淺析盾構(gòu)長距離穿越全斷面硬巖掘進(jìn)技術(shù)

王貫洲 李尊 吳富強(qiáng)

摘 ?要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市地下空間的開發(fā)利用越來越高。地鐵，管廊施工中盾構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用達(dá)到空前高度，而我國地域遼闊，地下施工中地質(zhì)狀況相對(duì)復(fù)雜，全斷面硬巖富水地質(zhì)對(duì)于地鐵盾構(gòu)施工來說具有相當(dāng)大的難度，在業(yè)內(nèi)一直有著相當(dāng)高的關(guān)注，因此研究該課題具有重要意義。本文結(jié)合施工的相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析施工中的難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施，就長距離穿越全斷面硬巖富水地質(zhì)盾構(gòu)施工簡單闡述個(gè)人觀點(diǎn)，以期對(duì)后續(xù)施工中遇到相似地層能夠提供參考。

關(guān)鍵詞：硬巖富水地質(zhì);盾構(gòu)掘進(jìn);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.43???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：2096-6903（2019）03-0000-00

1 工程概況

廣州市軌道交通七號(hào)線8標(biāo)南村站～中間風(fēng)機(jī)房（不含）盾構(gòu)區(qū)間線路最小曲線半徑R=350米，線路縱斷面為下坡，最大坡度26‰，線路埋深12.04m～36.73m，隧道頂覆土7.86m～32.55m。隧道過珠江瀝窖水道段凈覆土均大于11.5m。區(qū)間隧道于YDK17+427附近穿越北亭斷層。線路主要穿過<6Z>混合花崗巖全風(fēng)化帶、<7>強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<7Z>混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶、<8>中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、<8Z>混合花崗巖中風(fēng)化帶、<9Z>混合花崗巖微風(fēng)化帶等。

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料：<8Z>中風(fēng)化混合花崗巖：裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀局部短柱狀，巖質(zhì)較硬。天然單軸極限抗壓強(qiáng)度值為11.43～58.30Mpa，平均值為26.76Mpa。

<9Z>微風(fēng)化混合花崗巖：局部裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，局部機(jī)械破碎呈碎塊狀，RQD為50～90%，巖質(zhì)堅(jiān)硬。天然單軸極限抗壓強(qiáng)度值為26.4～107.3Mpa，平均值為73.0Mpa。

盾構(gòu)區(qū)間左線長1678.269m，硬巖地層962.57m，占左線線路的57.35%;區(qū)間右線長1703.560m，硬巖地層776.806m，占右線線路的45.6%。

地下水水位普遍較淺，局部埋藏較深，穩(wěn)定水位埋深為3.60～11.0m，地下水位的變化與地下水的賦存、補(bǔ)給及排泄關(guān)系密切，每年5-10月為雨季，大氣降水充沛，水位會(huì)明顯上升，而在冬季因降雨減少，地下水位隨之下降，年變化幅度為2.5-3.0m。

2 盾構(gòu)機(jī)的配置

2.1盾構(gòu)機(jī)刀盤配置

本標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間掘進(jìn)采用兩臺(tái)海瑞克復(fù)合土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，刀盤為復(fù)合面板輻條式，刀盤上安裝有64把齒刀，8把邊刮刀，31把單刃滾刀，4把中心雙刃滾刀，1把超挖刀。刀具在刀盤上的超前量較大，正面滾刀的超前量為175mm，齒刀超前量為140mm，正面滾刀的軌跡間距為100mm，邊緣滾刀的軌跡間距為9.59～100mm。

刀盤在安裝全盤滾刀時(shí)開率為28%，滾刀裝刀刃數(shù)為39刃，為了更有利于破除巖層順利掘進(jìn)，滾刀采用窄刃口標(biāo)準(zhǔn)刀圈（3/4刃口），邊緣滾刀啟動(dòng)扭矩調(diào)整在30N.M，正面在26-28N.M。在盾構(gòu)施工掘進(jìn)過程中時(shí)刻關(guān)注掘進(jìn)參數(shù)的變化，如有異常波動(dòng)隨時(shí)準(zhǔn)備開倉檢查更換刀具，嚴(yán)格制定相關(guān)掘進(jìn)參數(shù)。由于刀盤設(shè)計(jì)為早期復(fù)合型設(shè)計(jì)，開口率相對(duì)較小，泡沫注入口僅有4個(gè)，這給施工中渣土改良帶來一定困難，要時(shí)刻注意注入管路的壓力變化，防止管路堵塞。

2.2盾構(gòu)機(jī)主軸承密封及潤滑配置

兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均為小直徑軸承（2.6米），外密封為三道迷宮式橡膠密封，內(nèi)密封兩道橡膠密封，外密封采用最外層HBW油脂注入密封，后兩道及內(nèi)密封采用EP2潤滑脂。盾構(gòu)區(qū)間過江段相對(duì)埋深較大，降低水頭壓力最大處可達(dá)3.5公斤，在施工掘進(jìn)中為了更好的保護(hù)主軸承防止密封擊穿失效，時(shí)刻密切關(guān)注潤滑油脂注入量及HBW油脂注入脈沖和注入量，潤滑油脂和HBW油脂均采用易注入，且粘度指標(biāo)相對(duì)高的產(chǎn)品，尤其是HBW油脂的質(zhì)量，防止在注入過程中堵塞分配閥。

2.3盾尾密封

本區(qū)間兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)尾盾長度均為3.7米，出廠設(shè)計(jì)為三道盾尾刷，受長度限制不易增加，故改造為4道盾尾刷，考慮到過江段水頭壓力大，裂隙發(fā)育豐富，在下井前更換的盾尾刷均采購高強(qiáng)度，高彈性，增強(qiáng)型鋼絲盾尾刷。焊接過程中嚴(yán)格監(jiān)控焊接質(zhì)量。初始手涂油脂選擇進(jìn)口高質(zhì)量手涂油脂，涂抹過程中保證涂抹質(zhì)量，且保證每層鋼絲束均充滿油脂，鋼絲刷彈性鋼板三角區(qū)域均塞滿油脂，保證彈性鋼板受壓恢復(fù)后產(chǎn)生小的間隙并加強(qiáng)密封效果。

3 盾構(gòu)區(qū)間施工主要風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1盾構(gòu)機(jī)穿越北亭斷裂帶

南村站～中央風(fēng)機(jī)房盾構(gòu)區(qū)間于YDK17+427附近穿越了北亭斷層，斷裂帶地段巖體相對(duì)較破碎，完整性較差，地下水較豐富，活動(dòng)劇烈。

可能存在的風(fēng)險(xiǎn)： 盾構(gòu)穿越該區(qū)域易引起盾構(gòu)機(jī)噴涌、造成地層失水過多從而引起地表沉降，危機(jī)頂部的房屋。

3.2下穿市頭村多幢房屋

盾構(gòu)機(jī)在里程YDK17+400-YDK17+900范圍內(nèi)穿越市頭村隧道正上方房屋30座，影響范圍內(nèi)房屋130余棟。房屋主要為2-5層樓房，個(gè)別為平房。房屋大部分都為磚混結(jié)構(gòu)，有少數(shù)房屋為混凝土結(jié)構(gòu)，房屋基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)、松木樁和混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

可能存在的風(fēng)險(xiǎn)：（1）建筑物在隧道施工影響范圍內(nèi)對(duì)盾構(gòu)引起的地表沉降較為敏感。（2）盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致影響范圍內(nèi)房屋基礎(chǔ)橫、縱向附加不均勻沉降，可能造成房屋開裂、傾覆、倒塌等現(xiàn)象。對(duì)危舊房屋的影響會(huì)進(jìn)一步加嚴(yán)重。

3.3盾構(gòu)機(jī)過珠江瀝滘水道

盾構(gòu)機(jī)在通過房屋后，還要穿越一條600米長的珠江瀝滘水道，珠江瀝滘水道水深2.3m～19.7m，隧道洞頂埋深11.5m～33.0m。

可能存在的風(fēng)險(xiǎn)：

（1）隧道范圍內(nèi)水頭壓較大，可能會(huì)引起噴涌、突水、盾尾刷被擊穿等突發(fā)情況，若水量較大不能及時(shí)有效控制，可能會(huì)淹沒盾構(gòu)機(jī)，甚至危及設(shè)備和人員安全。（2）盾尾漏水、漏漿。（3）主軸承密封失效。（4）鉸接密封失效。（5）盾構(gòu)江底換刀安全風(fēng)險(xiǎn)：坍塌、氣體中毒、減壓病等。（6）在右線過江段有4個(gè)地質(zhì)鉆孔位于隧道正上方，地質(zhì)鉆孔與珠江貫通，易引發(fā)噴涌，嚴(yán)重時(shí)可能造成江水倒灌。（7）盾構(gòu)法施工安全風(fēng)險(xiǎn)：硬巖段盾構(gòu)機(jī)卡殼風(fēng)險(xiǎn)、隧道水平運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)、管片上浮、破損。

4 盾構(gòu)區(qū)間施工重難點(diǎn)分析

4.1保證開挖面土體穩(wěn)定

珠江瀝滘段隧道拱頂上方覆土條件復(fù)雜，且水壓力相對(duì)土壓力更大，如何控制降低施工擾動(dòng)、防止地表沉降、確保盾構(gòu)施工質(zhì)量、避免發(fā)生涌水，坍塌等災(zāi)害是珠江瀝滘段盾構(gòu)區(qū)間掘進(jìn)施工的一大難點(diǎn)。

4.2保證盾構(gòu)機(jī)密封系統(tǒng)完好

盾構(gòu)過江時(shí)，需確保盾構(gòu)的盾尾和鉸接密封、主軸承密封、出土螺旋機(jī)密封系統(tǒng)完好，3大密封系統(tǒng)的完好有效性是保證土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在高水壓環(huán)境下順利、安全掘進(jìn)的必要前提。在施工中要時(shí)刻密切關(guān)注三大密封系統(tǒng)的完好有效。

4.3控制管片上浮

在硬巖地層中掘進(jìn)，一般土倉壓力較小，造成同步注漿漿液的快速流失，形成管片與巖層之間的空洞，后方的水系順著該空洞穿過盾殼與土體的間隙流入土倉內(nèi)，形成螺旋出土口處的噴涌，同時(shí)加劇了漿液的流失。若不能有效的封堵過水通道，則形成惡性循環(huán)。噴涌加劇、施工困難同時(shí)伴隨著管片上浮。

4.4進(jìn)行合理的刀具選擇配置

隧道范圍內(nèi)存在混合巖強(qiáng)、中、微風(fēng)化硬巖地層，且軟硬不均，石英含量也高，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中對(duì)刀具的磨損大，如何進(jìn)行合理的刀具選擇配置，防止刀具發(fā)生非正常磨損，損壞;如何在掘進(jìn)過程中設(shè)定合理優(yōu)化的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，保護(hù)好刀盤、刀具，減小刀具的磨損量，且保證有效連續(xù)掘進(jìn)施工，減少開倉換刀次數(shù);在珠江瀝滘內(nèi)一次性通過的可能性太小，要多次換刀，當(dāng)?shù)毒吣p到一定程度時(shí)，需要在珠江瀝滘內(nèi)選擇適當(dāng)安全位置進(jìn)行換刀作業(yè)，如何選擇適當(dāng)位置，從而保證換刀工作的安全、快捷、及時(shí)是本段盾構(gòu)施工的一大難點(diǎn)。

5過珠江段施工主要安全風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

5.1過珠江風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別

盾構(gòu)下穿珠江瀝滘水道施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屬于工程自身風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)為總部級(jí)。施工中主要的風(fēng)險(xiǎn)源有以下幾點(diǎn)：

（1）隧道范圍內(nèi)水頭壓較大，可能會(huì)引起噴涌、突水、坍塌、盾尾刷被擊穿等情況，若水量較大不能及時(shí)有效控制，可能會(huì)淹沒盾構(gòu)機(jī)，甚至危及設(shè)備和人員安全。（2）盾尾漏水、漏漿。（3）主軸承密封失效。（4）鉸接密封失效。（5）盾構(gòu)江底換刀安全風(fēng)險(xiǎn)：坍塌、氣體中毒、減壓病等。（6）在右線過江段有4個(gè)地質(zhì)鉆孔位于隧道正上方，地質(zhì)鉆孔與珠江貫通，易引發(fā)噴涌，嚴(yán)重時(shí)可能造成江水倒灌。（7）盾構(gòu)法施工安全風(fēng)險(xiǎn)：硬巖段盾構(gòu)機(jī)卡殼風(fēng)險(xiǎn)、隧道水平運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)、管片上浮、破損。

5.2施工管理措施

（1）針對(duì)性編制盾構(gòu)機(jī)過江專項(xiàng)施工方案，并組織專家進(jìn)行審核論證，并嚴(yán)格按審批的方案施工。（2）針對(duì)性編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，提前進(jìn)行演練并儲(chǔ)備應(yīng)急物資;建立與相關(guān)單位應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制。（3）加強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員及管理人員的技能培訓(xùn)、管理培訓(xùn)、安全教育、安全培訓(xùn)、應(yīng)急培訓(xùn)等，提高施工人員的整體素質(zhì)及應(yīng)對(duì)問題的能力。（4）提前做好設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，確保盾構(gòu)機(jī)整體處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場儲(chǔ)備易發(fā)生故障和易損壞的設(shè)備部件。（5）加強(qiáng)對(duì)電瓶車的檢修，禁止電瓶車帶病作業(yè)，加強(qiáng)對(duì)軌道的檢查，盾構(gòu)機(jī)雙軌梁前安裝阻軌器等防溜車設(shè)施。（6）實(shí)行重大風(fēng)險(xiǎn)源領(lǐng)導(dǎo)值班制度。（7）合理組織盾構(gòu)施工，確保整個(gè)現(xiàn)場的工作的有序性和連續(xù)性，充分調(diào)動(dòng)整體的工作積極性。（8）嚴(yán)格貫徹和落實(shí)各項(xiàng)管理制度、風(fēng)險(xiǎn)管控措施和專項(xiàng)方案。（9）做好各項(xiàng)方案、預(yù)案的交底工作。

5.3 技術(shù)措施

5.3.1施工前地質(zhì)補(bǔ)勘

因珠江瀝滘水道為主航道，前期地質(zhì)補(bǔ)勘有8個(gè)孔未能進(jìn)行地質(zhì)鉆孔，只進(jìn)行了物探掃描，不能準(zhǔn)確的反映珠江的地質(zhì)情況，在施工前經(jīng)過多方協(xié)調(diào)與溝通，對(duì)未能鉆孔的8個(gè)地質(zhì)鉆孔注漿進(jìn)行了地質(zhì)補(bǔ)勘，詳細(xì)了解過江段地質(zhì)情況，更有利于制定針對(duì)有效性施工措施，針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)，制定有針對(duì)性的施工技術(shù)措施，做到提前預(yù)判，有的放矢。

5.3.2過江前的盾構(gòu)維修保養(yǎng)

盾構(gòu)進(jìn)入珠江瀝滘水道前，右線預(yù)計(jì)在730環(huán)處進(jìn)行換刀和設(shè)備檢修，左線預(yù)計(jì)在690環(huán)處進(jìn)行換刀和設(shè)備檢修，海瑞克盾構(gòu)機(jī)保養(yǎng)部位主要是：

（1）主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：主要是檢測主驅(qū)動(dòng)密封、旋轉(zhuǎn)接頭的泄漏情況、主軸承保壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)、主驅(qū)動(dòng)馬達(dá)震動(dòng)和齒輪油檢測。

（2）推進(jìn)系統(tǒng)：主要檢測推進(jìn)系統(tǒng)潤滑情況、推進(jìn)油缸位置調(diào)整、管片安裝狀態(tài)下壓力測試。

（3）注漿系統(tǒng)：主要檢測盾尾注漿管是否通暢、注漿泵工作壓力和泵送能力。

（4）聚合物系統(tǒng)：檢測聚合物泵的工作情況、管線加入聚合物的可能性，管路是否有效可用。

（5）人倉保壓系統(tǒng)：檢測samsong系統(tǒng)工作的可靠性穩(wěn)定性，人倉保壓功能完好性和空氣管路泄漏完好情況。

（6）液壓系統(tǒng)：檢測油樣和管線泄漏情況。

（7）泡沫系統(tǒng)：檢測管線的疏通情況。

（8）刀具更換：江底隧道范圍內(nèi)大部分為中風(fēng)化、微風(fēng)化地層，要配置適應(yīng)硬巖的盾構(gòu)刀盤。更換全部刀具。

盾構(gòu)進(jìn)入珠江瀝滘水道前，著重對(duì)主軸承密封、鉸接密封、盾尾密封，螺旋機(jī)閘門裝置進(jìn)行認(rèn)真的檢查、維護(hù)，確保密封效果。

5.3.3注漿系統(tǒng)改造

海瑞克盾構(gòu)機(jī)既有配置同步注漿系統(tǒng)，掘進(jìn)過程中，通過同步注漿系統(tǒng)向剛脫出盾尾的管片背后空隙中注入同步漿液，以達(dá)到將管片和開挖地層間空隙及時(shí)快速有效填充密實(shí)、固定管片位置、防止管片背后空隙形成積水通道，以此保證盾構(gòu)隧道管片快速穩(wěn)定，減少錯(cuò)臺(tái)漏水，保證施工質(zhì)量。

實(shí)際上，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，注入的同步漿液凝固時(shí)間較長，在巖層穩(wěn)定或較穩(wěn)定地段，使用敞開式或欠土壓平衡模式掘進(jìn)時(shí)，注漿漿液難以填充到管片背后拱頂部分空隙，極易形成水流通道，尤其是盾構(gòu)機(jī)在江底基巖中穿過時(shí)，后方水流通過管背頂部形成的水流通道匯聚沿盾殼外間隙流入土倉，由此造成螺旋機(jī)排碴噴水、涌砂和管片錯(cuò)臺(tái)、漏水、地面沉降等問題，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和質(zhì)量。

因此，為保證注漿效果，我項(xiàng)目部決定對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加同步注雙液漿系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的同步注漿罐及膨潤土罐來實(shí)現(xiàn)同步注雙液漿。同步注漿罐儲(chǔ)存水泥漿，膨潤土罐儲(chǔ)存水玻璃，在掘進(jìn)的同時(shí)注入雙液漿，達(dá)到快速有效封頂且漿液不流失效果，能夠快速填充壁后開挖空間穩(wěn)定管片，隔斷水流通道，。同步注雙液漿的流量可達(dá)200L/min，能滿足盾構(gòu)掘進(jìn)需求。

5.3.4參數(shù)設(shè)置

根據(jù)盾構(gòu)機(jī)過魚塘等相似地段施工參數(shù)總結(jié)及左、右線施工的經(jīng)驗(yàn)，盾構(gòu)在過江時(shí)掘進(jìn)<7Z>強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖地層時(shí)，可以選用土壓平衡模式掘進(jìn)，參數(shù)設(shè)定為總推力1000～1600T，刀盤轉(zhuǎn)速1.0～1.5r/min，刀盤扭矩1.5～3.0MN·m，土倉頂壓力為1.6～2.0bar;在掘進(jìn)<8Z>中風(fēng)化混合花崗巖、<9Z>微風(fēng)化混合花崗巖硬巖地層，選用半敞開式掘進(jìn)模式，參數(shù)設(shè)定為總推力800～1300T，刀盤轉(zhuǎn)速1.5～2.5r/min，刀盤扭矩1.0～2.5 MN·m 。施工過程中根據(jù)實(shí)際情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)合理調(diào)整及優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)。

5.3.5防噴涌技術(shù)措施

（1）單液漿、雙液漿結(jié)合使用，及時(shí)環(huán)向封堵。在硬巖地層中掘進(jìn)，尤其是隧道下坡階段，必須快速有效切斷管片與圍巖間隙匯集的地下水與開挖面的水力聯(lián)系。隧道區(qū)間地層含水層中長度越長，管片背后形成通道儲(chǔ)存的水力和壓力就越大;因此，注漿就要密實(shí)填實(shí)襯砌空隙才可以有效阻水，減少后方來水通過通道匯入土倉。為保證注漿效果，過巖層段注漿采用單液漿、雙液漿結(jié)合使用的方式，及時(shí)環(huán)向封環(huán)，5～10環(huán)形成一次雙液漿封環(huán)，阻隔后方的來水，每次封環(huán)2-3環(huán)。在水壓大的情況下，為防止?jié){液注入過程中被水沖走，我方準(zhǔn)備油性聚氨酯及聚氨酯催化劑，保證聚氨酯發(fā)泡至特定強(qiáng)度的時(shí)間控制在10秒左右，保證注漿效果。另外根據(jù)后期的監(jiān)測情況，進(jìn)行二次補(bǔ)漿。

（2）掘進(jìn)控制。盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，嚴(yán)格控制土倉壓力、進(jìn)尺、出土量，土壓力控制在1.6～2.6bar，每進(jìn)尺30cm大約出土一渣斗（約12方），保證盾構(gòu)機(jī)連續(xù)均衡快速通過。掘進(jìn)停止時(shí)，提前保壓，土倉內(nèi)壓力保持與外界水土壓力平衡;開始掘進(jìn)時(shí)螺旋機(jī)排土前，通過刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)把土倉內(nèi)的渣土充分?jǐn)嚢?，使土倉內(nèi)渣土能夠連續(xù)順暢排出，避免渣土離析噴涌或是螺旋機(jī)卡死。

（3）改善渣土性能。當(dāng)噴涌較大時(shí)，向土倉內(nèi)加入高濃度膨潤土、聚合物等改良劑，改善土倉內(nèi)渣土的特性，使渣土具有良好的可塑性、、和易性、止水性及流動(dòng)性，便于螺旋輸送機(jī)順利連續(xù)出渣。

（4）土倉卸壓。當(dāng)拼裝結(jié)束或更換電瓶車后再次掘進(jìn)之前，發(fā)現(xiàn)土倉頂部壓力大于0.6bar時(shí)，及時(shí)從土倉壁11點(diǎn)鐘方向進(jìn)行卸壓，將土倉上部的水放出，當(dāng)土倉頂部壓力卸到小于0.2bar，再轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤將土倉內(nèi)的水和土充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行掘進(jìn)，對(duì)防止噴涌具有一定的效果。另外為防止通過卸壓排除的泥水卸到盾尾后不能抽走，增加盾尾清理的工作量，故將卸壓管接到皮帶上，將卸出的泥水放到渣斗里。

（5）確保出土螺旋機(jī)閘門系統(tǒng)完好。江底位置盾構(gòu)掘進(jìn)地層主要位于<7Z>、<8Z>、<9Z>混合花崗巖地層中，根據(jù)已過類似地層的渣樣分析來看，盾構(gòu)機(jī)所切削下來的石塊較小、較均勻，沒有大石塊。石塊卡螺旋機(jī)閘門的情況發(fā)生的可能性較小。過江前需確保螺旋機(jī)閘門的密封系統(tǒng)良好。

（6）易發(fā)生噴涌的地層中掘進(jìn)保證連續(xù)快速通過，避免或減少在該地段停機(jī)或者進(jìn)行設(shè)備檢修。設(shè)專人對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，快速檢查排除故障，盡可能的減少設(shè)備故障停機(jī)影響施工連續(xù)性。同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期或不定期的檢查和維修保養(yǎng)，對(duì)于各種設(shè)備故障提前做好維修的準(zhǔn)備工作，提前預(yù)判，減少設(shè)備帶病作業(yè)。避免問題出現(xiàn)時(shí)，不能及時(shí)快速恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（7）增加隧道內(nèi)排污能力，保證隧道正常施工。1）做好排污設(shè)備的儲(chǔ)備工作，除現(xiàn)場配備的排污水泵外在倉庫備用足夠的完好可用排污泵，一旦水泵損壞能及時(shí)快速更換，保證及時(shí)將盾尾積水排出保證連續(xù)施工。2）隧道內(nèi)設(shè)置兩套排污系統(tǒng)（一用一備，可以隨時(shí)切換），均可將污水直接抽到始發(fā)井。3）如果盾尾積水無法及時(shí)排出可在喂片機(jī)后方增設(shè)防水堤（沙袋），隔斷后方來水匯集，同時(shí)采取措施將積水向防水堤后方排水優(yōu)先有效保證管片正常拼裝。

5.3.6防盾尾漏水、漏漿技術(shù)措施

（1）進(jìn)入珠江瀝滘前，通過盾尾鉸接區(qū)域黃油嘴注入足量的鋰基脂潤滑油，并對(duì)鉸接密封系統(tǒng)進(jìn)行檢查調(diào)整。

（2）掘進(jìn)過程中嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)，保證姿態(tài)平緩連續(xù)，杜絕頻繁糾偏，或是過急糾偏，時(shí)時(shí)關(guān)注姿態(tài)趨勢防止主機(jī)形成反向折角。

（3）在過江前對(duì)主軸承密封和盾尾密封系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查與維護(hù)，如有必要可提前進(jìn)行內(nèi)側(cè)兩道盾尾刷更換。

（4）盾尾油脂在過江段采用流動(dòng)性密封性泵送性好的油脂，同時(shí)加大盾尾油脂的注入量，在施工中及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)切換保證注入效果。

（5）對(duì)注油脂的管路進(jìn)行改造，加一個(gè)三通，通過管片吊裝孔定期向盾尾刷內(nèi)補(bǔ)注盾尾油脂，防止盾尾漏水。

（6）嚴(yán)格控制盾尾油脂的有效注入量，管片拼裝前要充分清理盾尾泥沙積物，并檢查管片密封止水條固定情況;加強(qiáng)檢查盾尾密封腔油脂密封狀況。并根據(jù)潮汐變化，不斷調(diào)整盾尾油脂和同步注漿的注漿壓力。

5.3.7江底換刀技術(shù)措施

（1）開倉換刀前，先在盾尾后5～6環(huán)注雙液漿進(jìn)行封環(huán)，同時(shí)在盾體外注聚氨酯封住后方來水。

（2）在地層不好的地方換刀時(shí)，應(yīng)先帶壓進(jìn)倉觀察掌子面，如果掌子面不穩(wěn)定則帶壓換刀，若確認(rèn)掌子面穩(wěn)定時(shí)，可改為常壓換刀。

（3）右線進(jìn)入主航道<7Z>地層前，一定要在<8Z>地層完成一次全面換刀 。

（4）江底換刀時(shí)，選擇破巖能力好、耐磨性較高的刀具，盡量減少開倉換刀頻率，換刀時(shí)如發(fā)現(xiàn)刀具偏磨不轉(zhuǎn)的，必須進(jìn)行更換。

5.3.8掘進(jìn)地質(zhì)鉆孔區(qū)域技術(shù)措施

（1）在到達(dá)地質(zhì)鉆孔前，在<8Z>地層進(jìn)行開倉檢查更換刀具，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維修，確保盾構(gòu)機(jī)能連續(xù)、快速的通過該段區(qū)域。

（2）盾構(gòu)過珠江主航道下部<7Z>地層及地質(zhì)鉆孔時(shí)，土倉上部土壓比計(jì)算土壓稍高并且不超過0.2bar（不考慮水壓），故在掘進(jìn)該段時(shí)土倉壓力將控制在1.5bar左右。

（3）聯(lián)系有經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目，確認(rèn)聚氨酯和催化劑的品牌和配比，凝固時(shí)間，發(fā)泡效果、施工工藝等，并安排工人熟悉施工方法，確保施工時(shí)能熟練操作。

（4）每環(huán)掘進(jìn)完成或開倉換刀后嚴(yán)格確認(rèn)關(guān)好螺旋輸送機(jī)前閘門和人倉門，并定期檢查，確保螺旋輸送機(jī)前閘門和人倉門密封完好性能。

（5）確保隧道排污系統(tǒng)的完好性（由于管線較長，需在管線中部設(shè)增壓泵或其他措施加壓排水），能及時(shí)快速的將隧道內(nèi)積水抽出來，施工現(xiàn)場多備幾臺(tái)15KW的水泵，如水泵損壞，可以及時(shí)進(jìn)行更換。

（6）將相鄰標(biāo)段左、右線隧道洞門用磚進(jìn)行封堵，防止因江水倒灌危及相鄰標(biāo)段安全的事故發(fā)生。

5.3.9保證施工連續(xù)性的技術(shù)措施

（1）選擇合適的掘進(jìn)模式，設(shè)定合理的掘進(jìn)參數(shù)，避免在掘進(jìn)過程中發(fā)生螺旋輸送機(jī)卡死、刀盤卡等狀況，保證掘進(jìn)的順利、連續(xù)。

（2）充分調(diào)動(dòng)掘進(jìn)班的勞動(dòng)積極性，優(yōu)化合理安排，定崗定責(zé)，加強(qiáng)各個(gè)工序之間的銜接，保證盾構(gòu)施工的連貫性。

（3）加強(qiáng)洞內(nèi)、洞外、地面的溝通，保證盾構(gòu)施工的各種材料的供應(yīng)正確、及時(shí)。

（4）根據(jù)施工計(jì)劃，對(duì)各種施工材料及設(shè)備及時(shí)采購，保證施工材料的充足、設(shè)備的完好。

（5）有專業(yè)技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)配套設(shè)備的保養(yǎng)工作，保證設(shè)備的完好使用率，減少故障停機(jī)。

（6）在洞內(nèi)安裝道岔，減少換電瓶車時(shí)間，保證施工的連續(xù)性。

（7）優(yōu)化電瓶車編組，在一列電瓶車上多加一個(gè)管片小車，使管片能一次運(yùn)進(jìn)去，節(jié)約時(shí)間，保證施工連續(xù)。

6 結(jié)語

本標(biāo)段屬于在地鐵盾構(gòu)施工中穿越全斷面硬巖地層相對(duì)較長的，并且主要穿越線路均在江底，江面有航道四季通航，過往船只較多，在施工中存在比較大的風(fēng)險(xiǎn)，本項(xiàng)目部在施工前準(zhǔn)備充分，施工中組織銜接緊湊，雖然江底巖層強(qiáng)度高，換刀頻率高（在江底雙線前后換刀高達(dá)24次），但最終安全順利貫通。通過以上總結(jié)梳理以期能為后續(xù)盾構(gòu)施工在相似地質(zhì)條件下提供借鑒可能。

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收稿日期：2019-06-11

作者簡介：王貫洲（1985—），男，河南汝州人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：地鐵盾構(gòu)施工及設(shè)備管理;李尊（1990—），男，江蘇徐州人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：地鐵盾構(gòu)施工;吳富強(qiáng)（1989—），男，河南鞏義人，大專，中級(jí)工程師，研究方向：地鐵盾構(gòu)施工及設(shè)備管理。

The Tunneling Technology of Shield Tunneling for Long Distance Through Full-section Hard Rock

WANG Guan-zhou，LI Zun，WU Fu-qiang

（China Communications Tunnel Engineering Bureau Co.， LTD.， Beijing ?100088）

Abstract：?With the development of our country's economy， the development and utilization of urban underground space is more and more high， the subway， the utility tunnel construction in the use of shield construction technology to an unprecedented height， and vast area in our country， the construction of underground geological condition is very complex， in each city is a new challenge， full face hard iwatomi water geology for subway shield tunnel construction is also considerable difficulty， in the industry has a very high attention， therefore also has a research on this subject has important significance. Combined with relevant practical experience in construction， this paper analyzes the difficulties in construction and countermeasures， and briefly expounds personal views and views on the construction of long distance crossing full-section hard rock water-rich geological shield， so as to provide references for similar strata encountered in subsequent construction.

Keywords：?hard rock rich water geology; Shield tunneling; The construction technology