霍永強(qiáng)

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原030024）

1 工程概況

濟(jì)南軌道交通2 號(hào)線歷山北路站～二環(huán)東路站區(qū)間（右線起訖里程SK18+649.696～SK20+732.213，全長(zhǎng)2110.237m。左線起 訖 里 程 XK18+649.696 ～XK20+732.213， 線 路 總 長(zhǎng) 度2114.066m）。區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，圓形斷面。區(qū)間隧道線間距為12～27.5m，拱頂埋深約為10.2～23.0m。

區(qū)間巖性主要為第四系地層及燕山期巖層，為上軟下硬地層，上部主要為黏土及碎石土層，下部為強(qiáng)～中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，土層飽和單軸抗壓強(qiáng)度0.3～12.6Mpa，巖層飽和單軸抗壓強(qiáng)度12.6-47.1Mpa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ級(jí)。

區(qū)間水位埋深一般為2-5m，年變幅1～2m，水質(zhì)好。地下水主要為第四系松散孔隙水和巖漿巖裂隙水。區(qū)間承壓水含水層主要為碎石、殘積土、全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，承壓水水頭標(biāo)高為26.0m。

2 盾構(gòu)機(jī)選型

歷山北路站～二環(huán)東路站區(qū)間投入2 臺(tái)濟(jì)南中鐵重工生產(chǎn)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)（型號(hào)：CTE6650）。盾構(gòu)機(jī)的開(kāi)挖直徑為6680mm，盾體直徑為6650/6640/6630mm。盾構(gòu)機(jī)分為主機(jī)和后配套設(shè)備，后配套為一節(jié)橋架、六節(jié)車(chē)架，全長(zhǎng)約85m。主驅(qū)系統(tǒng)采用22 組推進(jìn)油缸數(shù)量，驅(qū)動(dòng)功率880kW（共8 組電機(jī)）；最大掘進(jìn)速度均可達(dá)到80mm/min。

本區(qū)間刀盤(pán)采用四輻條+四面板設(shè)計(jì)，中間式支撐。刀盤(pán)上設(shè)有滾刀、切刀、仿行刀、保徑刀等刀具，開(kāi)挖外徑6680mm，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)正反雙向旋轉(zhuǎn)出渣。刀具均可從刀盤(pán)背部更換。刀盤(pán)整體結(jié)構(gòu)由Q345B 高強(qiáng)度鋼板焊接組成，刀盤(pán)主體結(jié)構(gòu)的正常使用壽命大于10km。

3 區(qū)間帶壓開(kāi)倉(cāng)情況

歷山北路站～二環(huán)東路站區(qū)間施工時(shí)間為2018 年7 月4日～2020 年1 月6 日，區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)期間共進(jìn)行帶壓開(kāi)倉(cāng)6次，開(kāi)倉(cāng)檢查位置及開(kāi)倉(cāng)處置情況如表1、2 所示。

4 地面監(jiān)測(cè)情況分析

盾構(gòu)機(jī)開(kāi)倉(cāng)檢查時(shí)，刀盤(pán)前共布置2 個(gè)地表監(jiān)測(cè)斷面，機(jī)身設(shè)置5 處地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中每2 小時(shí)進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，開(kāi)倉(cāng)過(guò)程及開(kāi)倉(cāng)后地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，無(wú)異常變化，各項(xiàng)施工參數(shù)選定滿(mǎn)足作業(yè)要求。

5 帶壓開(kāi)倉(cāng)技術(shù)總結(jié)

5.1 施工準(zhǔn)備

物料準(zhǔn)備：刀具、換刀工具、搶險(xiǎn)物資等，做好物料清單。

技術(shù)準(zhǔn)備：開(kāi)倉(cāng)檢查施工方案、進(jìn)倉(cāng)人員體檢合格、設(shè)備狀況良好。

表1 左線開(kāi)倉(cāng)情況

表2 右線開(kāi)倉(cāng)情況

人員準(zhǔn)備：壓氣作業(yè)主管、人倉(cāng)值班員、壓氣作業(yè)人員及候補(bǔ)壓氣人員。人員進(jìn)倉(cāng)前展開(kāi)作業(yè)培訓(xùn)，并且通過(guò)體格檢查。

5.2 設(shè)備檢查

空壓機(jī)、盾構(gòu)機(jī)管路檢查合格；緊急照明正常、緊急電話(huà)正常；各類(lèi)壓力表顯示正常；各類(lèi)管路球閥開(kāi)關(guān)正常，保證壓氣作業(yè)時(shí)安全可靠。

5.3 人倉(cāng)氣密性試驗(yàn)

人倉(cāng)是人員出入土倉(cāng)進(jìn)行維修和檢查的轉(zhuǎn)換通道，帶壓作業(yè)時(shí)處于加壓模式，從0bar 升壓至設(shè)計(jì)值不超過(guò)10 分鐘為合格；降壓過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)土倉(cāng)門(mén)漏氣現(xiàn)象，造成氣壓降不到0bar，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得出若降壓后氣壓能小于0.3bar 則可安全開(kāi)倉(cāng)，若氣壓無(wú)法降到0.3bar 以下，則需要帶壓進(jìn)行土倉(cāng)門(mén)密封。

5.4 開(kāi)倉(cāng)壓力設(shè)定

理論情況下，若倉(cāng)內(nèi)不漏氣則壓力越高，掌子面越穩(wěn)定；但實(shí)際地層的密封性并不完美，一旦設(shè)定值大于掌子面的承受壓力，有概率造成密封層破裂、地面冒泡等問(wèn)題；壓力相對(duì)低一點(diǎn)，有利于進(jìn)倉(cāng)人員健康，但需注意掌子面穩(wěn)定性，避免地面塌陷。

5.5 開(kāi)倉(cāng)作業(yè)流程

圖1 帶壓作業(yè)流程圖

5.6 開(kāi)倉(cāng)泥膜建立

本區(qū)間開(kāi)倉(cāng)泥膜采用膨潤(rùn)土進(jìn)行制作，要求膨潤(rùn)土泥漿粘度不得小于100s，膨潤(rùn)土漿液比重應(yīng)大于1.3g/cm3；每方膨潤(rùn)土材料摻入量如下：膨潤(rùn)土：510kg、水：830kg、火堿：10.2kg。

向土倉(cāng)內(nèi)注入膨化好的膨潤(rùn)土置換土倉(cāng)內(nèi)的渣土，在出渣時(shí)，出渣過(guò)程中隨時(shí)補(bǔ)充膨潤(rùn)土，并注意土倉(cāng)壓力變化，保持土倉(cāng)壓力不小于停機(jī)前掘進(jìn)時(shí)壓力。

5.7 氣體檢測(cè)

開(kāi)倉(cāng)前及開(kāi)倉(cāng)過(guò)程中，要對(duì)土倉(cāng)內(nèi)氣體進(jìn)行檢測(cè)（不得低于2h/1 次），檢測(cè)合格后由土建工程師或現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人判斷情況，然后人員方可進(jìn)入土倉(cāng)進(jìn)行檢測(cè)，全面檢測(cè)完畢且空氣質(zhì)量合格后作業(yè)人員方可展開(kāi)作業(yè)。

5.8 壓氣作業(yè)

5.8.1 升壓

第一倉(cāng)土倉(cāng)壓力建議設(shè)定為1.9bar，第二、三次土倉(cāng)壓力根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整。關(guān)閉主、副倉(cāng)倉(cāng)門(mén)并密封后，人倉(cāng)值班人員緩慢扭動(dòng)進(jìn)氣閥，漸漸地升高主倉(cāng)內(nèi)壓力，勻速升壓至設(shè)定值，開(kāi)啟出氣閥，建立主倉(cāng)氣壓平衡。

升壓第一分鐘倉(cāng)壓不能超過(guò)0.025MPa，加壓速度不得超過(guò)0.015MPa/min。出現(xiàn)作業(yè)人員耳內(nèi)不適，立即停止加壓，直到癥狀消失后再繼續(xù)。若再次感覺(jué)不適，就必須停止升壓作業(yè)，讓不適人員減壓出倉(cāng)，由候補(bǔ)人員代替。

5.8.2 穩(wěn)壓

當(dāng)升壓至預(yù)定值后，人倉(cāng)值班員開(kāi)始調(diào)節(jié)進(jìn)、出氣流量，待氣壓穩(wěn)定后聯(lián)系人倉(cāng)內(nèi)壓氣人員打開(kāi)人倉(cāng)與土倉(cāng)之間平衡閥，之后若出現(xiàn)壓力波動(dòng)，人倉(cāng)值班員及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，始終保持壓力穩(wěn)定，有足夠新鮮空氣進(jìn)入。

5.8.3 開(kāi)倉(cāng)

開(kāi)倉(cāng)時(shí)先開(kāi)一條縫，再平穩(wěn)緩慢打開(kāi)，防止渣土突出。開(kāi)倉(cāng)后，作業(yè)人員通過(guò)將實(shí)時(shí)影像上傳到地面，由工程師對(duì)掌子面的情況和穩(wěn)定性進(jìn)行判斷和確認(rèn)，同時(shí)對(duì)刀盤(pán)和刀具磨損程度進(jìn)行目測(cè)檢查，待開(kāi)挖面穩(wěn)定后，作業(yè)人員方可進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)作業(yè)。

5.8.4 倉(cāng)內(nèi)帶壓檢查

作業(yè)人員進(jìn)入副倉(cāng)，按照同樣步驟消除主副兩倉(cāng)之間氣壓差，使主、副倉(cāng)壓力平衡，然后進(jìn)入主倉(cāng)展開(kāi)始作業(yè)。兩人帶壓進(jìn)倉(cāng)（一人作業(yè)，另一人在負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)指揮），倉(cāng)內(nèi)檢查時(shí)間定為兩小時(shí)，刀具檢查方法：作業(yè)人員攀登上刀盤(pán)輻條，使用專(zhuān)用量具進(jìn)行檢查。

5.9 恢復(fù)掘進(jìn)

開(kāi)倉(cāng)作業(yè)完成后，在土倉(cāng)內(nèi)氣壓部分填充膨潤(rùn)土，預(yù)防推進(jìn)開(kāi)始時(shí)造成超挖，從而引起地表沉降。按照設(shè)定好的掘進(jìn)參數(shù)，緩慢恢復(fù)掘進(jìn)。

5.10 注意事項(xiàng)

5.10.1 土倉(cāng)內(nèi)加壓、減壓及工作時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按照《盾構(gòu)法開(kāi)倉(cāng)及氣壓作業(yè)技術(shù)規(guī)范》CJJ217-2014 相關(guān)要求進(jìn)行，絕對(duì)不能憑借個(gè)人感覺(jué)盲目操作。

5.10.2 壓氣作業(yè)人員嚴(yán)禁重復(fù)作業(yè)（24 小時(shí)內(nèi)）且工作時(shí)間不得超過(guò)6 小時(shí)（不包括加減壓時(shí)間）。

5.10.3 如果在人員進(jìn)倉(cāng)期間，艙內(nèi)水位上漲，優(yōu)先考慮采用水泵抽水，如果滿(mǎn)足不了要求，可安排有豐富經(jīng)驗(yàn)的主司機(jī)，通過(guò)螺旋機(jī)排水，排水時(shí)確保倉(cāng)內(nèi)無(wú)人。

6 結(jié)論

本區(qū)間盾構(gòu)穿越既有建構(gòu)筑物多，工程埋深較深多為復(fù)合地層，且開(kāi)倉(cāng)掌子面水量極大，施工難度及風(fēng)險(xiǎn)極大，盾構(gòu)機(jī)開(kāi)倉(cāng)檢修為地表建筑物安全，需要帶壓開(kāi)倉(cāng)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極高，國(guó)內(nèi)同類(lèi)工程經(jīng)驗(yàn)較少，通過(guò)本區(qū)間連續(xù)6 次帶壓開(kāi)倉(cāng)，我們總結(jié)出了安全可控的開(kāi)倉(cāng)流程，為今后類(lèi)似情況施工積累了有效經(jīng)驗(yàn)。