盾構(gòu)法施工在過江隧道中的風(fēng)險及應(yīng)對措施芻議

孫佳SUN Jia

（中交隧道工程局有限公司，北京100088）

0 引言

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，推動了我國施工技術(shù)的不斷進步，盾構(gòu)法施工不斷應(yīng)用在過江隧道施工中，然而過江隧道盾構(gòu)法施工同時存在一定風(fēng)險，因此，在過江隧道盾構(gòu)法施工過程中應(yīng)當(dāng)就各種風(fēng)險采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，保證過江隧道盾構(gòu)法施工的順利開展。

1 盾構(gòu)法施工概述

目前，盾構(gòu)法施工主要是利用現(xiàn)有的盾構(gòu)機械完成地下隧道暗挖的一種施工技術(shù)。盾構(gòu)法施工主要采用盾構(gòu)機來完成隧道挖掘工作，目前泥水平衡盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)是盾構(gòu)法施工中常用的兩種盾構(gòu)設(shè)備，以上兩種設(shè)備其工作原理大體上相同，只是在出土或出渣方面的原理存在差異。在過江隧道盾構(gòu)法施工中，可以根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和地下水位的具體情況來選擇具體施工設(shè)備。施工速度快、自動化程度高、一次成洞、不受地面交通和氣候的影響以及不影響地面交通等優(yōu)點，同時盾構(gòu)法施工適用于隧道埋深較大、洞線較長的隧道工程施工。盾構(gòu)法施工技術(shù)經(jīng)過近年來的不斷發(fā)展，已日趨成熟，然而由于不同工程地質(zhì)條件和現(xiàn)場施工技術(shù)管理水平的不同，在盾構(gòu)法施工過程中仍然存在一些風(fēng)險。

2 盾構(gòu)法施工在過江隧道中的風(fēng)險及應(yīng)對措施

在直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工中，盾構(gòu)機的施工在頭頂懸河的狀態(tài)下進行，加上地下水豐富的施工環(huán)境，在一定程度上加大了施工風(fēng)險和難度，此外，盾構(gòu)機在過江時的一些客觀條件限制，使得直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工存在一定風(fēng)險。因此，在直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工過程中應(yīng)當(dāng)就各種風(fēng)險采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，保證南京過江通道盾構(gòu)法施工的順利開展。

2.1 盾構(gòu)機適應(yīng)性和可靠性風(fēng)險及應(yīng)對措施 過江隧道盾構(gòu)法施工的前提和施工成敗的關(guān)鍵在于盾構(gòu)機是否合理選擇，同時盾構(gòu)機械設(shè)備的安全性、可靠性以及其性能的穩(wěn)定性直接影響著過江隧道盾構(gòu)法施工進度，因此，盾構(gòu)機適應(yīng)性和可靠性對過江隧道工程的盾構(gòu)法施工的成敗有著重要影響。對此，在過江隧道盾構(gòu)法施工前應(yīng)當(dāng)仔細研究施工現(xiàn)場的水位地質(zhì)條件和工程地質(zhì)，同時根據(jù)過江隧道工程的實際特點選擇相關(guān)盾構(gòu)機械設(shè)備，并從切削刀盤的種類、主軸的扭矩、出土方式、推進能力以及盾構(gòu)機械的密封性能等方面選擇相應(yīng)的盾構(gòu)機械設(shè)備，并配置相關(guān)突發(fā)事故處理設(shè)備。為了保證直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工的順利開展，選擇的盾構(gòu)機械設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備在出現(xiàn)故障時易于及時現(xiàn)場維修和更換，同時保證盾構(gòu)機械設(shè)備部件原材料性能良好且無損傷，盾構(gòu)機械設(shè)備的大軸承應(yīng)當(dāng)能夠承受長時間的擠壓力和扭轉(zhuǎn)力矩負荷作用，并且盾構(gòu)機械設(shè)備的大軸承應(yīng)當(dāng)保證其使用周期在15000h以上，液壓推進系統(tǒng)的性能應(yīng)當(dāng)具備較高的可靠性。盾構(gòu)機械設(shè)備應(yīng)當(dāng)配備耐磨性較高的盤刀和滾刀來防止刀具在砂礫等復(fù)雜地質(zhì)條件下的快速磨損，同時刀具應(yīng)當(dāng)具備在局部氣壓下或常壓下易于更換的特點。此外，測定工作面水土壓力的傳感器、超前地震波探測系統(tǒng)以及超聲波自動檢測系統(tǒng)等元件必須具備可靠性、耐震動性以及在潮濕等惡劣條件下正常工作的能力。

2.2 開挖面障礙物風(fēng)險及應(yīng)對措施措施 直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工往往會受到復(fù)雜的工程地質(zhì)條件和地質(zhì)勘探局限性的限制，過江隧道工程穿越的地層中可能會出現(xiàn)包括舊橋臺、廢棄鋼筋混凝土樁以及人防工事等在內(nèi)的各類障礙物，使得盾構(gòu)機的推進受到影響或?qū)е露軜?gòu)機損壞。對此，可以采用超聲波障礙探測方法在開挖前方20m范圍進行障礙物探測，及時找出大石、廢樁等障礙物的具體位置，并提前進行處理。在進行障礙物處理時，一方面可以附設(shè)從密封艙隔板中向工作面延伸的鉆機，及時破除障礙物；另一方面設(shè)置石塊破碎機來將石塊障礙物破碎到粒徑在10mm范圍內(nèi)，使其隨著泥漿排出。此外，為了對由于障礙物造成的盾構(gòu)機故障的維修，應(yīng)當(dāng)設(shè)立氣壓進出閘門，局部氣壓下進入密封艙排障，來對盾構(gòu)機刀盤進行維修。

2.3 隧道上浮風(fēng)險及應(yīng)對措施 盾構(gòu)設(shè)備在掘進過程中，具有一定壓力的泥水有可能從開挖面沿著后盾殼竄到盾尾，有的甚至?xí)Z到已經(jīng)建設(shè)完成的隧道襯砌外面，導(dǎo)致已經(jīng)建成的隧道被泥水所包裹，使隧道面臨上浮風(fēng)險。此外，漿液參數(shù)以及汽配比的適應(yīng)程度也會導(dǎo)致過江隧道出現(xiàn)上浮風(fēng)險。因此，為了有效預(yù)防隧道上浮風(fēng)險，一方面應(yīng)當(dāng)加強注漿控制。在進行注漿時可以采用同步注漿來對隧道上浮進行有效控制。在進行同步注漿時，其性能指標應(yīng)當(dāng)滿足初凝3～5h，終凝4～12h，加入促凝劑后，初凝時間可以縮短到45min，在固結(jié)體強度方面應(yīng)當(dāng)滿足1d大于等于0.3MPa，28d大于等于2.5MPa的性能指標。同時，在進行注漿過程中，應(yīng)當(dāng)對注漿壓力進行控制，避免注漿壓力過大而出現(xiàn)江底冒漿和管片位移變形。另一方面，采用其他抗浮措施，如適當(dāng)提高同步注漿漿液的稠度；將管片間螺絲復(fù)緊，盡量減少螺栓和管片間的自由活動空間；在盾構(gòu)機的推進過程中，為了減小千斤頂后坐力中的向山上分力，可以采用將盾構(gòu)的坡度設(shè)置為略小于隧道的坡度等抗浮措施。

2.4 工作面失穩(wěn)、透水以及塌方風(fēng)險及應(yīng)對措施 由于直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工是穿越江河施工，工程的上面是奔流不息的江河，河水壓力較大，加上其地質(zhì)條件大多為透水性較強的砂質(zhì)土或淤泥，使得直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工過程中面臨著工作面失穩(wěn)、透水以及塌方風(fēng)險。為了有效降低工作面失穩(wěn)、透水以及塌方風(fēng)險，在選擇盾構(gòu)機型時應(yīng)當(dāng)選擇密閉性能相對較高泥水平衡盾構(gòu)機，同時對于不同地質(zhì)條件的過江隧道盾構(gòu)法施工應(yīng)當(dāng)控制好掘進方法、掘進速度以及相關(guān)掘進穩(wěn)控措施。此外，為了有效降低工作面失穩(wěn)、透水以及塌方風(fēng)險，還應(yīng)當(dāng)落實隧道結(jié)構(gòu)的自防水工作。一方面落實管片防水工作，目前，大多數(shù)采用盾構(gòu)法施工的過江隧道均采用鋼筋混凝土管片拼接而成，因此，管片防水性能直接決定了隧道的防水性能，在進行直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工時，可以采用高精度模具來確保管片的尺寸精度，并在拌制混凝土?xí)r嚴格按照隧道工程設(shè)計的防水等級和試驗確定的配合比來進行；另一方面是加強注漿防水工作。

3 結(jié)束語

近年來，隨著我國交通運輸業(yè)的不斷發(fā)展，各類過江隧道不斷增多。由于過江隧道盾構(gòu)法施工是穿越江河施工，地下水豐富的施工環(huán)境，在一定程度上加大了施工風(fēng)險和難度，加上盾構(gòu)機在過江時的一些客觀條件限制，使得過江隧道盾構(gòu)法施工存在一定風(fēng)險，因此，在直徑12m、雙線南京過江通道盾構(gòu)法施工過程中應(yīng)當(dāng)就各種風(fēng)險采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，保證南京過江通道盾構(gòu)法施工的順利開展。

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