淺談盾構(gòu)機(jī)穿越河流施工技術(shù)措施

陳海東

摘要：盾構(gòu)法隧道施工在我國(guó)地鐵建設(shè)中應(yīng)用為廣泛，其中盾構(gòu)機(jī)穿越河流的情況比較常見(jiàn)。在實(shí)施盾構(gòu)法隧道施工安全工作中施工人員應(yīng)熟悉和掌握施工安全監(jiān)控重點(diǎn)及相應(yīng)措施，從而為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)的工程產(chǎn)品。本文旨在盾構(gòu)穿越河流施工技術(shù)措施和施工中注意的事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；下穿河流；施工措施；安全措施

前言

隨著城市化建設(shè)步伐的加快，軌道交通建設(shè)的緊迫性也在增加。城市地鐵工程盾構(gòu)法施工對(duì)各種地形的適應(yīng)性也在施工中日益突顯，如何把對(duì)環(huán)境的影響減小到最低限度，便成為了盾構(gòu)施工中的核心問(wèn)題。地鐵施工以來(lái)，盾構(gòu)法施工在穿越河流過(guò)程中已有成熟的經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合某區(qū)間隧道成功穿越河流為例來(lái)探討穿越過(guò)程中盾構(gòu)施工技術(shù)措施控制，希望為以后盾構(gòu)穿越河流施工技術(shù)提供一些參考。

1.施工技術(shù)措施

為確保盾構(gòu)機(jī)下穿河流時(shí)土體穩(wěn)定，保證盾構(gòu)機(jī)能夠順利地穿越河道，安全地完成盾構(gòu)施工，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)穿越河流施工期間的工作進(jìn)行。

1.1全面進(jìn)行設(shè)備檢查及維護(hù)

在盾構(gòu)機(jī)穿越河流前，準(zhǔn)備停止掘進(jìn)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行專門的檢查和維護(hù)保養(yǎng)，目的是保證盾構(gòu)機(jī)無(wú)故障地進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)掘進(jìn)，快速通過(guò)河道，主要項(xiàng)目如下：

1、螺旋輸送機(jī)倉(cāng)門及控制系統(tǒng)。在河道下掘進(jìn)，為防止在施工過(guò)程出現(xiàn)螺旋輸送機(jī)倉(cāng)門密封失效后控制系統(tǒng)失靈，導(dǎo)致涌水涌泥情況。要求對(duì)螺旋輸送機(jī)倉(cāng)門及控制系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，保證螺旋輸送機(jī)及倉(cāng)門的完好。

2、鉸接密封。在穿越掘進(jìn)期間，為保證盾構(gòu)機(jī)較小的糾偏量，擬開(kāi)啟盾構(gòu)機(jī)鉸接裝置。為保證鉸接密封效果，在維護(hù)檢查過(guò)程中，對(duì)鉸接裝置的密封情況做重點(diǎn)檢查。

3、盾尾密封。在掘進(jìn)時(shí)保證盾構(gòu)后部在會(huì)發(fā)生漏水漏砂現(xiàn)象，做好盾尾油脂的壓注工作，在掘進(jìn)過(guò)程中及時(shí)加注盾尾密封油脂，保持盾尾密封良好。

4、停機(jī)檢查期間，對(duì)電瓶車、龍門吊、拌漿系統(tǒng)、漿車等配套設(shè)備做好維護(hù)保養(yǎng)，保證完好率。

1.2人員準(zhǔn)備充分

盾構(gòu)掘進(jìn)實(shí)行二班作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)，即甲乙兩班每天24小時(shí)輪流作業(yè)。

1.3保證開(kāi)挖面穩(wěn)定的措施

為保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定和上部土體不開(kāi)裂，根據(jù)所處位置的土質(zhì)情況、水位、覆土厚度、上部負(fù)載等條件計(jì)算出土壓力，并作為盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的設(shè)定壓力。

在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，由覆土厚度、土質(zhì)狀況計(jì)算出理論設(shè)定值，根據(jù)信息反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，保持掘進(jìn)中的開(kāi)挖面穩(wěn)定，對(duì)周邊天然土層的干擾控制在最小限度。

1.4防止河底冒漿

控制同步注漿壓力，保證盾構(gòu)上方土體穩(wěn)定，壓漿引起的泥水壓力不大于盾構(gòu)頂部的垂直壓力。嚴(yán)格控制同步注漿壓力，并在注漿管路中安裝安全閥，避免壓力過(guò)高而頂破覆土。

施工中加強(qiáng)監(jiān)控，在覆土層較薄的條件下，超量出土引起河底沉降，形成漏斗通道，危及盾構(gòu)施工安全。盾構(gòu)停止掘進(jìn)時(shí)，控制千斤頂位置不后縮，避免因盾構(gòu)正面土壓力降低造成河底坍塌。

1.5人、機(jī)、物等的保證措施

在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入河流前，組織人員對(duì)盾構(gòu)及相應(yīng)輔助設(shè)備、施工人員及物資儲(chǔ)備等進(jìn)行充分檢查，以確保在穿越過(guò)程中盾構(gòu)機(jī)能24小時(shí)連續(xù)推進(jìn)。

在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入河流床范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)保持低速運(yùn)行。為防止由于盾構(gòu)上部覆土層較薄造成盾構(gòu)上浮及覆蓋土冒頂，可適當(dāng)“叩頭”推進(jìn)，保持24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，并適當(dāng)減少盾構(gòu)出土量，以減少過(guò)程中對(duì)河床底部土體的擾動(dòng)。

2.施工管理

2.1盾構(gòu)掘進(jìn)管理

1、推進(jìn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制好推進(jìn)里程，將測(cè)量結(jié)果不斷地與計(jì)算的三維坐標(biāo)相校核，及時(shí)調(diào)整。

2、盾構(gòu)應(yīng)根據(jù)當(dāng)班指令設(shè)定的參數(shù)推進(jìn)，推進(jìn)出土與襯砌外注漿同步進(jìn)行。不斷完善施工工藝，控制施工后地表最大變形量在允許范圍內(nèi)。

3、盾構(gòu)掘進(jìn)施工全過(guò)程須嚴(yán)格受控，根據(jù)地質(zhì)變化、隧道埋深、地面荷載、地表沉降、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、刀盤扭矩、千斤頂推力等各種勘探、測(cè)量數(shù)據(jù)信息，下達(dá)每班掘進(jìn)指令，即時(shí)跟蹤調(diào)整。盾構(gòu)機(jī)操作人員須嚴(yán)格執(zhí)行指令，謹(jǐn)慎操作，對(duì)初始出現(xiàn)的小偏差應(yīng)及時(shí)糾正，應(yīng)盡量避免盾構(gòu)機(jī)走蛇形，盾構(gòu)機(jī)一次糾偏量不宜過(guò)大，以減少對(duì)地層的擾動(dòng)。

4、施工人員應(yīng)逐項(xiàng)、逐環(huán)、逐日做好施工記錄，記錄內(nèi)容。

2.2盾構(gòu)同步注漿

穿越過(guò)程中的同步注漿控制，也是保證盾構(gòu)順利通過(guò)河流的重要因素。其目的在于控制盾構(gòu)通過(guò)后的沉降，防止管片上浮。

1、同步注漿配比

盾構(gòu)穿越時(shí)的同步注漿需要保證以下性能：①漿液充填性好，保證盾構(gòu)機(jī)通過(guò)后的沉降能夠得到有效控制；②漿液初凝時(shí)間適當(dāng)，后期強(qiáng)度高，漿液硬化后體積收縮率??；③漿液稠度合適，過(guò)稠容易造成管路堵塞，過(guò)稀容易造成管片上浮。

2、注漿量及注漿壓力

在掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，注意注漿施工數(shù)據(jù)的積累，為穿越河流做好技術(shù)準(zhǔn)備；主要考慮到盾構(gòu)在河底的淺覆土內(nèi)穿越，為了防止?jié){液擊穿上部的覆土層，注漿量不可過(guò)大。

2.3襯壁后二次注漿

為防止掘進(jìn)后的后期沉降，在盾構(gòu)機(jī)整體（包括設(shè)備臺(tái)車）通過(guò)穿越段后，立即對(duì)管片后的空隙進(jìn)行二次注漿。

2.4監(jiān)測(cè)管理

通過(guò)監(jiān)測(cè)，達(dá)到信息化施工的目的。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)施工參數(shù)，使施工處于最佳狀態(tài)，保障河堤、河床、隧道本身的安全。從進(jìn)入河堤開(kāi)始，監(jiān)測(cè)頻率適當(dāng)增加，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。

3.施工安全保證措施

3.1穿越前做好盾構(gòu)設(shè)備的維修保養(yǎng)

在盾構(gòu)機(jī)穿越河流前，準(zhǔn)備停止掘進(jìn)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行專門的檢查和維護(hù)保養(yǎng)，目的是保證盾構(gòu)機(jī)無(wú)故障地進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)掘進(jìn)，快速通過(guò)河道，主要項(xiàng)目如下：

1、螺旋輸送機(jī)倉(cāng)門及控制系統(tǒng)。在河道下掘進(jìn)，為防止在施工過(guò)程出現(xiàn)螺旋輸送機(jī)倉(cāng)門密封失效后控制系統(tǒng)失靈，導(dǎo)致大量涌水涌泥情況。要求對(duì)螺旋輸送機(jī)倉(cāng)門及控制系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，保證螺旋輸送機(jī)及倉(cāng)門的完好。

2、鉸接密封。在穿越掘進(jìn)期間，為保證盾構(gòu)機(jī)較小的糾偏量，擬開(kāi)啟盾構(gòu)機(jī)鉸接裝置。為保證鉸接密封效果，在維護(hù)檢查過(guò)程中，對(duì)裝置的密封情況作重點(diǎn)檢查。

3、盾尾密封。在掘進(jìn)時(shí)保證盾構(gòu)后部不會(huì)改制漏水漏砂現(xiàn)象，做好盾尾油脂的壓注工作，在掘進(jìn)過(guò)程中及時(shí)加注盾尾密封油脂，保持盾尾密封良好。

4、停機(jī)檢查期間，對(duì)電瓶車、龍門吊、拌漿系統(tǒng)、漿車等配套設(shè)備做好維護(hù)保養(yǎng)，保證完好率。

3.2掘進(jìn)施工與控制

同步注漿。必須按照要求進(jìn)行漿液拌制、注入，保證漿液滿足要求、填充飽滿。加強(qiáng)對(duì)注漿管的清洗，保持四管同時(shí)注入，不得因?yàn)樽{管堵塞造成停機(jī)等情況。

管片選型。加強(qiáng)管片選型控制，保證管片姿態(tài)良好，保持好盾尾間隙，避免導(dǎo)致管片和破損，導(dǎo)致管片接縫滲漏水。

掘進(jìn)控制。加強(qiáng)盾構(gòu)掘進(jìn)控制，在穿越過(guò)程中適時(shí)掌握出碴量，并對(duì)出碴量進(jìn)行有效的控制。在采取土壓平衡模式掘進(jìn)時(shí)，必須嚴(yán)格保持好出碴量與掘進(jìn)速度之間的關(guān)系，避免壓力發(fā)生突高突低變化。

加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)施工狀態(tài)的監(jiān)控。監(jiān)控重點(diǎn)為：碴土狀態(tài)、成分及溫度，刀盤前方響聲，及時(shí)掌握地質(zhì)情況，分析碴土改良情況，并綜合施工過(guò)程中反映的情況對(duì)掘進(jìn)施工控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

對(duì)施工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)和監(jiān)控對(duì)象情況，全面做好施工記錄，由專人進(jìn)行分析，并根據(jù)施工情況對(duì)掘進(jìn)施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。

4.總結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)穿越大型河流等特殊地段作為盾構(gòu)施工過(guò)程中的重點(diǎn)，其施工技術(shù)控制措施的合理性影響到盾構(gòu)隧道的安全性及時(shí)效性，將是盾構(gòu)隧道施工發(fā)展最主要的研究方向。本文中所探討的施工技術(shù)控制措施確保了該盾構(gòu)隧道在施工過(guò)程中的安全性、快速性，為以后類似工程的施工提供了參考依照。

參考文獻(xiàn)：

[1]盾構(gòu)機(jī)圖紙，盾構(gòu)機(jī)使用維護(hù)技術(shù)文件；

[2]《地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003）；

[3]《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50299-2003）；

[4]《盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范》（GB50446-2008）等。