盾構法隧道施工理念與管理方針研究

中鐵十五局集團有限公司，上海 200070

近年來，隨著盾構法在地下鐵道及公共管廊工程等基礎設施建設中的普遍應用，盾構施工已成為城市基建工程風險管理新的熱點。正確認識盾構法隧道的施工特點及相關風險，從方法論層面總結一套行之有效的施工管理理念方針，對指導相關工程建設實施及城市安全風險管控具有重要的現實意義。

1 工程概況及重難點

盾構法隧道施工因其設備工藝的特殊性，普遍具有系統繁雜（如機械裝置、電力系統、液壓系統等）、工藝多樣（如隧道掘進、管片拼裝、同步及二次注漿等）、條件苛刻（如占道施工、特殊不良地質、下穿構建筑物）等特點。

天津地鐵10號線（一期工程）柳林路站至環宇道站區間工程設計為雙單線隧道，線路由南向北，自柳林路站向環宇道站方向掘進，途經天津醫專、航道工程處，下穿臺兒莊路、海河及海河東路。區間左線全長1093.331m，右線全長1031.102m；隧道結構頂部覆土厚度約10.8～21.1m，地層以粉土、黏土、粉質黏土及淤泥質土為主，軟弱富水，局部有承壓水層。管片采用3+2+1模式組合錯縫拼裝；管片寬1500mm、厚350mm，襯砌外徑為6200mm、內徑為5500mm。

該工程具有一般地鐵盾構工程地質、水文及城市環境相關風險，其重難點為盾構下穿海河施工，具有河域寬、覆土淺、坡度大的突出特點。

2 施工風險及控制指標

2.1 施工風險

經調查識別，該工程區間沿線穿越Ⅰ～Ⅲ級風險源共16處。其中，盾構下穿海河為Ⅰ級風險源；盾構施工自身風險為Ⅱ級風險源；Ⅲ級風險源14處，主要為盾構始發接收和下穿建構筑物、市政道路、水電及燃氣管網等。

盾構施工涉及的主要風險類型：區間地面沉降開裂、市政管線設施破壞、周邊構建筑物變形裂縫、盾構漏水流砂、噴涌以及河床擊穿河水倒灌等。在右線下穿海河段，河域寬度為178.445m，最小覆土厚度為9.3m，線路坡度為28‰，南岸護岸樁底與隧道凈距1.73m。該項目為天津已實施下穿海河工程中河域最寬、覆土最淺、坡度最大的地鐵盾構隧道[1]。

2.2 控制指標

根據工程設計與實施條件，對工程風險進行系統分析與評估，建立了4個控制指標體系，指導盾構施工及控制相關風險，如表1所示。

表1 盾構施工管理控制指標體系

根據管控指標體系優化項目制度設計和資源配置，實現了管理的“透明化”“標準化”“規范化”，提高了盾構施工的可控性。

3 施工理念與管理方針

3.1 施工理念

根據工程設計、實施條件及相關規范標準要求，結合過往同類型工程經驗，提出“精準掘進、敏捷反應、均衡施工”的盾構施工理念。

（1）精準掘進。精準掘進主要體現為條件精準、參數精準、控制精準。為了切實做到精準掘進，在盾構始發前，充分收集相關工程資料，并到現場實地調查、測量、取樣，確保相關數據準確可靠；根據地質水文及工程設計情況，選用鐵建重工土壓平衡盾構機，在最小轉彎半徑、最大掘進坡度、適應地層、覆土厚度及管片參數等關鍵方面與設計要求一一比對，確保完全達標；根據相關規范標準，對盾構機各個系統裝置進行全面系統的調試、測試及評估驗收，確保配置齊全有效，相關功能性能滿足要求；通過下達盾構掘進指令明確地質條件、設計工況、盾構參數設定、掘進管理要求；安排值班工程師跟班指導，對相關指標進行過程控制；實施交接班管理制度，由帶班領導組織項目技術、盾構機電、安全、測量及作業層隊長、班長、拼裝手、盾構司機等關鍵崗位人員參會，對當班施工情況進行復盤，提出改進措施，并有效傳達至接班人員。實踐表明，實施精準掘進對提高盾構施工質量、加快盾構施工進度、保障盾構施工安全等方面的可控性具有決定性意義，也是盾構施工管理的內在要求。

（2）敏捷反應。施工過程中，工程地質水文條件經常變化，工程設計曲線、坡度等間或變化，機械設備狀態時有變化。為此，必須做到敏捷反應，這樣才能及時應對相關情況，有效控制風險。同時，敏捷反應也是精準掘進的客觀要求。為此，要跟班管控、實時采集、監測到位、反饋及時、反應高效。值班工程師制度、交接班管理制度、監測方案、盾構掘進指令制度，及監控和網絡通信等設施配備，為相關工作執行落實提供了有力保障。

（3）均衡施工。施工過程劃為六個階段：一是盾構始發至封洞門，二是封洞門至百環，三是百環至海河護岸樁，四是下穿海河，五是對岸護岸樁至接收前50環，六是接收前50環至盾構接收。根據各階段地質水文、環境變化及機械維保等要求，確定不同的施工節奏，排布施工計劃；根據計劃組織管片等物資供應，配置區間左右線施工班組；通過盾構掘進指令將每班施工任務下達至班組，每天白、夜兩班連續均衡施工，做到工序連續、質量可控、節奏穩定，施工風險及進度控制有保障。

3.2 管理方針

以“精準掘進、敏捷反應、均衡施工”的理念為指導，結合工程實際特點和過往施工經驗，根據風險管控要求，確立“定參數、穩姿態、緩糾偏，強密封、嚴注漿、勤量測，重維保、勻推進、快應急”的盾構施工管理方針。

（1）定參數、穩姿態、緩糾偏。①定參數：定參數為精準掘進的客觀要求和基本反應，基于對水文地質、周邊環境、機械設備配置性能等條件的掌握，結合過往施工經驗，科學設定盾構參數，并在施工過程中根據相關條件變化及時調整優化。②穩姿態：通過相關參數設定及施工過程管控，確保盾構不栽頭、管片不上浮、線路不跑偏。根據地質軟弱富水的特點，通過分區油缸壓力的設置，使盾構保持“抬走”姿態推進；在下穿海河段，通過壓低盾構走勢預留一定管片上浮量，控制盾構工后軸線偏差。③緩糾偏：當出現盾構偏位、管片上浮等情況時，不應急于糾偏，根據偏移量的大小將糾偏進尺分配到后續數環范圍，以有效避免管片破損滲漏、線形突然升降變化的不利情況。

（2）強密封、嚴注漿、勤量測。①強密封：強化對盾構主驅動、盾尾、鉸接及螺旋機等關鍵裝置的密封管理，加強施工過程中對密封油脂注入的監測，由值班工程師對相關部位進行實時巡查、檢查、測量，確保密封有效，以防盾尾滲漏、螺旋機噴涌等風險。同時，注意管片襯墊及防水、螺栓孔密封襯墊、螺栓復緊及管片拼裝質量控制。②嚴注漿：包括同步注漿及二次注漿。根據水文地質條件情況，合理設定注漿壓力和注漿量，確保盾體與管片之間間隙的填充效果，以控制管片變形及上浮、區間地面及構建筑物沉降變形。在下穿海河段，為切實防治擊穿河床，注漿作業以注漿壓力為主控指標[2]。局部出土超方，及時二次補漿。③勤量測：監控量測是反映盾構施工質量安全控制的基本指標，是風險監控的有效手段。洞內、區間地面、周邊構建筑物及下穿海河區域都要設定相關控制點，編制專項監測方案，通過實時監測盾構隧道變形、位移、地面沉降或隆起及構建筑物變形等指標變化，有效指導盾構施工[3]。

（3）重維保、勻推進、快應急。①重維保：盾構法隧道施工是典型的機械法施工，機械設備狀態尤為重要。建立科學的維保管理制度，使用質量可靠的油脂材料，規范開展維保作業，并結合第三方檢測，確保機械始終處于健康狀態。②勻推進：控制推進速度、協調工序銜接、材料儲備充裕、調度工作高效，以在相應施工階段實現連續均衡施工，將隧道線形控制在最佳狀態，將變形沉降控制在最小范圍，工程實施穩步推進。③快應急：準確認識施工風險，為應對相關情況做充分的準備。為做到快應急，需要應急預案可行有效、應急物資充足到位、應急人員隨時待命；施工過程中，還要加強應急培訓宣傳、應急物資盤點、應急演練測試等。

4 結束語

盾構工程的施工工藝、施工階段及風險控制等方面有很多共性特點。天津地鐵10號線柳林路站—環宇道站區間盾構工程具有城市地鐵隧道盾構工程的基本特點，具有一定典型性、代表性。該項目以“精準掘進、敏捷反應、均衡施工”的施工理念及“定參數、穩姿態、緩糾偏，強密封、嚴注漿、勤量測，重維保、勻推進、快應急”的管理方針為指導，在盾構施工風險、質量及進度控制等方面取得了顯著效果，對同類型盾構法隧道施工管理也具有較好的借鑒意義。