盾構(gòu)通過(guò)礦山法施工關(guān)鍵技術(shù)及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管控

（合誠(chéng)工程咨詢集團(tuán)股份有限公司， 福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

在隧道中施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到地層較為復(fù)雜且?guī)r層難以通過(guò)的狀況，若要加快工作進(jìn)度同時(shí)能夠保證施工的安全性，則一般都會(huì)將盾構(gòu)法與礦山法結(jié)合使用來(lái)達(dá)到目標(biāo)。二者結(jié)合在隧道段施工，一般都是以下流程：首先便是使用礦山法爆破，將巖石層（包括為風(fēng)化巖）全部清除，此時(shí)注意，其施工斷面要能夠大于盾構(gòu)外徑的初期襯砌，同時(shí)要在此時(shí)完成管片的拼裝以及壁后注漿的流程。完工后再緊接先前完成的施工進(jìn)行操作，將盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入礦山法所形成的隧道，重新進(jìn)入土體進(jìn)行第二次的挖掘。

隧道施工時(shí)，往往內(nèi)部的地質(zhì)條件不確定，而且水文條件復(fù)雜，若施工時(shí)，兩種方法不能夠完美的銜接，則會(huì)產(chǎn)生較大的危險(xiǎn)性，就此，本文將對(duì)各類潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估并提出管控措施。

1 盾構(gòu)通過(guò)礦山法施工關(guān)鍵技術(shù)

使用盾構(gòu)通過(guò)礦山法在隧道進(jìn)行施工時(shí)，涉及到的技術(shù)往往較為復(fù)雜，文中主要介紹的關(guān)鍵性的技術(shù)如下：導(dǎo)臺(tái)施工技術(shù)、二次注漿技術(shù)、特殊情況的處理技術(shù)等。上述技術(shù)能否準(zhǔn)確有效的進(jìn)行實(shí)施，將直接關(guān)系到隧道施工能否安全完成。

1.1 導(dǎo)臺(tái)施工技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，在用二者結(jié)合進(jìn)行施工時(shí)，導(dǎo)臺(tái)施工技術(shù)是首先被考慮的。該技術(shù)指的就是對(duì)隧道底部的導(dǎo)向平臺(tái)進(jìn)行針對(duì)性的施工。該處的關(guān)鍵導(dǎo)向平臺(tái)，其作用就是為盾構(gòu)機(jī)的向前推進(jìn)進(jìn)行指導(dǎo)方向。應(yīng)用具體如下：導(dǎo)向平臺(tái)的建立采用的是混凝土施工法，將其建立在 15cm左右的高度，并保證高度與弧線能夠維持在一定的誤差范圍[1]。但必須注意在實(shí)際中，施工必須確保隧道的中心與平臺(tái)的弧長(zhǎng)維持在60度的夾角上，以便能更好的發(fā)揮其功能，保證隧道施工的導(dǎo)向，提高其質(zhì)量，使施工流程能夠順利的完成。

1.2 管片填充技術(shù)

使用盾構(gòu)礦山法施工的過(guò)程中，管片的填充是必不可少的一道流程。其具體的填充方式如下所示：首先，就管片的填充順序上，應(yīng)當(dāng)保證遵循先下后上的規(guī)則，先填充導(dǎo)臺(tái)，再對(duì)其左右側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的填充，最后則是將隧道上部[2]填充完成。

同時(shí)，要注意的點(diǎn)便是豆礫石的填充，應(yīng)在導(dǎo)臺(tái)的填孔內(nèi)注滿，其他則主需要一部分即可，以此保證質(zhì)量。

1.3 二次注漿技術(shù)

根據(jù)施工實(shí)際的情況需要，必須將縫隙填密實(shí)因此便需要進(jìn)行由洞門(mén)開(kāi)始的二次注漿處理。但該過(guò)程中應(yīng)注意，管片會(huì)由于漿液的浮力而上浮，所以為阻止上浮，應(yīng)在管片上安裝支頂從而保證灌漿的質(zhì)量，進(jìn)而使縫隙密實(shí)度提升，使灌漿的效果達(dá)到最佳的水平[3]。在二次灌漿完成后，緊接著便要測(cè)量整個(gè)隧道的高程，確保上浮量不超過(guò)1.5毫米。

1.4 特殊情況的處理技術(shù)

在進(jìn)洞時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生涌水的情況。應(yīng)當(dāng)對(duì)其細(xì)致觀察，先了解地下水的實(shí)際狀況，再進(jìn)行地面的預(yù)埋注漿管，并立刻將刀盤(pán)推進(jìn)，通過(guò)洞門(mén)，并將盾體使用棉胎進(jìn)行填塞，待到水流變小，快速通過(guò)并封住洞門(mén)[4]。

2 盾構(gòu)通過(guò)礦山法施工危險(xiǎn)源分析

2.1 欠挖時(shí)的刀盤(pán)卡殼風(fēng)險(xiǎn)

由于礦山法在開(kāi)挖時(shí)使用的是爆破法，而爆破法常見(jiàn)的問(wèn)題就是容易出現(xiàn)欠挖狀況，進(jìn)而導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)通過(guò)時(shí)，刀盤(pán)發(fā)生卡殼。

2.2 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)偏差過(guò)大破壞初支結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)

由于在礦山法完成時(shí)，使用盾構(gòu)法需要先進(jìn)入一段隧道空推段，而在此之前，必須穿越一段上軟下硬的地層。此時(shí)若基巖的強(qiáng)度過(guò)大，超過(guò)100Mpa時(shí)，由于上下地層的強(qiáng)度差異性，會(huì)使盾構(gòu)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生姿勢(shì)上抬的反應(yīng)，影響其施工效果，且極有可能使得隧道軸線與嚴(yán)重偏離應(yīng)放置位置，且一旦姿態(tài)偏差超過(guò)一定程度，必會(huì)導(dǎo)致刀盤(pán)對(duì)礦山法施工所形成的隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)造成巨大的影響，甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，使得接下來(lái)的空推無(wú)法進(jìn)行。

2.3 盾構(gòu)前進(jìn)反力不足導(dǎo)致管片接縫滲漏

由于盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過(guò)程中無(wú)前方土體的阻力作用，會(huì)形成一種反力遠(yuǎn)小于管片止水膠條保持原有狀態(tài)所需擠壓力的狀況，以至于因此使膠條受到過(guò)少的擠壓引起防水性能下降，從而使管片處的接縫滲漏。

2.4 豆礫石填充不密實(shí)導(dǎo)致管片上浮的風(fēng)險(xiǎn)

若豆礫石無(wú)法進(jìn)行緊密的填充，往往會(huì)使管片與礦山法形成的初支產(chǎn)生較大的不均勻空隙，增大了注漿的難度，嚴(yán)重降低了填充效果，進(jìn)而引起頂部回填注漿密實(shí)度難以達(dá)到要求的狀況，使管片上浮并側(cè)移，以及管片錯(cuò)臺(tái)或崩角的現(xiàn)象，若情況較嚴(yán)重，還會(huì)侵入建筑限界。

3 盾構(gòu)通過(guò)礦山法施工安全管控措施

3.1 礦山法隧道的欠挖處理

由于爆破開(kāi)挖法的使用，在此采取以下措施對(duì)其進(jìn)行欠挖狀況的管控：首先在初支完成后，緊接著要以每4.5m為一個(gè)間隔對(duì)斷面進(jìn)行復(fù)測(cè)，一般對(duì)每一個(gè)斷面都是選10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)欠方部位，應(yīng)及時(shí)使用人工鑿除的方法進(jìn)行彌補(bǔ)，保證其凈空的尺寸能夠符合要求，保證斷面的尺寸。

3.2 盾構(gòu)上導(dǎo)臺(tái)前的控制措施

當(dāng)運(yùn)行到盾構(gòu)機(jī)與端頭墻只有大約150至200米距離時(shí)，應(yīng)及時(shí)的對(duì)于該方法中的所有測(cè)量控制點(diǎn)，盡行全方位、具體的系統(tǒng)復(fù)測(cè)以及聯(lián)合測(cè)量，保證其準(zhǔn)確性。當(dāng)進(jìn)一步推進(jìn)到100m及50m時(shí)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)兩個(gè)狀態(tài)分別的進(jìn)行人工復(fù)測(cè)其盾構(gòu)姿態(tài)，有助于保證其準(zhǔn)確性和及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，使得施工能順利的進(jìn)入接收端。當(dāng)達(dá)到50m時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)貫通時(shí)的姿態(tài)以及所制定好的糾正方案穩(wěn)步推進(jìn)；當(dāng)達(dá)到25m時(shí)，便要放慢其速度，慢慢掘進(jìn)，緩緩降低所施加的推力，將洞口的土體削勻，保證端頭墻能夠始終處于穩(wěn)定的狀態(tài)，避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 盾構(gòu)空推掘進(jìn)及管片拼裝的控制措施

為避免沒(méi)有反推力導(dǎo)致膠條損壞，可以通過(guò)對(duì)其增加支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置，人為的使其得到一個(gè)反力，每次當(dāng)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一環(huán)，便在刀盤(pán)開(kāi)口提供四個(gè)產(chǎn)生反力的支撐頂，使千斤頂?shù)目偼屏_(dá)到 300至 500T。緊接著，將管片的螺栓進(jìn)行檢查，對(duì)其要擰緊，然后及時(shí)地將支撐臂收回，使盾構(gòu)繼續(xù)地進(jìn)行推進(jìn)。為保證避免出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，要對(duì)管片的螺栓進(jìn)行以下三次的復(fù)緊工作:

1.當(dāng)管片被拼裝成環(huán)時(shí)，進(jìn)行第一次的擰緊；

2.當(dāng)其脫出盾尾時(shí)，第二次擰緊；

3.當(dāng)接下來(lái)盾構(gòu)繼續(xù)往前推進(jìn)，一直到?jīng)]環(huán)的管片進(jìn)行拼裝之前，對(duì)三環(huán)范圍內(nèi)的已經(jīng)相鄰成環(huán)的螺栓，特別是在加強(qiáng)支撐臂時(shí)，實(shí)施復(fù)緊工作。

3.4 盾構(gòu)管片背后填充的控制措施

此處對(duì)于豆礫石有更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?。豆礫石應(yīng)當(dāng)保持直徑在 5～10mm的范圍內(nèi)，且其儲(chǔ)運(yùn)工作應(yīng)在盾構(gòu)開(kāi)始進(jìn)洞前必須完成。其數(shù)量可根據(jù)初支隧道與成型盾構(gòu)管片背后所形成的空間來(lái)進(jìn)行計(jì)算得出，一般對(duì)此數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的增加計(jì)算，避免其不足引起施工的不便。針對(duì)此，應(yīng)當(dāng)采取以下措施進(jìn)行處理：

第一步，注入少量雙液漿，位置便在底部的管片吊裝孔處，避免下沉，從而導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生。

第二步，準(zhǔn)備兩臺(tái)噴射機(jī)進(jìn)行施工，將其設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)上方的 1點(diǎn)鐘與11點(diǎn)鐘方向，兩者進(jìn)行交替噴施，同時(shí)在大約以10m一個(gè)單位進(jìn)行圍堰的設(shè)置，材料便用袋裝沙即可，其高度至少要高于4m，避免管片后豆礫石產(chǎn)生前竄。

4 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)通過(guò)礦山法這種方式對(duì)隧道進(jìn)行施工，是難度最大的。本文主要是通過(guò)對(duì)導(dǎo)臺(tái)施工、管片填充、二次注漿以及特殊情況處理這四個(gè)方面技術(shù)進(jìn)行要點(diǎn)介紹，同時(shí)對(duì)可能產(chǎn)生的施工問(wèn)題以及安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的列舉，并提出了相應(yīng)的改善措施，有助于今后實(shí)際中的應(yīng)用。但具體還是應(yīng)當(dāng)實(shí)事求是，根據(jù)工地的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，確保工作能夠安全高效地進(jìn)行。

[1]尤雪娣. 新奧法在核電廠盾構(gòu)法隧道取水工程中的應(yīng)用[J]. 電力勘測(cè)設(shè)計(jì),2014(4):61-65.

[2]張常光, 張慶賀, 張振光. 盾構(gòu)穿過(guò)礦山法隧道的管片特性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 47(9):1454-1458.

[3]鄧尤術(shù), 楊永祥. 大跨徑地鐵車站 TBM 與暗挖交叉施工技術(shù)[J]. 隧道建設(shè)(中英文), 2012, 32(2):197-200.

[4]張振光, 趙艷粉. 盾構(gòu)在礦山法隧道內(nèi)進(jìn)出洞施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 銅業(yè)工程,2012(2):47-50.