盾构法隧道施工始发与接收关键技术分析

王伟华

北京住总集团有限责任公司轨道交通市政工程总承包部，北京 100029

摘要：近年来，为加快城市现代化发展进程，缓解城市交通出行拥堵，提升出行效率，政府持续加大了对城市地铁轨道工程的建设力度，并取得了显著成果。但是，在地铁工程建设期间，受城市区域空间限制，一些地下工程并不适于采取大面积明挖法施工，同时受地下水等水文地质条件影响，暗挖工法施工也受到部分制约，而盾构法在地下隧道工程施工中展现出了相对广泛的应用前景。本文通过对北京轨道交通八通线南延01标花庄站~环球影城站区间浅覆土始发进行规律分析和总结，为类似工程提供参考。

关键词：地铁；盾构施工；始发与接收

1 盾构区间概况

北京轨道交通八通线南延工程为既有运营的八通线南延至通州区规划的环球影城工程，线路起于八通线土桥站，终点为规划环球影城站，全长约4.46km，涵盖地面区间、地下区间及地下车站等。

拟建花庄站~环球影城站区间设计起点里程为K20+856.700，终点里程为K22+188.641，区间全长约1369.782m，区间隧道平面最小曲线半经为R=450m，线间距0～19m，线路纵向坡度最大坡度27‰，最小坡度2‰，最小竖曲线半径3000m，隧道拱顶埋深4~18m，采用盾构法施工。

工程及水文地质条件：

盾构区间穿越地层以稳定性较差的杂填土、粉土、粉细砂为主，拟建隧道主要受潜水、局部承压水影响。区间始发段覆土浅，覆土深度最小约4m,不足一倍洞径，在动力作用下极易产生流变、触变现象，周围土体容易变形，如果施工措施不当，极易造成管片上浮和地面沉降。

2 盾构始发掘进

区间左右线环球影城站始发端及施园站接收井附近区域无下埋管线，且上端无建筑荷载或物体堆载，有利于盾构始发工作。

（1）盾构机进洞前，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。盾尾钢刷中必需填充饱满盾尾油脂。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的弧形板，并与洞门特殊环管片焊接成一体，以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落，并及时进行洞门封堵注浆。

（2）盾构机进洞后，初始掘进为试推进阶段，试推进阶段长度100环，100环后应进行百环总结，并组织百环验收。

1）盾构进洞后，必须穿过加固区，加固区土体较硬，盾构穿越时，姿态调整较为困难。匀速慢速的掘进。为减少刀盘切削困难，可适当向前仓注入泡沫或水。同时密切注意，刀盘扭矩和前仓压力的变化情况，一旦发现突然降低，可以认为盾首已出加固区域，由于盾尾仍在加固区内，因此仍不宜对盾构姿态做较大的调动，待盾尾也已脱出后，方可对盾构姿态做调整。

2）盾构始发后，由于盾构掘削面土质主要为粉细砂层和粉土，因此，在盾构脱离加固区后，须注意建立土压，防止多出土。

3 盾构始发的关键技术

3.1 端头的土体加固

根据相关地质条件，充分掌握地层条件。盾构机启动前，必须对端土进行土体加固，一般采用高压旋喷桩或水泥土搅拌桩加固。施工前应进行取芯取样，并采取补充脱水措施。

3.2 洞口围护结构凿除

端头加固完成后，在破除洞门围护结构前，应提前进行探孔了解端头土体加固效果、地下水情况等地质水文情况，然后才能进行下一步破除洞门施工。对于发现的一些问题，如存在严重地质缺陷、涌水涌砂等现象，应及时采取补救措施。在破除围护结构时，一定要抓住机遇，合理划分提升空间和能力。围护结构破除后，应结合土层地质情况及暴露时间确定是否需要增加补充注浆等加固措施。

3.3 洞口密封

必须要进行洞口密封处理，这是避免背衬注浆外泄的必要手段。在围绕洞口密封展开施工作业时，需要划分为两步进行，具体如下：（1）对始发洞门进行预埋处理，需要注意的是，所有预埋件都需要与车站的结构钢筋锚固连接状态；（2）做好盾构始发的准备工作，首先需要将残留在洞口的碴土清理干净，在此基础上方可展开洞口密封处理。

3.4 洞口始发导轨的安装

围护结构施工完成后，要严格控制盾构起始端与孔洞围岩的距离。两者应留有一定的间隙，为刀板提供良好的操作环境，避免盾构出现“低头”的现象。必须在起动隧道内设置导轨，这是保证盾构盾构起动稳定性的必要基础。安装启动轨时，保证轨端有一定的空间，避免启动轨对板的正常运行造成影响。

3.5 反力架的安装

盾构前进时需要有一定的反力，反力架起到提供反力的作用。镜架一般为钢结构，安装镜架前应视需要将镜架底板清理干净。安装过程中应保证反力架的精确定位及垂直度控制，使盾构机中心轴线始发姿态保持准确。在机架安装过程中，应严格控制偏差，尽可能保持在10mm的误差范围内。

3.6 负环管片的安装

在盾构机就位调试完毕后进行负环拼装，每拼一环由千斤顶推出盾尾，及时垫实管片与导轨之间的间隙，直至盾构处于出洞前位置，进行洞门止水安装后，进行初始掘进施工。

拼装管片前在盾尾密封刷内填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏，然后依次拼装A型管片，B1块，B2块，最后拼装C块。整环管片拼装完后，在盾尾密封刷内填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏，然后将管片往盾尾后推出1200mm。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm。

3.7 试掘进施工的控制

通过此阶段的试掘进，对隧道的轴线控制、衬砌拼装质量及盾构在砂土中施工均有了各项具体的保证措施，施工参数已进一步被掌握，已能根据地下隧道上方覆土厚度、地质条件、地面附加荷载等变化情况，适时调整盾构掘进参数，为整个区间隧道施工进度、质量管理奠定了良好的基础。掌握初步的规律，并以此指导全过程施工。

4 盾构接收工程重难点分析及施工技术

4.1 盾构接收重难点

①破除洞门围护桩并吊除后，如何避免涌水、涌沙现象发生，是本工程重点。②盾构接收过程中推力及扭矩过大会导致接收井墙体变形，如何保证洞门与车站主体结构内衬端墙的稳定是施工的重点。③盾构接收时，如何控制隧道轴线偏差使其满足设计要求，是本工程控制的重点。

4.2 针对盾构接收重难点采取施工技术

（1）针对接收中洞门稳定性要求，一是选择安全合理的加固方案，做好洞门土体加固工作，并确认效果合格；二是在接收之前对洞门稳定性进行复核，若有问题要及时采取补救措施；三是针对洞门土体做好严密监测，注意土体的变化，如有情况，及时处理；四是接收时遵循“低速度、小推力、满注浆”等施工原则；五是做好应急准备，如果发生事故，以及时解决。

（2）盾构接收段掘进时，严格控制千斤顶推力，防止推力过大造成接收端结构变形。

（3）在进入接收段施工前，严格复核隧道轴线，若有偏差及时进行调整，必须确保盾构进入接收段隧道轴线偏差满足设计要求。

5 为保证盾构始发、接收施工安全采用的措施

区间始发段、接收段主要位于粉质粘土层中，始发段局部穿越粉土层，盾构始发、接收时施工风险较高，易发生漏水、涌水淹没隧道事故或重大坍塌事故。施工中采取的措施如下：

(1)盾构始发、接收端采用搅拌桩加固或高压旋喷桩加固土体；盾构加固范围为隧道两侧及上下各3m，始发段加固长度为8m、接收端加固长度10m。(2)严格按设计要求施工，确保端井加固质量，加强端面平整加固施工质量控制，加固后取芯检查加固效果，如有问题，组织立即补强，适时降水施工。(3)密封防护罩起动和隧道门，确保临时密封装置提供良好的止水效果。在窗帘胶板上涂抹黄油等润滑剂，以免影响窗帘胶的密封效果。（4）在始端和受水端设置应急降水井，作为施工时涌水、涌土的应急措施。(5)配备有危险的专用应急物资并立即投入使用。（6）对动态设计和信息控制进行同步监测。

6 结语

总之，盾构始发与接收是盾构施工中安全风险较大的环节，在施工过程中要加强管理，每个工序严格按照设计及方案施工，降低盾构始发、接收安全风险，是整个盾构施工的关键所在。

参考文献：

[1]韩久春.小曲线隧道盾构二次始发施工技术控制及应用[J].建筑工程技术与设计,2020,(25):1558.

[2]周浩.盾构始发施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2018,(31):1405-1406.