盾构施工穿越河道的风险评估与对策

济南轨道交通8号线一期工程线路西起邢村站，东至清源大街站，途经历城区与章丘区，沿经十东路走行。线路全长25.5km， 其中高架线19.88km，地下线5.62km。本标段包括1站2区间，重点关注邢村站至青年政治学院站区间盾构段。盾构隧道在DK19+767.714—DK19+852.714区段下穿刘公河，穿越长度85m，隧道顶距河底最小竖向净距约2.79m。隧道外径6.68m，单线隧道净直径6.0m。盾构隧道在穿越刘公河段需同时考虑邢村桥桩基与河道安全的双重影响。

工程案例

地质条件

施工环境

工程位于济南市历城区，线路沿经十路敷设，交通便利，材料供应充足。区间盾构施工设置两个施工工作井，工作井深度达到23m，采用钻孔灌注桩加内支撑支护。已完成施工围挡与临时道路建设，场内设置50t门式起重机与400kW应急发电机等设备。下穿河道段施工场地狭窄，邢村桥日常车流量大，经十路上下班高峰期拥堵明显。施工区域管线密集，包括2根污水管（DN600） 与1根次高压燃气管（DN508），与隧道最小竖向净距3.27m。场地周边分布有济南药谷北区等重要建筑，与隧道水平最小距离约为5.8m，对施工扰动控制要求高。穿越段地面设置了自动化监测系统，包括地表沉降监测点与建筑物倾斜监测点与管线沉降监测点，实现24h实时监控。

风险评估

风险源识别

根据工程施工环境以及水文地质条件，对邢村站—青年政治学院站区间盾构隧道进行风险源识别。穿越刘公河段涉及多重风险因素，盾构隧道左右线均下穿刘公河，隧道顶距河底最小竖向净距约2.79m，存在河床失稳与突涌水风险；隧道侧穿邢村桥，新桥上部为钢筋混凝土简支空心板结构，下部为钢筋混凝土墩柱式桥台结构，采用钻孔灌注桩基础，与桥桩最小水平距离为20.49m，存在差异沉降风险。区间上跨 4号线盾构隧道段，最小竖向净距3.24m，穿越长度80.34m，需严控对既有隧道的影响。穿越济南药谷北区地下车库段，水平最小距离约5.8m，车库为钢筋混凝土框架结构，挡土墙与承重墙均为钢筋混凝土结构，地层扰动易引起结构损伤。管线综合区段下穿2根DN600污水管与1根DN508次高压燃气管，最小竖向净距3.27m，管线破损将产生重大安全隐患。

风险等级划分

按照《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652—2011），对识别出的风险源进行等级划分。风险等级评定从设计风险与施工风险两个维度进行评估，综合考虑发生概率与影响后果。

风险对策

工程准备

盾构施工前开展了详细的工程地质勘察工作，完成补充钻探20个，控制钻探间距为50～80m。设置物探测线12条，探测河床断面形态与覆盖层厚度。施工现场配置了4台ϕ6680mm土压平衡式盾构机。建立了完善的机械设备系统，配备45t交流蓄电池、8辆机车、32辆渣斗车、8辆砂浆车、16辆管片小车、4台50t门式起重机，2台PC220挖机负责渣土外运，2台10t叉车进行物资周转。注浆系统配置2套搅拌设备，2个储浆罐。通风系统安装4套55kW 通风机，设置1台400kW 柴油发电机作为备用电源，4台11.0kW 水泵用于排水。根据施工需求储备了充足的防水材料、管片及注浆材料。为满足工期要求，编制了详细的施工进度计划，并制定了完善的质量管理制度。

处理措施

针对下穿刘公河段的风险点，制定了系统的处理计划，在河底施作抗浮压板，隧道上方土体采用旋喷桩加固。严格控制盾构掘进参数，土舱压力稳定控制在180～220kPa，刀盘转速控制在0.8～1.2r/min，推进速度保持在30～40mm/min。进行了同步注浆工艺优化，采用双液注浆系统，A液为水泥浆，B液为水玻璃，注浆压力控制在 0.2～0.3MPa，注浆量为理论充填量的130%。穿越济南药谷北区地下车库段采用快硬型注浆料，缩短浆液凝固时间。上跨4号线区间安装多孔管片，通过径向注浆加固地层。盾构掘进姿态控制采用全站仪+盾构测量系统，盾构机安装电子罗盘与陀螺仪，保证掘进轴线偏差小于20mm。循环注浆采取补注浆+再补注浆工艺，确保充填密实度。

监测控制

为实时掌控施工对周边环境及隧道结构的影响，本工程建立了完善的监测控制体系，重点对地表沉降、建筑物变形、管线沉降及隧道结构变形进行动态监控，具体监测方案如下。

外部环境监测点布设

（1）地表沉降监测。监测点沿盾构轴线两侧各30m范围布设，点间距为10m，形成横向覆盖盾构影响区的监测断面，确保全面捕捉地表沉降规律。

（2）建筑物变形监测。监测点优先布设在建筑物外墙角、长边中部、结构形式变化处、沉降缝及转角等关键部位；布设密度按每隔10～15m或每2～3根柱基设置1个测点，兼顾监测精度与经济性。

（3）管线沉降监测。按影响范围分级布设，主要影响区（盾构轴线两侧5～15m）内每间隔5～15m设置1个观测点，次要影响区（15～30m）内每间隔15～30m设置1个观测点，重点关注给水管、燃气管等刚性管线的沉降变形。

隧道内部监测断面按每15环管片设置1个，每个断面同步开展两项监测：一是拱顶沉降与拱底隆起观测，掌握隧道竖向变形趋势；二是周边收敛观测，监测隧道断面径向收缩情况，及时识别结构受力异常。

监测预警与数据传输

监测预警值采用三级分级管控，以设计限值为基准：一级警戒值为设计限值的70%（初始预警，启动加强监测），二级警戒值为85%（橙色预警，分析变形原因并制定管控措施），三级警戒值为100%（红色预警，立即暂停施工并启动应急方案）。

数据采集采用DIMS自动化监测系统，实现24h不间断监测；监测数据通过无线网络实时上传至项目监控中心，技术人员可远程查看数据曲线、变形速率及预警状态，确保对风险的快速响应与及时处置。

成立了由项目经理与总工程师与安全总监组成的应急管理领导小组，下设应急办公室与各专业应急小组。配备了应急救援设备与物资，包括防水堵漏材料、钢板桩、工字钢、抽水泵等。储备注浆材料满足7d施工需求，配备两台备用发电机与应急照明设备。实行24h值班制度，各工作面设专职安全员。制定了突涌水、管线破损、地面塌陷等应急预案，定期开展应急演练。设置应急物资库，配备防汛物资、医疗救援物资与个人防护装备。与地方政府、应急救援部门建立联动机制，签订了应急救援协议。根据风险等级不同，制定了分级响应机制，明确各级别响应程序与处置措施。建立应急通信系统，确保信息传递畅通。

结论

本文以济南轨道交通8号线一期工程邢村站至青年政治学院站区间盾构施工为研究对象，针对工程下穿河道、侧穿既有建筑及管线等复杂场景，开展风险评估与防控对策研究，主要结论如下。

（1）该区间盾构施工面临多重风险，通过系统识别，明确核心风险源，结合《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652—2011）完成风险分级，为精准防控奠定基础。

（2）从工程准备、技术处理、监测控制及应急保障构建的风险防控体系可有效管控施工风险。前期补充勘察与设备物资储备为施工提供基础保障。针对不同风险点的专项技术措施可针对性地解决地层变形、既有结构保护问题。三级预警自动化监测体系实现风险动态管控，应急保障体系则为突发情况处置提供支撑。

（3）本工程构建的全流程管控模式，可有效应对复杂环境下盾构施工风险，其技术措施与管理经验可为城市轨道交通领域同类穿越工程的风险管控提供参考。