摘要：我国地铁隧道施工已开始使用盾构法，盾构机的始发成功主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处理决定，本文重点介绍盾构始发的技术问题。
关键词：地铁隧道；始发技术；重要性
1前言
随着技术进步、认识提高、综合国力的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界所接受。上海地铁是国内最早采用盾构施工的，且大部分工程都是利用盾构完成的；虽然盾构有许多成功的工程实例，但是使用这种方法也有较大的风险。如盾构在隧道内只能前进，不可后退，一旦盾构本身出现致命的故障，可能就会产生灾难性的后果。而且使用盾构在对洞口进行加固处理的始发时阶段出问题的概率很高，即使是非常有经验的承包商也常会发生类似事故。
2始发技术的重要性及关键技术
由于在始发阶段存在以下几种特殊情况：（1）始发推进前需凿除车站的围护结构（主要是处理钢筋砼结构），凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳，不能有水土流失；（2）始发阶段盾构机主体在始发导轨上不能进行调向； （3）始发阶段的姿态及地面沉降控制比正常推进阶段更困难；（4）始发期间一些设备如管片小车、管片吊机，包括出渣都不能正常使用。有时也会存在盾构机因为车站结构的原因而不能整机始发。综上所述，盾构在初始阶段的施工难度很大。因此，盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志，必须要全力做好。同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等目的。始发技术包括洞口端头处理（在软土无自稳能力的地层中）、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、就位；支撑系统、洞门环的安设、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。
3始发施工技术
3.1始发洞口的地层处理在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。
3.2始发洞口围护结构的切除
根据经验，一般在始发前至少一个月开始洞口围护结构的切除。整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。
3.3洞口密封
洞口密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。
3.4洞口始发导轨的安装
在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然会产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“叩头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨。安设始发导轨时应在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。
4常见问题的预防或处理
4.1加固效果不好
端头土体加固的效果不好是在始发过程中经常遇到的问题。采取的主要措施是必须根据端头土体情况选择合理的加固方法，而且要加强过程控制，特别是要严格控制一些基本参数。对于加固区与始发井间形成的必然间隙要采取其它方式处理。
4.2开洞门时失稳
开洞门时失稳主要表现为土体坍塌和水土流失二种，其主要原因也是由端头加固效果不好所致。在小范围的情况下可采用边破除洞门砼，边利用喷素砼的方法对土体临空面进行封闭。如果土体坍塌失稳情况严重时，只有封闭洞门重新加固。
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4.3始发后盾构机“叩头”
始发推进后，在盾构机抵达掌子面及脱离加固区时容易出现盾构机“叩头”的现象，根据地质条件不同有些可能出现超限的情况。为此，通常采用抬高盾构机的始发姿态、合理安装始发导轨以及快速通过的方法尽量避免“叩头”或减少“叩头”的影响。
4.4密封效果不好
洞门密封的主要目的也是在始发掘进阶段减少土体流失。当洞门加固达到预期效果时，对于洞门环的强度要求相对较低，否则要在盾构推进前彻底检查和确定洞门环的状况。在始发过程中若洞门密封效果不好时可即时调整壁后注浆的配合比，使注浆后尽早封闭，也可采用在洞门密封外侧向洞门密封内部注快凝双液浆的办法解决。
4.5盾尾失圆
在很多情况下，始发阶段由于自重及其他原因，盾尾一般都会出现失圆的情况，有些可能达到10CM之多。可以采用盾构机自带的整圆器进行整圆，在必要的情况下，可采用错缝拼装以保证在管片拼至隧道内时管片自身的椭圆度控制在误差以内。
4.6支撑系统失稳
支撑系统在某些情况下由于盾构机推进中的瞬时推力或扭矩较大而产生失稳，这样将导致整个始发工作的失败。对于支撑系统的失稳只能从预防角度进行，同时在始发阶段对支撑系统加强监测。
4.7地面沉降较大
由于始发施工的特殊性，始发阶段的地面沉降值均较大，因此在始发阶段需尽早建立盾构机的适合工况并严密注意出土量及土压情况，同时加大监测频率，控制地面沉降值。
5盾构接收施工技术
5.1接收常用方法可采用干式接收、水中接收、水土接收；当接收井周边建筑物管线复杂不利于降水的情况下，为了盾构机接收地层稳固，降低大直径盾构与洞门圈间隙涌水涌砂及地表沉降风险，可用后两种接收方式；向接收基座与加固体间回填土，使盾构机在通过洞门圈后下部有土体支撑，工作井内回土高度应及压实度应满足接收时内外压力平衡。此方法优劣明显，接收过程风险管控较为安全，但后期清理麻烦易影响工期进度。
5.2盾构到达监测
盾构机接收端现场监测采用仪器监测和巡视监测结合的方法进行；现场监测的对象包括区间隧道成形管片、接收井周边地表及管线的沉降、位移；如出现报警预警应及时采取响应机制，召开报警分析会等；对盾构掘进期间控制掘进参数，同步注浆压力和注浆量，并根据监测数据做出相应调整，控制好地表道路及周边异常情况。
5.3洞门端头降水井
盾构进洞采用地基加固的办法进行止水和挡土，但是鉴于盾构进洞风险较大，特别是在地下水水位高、土层渗透性好的砂层中风险更大。在洞门外侧沿加固体设置应急降水井。
5.4洞门破除及盾构进洞前通过冷冻墙体
由于盾构到达和洞门破除时间相互制约影响，使得破除时间紧，施工难度和风险较大；如接收井端头采用冻结帷幕进行加固，在盾构接收之前，要在冷冻法达到设计要求后分层对连续墙破除、钢筋割除；洞门处设置水平探孔，需穿透连续墙结构，如无明水流出且冻结温度符合要求，既满足洞门破除；冷冻管拔除应一次性拔除，拔除后及时进行回填，拔除过程应适当降低盾构机切口压力，防止加固土体效果不好，内部存在通道造成泄压、击穿承压水等情况，如洞门已完成破除，易造成水土流至工作井内造成周边沉降、塌陷等。
盾构通过冷冻墙时易发生刀盘冻结事故，低温冷冻墙体与室温泥浆接触，还会带来泥浆性质变化和墙体失稳现象。施工中需确保冷冻墙不因热量散失造成失稳，因此，盾构机应迅速且匀速通过冷冻墙。
5.5洞门钢板封堵
盾构前移至停机位置，将洞门环与接收环外弧面预埋钢板进行焊接止水，然后对环壁后进行注浆加固；再对洞门圈与管片之间间隙喷射混凝土，将暴露土体完全隔离，以确保工程安全。最后通过预埋钢环上注浆孔对末环管片进行注浆加固。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，一旦发现有漏浆的现象应立即停止注浆并进行封堵处理，确保洞口注浆密实，洞门圈封堵严密。
结束语
盾构机的始发接收成功主要由始发条件及始发施工技术中每一环节的处理决定。在前期的地质勘探、始发区域的建筑物及管线情况进行调查，特别是对端头土体的液限、塑限、渗透系数、含水量等各种物理力学指标进行全面的调查及评估是相当有必要的；同时应对始发技术施工中的每一个环节加强全面、细致的控制，以确保各种处理措施达到预期效果。因为始发技术与各个工程的始发条件息息相关，所以始发时每一个细节如采用什么端头加固方式、连续墙破除方式、始发台及反力架的定位等均需根据现场条件选择最合适的方法
参考文献
[1] 胡斌,李勇军.武汉长江隧道盾构始发技术.施工技术,2018,(2).
论文作者:周波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：盾构论文; 洞口论文; 管片论文; 地层论文; 结构论文; 导轨论文; 阶段论文; 《基层建设》2019年第15期论文;