劉曉靜

中鐵十六局地鐵工程有限公司 北京 100000

1 工程概況

某地鐵隧道工程中甘露園站～定福莊站標(biāo)段采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工，該標(biāo)段沿線總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為3364.551m，該標(biāo)段內(nèi)含有一座風(fēng)井、廢水泵房、5 座聯(lián)絡(luò)通道。

2 施工準(zhǔn)備

（1）正式施工之前，應(yīng)該先對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地下管線分布情況進(jìn)行勘測(cè)，清晰掌握管線的具體部位、走向、材質(zhì)以及埋設(shè)深度等相關(guān)情況。穿線之前，應(yīng)該對(duì)管線下側(cè)的空洞以及水囊進(jìn)行探測(cè)。對(duì)雨水管可以采取內(nèi)襯處理。

（2）向空洞內(nèi)注漿加固四周土體的穩(wěn)定性與牢固性，加固的范圍應(yīng)該控制在施工現(xiàn)場(chǎng)附近建筑物以外2m，具體的加固范圍應(yīng)該結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行確定。

（3）下穿段以及側(cè)穿段應(yīng)該提升超前注漿量，保證注漿量的合理性，同時(shí)還應(yīng)該保證注漿作業(yè)的質(zhì)量。

3 盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)

3.1 盾構(gòu)區(qū)間施工準(zhǔn)備

（1）盾構(gòu)始發(fā)井。結(jié)合該項(xiàng)目的施工特點(diǎn)以及工期要求，第一臺(tái)盾構(gòu)設(shè)備應(yīng)該在開(kāi)始盾構(gòu)開(kāi)挖之前完成各個(gè)盾構(gòu)節(jié)點(diǎn)的龍門(mén)吊軌道量施工，龍門(mén)吊拼裝以及臨時(shí)場(chǎng)地的設(shè)置，此外還應(yīng)該完成洞門(mén)下的鋼環(huán)安裝，檢測(cè)盾構(gòu)始發(fā)端的強(qiáng)度。

（2）盾構(gòu)接收井。接收井的施工內(nèi)容主要是涉及洞門(mén)位置的復(fù)核、地層加固、洞門(mén)加固、接收基座安裝、安裝密封圈等。

（3）接收基座的安裝。結(jié)合施工規(guī)范要求來(lái)看，隧道的軸線與接收基座的中心軸線應(yīng)該保持一致，且還應(yīng)該保證盾構(gòu)設(shè)備的出洞形態(tài)。接收基座的底座標(biāo)高應(yīng)該與線路保持協(xié)調(diào)，此外還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)?shù)慕档?0mm，以保證盾構(gòu)設(shè)備便捷的移動(dòng)至托架。為了確保盾構(gòu)設(shè)備的刀盤(pán)具備足夠大的反作用力，應(yīng)該對(duì)接收基座進(jìn)行加固，確保盾構(gòu)設(shè)備順利移動(dòng)至接收基座上方。

3.2 盾構(gòu)始發(fā)

3.2.1 始發(fā)的形式

（1）確保開(kāi)挖斷面自身的穩(wěn)定性，然后將盾構(gòu)機(jī)推送至穩(wěn)定的開(kāi)挖面中。其是利用多種不同的注漿方法來(lái)提高開(kāi)挖斷面的穩(wěn)定性，或利用穩(wěn)定地下水壓的方式保證地層的穩(wěn)定性。

（2）借助擋土墻來(lái)承受開(kāi)挖面的側(cè)向土壓力，保證盾構(gòu)機(jī)持續(xù)性掘進(jìn)。這種狀況有兩種方法可選：一是將始發(fā)豎井的擋土墻設(shè)置為雙層，內(nèi)層擋土墻保證開(kāi)挖斷面不發(fā)生塌方現(xiàn)象，盾構(gòu)機(jī)持續(xù)掘進(jìn)，當(dāng)開(kāi)挖至指定部位以后，拆除外層擋土墻；二是在始發(fā)豎井旁邊開(kāi)挖一個(gè)豎井，在回填完成以后繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)挖。

（3）使用水泥加固擋土墻，當(dāng)構(gòu)筑物施工完成以后，將工字鋼取出，并挖除擋土墻，促使盾構(gòu)機(jī)順利掘進(jìn)。

（4）不需要拆除臨時(shí)性的擋土墻，直接破除始發(fā)豎井部位的擋土墻，將盾構(gòu)機(jī)推送至作業(yè)面以后開(kāi)始掘進(jìn)作業(yè)，這種施工方法是現(xiàn)階段使用較為頻繁的一種方法。進(jìn)一步而言，在實(shí)際施工過(guò)程中，需要兼顧施工環(huán)境、安全性、經(jīng)濟(jì)性、可行性等多方面因素帶來(lái)的影響，以保證盾構(gòu)機(jī)施工順利完成施工任務(wù)。

3.2.2 始發(fā)端頭加固

盾構(gòu)設(shè)備在進(jìn)洞、出洞時(shí)，必須要保證工作面始終保持開(kāi)放狀態(tài)，假若為嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行處理，導(dǎo)致流沙、涌水現(xiàn)象出現(xiàn)，假若情節(jié)比較嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致洞門(mén)坍塌。為了保證施工過(guò)程中的安全性，應(yīng)該對(duì)盾構(gòu)的端頭附近的土體進(jìn)行加固處理，加固以后應(yīng)該保證至少進(jìn)行14d的養(yǎng)護(hù)。

（1）始發(fā)基座、拼裝管片。基座的位置應(yīng)結(jié)合盾構(gòu)機(jī)的高度、作業(yè)方向、盾構(gòu)機(jī)的自重、組裝作業(yè)順序等因素確定，使用工字鋼、鋼軌等原材料組裝而成。反力架、拼裝管片則通過(guò)出渣空間的形狀確定，反力架的位置根據(jù)襯砌位置確定。通常情況下，使用工字鋼來(lái)安裝反力架，臨時(shí)拼裝管片使用便于拆卸的鑄鐵結(jié)構(gòu)物。臨時(shí)性管片的安裝精準(zhǔn)度會(huì)對(duì)正線管片的正圓度造成影響，施工過(guò)程中需要對(duì)此高度重視。局部區(qū)域盾構(gòu)施工過(guò)程中，可以使用臨時(shí)負(fù)環(huán)管片安裝下半環(huán)，所以可以不設(shè)置反力架。

（2）洞口部位的密封裝置。其主要是對(duì)洞口部位的開(kāi)挖路段與盾構(gòu)機(jī)之間的縫隙進(jìn)行封堵，并做防滲漏處理，確保施工過(guò)程中的可靠性與安全性，簡(jiǎn)單而言，在盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行不久以后，開(kāi)始對(duì)開(kāi)挖斷面作加壓處理，盾構(gòu)機(jī)端部通過(guò)以后，立即開(kāi)始灌漿作業(yè)，及時(shí)封堵和穩(wěn)定洞口。為保證入口部位的上側(cè)不會(huì)損壞，應(yīng)該合理把控進(jìn)口部位的材質(zhì)、粒徑以及形狀。

洞口密封裝置由防滲漏材料、壓板、鑄鐵構(gòu)件共同構(gòu)成，構(gòu)筑物始發(fā)過(guò)程中，其直接被固定在混凝土中。在臨時(shí)設(shè)置始發(fā)過(guò)程中，利用澆筑洞口部位的混凝土實(shí)現(xiàn)加固目的。壓板一般使用滑動(dòng)式，但是需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的移動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)階段，使用較為頻繁的方式是擴(kuò)大壓板的數(shù)量，降低壓板調(diào)整短時(shí)間，提高盾構(gòu)機(jī)下狹窄環(huán)境下的作業(yè)效率及施工質(zhì)量。

3.2.3 始發(fā)前準(zhǔn)備

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑脑O(shè)計(jì)軸線確定出盾構(gòu)設(shè)備初始化姿態(tài)的具體空間，并計(jì)算出始發(fā)托架的具體部位。因始發(fā)托架的盾構(gòu)設(shè)備始發(fā)時(shí)需要承受縱向及橫向的作用力，所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，應(yīng)該對(duì)托架兩側(cè)采取加固措施。進(jìn)一步來(lái)看，盾構(gòu)設(shè)備在始發(fā)的過(guò)程中有很大的可能性會(huì)出現(xiàn)“栽頭”現(xiàn)象，所以在安裝托架的過(guò)程中，應(yīng)該在設(shè)計(jì)坡比的基礎(chǔ)上稍微提升5%，避免出現(xiàn)“栽頭”現(xiàn)象。

以土壓平衡式的盾構(gòu)機(jī)而言，應(yīng)配備出渣裝置、灌漿裝置、組件運(yùn)輸裝置，在準(zhǔn)備以上內(nèi)容的過(guò)程中，保證始發(fā)準(zhǔn)備就緒。始發(fā)作業(yè)準(zhǔn)備就緒的內(nèi)容主要包括：準(zhǔn)備基座設(shè)備、盾構(gòu)機(jī)提前組裝、安裝洞口密封裝置、安裝反力架、安裝配備裝置、盾構(gòu)機(jī)試運(yùn)行等。在拆除臨時(shí)擋墻時(shí)，應(yīng)基于開(kāi)挖斷面處于穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行，擋墻拆除必須持續(xù)性施工，嚴(yán)禁中途間斷。所以，各項(xiàng)施工必須具備可靠性。盾構(gòu)機(jī)深入地層以后應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行。盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)是在端頭加固完成以后且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況下進(jìn)行作業(yè)。

3.2.4 拆除臨時(shí)墻

對(duì)洞口進(jìn)行測(cè)量放線。開(kāi)鑿作業(yè)之前，檢查端頭加固的質(zhì)量，在檢查合格的情況下進(jìn)行施工。在鑿除洞門(mén)時(shí)，對(duì)井字形拉槽進(jìn)行分割處理，在盾構(gòu)機(jī)調(diào)試完成以后，迅速拆除洞口部分的混凝土構(gòu)件，以保證不會(huì)出現(xiàn)坍方、涌水事故。在對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過(guò)程中，可以使用玻璃纖維材料代替鋼筋，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)洞、出洞過(guò)程中不需要開(kāi)鑿作業(yè)，盾構(gòu)機(jī)直接破洞即可，這樣可以大幅度縮短始發(fā)時(shí)間?？紤]到拆除作業(yè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)地層坍塌、地下水涌入等安全事故，所以必須保證拆除作業(yè)的效率，避免長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。

3.2.5 反力架安裝

當(dāng)主機(jī)部分吊裝完成以后，則應(yīng)該開(kāi)始安裝反力架，因盾構(gòu)設(shè)備始發(fā)時(shí)必須要穿過(guò)加固區(qū)，假若加固件的前度過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)反作用力，且反作用力會(huì)隨著加固件的強(qiáng)度增大而變大，所以反力系統(tǒng)應(yīng)該使用混凝土管片受力方式將作用力傳遞至反力架中，然后由反力架再將作用力傳輸至主體結(jié)構(gòu)中[1]。

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)之前，應(yīng)在軌道上涂刷潤(rùn)滑油，減少盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)的阻力。同時(shí)，在刀頭及密封裝置表面涂刷環(huán)氧油脂，保證刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象?；课坏膶?dǎo)軌必須保證足夠順直，施工人員嚴(yán)格控制軌道的標(biāo)高與中心軸線，將誤差控制在合理范圍以?xún)?nèi)。第一時(shí)間封堵洞圈，保證不會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。保證盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，因盾構(gòu)機(jī)與地層之間并不存在摩擦力，所以盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的可能性非常大，在這種情況下，應(yīng)對(duì)刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向作小幅度的調(diào)整。對(duì)盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，正常情況下，盾構(gòu)機(jī)的中心線與隧道的中心線差距保持在20mm 上下，這樣可以避免盾構(gòu)磕頭現(xiàn)象出現(xiàn)。此外，提高盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)精準(zhǔn)度。

3.3 盾構(gòu)掘進(jìn)

3.3.1 碴土改良

在使用盾構(gòu)法進(jìn)行施工的過(guò)程中，常常會(huì)面臨較為復(fù)雜的地層，為了確保開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)圍巖的實(shí)際情況確定添加劑的用量，以保證土方的止水性能滿足實(shí)際施工的需要。

3.3.2 掘進(jìn)過(guò)程中姿態(tài)控制與調(diào)整

因隧道曲線及坡度波動(dòng)會(huì)對(duì)實(shí)際施工造成一定的影響，盾構(gòu)過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生一定的偏差。一旦這種偏差超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，那么則可能會(huì)導(dǎo)致盾尾部位的縫隙不斷變小，相應(yīng)的管片受力也會(huì)不斷的惡化，進(jìn)而措施 地表沉降量不斷的增大。

3.3.3 管片拼裝

利用運(yùn)輸車(chē)將管片運(yùn)輸至隧道內(nèi)部以后，委派專(zhuān)人檢查管片的質(zhì)量，檢查的內(nèi)容包括管片的型號(hào)、外觀質(zhì)量、止水條的黏結(jié)效果等，在所有檢查項(xiàng)目全部合格的情況下才可以允許原材料入場(chǎng)[2]。對(duì)于不合格的原材料應(yīng)該進(jìn)行清退處理。使用吊車(chē)將管片吊運(yùn)至輸送機(jī)上，當(dāng)開(kāi)挖作業(yè)完成以后，再次使用輸送機(jī)將管片輸送至指定區(qū)域。

3.3.4 同步注漿和二次補(bǔ)壓漿

（1）同步注漿：利用盾尾的注漿管完成注漿作業(yè)。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件以及以往施工案例來(lái)看，盾構(gòu)設(shè)備在類(lèi)似工程項(xiàng)目中取得了理想化的施工成效，該項(xiàng)目?jī)?nèi)的同步注漿使用的漿液主要是水泥砂漿，特殊路段可以特殊對(duì)待，實(shí)際注漿過(guò)程中的注漿壓力應(yīng)該控制在0.3～0.5MPa。在盾構(gòu)作業(yè)時(shí)，施工單位應(yīng)該委派專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)工作面壓降作業(yè)的監(jiān)管，嚴(yán)格管理壓降面作業(yè)的質(zhì)量，并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

（2）二次注漿。二次注漿的目的主要是為了降低盾構(gòu)作業(yè)完成以后土體的沉降量。二次注漿使用的漿液為水玻璃雙漿液，注漿壓力應(yīng)該保持在0.2～0.4MPa。施工單位應(yīng)該委派專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)工作面壓降作業(yè)的監(jiān)管，嚴(yán)格管理二次注漿作業(yè)的質(zhì)量，并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的記錄。結(jié)合實(shí)際過(guò)程中的情況，并不斷調(diào)整施工參數(shù)，以保證二次注漿的質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

3.4 盾構(gòu)到達(dá)

3.4.1 盾構(gòu)到達(dá)施工流程

盾構(gòu)設(shè)備達(dá)到主要是指盾構(gòu)設(shè)備移動(dòng)至下一個(gè)施工節(jié)點(diǎn)前側(cè)30m 部位至貫通區(qū)間的施工過(guò)程。該部分的施工內(nèi)容主要涉及盾構(gòu)的定位、洞門(mén)位置復(fù)核、洞門(mén)處理、洞門(mén)密封施工等。

3.4.2 盾構(gòu)到達(dá)施工

（1）結(jié)合盾構(gòu)設(shè)備的姿態(tài)以及土方開(kāi)挖過(guò)程中的偏差糾正方案進(jìn)行施工，偏差糾正應(yīng)該是逐步遞進(jìn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的偏差量都應(yīng)該予以管控。

（2）當(dāng)盾構(gòu)設(shè)備距離端頭墻體50m 時(shí)，則應(yīng)該對(duì)施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并降低土方開(kāi)挖的速度，將盾構(gòu)設(shè)備移動(dòng)的速度降低至在20mm/ min 以下，以保證端墻的穩(wěn)定性，同時(shí)避免土體坍塌現(xiàn)象出現(xiàn)。

（3）盾構(gòu)深入達(dá)段以后，加大對(duì)地表的檢測(cè)頻率，并及時(shí)將檢測(cè)信息反饋給管理系統(tǒng)，以指導(dǎo)盾構(gòu)設(shè)備作業(yè)。

（4）當(dāng)管片深入至加固區(qū)域以后，漿液則應(yīng)該換用快速硬化漿液。