劉煥磊

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 100026）

0 引言

在城市軌道交通工程中，盾構(gòu)法不會(huì)對(duì)地面交通產(chǎn)生影響，同時(shí)易于管理，在一定覆土范圍之內(nèi)，隧道施工費(fèi)用受覆土量影響較小，適合建設(shè)覆土深度比較深的隧道。通過(guò)運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)穿越人防工程空推過(guò)礦山法隧道技術(shù)，能夠顯著提升土方和襯砌安全，掘進(jìn)速度比較快。基于此，重點(diǎn)分析盾構(gòu)機(jī)穿越人防工程空推過(guò)礦山法施工要點(diǎn)。

1 施工原理分析

盾構(gòu)空推法，指在地層比較復(fù)雜的盾構(gòu)區(qū)間隧道段，運(yùn)用礦山法開(kāi)挖，形成良好的預(yù)支護(hù)，然后運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行空推，管片拼裝通過(guò)[1]。具體的施工原理是施工人員在復(fù)雜盾構(gòu)區(qū)段隧道，利用礦山法進(jìn)行開(kāi)挖，形成穩(wěn)定的初期支護(hù)后，在初期支護(hù)的仰拱上部進(jìn)行鋼筋混凝土弧形導(dǎo)臺(tái)的施工，盾構(gòu)機(jī)順著導(dǎo)臺(tái)空推進(jìn)行管片拼裝，順利通過(guò)隧道同時(shí)噴射豆礫石，將拼裝管片與初期支護(hù)襯砌間的空隙有效填充。

2 案例概況

以某城市軌道交通工程為例，某城市地鐵三號(hào)線中的一個(gè)標(biāo)段施工環(huán)節(jié)，穿越區(qū)間上部道路比較窄，建筑物數(shù)量多，隧道埋深較大，結(jié)構(gòu)覆土厚度9.68～13.02 m。盾構(gòu)機(jī)施工過(guò)程中，遇到地下障礙物，經(jīng)過(guò)調(diào)查得知盾構(gòu)機(jī)刀盤前方大約16 m 范圍內(nèi)，分布有較多的混凝土塊體和直徑18 mm 的鋼筋，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到45 MPa，經(jīng)過(guò)綜合判斷與分析后，該不明障礙物屬于廢棄人防工程。該既有人防工程埋深為19 m，分布范圍較廣，由于停機(jī)位置周圍地下管線分布復(fù)雜，無(wú)法采取地面處理措施，故施工單位決定采用盾構(gòu)機(jī)穿越人防工程空推過(guò)礦山法隧道技術(shù)。

3 施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備內(nèi)容

受廢棄人防工程的影響，該段地鐵區(qū)間的右線決定采取礦山法開(kāi)挖，以將障礙物清理。在礦山法施工期間，施工單位需要在小里程端的端頭設(shè)置操作平臺(tái)，采取環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土方法施工，鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，加強(qiáng)支護(hù)。出渣與運(yùn)料均采取水平運(yùn)輸+垂直運(yùn)輸方式：洞內(nèi)所開(kāi)挖的渣土采取人工裝車方式，運(yùn)送到端頭井中存放，然后使用小型挖機(jī)將渣土運(yùn)送到渣土車當(dāng)中，利用專業(yè)的運(yùn)輸軌道，使用電瓶車將渣土吊出口，采用龍門吊將渣土卸到渣土池當(dāng)中[2]。

開(kāi)挖到人防混凝土后，施工人員采取破碎錘與風(fēng)鎬結(jié)合施工方法，將人防工程混凝土鑿除，針對(duì)沒(méi)有進(jìn)入到盾構(gòu)隧道內(nèi)部的部分，初期支護(hù)的型鋼格柵架設(shè)完畢弧，及時(shí)噴射混凝土，然后進(jìn)行回填施工[3]。在左線人防工程混凝土施工時(shí)，施工人員可利用右線與人防洞為作業(yè)通道，將人防洞內(nèi)部的雜物全部清理，順著盾構(gòu)隧道的輪廓線，使用水鉆將人防工程混凝土徹底切斷。對(duì)進(jìn)入到盾構(gòu)隧道影響區(qū)間的人防工程混凝土，可以采取靜態(tài)爆破方法進(jìn)行施工，將人防工程混凝土進(jìn)行破碎處理，然后利用砂土回填，將人防洞到右線的通道口封閉，盾構(gòu)機(jī)方可順利掘進(jìn)。

在破除人防工程的過(guò)程中，由于混凝土強(qiáng)度比較高，破除難度增大，為了避免對(duì)地面交通產(chǎn)生較大干擾，施工人員采取破碎錘破除方法進(jìn)行施工。在小型挖機(jī)中安裝振動(dòng)錘，開(kāi)挖過(guò)程中遇到混凝土結(jié)構(gòu)，使用破碎錘砸出缺口，觀察人防洞門結(jié)構(gòu)是否發(fā)生異常現(xiàn)象。在進(jìn)入到廢棄的人防工程之前，使用人員采用氣體檢測(cè)儀檢查有害氣體，確認(rèn)無(wú)有害氣體后，才能夠進(jìn)入到人防工程洞內(nèi)[4]。人防工程破除遵守“自上而下”施工原則，破除完畢后，在隧道開(kāi)挖輪廓線外部，施工紅磚砌墻，對(duì)人防工程進(jìn)行封堵處理；封堵處理結(jié)束后，安裝型鋼格柵與鋼筋網(wǎng)，同時(shí)噴射混凝土，加強(qiáng)初期支護(hù)。

3.2 妥善處理暗挖空推段

礦山法隧道開(kāi)挖結(jié)束后，施工人員將玻璃纖維格柵水平、均衡地放在端頭墻部位；兩種格柵搭接過(guò)程中，可以使用12#鉛絲綁扎施工，綁扎結(jié)束后，噴射混凝土。在端頭部位，需要密排三品格柵。端頭墻位置施工完畢后，還要根據(jù)施工方案要求，進(jìn)行洞門預(yù)埋件的施工，確保洞門預(yù)埋件位置精確、尺寸合理。

3.3 導(dǎo)臺(tái)施工要點(diǎn)

在該地鐵工程施工中，盾構(gòu)刀盤直徑6.28 m，盾體直徑6.25 m，礦山法初期支護(hù)施工期間，襯砌斷面支護(hù)內(nèi)徑分別是6.5 m、6.6 m。因此，為了進(jìn)一步提升盾構(gòu)施工的安全性，提高施工速度，在礦山法開(kāi)挖段施工之前，施工人員設(shè)置鋼筋混凝土導(dǎo)臺(tái)，確保盾構(gòu)機(jī)能夠有序推進(jìn)，強(qiáng)化其防水效果。在礦山法開(kāi)挖期間，初期支護(hù)設(shè)置完畢后，施工人員需進(jìn)行鋼筋混凝土導(dǎo)臺(tái)的設(shè)置，保證鋼筋混凝土導(dǎo)臺(tái)和隧道中心線保持重合[5]。

3.4 盾構(gòu)空推施工要點(diǎn)

鋼筋混凝土導(dǎo)臺(tái)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，要立即回填，保證回填質(zhì)量滿足規(guī)定要求，然后進(jìn)行盾構(gòu)的推進(jìn)施工。盾構(gòu)機(jī)到達(dá)端頭墻位置后，此部位玻璃纖維已經(jīng)被推斷，端頭墻被破除后，立即停止推進(jìn)。為了更好地提升端頭墻位置砂袋的安全性，禁止盾構(gòu)機(jī)推動(dòng)砂袋[6]。

盾構(gòu)空推過(guò)礦山法隧道施工過(guò)程中，其管片的拼裝采用錯(cuò)縫拼裝方法，管片拼裝和掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行。在選擇管片的過(guò)程中，要結(jié)合盾尾間隙和推進(jìn)油缸的實(shí)際行程，科學(xué)確定管片的拼裝點(diǎn)位。

管片安裝結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行管片螺栓復(fù)緊作業(yè)。管片拼裝成環(huán)的過(guò)程中，要將螺栓片依次擰緊，待管片完全脫出盾尾后，進(jìn)而二次擰緊；后續(xù)盾構(gòu)掘進(jìn)到每環(huán)管片拼裝前，還要對(duì)相鄰、已經(jīng)成環(huán)的三環(huán)范圍內(nèi)管片螺栓進(jìn)行嚴(yán)格檢查，做好相應(yīng)的復(fù)緊工作。采取風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，利用管片吊裝孔進(jìn)行有效引孔，引孔深度不宜超過(guò)80 cm；使用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，在引孔內(nèi)部插入長(zhǎng)度為80 cm 的鋼釬，鋼釬和管片吊裝孔部位，采用快干水泥進(jìn)行封堵[7]。

盾構(gòu)機(jī)在空推過(guò)程當(dāng)中，由混凝土噴射機(jī)自刀盤前方，向管片后背吹入豆礫石頭與砂混合料，豆礫石直徑在5～10 cm，將管片和隧道初期襯砌間縫隙有效填充。盾構(gòu)空推期間，要進(jìn)行注漿作業(yè)，初期支護(hù)和管片之間填充豆礫石，其填充孔隙率約為40%。豆礫石之間的空隙采取同步漿液回填法，在同步注漿期間，施工人員要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，科學(xué)控制注漿壓力，禁止?jié){液竄入到前方盾體。

3.5 施工注意事項(xiàng)

（1）盾構(gòu)機(jī)與管片姿態(tài)的監(jiān)控測(cè)量。盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)到接收范圍后，要求施工人員精確測(cè)量出盾構(gòu)機(jī)具體位置，確定成洞隧道中心軸線和隧道設(shè)計(jì)中心軸線，并對(duì)盾構(gòu)機(jī)接收洞門進(jìn)行復(fù)測(cè)，保證盾構(gòu)機(jī)貫通姿態(tài)得到更好的控制。

（2）千斤頂推力下降后及時(shí)提升密封性。待盾構(gòu)機(jī)空推到洞口位置時(shí)，由于刀盤前部的反壓料不能堆積，因此千斤頂?shù)耐屏?huì)逐漸下降，千斤頂給管片施加的壓力也逐漸減少。如果此部位的管片連接不密實(shí)、存在縫隙，會(huì)降低注漿質(zhì)量，容易引發(fā)大面積滲水現(xiàn)象。因此，施工人員需要在盾構(gòu)的推力過(guò)小時(shí)，將洞門周圍管片環(huán)和環(huán)之間連接緊密，使用風(fēng)動(dòng)扳手將縱向螺栓與橫向螺栓全部擰緊，在下一環(huán)掘進(jìn)到1.2 m 后，再次擰緊。在安裝管片之前，避免止水條出現(xiàn)破損，若發(fā)現(xiàn)管片上出現(xiàn)砂漿或者渣土，要立即清理。在吊裝孔中安裝好管片吊裝頭，然后利用槽鋼，將吊裝頭緊密連接，15 環(huán)管片拉緊處理，將其連成整體，避免管片出現(xiàn)松弛，提升其密封性能。

（3）到達(dá)接收井后加強(qiáng)管片定位。盾構(gòu)機(jī)達(dá)到接收井后，其刀盤前方反力會(huì)逐漸消失，為了更好地平衡管片拼裝的質(zhì)量，避免尾盾管片出現(xiàn)上浮或者下沉現(xiàn)象，施工人員還要加強(qiáng)管片定位。

3.6 施工風(fēng)險(xiǎn)分析及質(zhì)量控制措施

3.6.1 施工風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）盾構(gòu)機(jī)欠挖環(huán)節(jié)刀盤出現(xiàn)卡殼風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)榈V山法開(kāi)挖環(huán)節(jié)，需要采用爆破施工方法，因此，特別容易出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)在前進(jìn)時(shí)刀盤卡殼。

（2）盾構(gòu)姿態(tài)出現(xiàn)較大偏差。礦山法施工結(jié)束后，施工人員利用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行空推，盾構(gòu)機(jī)空推前需要穿越上軟下硬地層。在此過(guò)程當(dāng)中，如果基巖大于100 MPa，再加上上部地層存在較大差異性，盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)姿勢(shì)上抬現(xiàn)象，對(duì)最終的施工效果帶來(lái)較大影響。若盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)出現(xiàn)較大偏差，也會(huì)對(duì)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，影響后續(xù)空推的順利進(jìn)行。

（3）盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)反力不足，管片出現(xiàn)滲漏。因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)在推進(jìn)期間，前方無(wú)阻力，產(chǎn)生的反力過(guò)小，止水膠條仍然保持原有狀態(tài)，膠條所受的擠壓力過(guò)小，降低其防水性，導(dǎo)致管片連接位置出現(xiàn)滲漏。

（4）豆礫石填充質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，管片出現(xiàn)上浮。由于豆礫石填充不密實(shí)，盾構(gòu)機(jī)管片和礦山法所形成的初期支護(hù)存在較多空隙，注漿難度增加，影響注漿效果，管片逐漸上浮同時(shí)出現(xiàn)側(cè)移，嚴(yán)重影響初期支護(hù)質(zhì)量。

3.6.2 質(zhì)量控制措施

（1）合理設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)管片螺栓檢查力度，并及時(shí)擰緊，保證盾構(gòu)機(jī)能夠正常推進(jìn)，避免出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

（2）及時(shí)注漿，提升隧道初期支護(hù)的穩(wěn)定性與安全性。豆礫石填充完畢后，施工人員可注入少量的雙液漿或聚氨酯。

（3）合理控制盾構(gòu)姿態(tài)。由于盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整難度較大，因此，在調(diào)整的過(guò)程中，施工人員要嚴(yán)格控制其精度，避免導(dǎo)臺(tái)出現(xiàn)傾斜。導(dǎo)臺(tái)施工結(jié)束后，施工人員要進(jìn)行參數(shù)復(fù)測(cè)，保證各個(gè)參數(shù)無(wú)誤后，方可進(jìn)行后續(xù)施工。盾構(gòu)機(jī)達(dá)到施工位置后，施工人員需要及時(shí)調(diào)整其姿態(tài)。隧道施工期間，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整誤差±20 mm，盾尾間隙為70 mm。

（4）為了避免盾構(gòu)空推期間出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或者抬頭現(xiàn)象，在噴射豆礫石時(shí)，施工人員要將刀盤下部殘留的豆礫石全部清除，同時(shí)保證導(dǎo)臺(tái)表面清潔，避免豆礫石下穿盾體引發(fā)盾構(gòu)機(jī)抬頭。

（5）盾構(gòu)機(jī)通過(guò)礦山法隧道時(shí)，施工人員禁止轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，避免盾體出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用盾構(gòu)機(jī)穿越人防工程空推過(guò)礦山法隧道技術(shù)，能夠提升盾構(gòu)機(jī)刀盤的穩(wěn)定性，顯著降低工程施工成本，縮短工程施工工期。在此地鐵工程施工期間，施工人員采用上述施工工藝，有效保護(hù)隧道兩側(cè)建筑物，避免建筑物出現(xiàn)大范圍沉降，經(jīng)過(guò)專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)后，工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，故能夠?yàn)轭愃祈?xiàng)目提供有效借鑒。