摘要：本文重點(diǎn)介紹了盾構(gòu)始發(fā)的前期準(zhǔn)備工作，盾構(gòu)始發(fā)的步驟，以及在盾構(gòu)始發(fā)過程中主要存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和針對風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)采取的應(yīng)對措施。
　　關(guān)鍵詞：盾構(gòu),始發(fā),風(fēng)險(xiǎn),措施
　　1前言
　　目前國內(nèi)各大城市為緩解交通壓力積極修建地下軌道交通，盾構(gòu)施工因其安全高效的優(yōu)越性被國內(nèi)外地鐵界所青睞。即使使用盾構(gòu)也有一定的風(fēng)險(xiǎn)。如盾構(gòu)在隧道掘進(jìn)時(shí)只能前進(jìn)，不可后退，一旦盾構(gòu)機(jī)本身出現(xiàn)致命的故障，可能會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。在始發(fā)階段出問題的概率偏高，即使是非常有經(jīng)驗(yàn)的承包商也常會(huì)在始發(fā)時(shí)發(fā)生事故。
　　2始發(fā)前期準(zhǔn)備工作
　　為保證盾構(gòu)機(jī)順利始發(fā)，需進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作，主要包括：①端頭加固；②洞門鑿除及環(huán)板安裝；③地面相關(guān)配套設(shè)施安裝調(diào)試；④盾構(gòu)機(jī)托架及反力架安裝；⑤軌道鋪設(shè)；⑥盾構(gòu)機(jī)下井、組裝調(diào)試等。
　　2.1端頭加固
　　在盾構(gòu)始發(fā)前，一般要對洞口地層的穩(wěn)定情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并采取有針對性的處理措施。端頭加固一般采用攪拌樁、旋噴樁、素混凝土連續(xù)墻、凍結(jié)法、注漿法、SMW工法等。選擇哪一種方法要根據(jù)具體地層情況來定，并嚴(yán)格控制整個(gè)過程。端頭加固土體須具有良好的穩(wěn)定性和防水性，確保盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時(shí)端頭土體不坍塌不滲漏。
　　2.2洞門鑿除
　　在洞門破除前，需要在洞門范圍內(nèi)梅花型打孔，深度在1.5～2.0m左右，間距約為1m，通過觀察有無滲水漏砂來辨別洞門的安全。若無明顯滲漏水洞門鑿除分區(qū)分塊自上而下人工鑿除。
　　2.3地面相關(guān)配套系統(tǒng)
　　地面系統(tǒng)主要包括渣土、管片等運(yùn)輸系統(tǒng)、攪拌站注漿系統(tǒng)、電瓶車充電系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。
　　2.4托架及反力架安裝
　　2.4.1托架安裝
　　盾構(gòu)需以一定的坡度始發(fā)，但考慮到盾構(gòu)在始發(fā)掘進(jìn)過程中，由于盾構(gòu)機(jī)自身重心靠前，始發(fā)掘進(jìn)時(shí)容易產(chǎn)生向下的“磕頭”現(xiàn)象，托架標(biāo)高需高于設(shè)計(jì)標(biāo)高20～30mm，盾構(gòu)機(jī)托架安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)計(jì)劃姿態(tài)進(jìn)行設(shè)置，垂直于洞門方向進(jìn)行擺放，托架由型鋼加工而成，現(xiàn)場拼裝。
　　2.4.2反力架安裝
　　盾構(gòu)反力架由鋼環(huán)、后盾框及鋼支撐組成，盾構(gòu)向前掘進(jìn)時(shí)的反向力，通過反力架傳遞至主體結(jié)構(gòu)的底板和頂板上，盾構(gòu)反力架應(yīng)垂直于托架，即垂直于盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)擺放。
　　2.5軌道鋪設(shè)
　　在始發(fā)階段盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車未進(jìn)入隧道之前，先鋪設(shè)臨時(shí)軌道，供電瓶車和臺(tái)車使用。
　　2.6盾構(gòu)機(jī)下井、組裝與調(diào)試
　　2.6.1盾構(gòu)機(jī)下井
　　盾構(gòu)機(jī)由主體和后配套系統(tǒng)組成，主體由刀盤、前體、中體、盾尾4件組成；后置配套設(shè)備有連接橋、管片拼裝機(jī)、螺旋機(jī)、1#拖車、2#拖車、3#拖車、4#拖車、5#拖車組成。其主體設(shè)備部分大而重，需采用250t履帶式起重機(jī)作為盾構(gòu)機(jī)主體的主力吊機(jī)進(jìn)行吊裝，入井作業(yè)順序是先將拖車、連接橋等后配套設(shè)備吊裝入井，再將中體、前體、盾尾（拼裝機(jī)、螺旋機(jī)）、刀盤依次吊裝入井。
　　2.6.2盾構(gòu)機(jī)調(diào)試
　　盾構(gòu)機(jī)調(diào)試分為空載調(diào)試和負(fù)載調(diào)試。①空載調(diào)試：盾構(gòu)機(jī)拼裝和連接完畢后，即可進(jìn)行空載調(diào)試，空載調(diào)試主要是檢查設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。主要調(diào)試內(nèi)容為：液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、變速系統(tǒng)、管片拼裝機(jī)以及各種儀表。②負(fù)載調(diào)試;通常試掘進(jìn)時(shí)間即為對設(shè)備負(fù)載調(diào)試，負(fù)載調(diào)試時(shí)將采取嚴(yán)格的技術(shù)和管理措施保證工程安全、工程質(zhì)量和線型精度。
　　3盾構(gòu)始發(fā)
　　3.1始發(fā)臺(tái)兩側(cè)的加固
　　由于始發(fā)臺(tái)在盾構(gòu)始發(fā)時(shí)要承受縱向、橫向的推力以及約束盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)的扭矩。所以在盾構(gòu)始發(fā)之前，根據(jù)實(shí)際情況對始發(fā)臺(tái)兩側(cè)進(jìn)行必要的加固。
　　3.2負(fù)環(huán)管片安裝
　　3.2.1負(fù)環(huán)管片安裝準(zhǔn)備
　　安裝負(fù)環(huán)管片之前，為保證負(fù)環(huán)管片不破壞尾盾刷、保證負(fù)環(huán)管片在拼裝好以后能順利向后推進(jìn)，在盾殼內(nèi)安設(shè)厚度不小于盾尾間隙的型鋼，以使管片在盾殼內(nèi)的位置得到保證。
　　3.2.2負(fù)環(huán)管片后移
　　第一環(huán)負(fù)環(huán)管片拼裝成圓后，用4～5組油缸完成管片的后移。管片在后移過程中，要嚴(yán)格控制每組推進(jìn)油缸的行程，保證每組推進(jìn)油缸的行程差小于10mm。在管片的后移過程中，要注意不要使管片從盾殼內(nèi)的型鋼上滑落。
　　3.2.3負(fù)環(huán)管片的拼裝類型
　　在安裝井內(nèi)的負(fù)環(huán)管片的拼裝類型通常采取通縫拼裝，通縫拼裝可以保證及時(shí)快速的拆除負(fù)環(huán)管片。
　　3.3盾構(gòu)推進(jìn)
　　3.3.1空載推進(jìn)
　　盾構(gòu)在空載向前推進(jìn)時(shí)，主要控制盾構(gòu)的推進(jìn)油缸行程和限制盾構(gòu)每一環(huán)的推進(jìn)量。在盾構(gòu)向前推進(jìn)的同時(shí)，檢查盾構(gòu)是否與始發(fā)臺(tái)、始發(fā)洞相吻合和是否有其他異常事件的發(fā)生，確保盾構(gòu)安全的向前推進(jìn)。始發(fā)時(shí)盾構(gòu)姿態(tài)的控制主要通過盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)油缸行程來控制姿態(tài)。
　　3.3.2盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞門
　　完全清除洞門砼后，確認(rèn)洞門環(huán)板、活動(dòng)壓板和橡膠簾板與盾構(gòu)機(jī)刀盤不沖突，盾構(gòu)機(jī)即可向前推進(jìn)，盡快推進(jìn)千斤頂使盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入洞門。洞門止水裝置包括洞門環(huán)板、橡膠簾板和活動(dòng)壓板，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)入洞門后，調(diào)整止水裝置的活動(dòng)壓板位置并固定。
　　3.3.3盾構(gòu)機(jī)盾尾通過洞門密封
　　當(dāng)盾尾通過洞門密封后，立即調(diào)整壓板，盡量減少壓板和管片之間的間隙，并進(jìn)行回填注漿，以避免洞門間隙處產(chǎn)生水土流失。在始發(fā)掘進(jìn)過程中，當(dāng)盾尾完全進(jìn)入洞門后，橡膠止水布簾及壓板和管片外壁接觸時(shí)，間隙落差瞬時(shí)擴(kuò)大至125mm（管片外徑為6000mm，盾構(gòu)后筒外徑為6250mm），這時(shí)土體若不穩(wěn)定，盾構(gòu)掘進(jìn)將會(huì)有一個(gè)新的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
　　3.3.4洞口注漿
　　在盾尾完全進(jìn)入洞體后，調(diào)整洞口密封，進(jìn)行洞口注漿。漿液不但要求順利注入，而且要有早期的強(qiáng)度，注漿壓力控制在2bar以內(nèi)。
　　4始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)控制及應(yīng)急措施
　　4.1盾構(gòu)始發(fā)主要存在以下風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)
　　（1）始發(fā)洞門處于不穩(wěn)定性土層中，雖然已經(jīng)進(jìn)行了端頭加固，但受制于地質(zhì)條件和加固方式的影響，加固土體難以達(dá)到理想效果，且土層遇水后，強(qiáng)度降低，容易崩塌，故人工鑿除洞門時(shí)存在一定的塌方風(fēng)險(xiǎn)；
　　（2）盾構(gòu)筒體完全進(jìn)入之前，刀盤已經(jīng)脫離加固區(qū)，在原狀土和加固區(qū)分界部位，挖掘面的壓力會(huì)有突變現(xiàn)象，并可能伴有端頭加固的塊狀物剝落、堵塞螺旋出土器出口、土艙壓力突變，形成較大的壓力波動(dòng)，造成地表下陷，嚴(yán)重的造成頂部塌方。
　　（3）筒體完全進(jìn)入洞門的瞬間，洞門橡膠簾板和活動(dòng)壓板和筒體之間的距離突然加大125mm，形成了漏水漏砂通道，處理不善，會(huì)導(dǎo)致坍塌。
　　（4）盾構(gòu)機(jī)托架或反力架變形，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)無法沿軸線方向進(jìn)入洞門。
　　4.2風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)控制及應(yīng)對措施
　　針對上述的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，采取以下相應(yīng)的措施：
　　（1）在人工鑿除洞門前，利用預(yù)埋的觀察孔，提前進(jìn)行評(píng)估，并在洞門范圍內(nèi)梅花型打孔，一般深度為1.5～2.0m，間距為1m，直接觀察水量和含砂量辨別洞門的安全性。如果有滲水，可直接在洞門范圍內(nèi)打孔，并插入PVC管進(jìn)行小導(dǎo)管注漿，給予正面加固。若有噴砂將在底部形成堆積，盾構(gòu)在頂進(jìn)時(shí)造成底部橡膠止水布簾拉壞，盾構(gòu)頂進(jìn)后，底部形成通道，無法形成密封空間，這種情況下可以底部做圍蔽，利用素混凝土正面封堵。
　　（2）針對土壓力波動(dòng)應(yīng)采用以下措施：
　　a調(diào)整刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度，盡量減少大塊樁體的剝落；
　　b調(diào)整螺旋出土器的轉(zhuǎn)速，控制出土速度，確保土壓的穩(wěn)定。
　　（3）針對筒體完全進(jìn)入洞門時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取以下措施：
　　a筒體完全進(jìn)入洞門前應(yīng)安排專人在盾構(gòu)機(jī)兩側(cè)觀察洞門情況，以便迅速采取有效應(yīng)對措施；
　　b應(yīng)盡量避免盾構(gòu)機(jī)在此位置長時(shí)間停留，以快速通過為宜；
　　c如發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象，可局部調(diào)整壓板位置，注意此時(shí)只能一個(gè)個(gè)進(jìn)行調(diào)整，以免幾個(gè)同時(shí)調(diào)整范圍太大導(dǎo)致橡膠簾板反卷；
　　d如盾尾完全進(jìn)入簾板超過1米時(shí)，洞門處仍有水滲出，可考慮采用盾尾雙液注漿從內(nèi)部進(jìn)行封堵。
　　（4）針對托架、反力架變形，采取如下措施：
　　a采用合適的材料，確保托架和反力架自身設(shè)計(jì)剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性能夠滿足始發(fā)要求；
　　b托架定位軸線和盾構(gòu)機(jī)軸線一致，避免側(cè)推力過大，在盾構(gòu)機(jī)吊裝時(shí)必須實(shí)時(shí)測量，確保盾構(gòu)機(jī)按確定位置擺放；
　　c盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)合理選擇千斤頂，控制盾構(gòu)機(jī)最大推力，且使反力架均勻受力；
　　d托架和反力架各連接點(diǎn)應(yīng)采用有效的連接方式保證連接牢靠，各構(gòu)件安裝要定位精確，并確保連接強(qiáng)度；
　　e盾構(gòu)機(jī)吊裝時(shí)應(yīng)注意平穩(wěn)放置在托架上，避免產(chǎn)生較大沖擊力，造成托架變形；
　　f盾構(gòu)始發(fā)時(shí)應(yīng)安排專人在盾構(gòu)機(jī)兩側(cè)隨時(shí)觀察托架及反力架受力和變形情況，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)通知值班工程師停機(jī)，并對反力架或托架進(jìn)行加固，以及調(diào)整推進(jìn)參數(shù)。