成都地鐵盾構施工的質量與安全控制

摘 要：成都地鐵處于富水砂卵石地層，給盾構施工帶來很大的困難。文章通過對危險源及掘進過程的特點分析，提出了相應的工程質量與安全控制措施。工程應用結果表明，控制措施的實施既符合成都地鐵的地層特點，又確保了盾構工程施工按期保質的完成。

關鍵詞：成都地鐵；盾構施工；質量與安全控制

1 概述

成都地鐵所處地層巖體松散、無膠結、自穩能力差、單個石塊強度高，卵石塊在地層中起骨架作用。砂卵石地層是一種典型的力學不穩定地層，顆粒之間的空隙大，沒有粘聚力，砂卵石地層顆粒之間點對點傳力，地層反應靈敏，盾構施工中刀盤旋轉切削時，地層很易破壞原來的相對穩定或平衡狀態而產生坍塌，引起較大的地層損失和圍巖擾動。地層中出現有少量的大卵石，也給盾構施工帶來很大的困擾。

同時，成都的地層富水，地下水位枯水期埋深一般在3～5m之間，峰水期埋深一般在1～3m之間，最小埋深為0.2m。盾構機在掘進過程中，局部水壓會很大，會對盾構造成一定的影響，特別是開挖面的穩定。砂卵石地層，圍巖整體強度較低，但單個卵石塊體強度非常高，因此在盾構推進過程中，難免要對盾構刀具產生較大的磨損與破壞，影響盾構施工的效率與成本。

文章結合在成都地鐵富水砂卵石地層中盾構施工的特點，提出了相應的施工質量與安全控制措施。具體工程應用結果表明，成都地鐵成功穿越了大量老舊建筑群，并多次穿越沙河，總體施工質量和安全可控，沉降監測數據穩定，確保了盾構工程施工按期保質的完成。

2 危險源的管控措施

為確保盾構掘進正常、順利推進及盾構區間沿線危險源管理受控，應在盾構始發前對沿線地質狀況、建（構）筑物、地下管線、地下空洞及有害氣體等進行詳細調查和地質補勘。根據設計文件和現場調查結果，對標段內的危險源進行評估和辨識，并編制相應的盾構施工安全專項方案并組織專家對盾構吊裝、盾構始發與到達、盾構帶壓換刀、盾構穿越特重大危險源等安全專項施工方案進行評估論證。重特危險源辨識、評估及安全專項方案的評審論證是一項非常重要的工作，直接指導和影響盾構掘進施工，也是管控重特大危險源的依據，同時有必要對盾構區間危險源建立管理臺賬并實施動態管理。

為加強成都地鐵建設工程重大危險源的安全管理，積極防范地鐵工程施工質量安全事故的發生，杜絕重特大安全事故，提出了盾構在穿越重特大危險源前必須實施開工條件驗收，并由總監理工程師組織參建各方召開開工條件驗收會并經各方驗收合格后方可開工。此管控措施的實施使得參建各方更有效地對重特大危險源進行管控，特別是在目前成都地鐵投融資管理模式下豐富了現場施工監理管理手段和辦法，在成都地鐵3、7號線實施過程中充分利用重、特大危險源開工條件驗收制度進行現場管控，取得了良好效果，同時也受到參建各方的好評。

3 盾構掘進過程中的質量與安全控制

3.1 盾構掘進施工的總體要求

盾構施工中應嚴格執行“控制欠壓、充分注漿、深層量測、主動防護”的十六字方針和“嚴格控制掘進參數、評估地層空洞隱患、監理全程跟機旁站、對比分析監測數據、保障應急快速處置”的五條安全措施。同時根據盾構掘進地段地質情況及時調整掘進參數，做好渣土改良，保持土壓平衡模式掘進，控制超挖量。

3.2 盾構正常掘進的過程管控措施

盾構掘進過程中，重點對盾構掘進參數進行檢查并獨立的對每環參數進行了記錄和分析，實時對隧道成型質量、隧道軸線偏差情況等進行監控，對地面及建筑物沉降監測數據及時進行對比分析，發現異常情況已及時要求施工單位進行了處置。對每環掘進參數進行詳細記錄并堅持每天對掘進情況進行安全評估，同時實施每周、每100環結合盾構的出渣量、注漿量、監測情況進行盾構區間安全評估，對掘進過程中多出渣段（異常段）采取加大同步注漿量、二次補充注漿、洞內深孔注漿、地面鉆孔注漿排查等方式及時回填密實地層。

3.3 盾構穿越重、特大危險源的過程控制

盾構穿越重、特大危險源的過程控制是地鐵盾構施工一項非常重要的工作，直接影響盾構施工是否能正常、平穩、安全推進，為此在成都地鐵盾構工程施工時業主從重、特大危險源辨識及清單發布-安全專項施工方案專家評審-開工條件驗收-重、特大危險源實施過程的跟蹤管理等環節制定了一系列管理措施。

（1）依據設計圖紙及危險源具體情況，組織編制針對性的實施細則。（2）嚴把開工條件驗收關。（3）施工過程中認真落實和執行相應的措施和要求。（4）對出渣量、注漿量等重要掘進參數進行監督，確保出渣量可控、注漿飽滿。（5）利用地鐵建設安全風險監控系統加強盾構穿越重、特大危險源的管控。

3.4 盾構掘進施工難點的質量控制技術

3.4.1 渣土改良成都砂卵石地層中掘進施工，如果渣土改良不好，刀盤、土倉很容易結泥餅，嚴重影響掘進施工出渣量控制，甚至威脅地面安全。

根據隧道工程地質和水文地質條件、地表環境情況，對流塑性和抗滲性不滿足掘削面穩定要求進行渣土改良。選用優質泡沫劑，輔以添加對應地層特性的化學試劑，使之成為密水性好、流塑性好、和易性好的土倉承壓介質。改良好的渣土在土倉中準確傳遞開挖面的水、土壓力，實施土壓平衡掘進，減小對地層的擾動，同時也可減小對刀盤、刀具和螺旋輸送機的磨損。

3.4.2 防噴涌技術

（1）盾構螺旋輸送機系統必須具備斷電自動關閉后閘門功能。（2）增強渣土改良，適當調整加入的泡沫劑參數，保持渣土的良好流動性。渣土變干，采用“濕泡沫”；渣土變稀，采用“干泡沫”。（3）嚴格控制加水量，在保持出渣順暢前提下盡量減少加水。（4）嚴禁空倉作業、欠壓掘進，采用較高的土倉壓力（土倉壓力一般不宜超過3bar，以防擊穿盾尾刷）的滿倉模式掘進。（5）選用阻水性能好的優質盾尾油脂。

3.4.3 防結泥餅技術

（1）合理設計刀盤開口方式，配置刀具。（2）監控刀盤溫度、土倉壓力，控制好刀盤扭矩。（3）根據刀盤溫度和扭矩，適當加大向土倉內加水量，以保證及時降溫和調稀渣土。（4）使用優質泡沫進行渣土改良，加強渣土和易性、流動性。必要時螺旋輸送機內也要加入泡沫，以利于渣土的排出。（5）掘進間隙時間，繼續向土倉中加注適量冷卻水浸泡。（6）泥餅可采用人工進倉清除。

4 結束語

文章結合成都富水砂卵石地層的特點，通過對危險源及掘進過程的特點分析，提出了盾構施工中工程質量與安全控制措施，特別是盾構穿越重、特大危險源的過程控制措施，并提出了盾構掘進施工難點的質量控制技術，工程應用結果表明，控制措施的實施既符合成都地鐵的地層特點，又確保了盾構工程施工按期保質的完成。

參考文獻

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