高棟

摘要：盾構開倉是盾構施工過程中必不可少的環(huán)節(jié)，熟練掌握盾構開倉技術對盾構施工之安全、進度等管理極其重要。

關鍵詞：盾構機;帶壓開倉;膨潤土;泥膜

引言

盾構施工應預先根據(jù)盾構區(qū)間地質情況、區(qū)間長度、盾構刀具耐磨性等情況制定開倉換刀計劃，確定換刀地點及換刀方法。開倉換刀地點的選取應盡量避免在建筑物、城市主干道及管線下方。

1.盾構開倉位置的選擇

盾構開倉前宜預先確定開倉作業(yè)地點，并對地勘報告中開倉位置地質穩(wěn)定性進行評估。開倉作業(yè)地點宜選擇在地層較穩(wěn)定或地面環(huán)境保護要求較低的地段。主動進倉點要綜合考慮地質條件與周邊環(huán)境條件，要避開管線、建（構）筑物、水體、地層分界面、交通路口等;被動進倉點應盡量選擇地層較穩(wěn)定段。

2.盾構開倉前準備工作

2.1開倉氣壓的確定

帶壓進倉首先要對開倉氣壓進行確定，且關鍵要確定的是氣壓的下限，再根據(jù)人體可承受的氣壓值，考慮一定的安全系數(shù)。壓氣壓力的選擇，因覆土厚度、地層滲透性、隧道直徑、地下水埋深而異。理論上，土艙氣壓值應根據(jù)空倉底部的水土壓力值確定，在進行壓氣作業(yè)前應進行壓氣實驗，確定需要多大氣壓才能達到止水及土體的自穩(wěn)。

2.2地層透氣量的確定

盾構掘進過程中通過保壓試驗，統(tǒng)計盾構在該地層保壓過程中持續(xù)不斷每分鐘加氣量，估算開倉位置地層的透氣量，開倉期間通過盾構設備供氣彌補地層透氣損失量。

2.3有限空間作業(yè)審批

進倉作業(yè)應嚴格按照有限空間作業(yè)相關規(guī)定，嚴格執(zhí)行審批程序，確保進倉人員安全。嚴格遵循先檢測、后作業(yè)的原則，并在作業(yè)過程中加強通風換氣，對倉內氧氣、有害氣體、可燃氣體濃度保持連續(xù)檢測。缺氧或檢測儀器出現(xiàn)報警時，必須立即停止作業(yè)，迅速撤離作業(yè)現(xiàn)場。

2.4作業(yè)人員準備

壓氣作業(yè)人員必須有相關施工經驗、經過培訓且體檢合格，作業(yè)前進行技術、安全交底，告知作業(yè)注意事項。

2.5設備及材料準備

為保證倉內氣壓穩(wěn)定，應提前配備大容量空壓機及備用空壓機并調試到位，開倉期間持續(xù)補充壓縮空氣。同時做好盾構各系統(tǒng)檢查及泥膜形成材料、用電設備、消防設施、用水設施等各項準備工作。

2.6地下水封堵

開倉前應做好盾尾注漿、盾尾油脂、管片封環(huán)、盾體外封堵、螺旋機密封、管片背部止水等措施。

2.6.1盾尾注稠漿

在盾構停機前3～5環(huán)掘進中同步注漿用稠度較大的惰性漿液，注漿量為平常同步注漿量的1.2倍，使盾尾后空隙充分填充，防止注雙液漿時漿液流入盾尾。

2.6.2注盾尾油脂

在盾構停機前加大盾尾油脂注入量，使每道油脂腔充滿油脂，并且油脂壓力大于同步注漿壓力，防止注漿漿液進入盾尾刷。

2.6.3管片雙液漿封環(huán)

在盾尾后第5環(huán)和第6環(huán)兩環(huán)管片一周注雙液漿，形成完整密封環(huán)，阻止成型隧道外地下水沿管片外流向盾構土倉。

2.6.4盾體外封堵

通過前盾徑向注漿口向盾殼外注入粘度大于80s（馬氏漏斗）的膨潤土濃漿，使盾體外充滿膨潤土，阻止盾殼外地下水滲入土倉。

2.6.5螺旋機密封

螺旋機需提前檢查密封情況，并復緊螺栓，必要時采用聚氨酯或環(huán)氧樹脂進行密封。

2.6.6管片背部止水

盾尾后第3環(huán)、第4環(huán)注聚氨酯或環(huán)氧樹脂材料以防止地下水涌入。

2.7渣土置換

置換渣土時，螺旋機從土倉底部排渣，同時啟動手動加氣，隨時調整土倉壓力。土倉內渣土排出2/3后，停止螺旋機排渣。通過膨潤土系統(tǒng)向土倉頂部注入膨潤土泥漿，同時逐步關閉手動加氣，膨潤土充滿土艙2/3后，開始保壓。整個過程需嚴格控制出土量，確保土艙壓力基本穩(wěn)定。

2.8泥漿滲透成膜

保壓時膨潤土泥漿的壓力必須高于預定的進倉氣壓，膨潤土泥漿注入壓力應比地下水壓力高1.2bar～1.4bar。過程中如果土倉壓力有下降，則從土倉上部小流量補充膨潤土泥漿。隨著滲透時間延長，滲透量越來越小，2～3h后不需要補充膨潤土泥漿仍能保持壓力穩(wěn)定，則地層縫隙基本被填充，可以進行成膜階段工作。

滲透完成后，用高粘膨潤土調制粘度大于80s的泥漿，置換土倉內大比重泥漿。保持土倉壓力，每隔3h從土倉中部放漿取樣測試一次，如果取樣泥漿粘度小于60s則進行泥漿置換，如粘度大于60s則不需置換。保壓持續(xù)6小時不需要補充泥漿則可判定泥膜制作成功，否則延長成膜時間。保壓成膜過程可持續(xù)12小時，使泥膜厚度增厚，加強泥膜保壓的可靠性。

2.9土倉氣密性試驗

泥膜制作完成后，首先打開進入土倉的自動加氣閥門，從土倉中部緩慢放漿或螺旋輸送機緩慢放漿，放出的泥漿與補充的壓縮空氣體積應相當（即倉內壓力不能降低），直至放完土倉上半部泥漿。該過程必須時刻關注供氣管壓力，如供氣管壓力接近土倉壓力說明泥膜閉氣效果差，應立即停止放漿，繼續(xù)制作泥膜。

如供氣管壓力遠大于土倉壓力，說明漏氣量小，可繼續(xù)放漿，放漿完成后，土倉上半部空間為壓縮空氣，空氣自動保壓系統(tǒng)自動維持倉內壓力穩(wěn)定。觀察半小時，土倉上部和中部壓力穩(wěn)定，供氣管壓力較高且不下降，空壓機不頻繁啟動，證明土倉內壓縮空氣保壓良好，具備帶壓進倉條件。

3.帶壓進倉

3.1人倉氣密性試驗

人倉是作業(yè)人員進入土倉進行維修和檢查的轉換通道，進入土倉的工具和材料也由此通過，通常情況下人倉處于無壓模式，帶壓作業(yè)時處于加壓模式，而氣密性試驗是通過升壓、降壓試驗來檢查人倉門、土倉門、倉壁上各種管路是否露氣。

按施工經驗，從0升壓至設計值（3.6bar）不超過10min即為合格，降壓操作過程通常會出現(xiàn)土倉門漏氣現(xiàn)象，造成氣壓降不到0bar，按施工經驗若降壓后氣壓能小于0.3bar，則為安全，若氣壓降不到0.3bar，需要帶壓進行土倉門的密封處理。

3.2帶壓進倉檢查

為進一步判斷掌子面地質情況和刀具磨損情況，首先必須由專業(yè)工程技術人員進倉對掌子面地質情況和穩(wěn)定性進行評判，同時對刀盤、刀具磨損情況進行檢查，確定換刀方案和帶壓進倉前的各項準備工作。一般情況下，每組有效帶壓作業(yè)時間為3h左右，工作結束后按既定減壓方案進行減壓、出倉，下一組人員進倉。

作業(yè)人員入閘流程：進入主倉并關閉閘門→打開主倉內雙層帶狀紙記錄器→關閉主倉和副倉之間閘門→確保操作管理員和閘內人員之間電話聯(lián)系→緩慢打開“向主倉通風”球閥→向主倉內增壓達到操作壓力→打開土倉與人閘間聯(lián)通閥門確認無水流出→打開通向土倉的閘門→進入土倉作業(yè)，通向土倉的閘門必須保持打開狀態(tài)。

3.3帶壓進倉作業(yè)

應先將作業(yè)工具、刀具等物品全部運入人倉，作業(yè)人員進入人倉。帶壓作業(yè)時應注意上部孤石并及時處理。富水砂卵石地層，泥膜對土倉密閉性非常重要。進倉作業(yè)不可破壞泥膜，如破壞，應及時調制泥漿進行修復。必須時刻觀察泥膜有無開裂現(xiàn)象，如開裂嚴重，存在風險，需退出再次進行泥漿置換，形成泥膜。

3.4倉門關閉確認

倉內作業(yè)完畢后、關閉倉門前，應對土倉及刀盤前方進行全面檢查，避免工具、雜物遺留在倉內。

4.減壓出倉

出倉過程分為減壓→停留→減壓→停留，直至壓力降至常壓即減壓結束，完成出倉程序。

結束語

盾構開倉是盾構施工過程中必不可少的環(huán)節(jié)，且開倉過程安全風險高、對工程進度影響大，熟練掌握盾構開倉技術對盾構施工之安全、進度等管理極其重要。