刘光雨

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 100040）

近年来，盾构工艺被广泛应用到浅层地下空间内的管网、地铁等施工中。盾构施工时会涉及到始发工作竖井的开挖施工，如果在已经完成建设的城区进行施工，竖井开挖施工过程可能会影响周围环境[1]。如果遇到这样的情况施工方会消减竖井平面尺寸，以达到减少场地开挖和管线迁改，这样一来，盾构施工只能采用分体始发施工工艺，该工艺的应用会带来新的问题。

1 工程概述

本文项目地处武汉江夏区，工程总长4.89km，沿着武昌大道的方向进行铺设。项目的开展涉及到一段隧道的建设，该隧道全长3.423km，隧道内径和外径分别为4251mm、4751mm，各方经过商议决定应用盾构法施工。始发井区域地质剖面如图1 所示。

图1 始发井区域地质剖面图（单位：mm）

2 分体始发施工部署

2.1 始发场地平面布置及始发井布置

1） 场地平面布置，综合考虑项目的实际情况，做好场内各个区域的划分，保证始发场地满足三通一平的施工要求，场内主要布置内容有办公区、渣土池、拌浆区、冷却水塔、施工材料施工设备临时停放区等。

在布置始发井场地的时候，前期主要形成边界以及固定设施，场内道路主要有两种形式：通路或者循环道路，如果施工区域条件不允许，可以尽可能多的设置门口以实现多门入场，减少入场时间，始发井场地的布置分三个阶段进行：分体吊装阶段、分体掘进阶段以及正常掘进阶段。

分体吊装阶段：重点考虑逐级设备的吊装施工，合理布置辅助设备的位置，保证满足多台起重机械盾体翻身施工，对于影响正常吊装工序需要吊装完成后再进行。为了方便主起重机将盾体吊入井下，以满足基坑稳定性为基础，将主起重机尽量设置在井口位置。

分体掘进阶段：重点对台车的临时停放、拌浆区场地、管片堆放等进行布置，布置时为了避免后期迁移，尽量一次完成定址。

正常掘进阶段：综合考虑施工现场的实际情况，调整冷却水塔、充电站以及材料库房等位置，保证整体布置效果，提高盾构施工质量和效率。

2） 始发井内布置原则，在对始发井内部进行布置时必须保证管线足够通常，工序衔接良好，避免管线或工序冲突导致返工问题。

2.2 分体始发工作顺序

在进行吊装作业施工前破除门洞，向内开挖4m 左右的深度，然后开展正式的吊装施工，先将前盾吊下井，后将刀盘吊入井下，在井下完成组装，应用辅助油缸将其推入门洞内；然后在井下安装铰接盾体、油缸支架、短螺旋机以及反力架等；组装盾尾，拼装负环，继续掘进，直到井下的施工空间可以容纳整个螺旋机，满足螺旋机下井需求，保证施工连续进行；将短螺旋机中继筒部分拆除吊至井上，应用焊接的方式将长短螺旋机连接在一起吊入井下，拆除脚手架，对通水、通电、加油等情况进行检查验收，调试设备后正式进入到掘进施工阶段。当盾构掘进施工的距离＞台车整体长度时，将负环拆除，在井下完成后配套台车的组装和调试，可以正常发挥功能后进入到正常的盾构推进施工阶段。

3 分体始发试掘进工艺

3.1 始发掘进时开挖面稳定措施

1） 调整停机保压值，在土压平衡模式下开展行掘进施工，提前对试验掘进区段的土压力进行计算，将其作为正式掘进施工的土压力，为了保证开挖面的稳定性和避免沉降问题的发生，停机保压时需要适当将压力提高0.01~0.015MPa。

2） 以设定的土压掘进速度进行掘进，调整出闸门的开度以及螺旋机的转速，合理控制出土量的同时达到保持土仓压力的目标；出闸口开口和螺旋机转速不变，对掘进机的推进速度进行调整，以更好地实现土仓压力的调节目标。

3） 按照设定的推进速度保证注浆充填效果，在通过危险性较高的施工地段时应适当放慢速度，减小因刀盘的扰动和避免上部土层发生变化。

4） 使用适量的优质泡沫对渣土进行改良，综合考虑螺旋机、掌子面以及土仓的实际情况，将高分子聚合物注入刀盘的泡沫注入口，提高渣土塑流性，保证止水效果，避免喷涌等危险情况的发生。

5） 加强对注浆过程的控制，避免发生沉降，根据试验确定的数据控制注浆量以及注浆压力，注浆施工时遵守以压力控制为主、流量控制为辅的原则，保证砂浆注入的足量程度。综合考虑施工场地的地质情况对砂浆配合比进行调整，尽可能缩短砂浆初凝时间，避免地表出现沉降[2]。监控地表沉降数据，及时进行二次注浆施工；另外要注意控制好施工过程中盾构的姿态，避免其出现过大的偏差，如果出现较大的偏差施工人员注意必须及时纠偏。

6） 通过测量渣土体积控制出土量，通过试验计算最合理的渣土松散系数，确定不同施工区段的渣土密度，以此为基础合理确定每一环的出土量。

7） 施工过程中，在施工现场加强协调配合，技术负责人下达命令，盾构操作人员严格执行，如果遇到不良地质不能正常执行相关制定，操作人员应该和技术人员和部门进行沟通，研究解决的措施和方法。在盾构整个掘进施工的过程中，施工人员之间应该保持紧密的联系和配合，一旦出现故障问题必须合理调整土压力，并且根据项目施工的实际情况做好应急预案。

3.2 始发掘进时盾构机姿态控制

虽然千斤顶单侧推力可以决定盾构机的施工方向，但是它们之间的关系却较为离散，大多依靠施工人员的经验来控制。如果盾构机的姿态为下俯，应适当加大下侧千斤顶推力，如果盾构机姿态为上仰，则适当增加上侧千斤顶推力，达到纠偏的目的。

3.3 始发试掘进运输系统

盾构掘进施工会产生大量的弃土，为了保证弃土顺利运出，本工程弃土的运出主要分三个阶段进行：

第1 阶段：当盾构掘进距离较短的时候，可以直接利用螺旋输送机将弃土运输到碴土斗中，在卷扬机拉力的作用下渣土车会顺利出渣；

第2 阶段：当盾构掘进的距离等于双梁吊尺寸后，在双梁吊上安装半截皮带机，皮带机会将弃土运输到渣土车中，在电瓶车的带动作用下渣土车将弃土运输出来；

第3 阶段：当盾构机的掘进距离等于皮带机的长度时，将地面后配套台车吊入始发井内形成完整的盾构机体，保证盾构渣土运输系统将弃土正常运输出来。

在盾构碴土运输初期，因为洞内弃土的运输距离较短，可以采用小型卷扬机以水平运输的方法进行出土；初期喂片机不能正常使用，拼装管片往往会消耗较长的时间，一般来说每班只能掘进1 环。在第2 阶段采可以正常应用喂片机，加快盾构掘进施工的速度，每班可以掘进2~3 环。第3 阶段以正常的掘进速度进行掘进，每班可以掘进5~6 环。

3.4 始发架、反力架拆除

当盾构机掘进施工达到80m 后就需要拆除反力架以及负环管片，做好准备，开始正常掘进并且铺设双轨。千斤顶顶开后分开反力架和始发井结构，控制两者之间有100mm左右的距离。分离反力架与负环，控制两者之间的距离为100mm 左右。分块完成反力架的拆除并且将其调出井口。

4 结语

总而言之，因为受施工场地的限制，部分盾构始发井场地不能满足盾构始发施工技术的使用要求。为了充分发挥出分体始发技术的优势，保证盾构施工正常、有序进行，需要合理优化施工方案，准备好始发施工设置并布置好始发场地。本文项目应用了盾构分体始发施工技术，施工效果良好，希望本次研究可以为相似工况下的施工提供借鉴和参考。