摘要：各地地鐵施工過程中，盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用比較普遍，出于保證施工質(zhì)量、安全性的目的，需要加強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)管控。以地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)特點(diǎn)為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，分別就盾構(gòu)機(jī)始發(fā)技術(shù)、轉(zhuǎn)接技術(shù)進(jìn)行分析，包括技術(shù)流程、主要技術(shù)方法以及施工要點(diǎn)等，清晰呈現(xiàn)地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)內(nèi)容，為其規(guī)范運(yùn)用提供少許參考。

關(guān)鍵詞：地鐵施工盾構(gòu)法盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)

ResearchonStartingTechnologyofShieldMachineTransferinSubwayShieldTunnelingConstruction

WANGGuanglei

UrbanRailEngineeringCo.，Ltd.，ChinaRailway11thBureauGroupCorporationLimited，WuhanCity，HubeiProvince，430_{f7938f540cefe4952c6a81a0d45decc6e04cd28cd399efd47eec0c77258d9667}074China

Abstract：Intheconstructionprocessofsubwaysinvariousregions，theapplicationofshieldtunnelingmachinesisquitecommon.Inordertoensureconstructionqualityandsafety，itisnecessarytostrengthenthecontrolofStartingtechnologyofshieldtunnelingmachinetransfer.ThisarticletakesthecharacteristicsofStartingtechnologyofshieldmachinetransferinsubwayshieldtunnelingconstructionasthestartingpoint.Basedonthis，itanalyzestheshieldmachineTransfertechnologyandStartingtechnology，includingtechnicalprocesses，maintechnicalmethods，andconstructionpoints.ItclearlypresentsthecontentofStartingtechnologyofshieldmachinetransferinsubwayshieldtunnelingconstruction，providingsomereferenceforitsstandardizedapplication.

KeyWords：Subwayconstruction;ShieldTunnelingmethod;Shieldtunnelingmachine;TransferStartingtechnology

盾構(gòu)法（ShieldMethod）是一種暗挖施工方法，具有機(jī)械化施工的基本特點(diǎn)。一般將盾構(gòu)機(jī)械置入地下，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖，防止發(fā)生往隧道內(nèi)坍塌，同時(shí)靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，于開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械將殘?jiān)\(yùn)出洞外，以地下作業(yè)形成隧道結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)法施工效率和安全性較可靠，且地下作業(yè)意味著人員勞動(dòng)強(qiáng)度較低，但需要在其轉(zhuǎn)接始發(fā)工作階段做好技術(shù)管控，保證盾構(gòu)機(jī)的前進(jìn)效率和作業(yè)安全[1]。就盾構(gòu)機(jī)始發(fā)技術(shù)、轉(zhuǎn)接技術(shù)流程、施工方法和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，具有一定的積極價(jià)值。

1地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)特點(diǎn)

1.1復(fù)雜性高

地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)始發(fā)技術(shù)的特點(diǎn)之一在于復(fù)雜性高，包括工藝流程復(fù)雜、專業(yè)要求復(fù)雜、施工內(nèi)容復(fù)雜等多個(gè)方面。在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段，需要加強(qiáng)加固工作，保證始發(fā)階段設(shè)備和人員安全，也需要分析土體強(qiáng)度、前進(jìn)方向障礙物信息、圍巖強(qiáng)度、地下設(shè)施情況等，避免在高強(qiáng)度巖體范圍內(nèi)使用盾構(gòu)施工。同時(shí)，由于地鐵施工主要服務(wù)都市內(nèi)部交通，多位于城區(qū)范圍內(nèi)，也需要在施工始發(fā)階段了解地下管網(wǎng)配置情況、對(duì)周邊建筑地基的影響，減少可能出現(xiàn)的安全問題和社會(huì)擾動(dòng)。進(jìn)入轉(zhuǎn)接階段，需要完成洞門鑿除、接收基座的安裝與固定、洞門密封安裝、盾構(gòu)接收等工作，對(duì)接受精度、安全控制要求較高，增加了地鐵盾構(gòu)法施工的總體難度、復(fù)雜程度[2]。

1.2安全要求較突出

地鐵盾構(gòu)法施工主要借助機(jī)械設(shè)備在地下環(huán)境下作業(yè)，總體安全性較高，但在始發(fā)和接收階段，仍面臨一定的安全威脅，這種威脅可細(xì)分為不良地質(zhì)中盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)進(jìn)出洞風(fēng)險(xiǎn)、旁通道施工風(fēng)險(xiǎn)等。例如：部分地鐵施工區(qū)域存在軟土環(huán)境，無論始發(fā)或接收施工，均面臨盾構(gòu)機(jī)施工區(qū)域隨帶坍塌、設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出施工區(qū)域時(shí)，需要鑿除預(yù)留洞口處鋼筋混凝土擋土墻，此過程中，洞口土體與加固土體在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)暴露在外，也可能出現(xiàn)坍塌隱患。如果施工區(qū)域內(nèi)地下水水位偏高，轉(zhuǎn)接過程中需要保證效率，施工進(jìn)度緩慢的情況下，有可能出現(xiàn)大量涌沙、涌水情況，嚴(yán)重影響施工安全，也會(huì)拖慢施工進(jìn)度，需要從安全控制角度出發(fā)加以預(yù)防[3]。

2施工中盾構(gòu)機(jī)始發(fā)與轉(zhuǎn)接的共性技術(shù)

2.1信息分析

在地鐵盾構(gòu)法施工中，盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)均需要關(guān)注施工信息分析，包括地下施工區(qū)域信息、前進(jìn)參數(shù)控制、盾構(gòu)方向管控等。以地下施工區(qū)域信息分析為例，要求在施工前、過程中利用遙感技術(shù)、可視化技術(shù)進(jìn)行地下區(qū)域信息采集，原則上需要規(guī)避已經(jīng)建設(shè)的地下管網(wǎng)，減少對(duì)周邊建筑的影響。同時(shí)，需要重視收集土體強(qiáng)度信息，避免在高強(qiáng)度巖體較多的區(qū)域使用盾構(gòu)機(jī)作業(yè)，以減少施工難度、保證施工進(jìn)度和效率。其他與施工有關(guān)的信息也需要一體進(jìn)行采集、分析，減少可能出現(xiàn)的安全問題、質(zhì)量問題[4]。

2.2土體加固

地鐵盾構(gòu)法施工過程中，盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)均需要考慮進(jìn)行土體加固，主要對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出口區(qū)域的洞口、地層進(jìn)行加固，主要關(guān)注提升土地的承重能力，改善傳力、導(dǎo)力水平，同時(shí)關(guān)注提升滲透性，以減少水體的影響。在組織始發(fā)、轉(zhuǎn)接時(shí)，需要按統(tǒng)一或基本統(tǒng)一的方式、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行洞口加固，如地層加固，一般為隧道襯砌輪廓線外左右兩側(cè)3.0m、頂板和底板以上3.0m范圍，如果土體強(qiáng)度偏低還應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大加固范圍[5]。

目前，盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)階段使用的土體加固方法包括化學(xué)注漿法、砂漿回填法、深層攪拌法、高壓旋噴注漿法等，其主要原理帶有一定的相似性，應(yīng)用化學(xué)物質(zhì)或漿料提升待加固區(qū)域土壤物理強(qiáng)度。以高壓旋噴注漿法為例，一般利用工作設(shè)備在待加固區(qū)域鉆孔，每個(gè)孔位相距1.0～1.5m，深度50cm左右，之后將旋噴裝置置入孔洞中，以0.2MPa以上壓力將水泥砂漿噴射到孔洞內(nèi)，要求在噴射過程中對(duì)噴頭做270°以上緩慢旋轉(zhuǎn)，到孔洞出現(xiàn)少許冒漿情況后停止旋噴并封孔。水泥砂漿干凝后，可以與周邊土體連接成為一個(gè)具有較強(qiáng)承重能力、抗?jié)B能力的整體，以服務(wù)盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)有關(guān)工作。

2.3風(fēng)險(xiǎn)防范

風(fēng)險(xiǎn)防范主要強(qiáng)調(diào)結(jié)合地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)工作一般威脅、工程具體特點(diǎn)，以各類技術(shù)手段提升安全水平。以上文所述的土體加固為例，可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)包括加固不到位出現(xiàn)坍塌、防滲能力不強(qiáng)2個(gè)方面，需要分別組織控制、預(yù)防。

3地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)始發(fā)技術(shù)

3.1技術(shù)流程

地鐵盾構(gòu)法施工中，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)技術(shù)流程比較固定，一般在完成早期信息采集和方案分析后，需要擬定完善的施工方案，之后組織始發(fā)作業(yè)，其工藝流程如圖1所示。

按圖1所示工藝流程，需要在盾構(gòu)機(jī)始發(fā)區(qū)域進(jìn)行土層加固，安裝始發(fā)基座，之后組裝盾構(gòu)機(jī)、鑿除洞門，根據(jù)施工區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行反力架施工并密封洞門，安裝負(fù)環(huán)管片，組織注漿回填、盾構(gòu)作業(yè)。

3.2主要方法

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段，需要重視施工參數(shù)控制，重點(diǎn)為掘進(jìn)作業(yè)參數(shù)。初始掘進(jìn)長(zhǎng)度可以按照如下盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)長(zhǎng)度公式確定。

L>F/2πrf

盾構(gòu)機(jī)初始掘進(jìn)長(zhǎng)度公式中，L、F、r、f分別代表從始發(fā)井開始的襯砌長(zhǎng)度、盾構(gòu)千斤頂推力、襯砌外半徑、注漿后的襯砌與地層的摩擦阻力，單位分別應(yīng)取m、N、m、N/M2。從特點(diǎn)上看，襯砌與周圍地層的摩擦阻力、臺(tái)車長(zhǎng)度等直接決定作業(yè)效率，因此需要納入分析范圍內(nèi)。同時(shí)，支撐和反力架可以為掘進(jìn)作業(yè)提供輔助，出于克服摩擦力的目的，需要考慮掘進(jìn)反力作業(yè)水平。如果始發(fā)井開始的襯砌長(zhǎng)度超過了后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度，L值不變；如果始發(fā)井開始的襯砌長(zhǎng)度不超過后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度，L值應(yīng)以后續(xù)臺(tái)車長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，可超過始發(fā)井開始的襯砌長(zhǎng)度。確定初始掘進(jìn)長(zhǎng)度后，可常規(guī)進(jìn)行土體加固情況分析，組織掘進(jìn)作業(yè)。

3.3施工要點(diǎn)

盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段施工作業(yè)需要關(guān)注以下關(guān)鍵要點(diǎn)：（1）施工前組織一般檢驗(yàn)工作，確定設(shè)備、參數(shù)、技術(shù)方法、方案流程等均無異常；（2）結(jié)合驗(yàn)收情況進(jìn)行施工，首先破除洞門；（3）在土體加固情況無異常的情況下進(jìn)行掘進(jìn)施工，提供應(yīng)急處理方案應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的問題；（4）做好反力架、盾構(gòu)姿態(tài)分析和核定；（5）負(fù)環(huán)管片定位精準(zhǔn)，確保其滿足使用需要，能夠穩(wěn)定提供盾構(gòu)前進(jìn)方向方面的服務(wù)；（6）組織配套施工，保證管片安裝位置精準(zhǔn)，提供泥漿護(hù)壁降低作業(yè)阻力；（7）技術(shù)處理廢料，做好洞門圈間隙的封堵和填充注漿；（8）觀察盾構(gòu)機(jī)作業(yè)參數(shù)信息，一旦出現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、降低掘進(jìn)速度或予以提升。

4.地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接技術(shù)

4.1技術(shù)流程

地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接技術(shù)工藝流程也比較固定，無特殊要求的情況下，可以按照?qǐng)D2所示方式組織施工。

準(zhǔn)備工作包括設(shè)施準(zhǔn)備、方案分析、技術(shù)交底等，常規(guī)按照施工要求進(jìn)行，并根據(jù)可能出現(xiàn)的變化做好調(diào)整準(zhǔn)備。進(jìn)入轉(zhuǎn)接技術(shù)流程后，需要首先進(jìn)行洞門鑿除，之后做接收基座的安裝與固定，核準(zhǔn)施工無誤后進(jìn)行洞門密封安裝、到達(dá)段掘進(jìn)，最后進(jìn)行盾構(gòu)接收。

4.2主要方法

盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接技術(shù)主要強(qiáng)調(diào)規(guī)范性，需要以一般原則和施工特點(diǎn)為基礎(chǔ)，擬定完善的作業(yè)方案，通過現(xiàn)場(chǎng)跟蹤保證技術(shù)應(yīng)用規(guī)范、效果理想。原則上盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接前，也需要提前做好轉(zhuǎn)接區(qū)域土體加固，之后組織現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)分析，在在盾構(gòu)貫通前100m、50m處進(jìn)行信息采集，評(píng)估方向是否無異常，同時(shí)進(jìn)行接收洞門位置與輪廓信息采集，確定其參數(shù)穩(wěn)定無異常。如果上述參數(shù)存在異常，需要進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，在此期間組織接收基座接收和安裝，鑿除接收洞門?？拷撮T區(qū)域的環(huán)管片需要進(jìn)行拉緊處理，清除施工產(chǎn)生的各類廢渣，保證接收設(shè)施位置穩(wěn)定。在盾構(gòu)機(jī)將達(dá)到接收區(qū)域時(shí)，進(jìn)行防水裝置安裝，以降低泥漿、周邊水體對(duì)施工產(chǎn)生的負(fù)面影響，之后將盾構(gòu)機(jī)推出到接收區(qū)域，完成洞門封堵，利用臨時(shí)設(shè)施進(jìn)行盾構(gòu)主機(jī)和后配套機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、分離和存放。

5結(jié)論

綜上所述，地鐵盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)比較復(fù)雜，專業(yè)性、安全性要求高，應(yīng)以合理得當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法提供支持，保證施工質(zhì)量。具體工作中，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)階段需要做好加固、盾構(gòu)組裝及試運(yùn)轉(zhuǎn)、安裝反力架等工作，并進(jìn)行安全驗(yàn)算、復(fù)核。進(jìn)入轉(zhuǎn)接階段，應(yīng)重視保證技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，做加固、洞門鑿除、管片處理等工作，關(guān)注質(zhì)量、規(guī)范性，以及盾構(gòu)姿態(tài)控制。實(shí)際工作中，還應(yīng)結(jié)合施工區(qū)域特點(diǎn)，以完善的施工方案為基礎(chǔ)，保證盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)接始發(fā)技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定、施工安全，為地鐵盾構(gòu)法施工提供更多的綜合保障。

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