中鐵十五局集團(tuán)有限公司，上海 200070

近年來，隨著盾構(gòu)法在地下鐵道及公共管廊工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的普遍應(yīng)用，盾構(gòu)施工已成為城市基建工程風(fēng)險(xiǎn)管理新的熱點(diǎn)。正確認(rèn)識盾構(gòu)法隧道的施工特點(diǎn)及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，從方法論層面總結(jié)一套行之有效的施工管理理念方針，對指導(dǎo)相關(guān)工程建設(shè)實(shí)施及城市安全風(fēng)險(xiǎn)管控具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況及重難點(diǎn)

盾構(gòu)法隧道施工因其設(shè)備工藝的特殊性，普遍具有系統(tǒng)繁雜（如機(jī)械裝置、電力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等）、工藝多樣（如隧道掘進(jìn)、管片拼裝、同步及二次注漿等）、條件苛刻（如占道施工、特殊不良地質(zhì)、下穿構(gòu)建筑物）等特點(diǎn)。

天津地鐵10號線（一期工程）柳林路站至環(huán)宇道站區(qū)間工程設(shè)計(jì)為雙單線隧道，線路由南向北，自柳林路站向環(huán)宇道站方向掘進(jìn)，途經(jīng)天津醫(yī)專、航道工程處，下穿臺兒莊路、海河及海河?xùn)|路。區(qū)間左線全長1093.331m，右線全長1031.102m；隧道結(jié)構(gòu)頂部覆土厚度約10.8～21.1m，地層以粉土、黏土、粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)土為主，軟弱富水，局部有承壓水層。管片采用3+2+1模式組合錯(cuò)縫拼裝；管片寬1500mm、厚350mm，襯砌外徑為6200mm、內(nèi)徑為5500mm。

該工程具有一般地鐵盾構(gòu)工程地質(zhì)、水文及城市環(huán)境相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，其重難點(diǎn)為盾構(gòu)下穿海河施工，具有河域?qū)?、覆土淺、坡度大的突出特點(diǎn)。

2 施工風(fēng)險(xiǎn)及控制指標(biāo)

2.1 施工風(fēng)險(xiǎn)

經(jīng)調(diào)查識別，該工程區(qū)間沿線穿越Ⅰ～Ⅲ級風(fēng)險(xiǎn)源共16處。其中，盾構(gòu)下穿海河為Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)源；盾構(gòu)施工自身風(fēng)險(xiǎn)為Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)源；Ⅲ級風(fēng)險(xiǎn)源14處，主要為盾構(gòu)始發(fā)接收和下穿建構(gòu)筑物、市政道路、水電及燃?xì)夤芫W(wǎng)等。

盾構(gòu)施工涉及的主要風(fēng)險(xiǎn)類型：區(qū)間地面沉降開裂、市政管線設(shè)施破壞、周邊構(gòu)建筑物變形裂縫、盾構(gòu)漏水流砂、噴涌以及河床擊穿河水倒灌等。在右線下穿海河段，河域?qū)挾葹?78.445m，最小覆土厚度為9.3m，線路坡度為28‰，南岸護(hù)岸樁底與隧道凈距1.73m。該項(xiàng)目為天津已實(shí)施下穿海河工程中河域最寬、覆土最淺、坡度最大的地鐵盾構(gòu)隧道[1]。

2.2 控制指標(biāo)

根據(jù)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施條件，對工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析與評估，建立了4個(gè)控制指標(biāo)體系，指導(dǎo)盾構(gòu)施工及控制相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，如表1所示。

表1 盾構(gòu)施工管理控制指標(biāo)體系

根據(jù)管控指標(biāo)體系優(yōu)化項(xiàng)目制度設(shè)計(jì)和資源配置，實(shí)現(xiàn)了管理的“透明化”“標(biāo)準(zhǔn)化”“規(guī)范化”，提高了盾構(gòu)施工的可控性。

3 施工理念與管理方針

3.1 施工理念

根據(jù)工程設(shè)計(jì)、實(shí)施條件及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合過往同類型工程經(jīng)驗(yàn)，提出“精準(zhǔn)掘進(jìn)、敏捷反應(yīng)、均衡施工”的盾構(gòu)施工理念。

（1）精準(zhǔn)掘進(jìn)。精準(zhǔn)掘進(jìn)主要體現(xiàn)為條件精準(zhǔn)、參數(shù)精準(zhǔn)、控制精準(zhǔn)。為了切實(shí)做到精準(zhǔn)掘進(jìn)，在盾構(gòu)始發(fā)前，充分收集相關(guān)工程資料，并到現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查、測量、取樣，確保相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；根據(jù)地質(zhì)水文及工程設(shè)計(jì)情況，選用鐵建重工土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，在最小轉(zhuǎn)彎半徑、最大掘進(jìn)坡度、適應(yīng)地層、覆土厚度及管片參數(shù)等關(guān)鍵方面與設(shè)計(jì)要求一一比對，確保完全達(dá)標(biāo)；根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對盾構(gòu)機(jī)各個(gè)系統(tǒng)裝置進(jìn)行全面系統(tǒng)的調(diào)試、測試及評估驗(yàn)收，確保配置齊全有效，相關(guān)功能性能滿足要求；通過下達(dá)盾構(gòu)掘進(jìn)指令明確地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)工況、盾構(gòu)參數(shù)設(shè)定、掘進(jìn)管理要求；安排值班工程師跟班指導(dǎo)，對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行過程控制；實(shí)施交接班管理制度，由帶班領(lǐng)導(dǎo)組織項(xiàng)目技術(shù)、盾構(gòu)機(jī)電、安全、測量及作業(yè)層隊(duì)長、班長、拼裝手、盾構(gòu)司機(jī)等關(guān)鍵崗位人員參會(huì)，對當(dāng)班施工情況進(jìn)行復(fù)盤，提出改進(jìn)措施，并有效傳達(dá)至接班人員。實(shí)踐表明，實(shí)施精準(zhǔn)掘進(jìn)對提高盾構(gòu)施工質(zhì)量、加快盾構(gòu)施工進(jìn)度、保障盾構(gòu)施工安全等方面的可控性具有決定性意義，也是盾構(gòu)施工管理的內(nèi)在要求。

（2）敏捷反應(yīng)。施工過程中，工程地質(zhì)水文條件經(jīng)常變化，工程設(shè)計(jì)曲線、坡度等間或變化，機(jī)械設(shè)備狀態(tài)時(shí)有變化。為此，必須做到敏捷反應(yīng)，這樣才能及時(shí)應(yīng)對相關(guān)情況，有效控制風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，敏捷反應(yīng)也是精準(zhǔn)掘進(jìn)的客觀要求。為此，要跟班管控、實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測到位、反饋及時(shí)、反應(yīng)高效。值班工程師制度、交接班管理制度、監(jiān)測方案、盾構(gòu)掘進(jìn)指令制度，及監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)施配備，為相關(guān)工作執(zhí)行落實(shí)提供了有力保障。

（3）均衡施工。施工過程劃為六個(gè)階段：一是盾構(gòu)始發(fā)至封洞門，二是封洞門至百環(huán)，三是百環(huán)至海河護(hù)岸樁，四是下穿海河，五是對岸護(hù)岸樁至接收前50環(huán)，六是接收前50環(huán)至盾構(gòu)接收。根據(jù)各階段地質(zhì)水文、環(huán)境變化及機(jī)械維保等要求，確定不同的施工節(jié)奏，排布施工計(jì)劃；根據(jù)計(jì)劃組織管片等物資供應(yīng)，配置區(qū)間左右線施工班組；通過盾構(gòu)掘進(jìn)指令將每班施工任務(wù)下達(dá)至班組，每天白、夜兩班連續(xù)均衡施工，做到工序連續(xù)、質(zhì)量可控、節(jié)奏穩(wěn)定，施工風(fēng)險(xiǎn)及進(jìn)度控制有保障。

3.2 管理方針

以“精準(zhǔn)掘進(jìn)、敏捷反應(yīng)、均衡施工”的理念為指導(dǎo)，結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn)和過往施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)管控要求，確立“定參數(shù)、穩(wěn)姿態(tài)、緩糾偏，強(qiáng)密封、嚴(yán)注漿、勤量測，重維保、勻推進(jìn)、快應(yīng)急”的盾構(gòu)施工管理方針。

（1）定參數(shù)、穩(wěn)姿態(tài)、緩糾偏。①定參數(shù)：定參數(shù)為精準(zhǔn)掘進(jìn)的客觀要求和基本反應(yīng)，基于對水文地質(zhì)、周邊環(huán)境、機(jī)械設(shè)備配置性能等條件的掌握，結(jié)合過往施工經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)設(shè)定盾構(gòu)參數(shù)，并在施工過程中根據(jù)相關(guān)條件變化及時(shí)調(diào)整優(yōu)化。②穩(wěn)姿態(tài)：通過相關(guān)參數(shù)設(shè)定及施工過程管控，確保盾構(gòu)不栽頭、管片不上浮、線路不跑偏。根據(jù)地質(zhì)軟弱富水的特點(diǎn)，通過分區(qū)油缸壓力的設(shè)置，使盾構(gòu)保持“抬走”姿態(tài)推進(jìn)；在下穿海河段，通過壓低盾構(gòu)走勢預(yù)留一定管片上浮量，控制盾構(gòu)工后軸線偏差。③緩糾偏：當(dāng)出現(xiàn)盾構(gòu)偏位、管片上浮等情況時(shí)，不應(yīng)急于糾偏，根據(jù)偏移量的大小將糾偏進(jìn)尺分配到后續(xù)數(shù)環(huán)范圍，以有效避免管片破損滲漏、線形突然升降變化的不利情況。

（2）強(qiáng)密封、嚴(yán)注漿、勤量測。①強(qiáng)密封：強(qiáng)化對盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)、盾尾、鉸接及螺旋機(jī)等關(guān)鍵裝置的密封管理，加強(qiáng)施工過程中對密封油脂注入的監(jiān)測，由值班工程師對相關(guān)部位進(jìn)行實(shí)時(shí)巡查、檢查、測量，確保密封有效，以防盾尾滲漏、螺旋機(jī)噴涌等風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，注意管片襯墊及防水、螺栓孔密封襯墊、螺栓復(fù)緊及管片拼裝質(zhì)量控制。②嚴(yán)注漿：包括同步注漿及二次注漿。根據(jù)水文地質(zhì)條件情況，合理設(shè)定注漿壓力和注漿量，確保盾體與管片之間間隙的填充效果，以控制管片變形及上浮、區(qū)間地面及構(gòu)建筑物沉降變形。在下穿海河段，為切實(shí)防治擊穿河床，注漿作業(yè)以注漿壓力為主控指標(biāo)[2]。局部出土超方，及時(shí)二次補(bǔ)漿。③勤量測：監(jiān)控量測是反映盾構(gòu)施工質(zhì)量安全控制的基本指標(biāo)，是風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控的有效手段。洞內(nèi)、區(qū)間地面、周邊構(gòu)建筑物及下穿海河區(qū)域都要設(shè)定相關(guān)控制點(diǎn)，編制專項(xiàng)監(jiān)測方案，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測盾構(gòu)隧道變形、位移、地面沉降或隆起及構(gòu)建筑物變形等指標(biāo)變化，有效指導(dǎo)盾構(gòu)施工[3]。

（3）重維保、勻推進(jìn)、快應(yīng)急。①重維保：盾構(gòu)法隧道施工是典型的機(jī)械法施工，機(jī)械設(shè)備狀態(tài)尤為重要。建立科學(xué)的維保管理制度，使用質(zhì)量可靠的油脂材料，規(guī)范開展維保作業(yè)，并結(jié)合第三方檢測，確保機(jī)械始終處于健康狀態(tài)。②勻推進(jìn)：控制推進(jìn)速度、協(xié)調(diào)工序銜接、材料儲備充裕、調(diào)度工作高效，以在相應(yīng)施工階段實(shí)現(xiàn)連續(xù)均衡施工，將隧道線形控制在最佳狀態(tài)，將變形沉降控制在最小范圍，工程實(shí)施穩(wěn)步推進(jìn)。③快應(yīng)急：準(zhǔn)確認(rèn)識施工風(fēng)險(xiǎn)，為應(yīng)對相關(guān)情況做充分的準(zhǔn)備。為做到快應(yīng)急，需要應(yīng)急預(yù)案可行有效、應(yīng)急物資充足到位、應(yīng)急人員隨時(shí)待命；施工過程中，還要加強(qiáng)應(yīng)急培訓(xùn)宣傳、應(yīng)急物資盤點(diǎn)、應(yīng)急演練測試等。

4 結(jié)束語

盾構(gòu)工程的施工工藝、施工階段及風(fēng)險(xiǎn)控制等方面有很多共性特點(diǎn)。天津地鐵10號線柳林路站—環(huán)宇道站區(qū)間盾構(gòu)工程具有城市地鐵隧道盾構(gòu)工程的基本特點(diǎn)，具有一定典型性、代表性。該項(xiàng)目以“精準(zhǔn)掘進(jìn)、敏捷反應(yīng)、均衡施工”的施工理念及“定參數(shù)、穩(wěn)姿態(tài)、緩糾偏，強(qiáng)密封、嚴(yán)注漿、勤量測，重維保、勻推進(jìn)、快應(yīng)急”的管理方針為指導(dǎo)，在盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量及進(jìn)度控制等方面取得了顯著效果，對同類型盾構(gòu)法隧道施工管理也具有較好的借鑒意義。