張禮旭，楊 婕，程 慧，嚴春俠，張亞琴

1中國石油管道局工程有限公司國內(nèi)事業(yè)部，河北 廊坊

2中國石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊

1. 泥水加壓平衡盾構施工介紹

泥水加壓平衡盾構機主要由盾構機、高壓空氣設備、泥水循環(huán)處理設備、測量設備、供電設備及配套輔助設備等組成。泥水加壓平衡盾構機通過向壓力倉內(nèi)輸入帶壓力的泥漿來穩(wěn)固施工掘進工作面，通過刀盤旋轉(zhuǎn)、懸臂刀頭或水力射流等形式進行施工作業(yè)，開挖巖土與泥水混合通過泥漿泵運輸?shù)降孛妫ㄟ^泥水分離后泥漿循環(huán)使用。利用千斤頂推動盾構機前進，達到盾構掘進施工的目的。泥水加壓平衡盾構適用于各種地層施工。

2. 始發(fā)施工技術風險點分析及技術措施

2.1. 始發(fā)基座變形

1) 產(chǎn)生原因分析。始發(fā)基座中心夾角的軸線與設計的隧道施工軸線不平行；始發(fā)基座的剛度、穩(wěn)定性或局部構件的強度不能滿足始發(fā)的要求；盾構機始發(fā)過程中姿態(tài)控制不到位；始發(fā)基座固定不牢。

2) 導致后果。在盾構機始發(fā)過程中，盾構始發(fā)基座發(fā)生變形，使推進的軸線偏離原定的設計軸線。

3) 技術規(guī)避措施。始發(fā)基座中心夾角的軸線與設計的隧道施工軸線方向一致，如始發(fā)段隧道設計軸線為曲線時，始發(fā)基座可沿設計隧道曲線的切線方向放置，取洞口內(nèi)側(cè)面為切點；制作的始發(fā)基座剛度和強度能承受始發(fā)穿越段土體的推力；在盾構機始發(fā)過程中嚴格控制盾構機頭的推進姿態(tài)，確保盾構機推進的軸線與始發(fā)基座中心夾角軸線一致；始發(fā)井的底板與始發(fā)基座的底面要墊平墊實，保證接觸面積滿足盾構推進的要求。

2.2. 后支撐位移及變形

1) 產(chǎn)生原因分析。后支撐在始發(fā)過程中不均勻、不對稱受力；后支撐填充不密實或混凝土強度達不到盾構機推進要求；后支撐體系的部分構件的剛度、強度不能滿足始發(fā)的要求；負環(huán)與后支撐的接觸面不平整。

2) 導致后果。在盾構機始發(fā)推進過程中，后支撐系統(tǒng)發(fā)生局部變形或位移。

3) 技術規(guī)避措施。盾構機在始發(fā)推進前，詳細計算實際推力，通過計算對始發(fā)用的千斤頂進行合理編組，合理控制總推力，均勻受力，對始發(fā)推進進行嚴格監(jiān)控；檢查后支撐各構件連接處，縫隙用砂漿充填密實，以便千斤頂產(chǎn)生的推力均勻傳遞至豎井井壁；對制作的后支撐采用的各種構件進行強度、剛度試驗，嚴格控制制作過程，各構件連接點牢靠，精確控制各構件的安裝定位，確保后支撐系統(tǒng)在始發(fā)推進過程中均勻受力。

2.3. 始發(fā)洞門鑿除過程中涌土

1) 產(chǎn)生原因分析。豎井井壁外側(cè)土體加固效果不能滿足要求，土層自穩(wěn)性不能滿足洞門鑿除所需的施工時間要求；地下水豐富，土體自穩(wěn)定性差；洞門鑿除方案選擇不合理或洞門鑿除施工進度緩慢，造成井壁外側(cè)土體暴露時間過長。

2) 導致后果。洞門鑿除施工過程中，井壁外側(cè)土體涌入工作井。

3) 技術規(guī)避措施。對豎井周邊進行詳細的地質(zhì)勘查，制定合理的始發(fā)段土體加固方案；豎井施工過程中在始發(fā)洞門區(qū)域預留觀察孔，檢測土體加固效果，確保滿足要求后開始洞門鑿除施工；采用井點降水的方式，將始發(fā)段地下水位降至能保證盾構機出洞的安全水位；制定合理的洞門鑿除方案，周密安排洞門鑿除施工，確保安全、快速鑿除；將盾構機機頭在最短時間內(nèi)推進入洞口內(nèi)，注漿對洞門密封圈進行封堵，減少土體流失。

2.4. 始發(fā)軸線偏離設計軸線

1) 產(chǎn)生原因分析。始發(fā)段土體加固強度過高，造成盾構機始發(fā)推力增加；始發(fā)時，由于推力主要集中在盾構機下部，使盾構機姿態(tài)向上；盾構機正面推進平衡壓力設定值過高，盾構掘進面土體拱起變形，造成盾構推進軸線上浮。

2) 導致后果。盾構始發(fā)段的推進軸線偏離隧道設計軸線，影響隧道成型質(zhì)量。

3) 技術規(guī)避措施。加強土體加固施工過程質(zhì)量控制，確保土體的加固強度均勻，避免產(chǎn)生局部強度過硬；盾構機始發(fā)時，掘進面壓力控制在0.15 MPa以下，減少盾構推進阻力；在盾構機始發(fā)推進過程中，及時安裝盾構機上部后盾支撐，平衡推力；進行盾構環(huán)片拼裝時加裝楔子，對環(huán)片與推進軸線的垂直度進行調(diào)整，及時糾偏。

2.5. 始發(fā)時洞口土體大量流失

1) 產(chǎn)生原因分析。始發(fā)段土體加固強度未達到施工要求，隔水效果差；在鑿除豎井洞門混凝土后，盾構機未能及時推入洞門，掘進面土體失去支護造成塌方；洞門密封裝置安裝不到位；洞門密封裝置強度不能滿足始發(fā)要求，受擠壓破損失效；始發(fā)推進壓力設置過高，破壞洞門密封裝置。

2) 導致后果。始發(fā)掘進過程中土體涌入始發(fā)井，造成豎井外側(cè)地面沉降。

3) 技術規(guī)避措施。制定可行的洞口土體加固方案，施工過程中嚴格控制土體加固的強度和均勻性；充分做好各項始發(fā)準備工作，周密安排洞門鑿除施工各工序，緊密施工；密封圈安裝準確，防止盾構機刀盤割傷密封圈；密封圈涂抹潤滑油；改善密封圈的受力狀況；盾構機進入土體加固區(qū)時，適當降低掘進面泥水壓力；及時進行注漿堵漏。

2.6. 盾構機過量自轉(zhuǎn)

1) 產(chǎn)生原因分析。盾構機重心不在垂直中心線上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩；始發(fā)段掘進面地質(zhì)情況不同，阻力不一致，造成推進時產(chǎn)生附加的旋轉(zhuǎn)力矩；在始發(fā)掘進時，刀盤連續(xù)長時間同一轉(zhuǎn)向，造成盾構機在推進運動中自旋轉(zhuǎn)；安裝的后配套推進千斤頂組軸線與盾構機軸線不平行。

2) 導致后果。盾構機掘進入洞后，與后續(xù)配套的各種設備機械、拖車無法連接，盾構設備運行不穩(wěn)定，測量、環(huán)片拼裝困難。

3) 技術規(guī)避措施。對安裝在盾構主機內(nèi)的各種設備的重量和位置進行驗算，合理布置，或加裝配重調(diào)整重心位置；掘進過程中監(jiān)控盾構機的自轉(zhuǎn)角度，及時調(diào)整刀盤的運轉(zhuǎn)方向；調(diào)整千斤頂編組來控制盾構機的旋轉(zhuǎn)角度。

2.7. 盾構機后退

1) 產(chǎn)生原因分析。盾構機千斤頂組自鎖性能不能滿足要求，引起千斤頂回縮；千斤頂組的推力小于掘進面的水土壓力；盾構機分節(jié)組裝時，千斤頂組回縮時防后退推力控制不到位。

2) 導致后果。掘進面壓力下降，引起地面沉降；盾構機后退、井內(nèi)大量涌土涌水引發(fā)安全事故。

3) 技術規(guī)避措施。選用滿足施工要求的盾構千斤頂組，做好千斤頂組的維修保養(yǎng)；施工前詳細計算掘進面水土壓力，選用的推進用臨時千斤頂組推進力大于掘進面水土壓力；掘進到位后回縮千斤頂組時，嚴格控制千斤頂組的回縮量。

3. 結語

盾構始發(fā)施工是盾構隧道施工中的關鍵技術之一，也是盾構施工過程中應該重點控制的高風險工序。在盾構始發(fā)施工前，應完善相應的應急預案，做好充分的各項施工準備。做好施工班組的技術交底工作，全面分析盾構始發(fā)施工中存在的技術風險并制定相應的風險消減措施。