间时；或双控指标之一达
(报警) 到极限值而另一指标未达到时；或双控指标均达到极
限值而整体工程尚未出现不稳定迹象时．
实测位移(或沉降)的绝对值和速率值双控指标均达
红色 到极限值；还出现下列情况之一时：实测的位移(或沉
(控制) 降)速率出现急剧增长；隧道或基坑支护混凝土表面
已出现明显裂缝，同时裂缝处已开始流水．
4 部分工程施工环境安全风险控制
措施
4．1 开挖与支护施工中的一般控制措施
开挖与支护施工中的一般控制措施包括：
1)严格施工超前支护．
2)分段、分层、分步开挖土体，单个洞室采用超
短台阶开挖，每循环进尺0．5 m，拱部台阶长度控制
在2～3 m 范围内．其上半断面弧形导坑采用预留
核心土法开挖，核心土须放坡处理．
3)多洞室开挖时，各洞室初支及临时仰拱应及
早闭合．格栅脚趾处打设锁脚锚管并注水泥浆，形
成锚固端．格栅连接节点处设置加强筋，格栅底端
垫实．后续格栅连接时喷混凝土封闭，不留孔隙，不
夹杂砂土．
4)跟随初支施做进度，及时分段进行初支背后
充填注浆，确保初支与岩层密贴，回填注浆断面距
离掌子面不大于5 m．
5)根据监测结果，在特殊地段或地层变形变位
较大段开挖时，可采取跟踪补偿注浆，以及时弥补
20 江苏建筑职业技术学院学报 第14卷
变形损失，保证地层变位不超过限值．
6)加强监控量测，一旦出现异常，封闭掌子面，
采取应急处理措施．出现险情时应立即停止施工，
待处理完毕后恢复施工．
7)设置超前地质探孔，指导下一步施工．
8)在不稳定的砂层进行多洞室开挖时，上下相
邻洞室开挖掌子面前后距离保持不大于3 m，左右
相邻洞室开挖掌子面前后距离保持不小于15 m．
9)暗挖通过流砂层地段路面时，在路面铺设
钢板．
10)加强监测，必要时在洞内加设内支撑．
11)主通道穿越污水管、10号线盾构法区间，辅
通道下穿1号线矿山法区间前后各3 m 范围内，主
通道穿越桥桩前后各8 m范围内，施工步距0．5 m，
格栅密排．
4．2 二衬施工中的一般控制措施
二衬施工中的一般控制措施包括：
1)合理稳妥地进行二衬与临时支护结构的受
力转换，防止出现支撑空档，造成较大沉降．
2)临时支护破除应采取分段跳间拆除的原则，
加强监控量测．根据量测结果合理确定和及时调整
拆除长度和范围．
3)拆除段应提前进行受力体系转换，临时支护
拆除后及时施做二衬．
4)二衬施做完成，达到设计强度后，及时进行
二衬背后回填注浆．
4．3 穿越流砂层时的安全风险控制措施
砂层地下水的处理措施．治理流砂必先治水．
减少砂层的含水量，保证穿越砂层暗挖隧道的无水
作业．具体采取以下措施：
1)降水．地面管井降水施工．
2)堵水．隧道开挖过程中，在流砂地段进行掌
子面超前帷幕预注浆，对前方容易发生流砂、流泥
的粉细砂、细中砂地层进行渗透注浆，固结地层，降
低土层透水性，形成相对隔水层．
3)排水．隧道开挖过程中，可在掌子面或侧壁
设置引水管，对地层中的少量滞水进行及时引排，
并在仰拱处设置集水坑集水抽排或施做洞内小型
渗水井等措施，缩短洞内渗水的滞留时间，避免引
起掌子面或侧壁坍塌．
4．4 主通道下穿污水管涵段安全风险控制措施
主通道下穿污水管涵段安全风险控制措施
包括：
1)下穿污水管涵段超前深孔帷幕注浆加固．本
工程主通道两处污水管涵段，采取对开挖范围及拱
顶外下沉段土体进行WSS双重管超前帷幕注浆预
加固．注浆孔为正面放射状，加固范围为：宽度方
向，过管涵平顶直墙段通道侧墙初支外2 m 范围
内．高度方向，通道仰拱至拱顶下沉段土体顶部．
2)主通道下穿污水管涵段超前支护及管涵周
边土体加固． 159 mm 管棚和小导管注浆超前联
合支护．分别在下穿污水管涵段两端的拱顶直墙断
面向压低的平顶直墙断面渐变位置处，向污水管底
通长打设 159 mm 管棚，并在开挖时辅以拱部超
前小导管注浆进行联合支护．下穿西侧 1 550 mm
污水管和东侧 1 800 mm 污水管前，分别在相应
两端的拱顶直墙段通道内拱部斜向上方对该管两
侧土体进行注浆加固，注浆管采用 42 mm 长导
管，浆液采用水泥一水玻璃双液浆．方涵基底
108 mm长管棚注浆加固．下穿东侧2 600 mm×
2 250 mm污水方涵、3 200 mm×2 640 mm污水方
涵前．在方涵西侧的拱顶直墙段通道内拱部和变
断面位置的封端初支上，斜向上方对这两条管涵
的基底进行注浆加固，注浆管采用 108 mm长管
棚，浆液采用单液水泥浆．
5 结语
地铁及地下工程面临较多的施工环境安全风
险，必须具备自始至终的整套风险管理思路，形成系
统管理．从技术角度讲，就是要做好前、中、后三个环
节．首先是施工前的施工环境安全风险评估，掌握风
险等级和控制标准，编制针对风险源的专项安全技术
方案．其次是施工过程中的风险控制，控制措施要及
时、得当、有效．最后是一旦发生风险事故后，应急预
案要响应及时、有效，应急措施要安全、管用．
参考文献：
Ell 金淮，张成满，马雪梅，等．城市轨道交通安全风险技术管
理体系的建立EJ-]．都市快轨交通，2010，23(1)：34—37．
[2] 刘军．城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论
坛论文集：北京地铁施工中若干环境岩土工程问题
Ec1．北京：市政技术，2004．
[-31 张顶立．城市地下空间开发与地下工程施工技术高层
论坛论文集：城市地铁建设中的安全风险分析与管理
[C]．北京：市政技术，2004．
E43 姜忻良，贾勇，赵保建，等．地铁隧道施工对邻近建筑
物影响的研究[J]．岩土力学，2008，29(11)：3047—
3052．
[-53 刘纯洁，刘建航．地铁隧道压底注浆研究EJ]．地下工程
与隧道，2009(4)：15—19．
(责任编辑：陶红林)

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