成都地鐵盾構(gòu)施工的質(zhì)量與安全控制

摘 要：成都地鐵處于富水砂卵石地層，給盾構(gòu)施工帶來很大的困難。文章通過對危險源及掘進過程的特點分析，提出了相應(yīng)的工程質(zhì)量與安全控制措施。工程應(yīng)用結(jié)果表明，控制措施的實施既符合成都地鐵的地層特點，又確保了盾構(gòu)工程施工按期保質(zhì)的完成。

關(guān)鍵詞：成都地鐵；盾構(gòu)施工；質(zhì)量與安全控制

1 概述

成都地鐵所處地層巖體松散、無膠結(jié)、自穩(wěn)能力差、單個石塊強度高，卵石塊在地層中起骨架作用。砂卵石地層是一種典型的力學(xué)不穩(wěn)定地層，顆粒之間的空隙大，沒有粘聚力，砂卵石地層顆粒之間點對點傳力，地層反應(yīng)靈敏，盾構(gòu)施工中刀盤旋轉(zhuǎn)切削時，地層很易破壞原來的相對穩(wěn)定或平衡狀態(tài)而產(chǎn)生坍塌，引起較大的地層損失和圍巖擾動。地層中出現(xiàn)有少量的大卵石，也給盾構(gòu)施工帶來很大的困擾。

同時，成都的地層富水，地下水位枯水期埋深一般在3～5m之間，峰水期埋深一般在1～3m之間，最小埋深為0.2m。盾構(gòu)機在掘進過程中，局部水壓會很大，會對盾構(gòu)造成一定的影響，特別是開挖面的穩(wěn)定。砂卵石地層，圍巖整體強度較低，但單個卵石塊體強度非常高，因此在盾構(gòu)推進過程中，難免要對盾構(gòu)刀具產(chǎn)生較大的磨損與破壞，影響盾構(gòu)施工的效率與成本。

文章結(jié)合在成都地鐵富水砂卵石地層中盾構(gòu)施工的特點，提出了相應(yīng)的施工質(zhì)量與安全控制措施。具體工程應(yīng)用結(jié)果表明，成都地鐵成功穿越了大量老舊建筑群，并多次穿越沙河，總體施工質(zhì)量和安全可控，沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，確保了盾構(gòu)工程施工按期保質(zhì)的完成。

2 危險源的管控措施

為確保盾構(gòu)掘進正常、順利推進及盾構(gòu)區(qū)間沿線危險源管理受控，應(yīng)在盾構(gòu)始發(fā)前對沿線地質(zhì)狀況、建（構(gòu)）筑物、地下管線、地下空洞及有害氣體等進行詳細調(diào)查和地質(zhì)補勘。根據(jù)設(shè)計文件和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，對標段內(nèi)的危險源進行評估和辨識，并編制相應(yīng)的盾構(gòu)施工安全專項方案并組織專家對盾構(gòu)吊裝、盾構(gòu)始發(fā)與到達、盾構(gòu)帶壓換刀、盾構(gòu)穿越特重大危險源等安全專項施工方案進行評估論證。重特危險源辨識、評估及安全專項方案的評審論證是一項非常重要的工作，直接指導(dǎo)和影響盾構(gòu)掘進施工，也是管控重特大危險源的依據(jù)，同時有必要對盾構(gòu)區(qū)間危險源建立管理臺賬并實施動態(tài)管理。

為加強成都地鐵建設(shè)工程重大危險源的安全管理，積極防范地鐵工程施工質(zhì)量安全事故的發(fā)生，杜絕重特大安全事故，提出了盾構(gòu)在穿越重特大危險源前必須實施開工條件驗收，并由總監(jiān)理工程師組織參建各方召開開工條件驗收會并經(jīng)各方驗收合格后方可開工。此管控措施的實施使得參建各方更有效地對重特大危險源進行管控，特別是在目前成都地鐵投融資管理模式下豐富了現(xiàn)場施工監(jiān)理管理手段和辦法，在成都地鐵3、7號線實施過程中充分利用重、特大危險源開工條件驗收制度進行現(xiàn)場管控，取得了良好效果，同時也受到參建各方的好評。

3 盾構(gòu)掘進過程中的質(zhì)量與安全控制

3.1 盾構(gòu)掘進施工的總體要求

盾構(gòu)施工中應(yīng)嚴格執(zhí)行“控制欠壓、充分注漿、深層量測、主動防護”的十六字方針和“嚴格控制掘進參數(shù)、評估地層空洞隱患、監(jiān)理全程跟機旁站、對比分析監(jiān)測數(shù)據(jù)、保障應(yīng)急快速處置”的五條安全措施。同時根據(jù)盾構(gòu)掘進地段地質(zhì)情況及時調(diào)整掘進參數(shù)，做好渣土改良，保持土壓平衡模式掘進，控制超挖量。

3.2 盾構(gòu)正常掘進的過程管控措施

盾構(gòu)掘進過程中，重點對盾構(gòu)掘進參數(shù)進行檢查并獨立的對每環(huán)參數(shù)進行了記錄和分析，實時對隧道成型質(zhì)量、隧道軸線偏差情況等進行監(jiān)控，對地面及建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進行對比分析，發(fā)現(xiàn)異常情況已及時要求施工單位進行了處置。對每環(huán)掘進參數(shù)進行詳細記錄并堅持每天對掘進情況進行安全評估，同時實施每周、每100環(huán)結(jié)合盾構(gòu)的出渣量、注漿量、監(jiān)測情況進行盾構(gòu)區(qū)間安全評估，對掘進過程中多出渣段（異常段）采取加大同步注漿量、二次補充注漿、洞內(nèi)深孔注漿、地面鉆孔注漿排查等方式及時回填密實地層。

3.3 盾構(gòu)穿越重、特大危險源的過程控制

盾構(gòu)穿越重、特大危險源的過程控制是地鐵盾構(gòu)施工一項非常重要的工作，直接影響盾構(gòu)施工是否能正常、平穩(wěn)、安全推進，為此在成都地鐵盾構(gòu)工程施工時業(yè)主從重、特大危險源辨識及清單發(fā)布-安全專項施工方案專家評審-開工條件驗收-重、特大危險源實施過程的跟蹤管理等環(huán)節(jié)制定了一系列管理措施。

（1）依據(jù)設(shè)計圖紙及危險源具體情況，組織編制針對性的實施細則。（2）嚴把開工條件驗收關(guān)。（3）施工過程中認真落實和執(zhí)行相應(yīng)的措施和要求。（4）對出渣量、注漿量等重要掘進參數(shù)進行監(jiān)督，確保出渣量可控、注漿飽滿。（5）利用地鐵建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)加強盾構(gòu)穿越重、特大危險源的管控。

3.4 盾構(gòu)掘進施工難點的質(zhì)量控制技術(shù)

3.4.1 渣土改良成都砂卵石地層中掘進施工，如果渣土改良不好，刀盤、土倉很容易結(jié)泥餅，嚴重影響掘進施工出渣量控制，甚至威脅地面安全。

根據(jù)隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地表環(huán)境情況，對流塑性和抗?jié)B性不滿足掘削面穩(wěn)定要求進行渣土改良。選用優(yōu)質(zhì)泡沫劑，輔以添加對應(yīng)地層特性的化學(xué)試劑，使之成為密水性好、流塑性好、和易性好的土倉承壓介質(zhì)。改良好的渣土在土倉中準確傳遞開挖面的水、土壓力，實施土壓平衡掘進，減小對地層的擾動，同時也可減小對刀盤、刀具和螺旋輸送機的磨損。

3.4.2 防噴涌技術(shù)

（1）盾構(gòu)螺旋輸送機系統(tǒng)必須具備斷電自動關(guān)閉后閘門功能。（2）增強渣土改良，適當調(diào)整加入的泡沫劑參數(shù)，保持渣土的良好流動性。渣土變干，采用“濕泡沫”；渣土變稀，采用“干泡沫”。（3）嚴格控制加水量，在保持出渣順暢前提下盡量減少加水。（4）嚴禁空倉作業(yè)、欠壓掘進，采用較高的土倉壓力（土倉壓力一般不宜超過3bar，以防擊穿盾尾刷）的滿倉模式掘進。（5）選用阻水性能好的優(yōu)質(zhì)盾尾油脂。

3.4.3 防結(jié)泥餅技術(shù)

（1）合理設(shè)計刀盤開口方式，配置刀具。（2）監(jiān)控刀盤溫度、土倉壓力，控制好刀盤扭矩。（3）根據(jù)刀盤溫度和扭矩，適當加大向土倉內(nèi)加水量，以保證及時降溫和調(diào)稀渣土。（4）使用優(yōu)質(zhì)泡沫進行渣土改良，加強渣土和易性、流動性。必要時螺旋輸送機內(nèi)也要加入泡沫，以利于渣土的排出。（5）掘進間隙時間，繼續(xù)向土倉中加注適量冷卻水浸泡。（6）泥餅可采用人工進倉清除。

4 結(jié)束語

文章結(jié)合成都富水砂卵石地層的特點，通過對危險源及掘進過程的特點分析，提出了盾構(gòu)施工中工程質(zhì)量與安全控制措施，特別是盾構(gòu)穿越重、特大危險源的過程控制措施，并提出了盾構(gòu)掘進施工難點的質(zhì)量控制技術(shù)，工程應(yīng)用結(jié)果表明，控制措施的實施既符合成都地鐵的地層特點，又確保了盾構(gòu)工程施工按期保質(zhì)的完成。

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