孫福雙

中交一公局第八工程有限公司，天津 300170

1 工程概況

成都軌道交通17號線一期工程TJO8標(biāo)線路全長6.02km，線路沿香榭大道、永康路東西方向布置，包含2站3區(qū)間，從西往東依次為九江北站到白佛橋站區(qū)間、白佛橋站、白佛橋站到機投橋站盾構(gòu)區(qū)間、機投橋站、機投橋站到終點接收井盾構(gòu)區(qū)間。其中，九江北站到白佛橋站區(qū)間明挖段位于雙流區(qū)，九江北站到白佛橋站盾構(gòu)區(qū)間依次穿越雙流區(qū)、武侯區(qū)；其他結(jié)構(gòu)位于武侯區(qū)。

2 盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 前期準(zhǔn)備

首先，在正式開始施工之前，需要對場地進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。場地規(guī)劃主要包括臨建設(shè)施和臨時設(shè)施兩個部分。臨建設(shè)施需要結(jié)合政府要求，進(jìn)行圍擋等設(shè)施建設(shè)，并將施工線程生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)等進(jìn)行科學(xué)劃分，設(shè)置好相應(yīng)的安全生產(chǎn)標(biāo)語。臨時設(shè)施包括碴坑、管片堆放場、砂漿拌和站、充電間、材料堆放場等，要確保區(qū)域劃分清楚明確，為后續(xù)施工提供保障[1]。

其次，做好人力資源配置，在實際施工過程中需要根據(jù)施工組織管理、工程量等各方面信息合理配置施工人員。在該工程中一共設(shè)置了4個盾構(gòu)施工班組，其中2個班組為施工工班，1個是臨工班，1個是注漿班，此外還包括機電維修班組、技術(shù)測量班組以及渣土運輸隊。

最后，做好盾構(gòu)機的選型、進(jìn)場工作。需要結(jié)合實際施工情況科學(xué)合理地選擇可靠的盾構(gòu)機，與可靠的供應(yīng)商合作，保障盾構(gòu)機的基本功能符合要求，并具備在成都這種復(fù)合地層長距離挖掘的能力，能夠精準(zhǔn)地控制方向等。根據(jù)該工程實際項目需求，選用的盾構(gòu)機為中交天和盾構(gòu)機。盾構(gòu)機盾體外徑為8580mm，刀盤外徑為8634mm，設(shè)備包括主體（由刀盤、前體、中體、盾尾4大件組成）和后置配套設(shè)備（由連接橋、管片拼裝機、螺旋機、拖車等組成）。其主體設(shè)備部分大而重，根據(jù)中交天和盾構(gòu)機設(shè)備參數(shù)和吊裝井口平面尺寸圖，并結(jié)合以往盾構(gòu)機的吊裝經(jīng)驗，擬采用300t履帶吊或200t汽車吊作為主力吊機進(jìn)行吊裝作業(yè)，200t汽車吊作為輔助吊機配合300t履帶吊進(jìn)行翻身作業(yè)，入井作業(yè)順序是先將拖車、連接橋等后配套（含螺旋機）設(shè)備吊裝入井，再將中體、前體、拼裝機、盾尾、刀盤依次吊裝入井。

2.2 盾構(gòu)機的調(diào)試

盾構(gòu)機的調(diào)試方法主要包括空載調(diào)試和負(fù)載調(diào)試。在實際施工過程中，為保障盾構(gòu)機的性能和施工效果，需要進(jìn)行這兩種調(diào)試。在盾構(gòu)機組裝連接工作完成之后，就需要進(jìn)行空載調(diào)試，檢查盾構(gòu)機是否能夠正常使用和運行，主要包括配電、潤滑、控制、注漿等系統(tǒng)的調(diào)整以及相關(guān)儀表的校準(zhǔn)。在空載調(diào)試完成之后，需要進(jìn)行負(fù)載調(diào)試，檢查設(shè)備負(fù)載能力，并進(jìn)一步完善設(shè)備調(diào)試工作，確保設(shè)備能夠滿足其工作需求，且處于正常狀態(tài)。該工程中負(fù)載調(diào)試試掘距離為200m。

2.3 掘進(jìn)施工

（1）參數(shù)選取。在進(jìn)行挖掘施工之前，需要先結(jié)合實際情況確定好掘進(jìn)參數(shù)。區(qū)間最小曲線半徑為600m，最大縱坡為27.5‰；隧道外徑為8.3m、內(nèi)徑額外7.5m；管片長度為1.5m，厚度為0.4m。該工程中，結(jié)合實際需求和施工現(xiàn)場特點選用了土壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)模式。

（2）施工步驟。①先使用切刀和掛刀削切土層，在此過程中，不僅要控制盾構(gòu)轉(zhuǎn)速，還需要以大扭矩推進(jìn)。②在實際掘進(jìn)的過程中，需要合理控制土倉內(nèi)土的壓力值，確保其稍高于靜水壓力以及地層土的壓力和，土壓力值應(yīng)為二者之和的1～1.3倍，并且在實際施工掘進(jìn)的過程中還需要結(jié)合實際情況不斷進(jìn)行合理的調(diào)整。③在實際施工過程中，土倉壓力是通過對掘進(jìn)速度以及排土量的調(diào)整和設(shè)定而控制的，此外，為保障土倉壓力始終處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，需要控制好切削土量和排土量，保障二者之間的平衡。④為保障掘進(jìn)施工的順利性以及流暢性，需要在實際作業(yè)的過程中及時調(diào)整掘進(jìn)的速度和方向，通常，可以通過控制盾構(gòu)推進(jìn)力、扭矩等實現(xiàn)對于掘進(jìn)速度的控制和調(diào)整，通過控制螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速控制設(shè)備的排土量。在實際施工的過程中，需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況，及地質(zhì)情況、渣土的性質(zhì)和當(dāng)下盾構(gòu)機的狀態(tài)等，及時合理地調(diào)整相關(guān)參數(shù)。除此之外，在使用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)施工的過程中，還需要采取相應(yīng)的碴土改良方法，對現(xiàn)場挖出的土層進(jìn)行取樣篩分，為盾構(gòu)渣土改良的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

案例工程中，針對盾構(gòu)刀盤結(jié)構(gòu)、地層情況、盾構(gòu)推進(jìn)情況，以渣土改良為施工控制重點，多次調(diào)整改良方式及添加劑種類，并邀請專家及添加劑廠商進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)溝通，經(jīng)歷膨潤土+水、膨潤土+泡沫、膨潤土+泡沫+水、泡沫+水等多種方式，逐漸摸索出了適合施工區(qū)間的泡沫+水的渣土改良方式，以及添加劑種類和注入量。即將刀盤加泥管路全部改為加水管路，確保盾構(gòu)在每環(huán)（1.5m）加水量不小于8m3；采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)巴斯夫+分散劑泡沫原液，加大泡沫發(fā)泡倍率，將泡沫發(fā)泡倍率由1～8倍提高到12～13倍，單根泡沫管液體流量不小于30L/min，氣體流量為360～450L/min。掘進(jìn)過程中再利用水輔助改良，且控制每環(huán)加水量不小于8m3。掘進(jìn)過程中注意對渣溫的監(jiān)測，正常情況下渣溫應(yīng)小于30℃。在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中嚴(yán)格控制同步注漿量與注漿壓力，砂卵石地層中環(huán)寬1.5m按照12m3控制，注漿壓力控制在200～400kPa，保證管片壁后注漿飽滿。在做好同步注漿的同時，在盾尾脫出管片5～10環(huán)開始進(jìn)行二次注漿。

（3）掘進(jìn)方向控制。實際施工過程中，在土壤性質(zhì)、隧道地形等的影響下，盾構(gòu)機作業(yè)并不一定會按照原有計劃推進(jìn)，會存在偏差，如果偏差超過允許范圍就會導(dǎo)致各種問題，甚至造成大面積地表沉降，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。因此，在實際施工過程中，及時對盾構(gòu)掘進(jìn)方向進(jìn)行控制和調(diào)整是十分重要的。常見的方向監(jiān)測方法是在使用VMT自動導(dǎo)向系統(tǒng)的同時輔以人工測量進(jìn)行盾構(gòu)方向的監(jiān)控，調(diào)整盾構(gòu)機姿態(tài)方向時，可以采用分區(qū)操作盾構(gòu)機推進(jìn)油缸的方式。此外，還需要加強注意不同掘進(jìn)位置對于盾構(gòu)機姿態(tài)有著不同的影響，因此需要針對不同情況采取合適的調(diào)整方法，如在急轉(zhuǎn)彎以及變坡段位置，可根據(jù)實際情況借助盾構(gòu)機的超挖刀進(jìn)行局部調(diào)整。另外，在實際操作的過程中，調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)向時不要過快地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以避免管片破損[2]。

2.4 管片拼裝

（1）拼裝工藝。在實際進(jìn)行管片拼裝施工的過程中需要注意以下要點：①為保障管片的有效應(yīng)用，在進(jìn)行管片選型之前需要對隧道線型進(jìn)行充分了解，結(jié)合施工現(xiàn)場實際需求選擇合適的管片，并且要充分考慮實際安裝過程中盾尾間隙的問題，保障其能夠滿足后續(xù)掘進(jìn)要求，避免盾尾與管片的直接接觸。②實際安裝時要從隧道底部開始，最后進(jìn)行封頂安裝。③在最后安裝頂塊之前，需要處理好止水條，保障其插入和調(diào)整的順暢性。④在安裝好管片之后，需要使推進(jìn)油缸與管片之間緊密接觸，并且確保頂推力比固定管片需要的力大。⑤在安裝好管片之后要進(jìn)行整圓操作，在分離管片和盾尾后，還需要再次進(jìn)行緊固操作。管片拼裝工藝的主要技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 管片拼裝工藝流程

（2）技術(shù)措施。①加強對管片質(zhì)量的檢查，嚴(yán)禁有質(zhì)量問題的管片入場，并在運輸和吊裝的過程中加強對管片的保護(hù)，避免其破損。②需要先將管片清潔干凈之后，再粘貼止水條等，使粘貼穩(wěn)固。另外，還需要在材料保管區(qū)域采取相應(yīng)的防雨措施。③由于管片和安裝區(qū)的銜接質(zhì)量會受到臟污影響，在安裝之前需要對這兩處進(jìn)行清理。④在安裝管片的過程中需要加強對待裝管片與已裝管片之間的控制，保障銜接良好。⑤在實際注漿的過程中，為進(jìn)一步保障施工質(zhì)量效果，需要控制好注漿的壓力。通過上述操作確保管片安裝的質(zhì)量，保障其符合設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，由于盾構(gòu)法對于地面交通以及周圍環(huán)境的影響都相對較小，而且對于各種環(huán)境和氣候都有著較強的適應(yīng)性，該施工工藝得到了進(jìn)一步的發(fā)展，在城市軌道交通建設(shè)工程中有著廣泛應(yīng)用，相信隨著對盾構(gòu)施工技術(shù)的不懈研究和深入應(yīng)用，該施工方法在我國建筑工程領(lǐng)域?qū)懈鼜V闊的發(fā)展前景。