黃詩堯

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

近年來我國(guó)很多大中型城市都將地鐵作為了城市公共交通體系的重點(diǎn)發(fā)展方向，地鐵工程項(xiàng)目的數(shù)量以及規(guī)模不斷增加，因此對(duì)地鐵施工質(zhì)量和效率都提出了較高的要求。目前盾構(gòu)掘進(jìn)已經(jīng)成為了地鐵工程建設(shè)中的主要施工方法，其與傳統(tǒng)地鐵施工技術(shù)相比，具有施工效率高、安全性好以及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。在應(yīng)用盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行地鐵工程的施工時(shí)，施工單位應(yīng)充分了解施工區(qū)域的地質(zhì)水文情況，準(zhǔn)確把握施工中的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的控制。同時(shí)還要通過施工監(jiān)測(cè)等信息化手段來保證施工的安全，確保地鐵工程整體施工的質(zhì)量安全。

1 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量控制及安全保證措施分析

1.1 準(zhǔn)確識(shí)別盾構(gòu)掘進(jìn)施工中的風(fēng)險(xiǎn)源

在地鐵工程的盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，由于其施工環(huán)境比較復(fù)雜，客觀上增加了施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)因素，不僅會(huì)給施工的安全性帶來較大隱患，同時(shí)也可能對(duì)施工質(zhì)量造成不利的影響。所以在地鐵盾構(gòu)施工開始前就應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)境的了解，全面掌握各種風(fēng)險(xiǎn)因素，并要建立完善的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，在準(zhǔn)確識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上要嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及施工設(shè)計(jì)要求等科學(xué)評(píng)價(jià)各個(gè)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素清單的編制，以明確重大風(fēng)險(xiǎn)源［1］。此外還應(yīng)制定有效的重大風(fēng)險(xiǎn)控制措施以及應(yīng)急處置預(yù)案，施工質(zhì)量和安全的保證措施應(yīng)詳細(xì)具體，具有較強(qiáng)的可操作性，且應(yīng)組織專家對(duì)地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量安全的保證措施方案進(jìn)行評(píng)審，通過審查后才能進(jìn)行正式的施工。

1.2 嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)的各項(xiàng)施工技術(shù)要點(diǎn)

1.2.1 盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中的質(zhì)量安全保證措施分析

在地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工前應(yīng)結(jié)合前期的勘查數(shù)據(jù)對(duì)施工的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并做好技術(shù)交底工作，確保施工人員能夠準(zhǔn)確掌握線路設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)。在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的設(shè)置應(yīng)嚴(yán)格聽從主管工程師指令安排。一旦在施工過程中發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，施工人員應(yīng)立即暫停施工，并要及時(shí)上報(bào)，在獲得值班工程師的處理指令前嚴(yán)禁擅自施工。施工單位在盾構(gòu)掘進(jìn)施工中應(yīng)設(shè)有專業(yè)技術(shù)人員以及值班工程師對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)的施工過程中進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便及時(shí)解決現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)性事故，保證施工的指令安全。

1.2.2 加強(qiáng)施工中的質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)

在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，為了更好地保證施工的質(zhì)量和安全，應(yīng)對(duì)施工的全過程進(jìn)行全面的監(jiān)督管理，并要對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，且要詳細(xì)記錄以及科學(xué)分析每一環(huán)掘進(jìn)時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上要及時(shí)根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)施工中的實(shí)際情況對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以便通過掘進(jìn)量的控制來確保土壓的整體平衡性。同時(shí)在地鐵隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)施工中還需要對(duì)隧道軸線以及線形的準(zhǔn)確性進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并要加強(qiáng)對(duì)施工區(qū)域周邊建筑以及地面沉降的監(jiān)測(cè)，通過對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析來調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)。另外還要對(duì)在特定施工節(jié)點(diǎn)或者時(shí)間間隔內(nèi)掘進(jìn)施工中的注漿量、出渣量以及每環(huán)、每天的具體掘進(jìn)情況等進(jìn)行詳細(xì)的記錄，以判斷掘進(jìn)施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素，避免出現(xiàn)超挖等情況。

1.3 準(zhǔn)確把握盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)

由于盾構(gòu)掘進(jìn)的施工環(huán)境較為復(fù)雜，發(fā)生噴涌等突發(fā)情況的幾率較高，這會(huì)對(duì)施工的安全和指令產(chǎn)生較大的威脅。因此在施工中應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際水象特征以及地質(zhì)條件等對(duì)渣土采取必要的改良措施，從而使掘削面更加穩(wěn)定［2］。同時(shí)為了避免噴涌事故的發(fā)生，在選擇盾構(gòu)設(shè)備時(shí)螺旋輸送機(jī)應(yīng)采用在斷電時(shí)能夠?qū)⒑箝y門自動(dòng)關(guān)閉的型號(hào)，并應(yīng)準(zhǔn)確控制加水量，避免出現(xiàn)空倉操作的情況。此外，為了避免出現(xiàn)泥餅，應(yīng)合理配置刀具以及刀盤，對(duì)刀盤扭矩要進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，一旦發(fā)現(xiàn)刀盤溫度過高時(shí)應(yīng)采取加水降溫措施；并可以采取人工清除以及利用掘進(jìn)間歇向土倉注水的方式來防止泥餅聚積。

1.4 組織施工操作人員進(jìn)行技術(shù)以及施工安全培訓(xùn)

地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)施工人員的技術(shù)水平有很高的要求，因此施工單位要積極組織施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，幫助其準(zhǔn)確掌握盾構(gòu)掘進(jìn)操作的各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)和操作規(guī)程，全面提高其專業(yè)技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。同時(shí)還要對(duì)施工人員加強(qiáng)安全教育，增強(qiáng)其安全意識(shí)，從而為保證地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工的質(zhì)量和安全奠定良好的基礎(chǔ)。

2 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量及安全保證實(shí)踐分析

2.1 工程概況

某穿江地鐵隧道工程的洞頂部分有強(qiáng)度較低的覆蓋層，而江底部分主要為淤泥質(zhì)沙，隧道頂和江底的間距約為 6 m，且有淺覆土段存在。因此在盾構(gòu)掘進(jìn)施工中出現(xiàn)噴涌以及江底塌陷等風(fēng)險(xiǎn)的幾率較高，必須采取有效的施工質(zhì)量和安全保證措施。

2.2 重難點(diǎn)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量及安全保證措施分析

2.2.1 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)江中覆土段的質(zhì)量安全保證措施

該地鐵工程的盾構(gòu)掘進(jìn)施工中應(yīng)采取土壓平衡磨蝕進(jìn)行控制，以保證地層水土壓力和土倉壓力間的平衡性。在施工時(shí)還應(yīng)對(duì)注漿壓力的同步性、注漿量進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，防止地層變形以及覆土倍漿液穿透等情況的發(fā)生。在可控制同步注漿施工質(zhì)量的同時(shí)，還應(yīng)盡量加強(qiáng)漿液的凝結(jié)速度，并要注意控制雙槳液二次注漿施工的間隔時(shí)間，以縮短漿液和管片外的土體凝結(jié)的時(shí)間。同時(shí)應(yīng)將螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速降低，以降低出口土壓，從而避免出現(xiàn)噴涌問題，保證施工的質(zhì)量安全［3］。施工單位應(yīng)將泥漿泵設(shè)置在盾體內(nèi)，這樣可以清理盾體內(nèi)的泥水，加快施工速度。在施工中要使盾體軸線比隧道軸線的坡度角略低，防止低覆土荷載導(dǎo)致盾構(gòu)出現(xiàn)抬頭的情況。此外，施工單位還應(yīng)做好盾構(gòu)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作，并要對(duì)人員以及設(shè)備進(jìn)行合理的配置，以確保盾構(gòu)掘進(jìn)的連續(xù)性。

2.2.2 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)小曲線半徑段的質(zhì)量安全保證措施

由于該地鐵隧道工程的轉(zhuǎn)彎最小半徑和盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑差較小，增加了盾構(gòu)掘進(jìn)的難度，同時(shí)也給施工的質(zhì)量安全帶來了較大的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須采取相應(yīng)的質(zhì)量控制和安全保證措施。施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)行進(jìn)線路的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)誤差時(shí)應(yīng)及時(shí)采取糾偏處理措施，且糾偏時(shí)要保持調(diào)整動(dòng)作緩慢，以降低超挖量。同時(shí)要確保鉸接油缸得到充分的利用，其與推進(jìn)油缸的配合使用可以更好地對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)進(jìn)行控制調(diào)整。在盾構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)，其使其平面位置略向圓心偏向。施工單位應(yīng)采用早強(qiáng)型的速凝低收縮漿液向空隙處及時(shí)進(jìn)行充填。一旦發(fā)現(xiàn)有曲線超挖情況時(shí)，應(yīng)膠漿同步使注漿量加大到 1.1～1.2 倍左右的超挖量水平［4］。在盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)為了防止管片出現(xiàn)局部應(yīng)力集中的線形，可以采取適當(dāng)停機(jī)的措施來釋放應(yīng)力，并要注意控制鉸接油缸和推進(jìn)油缸狀態(tài)。為了保證施工的質(zhì)量和安全，應(yīng)定期對(duì)洞內(nèi)布設(shè)的控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且應(yīng)適當(dāng)加大觀測(cè)頻率，以防止出現(xiàn)明顯的偏差。

2.2.3 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)小凈距的質(zhì)量安全保證措施

由于該地鐵隧道與另一已建成隧道相距較近，為了保證隧道的盾構(gòu)施工安全，施工單位應(yīng)結(jié)合兩條隧道的間距、斷面面積以及地層結(jié)構(gòu)等參數(shù)來控制盾構(gòu)掘進(jìn)施工中的注漿壓力、正面土壓以及土倉壓力等，以確保掘進(jìn)面壓力平衡，從而避免對(duì)相鄰隧道造成不利的影響。施工人員還應(yīng)準(zhǔn)確開挖量，盡量避免出現(xiàn)超挖的情況。同時(shí)還要及時(shí)進(jìn)行回填同步注漿和補(bǔ)充性二次注漿，以保證施工的質(zhì)量和安全。此外，在掘進(jìn)施工時(shí)要加強(qiáng)對(duì)相鄰隧道狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停工并上報(bào)，再準(zhǔn)確分析異常原因并采取相應(yīng)的處理措施后才能繼續(xù)掘進(jìn)。

2.2.4 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)地層上軟下硬段的質(zhì)量安全保證措施

由于該地鐵隧道部分施工段的地層為上軟下硬結(jié)構(gòu)，因此為了保證盾構(gòu)掘進(jìn)施工的質(zhì)量安全，施工單位應(yīng)配置相應(yīng)的刀具以及刀盤，可以通過搭配使用雙刃滾刀以及刮刀來提高施工的質(zhì)量和效率。在坡度起始位置，施工人員應(yīng)調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，并將掘進(jìn)速度適當(dāng)降低，避免其在掘進(jìn)時(shí)出現(xiàn)下俯上仰等現(xiàn)象，同時(shí)應(yīng)注意控制掘進(jìn)路線，避免出現(xiàn)偏差。在掘進(jìn)過程中應(yīng)采取加入泡沫的方式來改良碴土，且應(yīng)將掘進(jìn)控制設(shè)置為土壓平衡模式，以確保土倉壓力的平衡性，并降低對(duì)刀盤刀具的損耗。一旦在掘進(jìn)過程中盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)或者掘進(jìn)軸線出現(xiàn)偏差時(shí)，可以通過鉸接千斤頂?shù)仍O(shè)備來進(jìn)行調(diào)整控制。

2.3 該地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)過砂層的施工質(zhì)量及安全保證措施分析

受該地鐵隧洞地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制，其在掘進(jìn)過程中比較容易出現(xiàn)地表坍塌等問題，影響施工的質(zhì)量和安全。因此施工單位應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)掘進(jìn)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，并要做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，避免設(shè)備發(fā)生故障，以加快盾構(gòu)機(jī)通過砂層段的速度。在盾構(gòu)掘進(jìn)開始后，應(yīng)通過土壓平衡模式控制掘進(jìn)作業(yè)，以減少對(duì)地層的擾動(dòng)，保證土倉壓力的平衡性，避免地表出現(xiàn)明顯的沉降。同時(shí)可以通過保壓泵碴設(shè)備將高濃度泥漿注入土倉，以防止圍巖內(nèi)部出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象。在施工過程中應(yīng)將注漿量適當(dāng)加大，并合理控制注漿壓力，也可以采取對(duì)同步注漿漿液配比進(jìn)行調(diào)整的方式促使管片外土體加速凝固，從而達(dá)到控制沉降的目的。工作人員應(yīng)通過控制螺栓輸送機(jī)的倉門開度來對(duì)出土量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)應(yīng)將盾構(gòu)掘進(jìn)軸線降低 50 mm 左右，以避免盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)上漂的問題。此外，施工單位還應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)施工的實(shí)際情況來進(jìn)行排渣泵的配置，并要做好物資設(shè)備的保障工作，以確保施工的連續(xù)性。

2.3.1 預(yù)防盾構(gòu)刀盤泥餅聚積的質(zhì)量安全保證措施分析

為了防止盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)泥餅聚積在切削倉以及刀盤開口位置，施工人員應(yīng)做好泡沫罐的疏通工作，并可以利用膨潤(rùn)土漿液和泡沫劑等對(duì)土體加以改良，提高其和易性。同時(shí)應(yīng)將空心攪拌棒設(shè)置在土倉胸板以及刀盤背面，加強(qiáng)攪拌的范圍及強(qiáng)度。如果發(fā)現(xiàn)有泥餅形成時(shí)，應(yīng)采取加水、泡沫或者膨潤(rùn)土的方式來促使其脫落。

2.3.2 防止盾構(gòu)管片上浮的質(zhì)量安全保證措施分析

為了防止管片出現(xiàn)上浮的情況，施工人員應(yīng)及時(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并可以通過控制同步注漿量、注漿速度、掘進(jìn)速度以及盾構(gòu)推進(jìn)高程等方式來保證施工的質(zhì)量和安全。一旦發(fā)現(xiàn)管片上浮量超過允許的范圍時(shí)應(yīng)立即停工，并采取二次注漿以及鉆孔泄壓等方式來進(jìn)行處理。

2.3.3 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)大坡度段的施工質(zhì)量及安全保證措施分析

為了保證地鐵隧道大坡度段的盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量和安全，施工單位應(yīng)通過控制鉸接油缸保持盾構(gòu)機(jī)平衡，且應(yīng)在掘進(jìn)中線和盾體中線之間保持一定的角 度，以防止盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)磕頭或者抬頭的現(xiàn)象。另外還要加強(qiáng)對(duì)推進(jìn)油缸壓力、編組行程以及牽引力的控制。

2.4 地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)過程中的施工質(zhì)量及安全監(jiān)控措施分析

施工單位在盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中為了更好地控制施工質(zhì)量，保證施工安全，采用了 RTK 技術(shù)、全站儀以及測(cè)探儀等先進(jìn)的觀測(cè)設(shè)備來進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性。在完成控制網(wǎng)以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)后，觀測(cè)人員應(yīng)對(duì)工程區(qū)域的地質(zhì)水文變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及掘進(jìn)施工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。特別是應(yīng)每天監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)前后 20 m 范圍內(nèi)的沉降變形等，并要及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)送監(jiān)理部門以及主管工程師。

2.5 制定完善的應(yīng)急處置方案

經(jīng)過對(duì)工程區(qū)域地質(zhì)水文條件、施工現(xiàn)場(chǎng)情況等多種因素的綜合分析，在本次盾構(gòu)掘進(jìn)施工中可能發(fā)生的主要風(fēng)險(xiǎn)為在江底段的盾構(gòu)掘進(jìn)中出現(xiàn)地下水連通江水以及江底塌陷等。為了有效應(yīng)對(duì)這兩類突發(fā)性事故，施工單位制定了相應(yīng)的應(yīng)急處置措施，如可以采取在出土裝置暫時(shí)關(guān)閉狀態(tài)下繼續(xù)掘進(jìn)、加強(qiáng)對(duì)土倉壓力的監(jiān)控、加設(shè)抽排裝置以及臨時(shí)對(duì)航道進(jìn)行封鎖等措施來應(yīng)對(duì)螺旋輸送機(jī)無法正常出土以及江底塌陷問題。

3 結(jié)語

在地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，由于施工的地下空間環(huán)境以及地質(zhì)水文條件比較復(fù)雜，會(huì)對(duì)地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)施工的質(zhì)量以及施工安全造成較大影響。因此施工單位應(yīng)結(jié)合地鐵工程施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來準(zhǔn)確把握盾構(gòu)施工中的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)，并加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)全過程的施工監(jiān)測(cè)以及質(zhì)量安全控制。同時(shí)要制定科學(xué)有效的應(yīng)急處置措施，并加強(qiáng)對(duì)施工人員的的技術(shù)培訓(xùn)和安全生產(chǎn)教育，從而確保地鐵工程施工的質(zhì)量安全。Q