摘要：國內外工程實例證明盾構始發和到達是盾構工法的關鍵工序，也是施工中的事故多發環節。本文分析了盾構始發和到達階段的風險和常見問題，討論了針對性技術措施。
　　關鍵字：盾構，始發，到達，地層加固
　　1引言
　　盾構始發和到達是盾構工法的關鍵工序，也是施工中的事故多發環節。所謂盾構始發就是盾構在始發井或過站車站始發端，自安裝調試與定位開始，然后沿設計線路向前掘進，直至具備拆除負環條件為止。而盾構到達是指盾構機刀盤到達吊出井或過站車站到達端的加固區開始，直至盾構機盾體完全上到接收托架。盾構始發階段準備工作主要包括始發托架和反力架的安裝固定、盾構機的安裝調試、洞門密封安裝、負環管片安裝、洞門鑿除、導向系統的安裝調試及始發定位等。盾構到達階段準備工作主要是到達前的定位測量、接收托架的安裝、洞門密封的安裝、管片連接裝置的安裝和洞門鑿除等。應根據始發和到達端頭的地質條件、場地條件、始發和到達方式確定始發和到達端頭地層是否需要預加固，端頭加固方法有很多種，其選擇主要取決于地質情況、地下水、覆蓋層厚度、盾構機直徑、盾構機型、施工環境等因素。
　　2盾構始發和到達的風險及常見問題
　　盾構始發和到達階段是施工中的事故多發環節，主要風險是從洞門與盾體之間的空隙處涌水涌砂，造成地面沉降，甚至洞門失穩、地面塌陷。盾構始發和到達期間，由于在較長的一段時間內，盾體和圍巖之間的空隙是得不到及時有效填充的，此時，若地層較差或加固體質量差，很容易形成滲流通道，造成涌水涌砂事故。另外，由于準備工作不充分或疏忽大意，常常出現以下問題：
　　1）反力架、始發托架、接收托架變形、移位
　　由于在盾構始發（到達）掘進過程中推力過大，或由于反力架和始發托架（接收托架）固定效果不好，常導致反力架和始發托架（接收托架）變形、移位，這將造成盾構姿態難以控制，甚至超限。
　　2）洞門密封失效
　　為了防止盾構始發（到達）掘進時泥水、漿液從盾殼和洞門的間隙處流失，需安裝洞門臨時密封裝置，臨時密封裝置由橡膠簾布、壓板、墊片和螺栓等組成。導致洞門密封失效的主要原因有：
　�。�1）洞門預埋件與車站結構鋼筋連接不夠牢固；
　�。�2）壓板損壞或固定螺栓松動；
　�。�3）盾構姿態太差或者安裝精度差導致環向間隙不均,間隙過大處折形壓板外翻。
　　3）盾構機栽頭
　　盾構始發掘進階段，由于盾構機盾體自重的原因，當盾體逐漸離開始發托架過程中，容易出現載頭現象。
　　4）盾構滾動、軸線偏移
　　盾構始發掘進階段，由于盾構機沒有進洞后的周圍巖土側壓力磨擦作用，且盾構油缸的推力和掌子面通過刀盤的反力都很小，所以，掘進過程中盾構姿態控制困難，容易造成盾構滾動、軸線偏移。
　　5）盾構上接收托架困難
　　盾構到達掘進階段，由于接收托架定位誤差大，或盾構出洞時姿態太差，導致盾構上接收托架困難。
　　3盾構始發和到達的技術措施
　　為了避免事故的發生，盡可能讓盾構始發和到達順利，應從以下幾點進行控制：
　　1）根據地質條件、地下水、盾構機型、施工環境等因素選擇合適的始發和到達方法，例如：當地質條件較差，但又不具備地層加固條件時，可考慮鋼套筒接收、水中到達等盾構到達方法。
　　2）當地質條件較差，具備地層加固條件時，應根據地層情況合理選擇端頭加固方法和加固范圍，嚴格控制加固質量，并且對加固效果進行抽芯檢測。常用的處理方法有攪拌樁、旋噴樁、注漿法，SMW工法、冷凍法等。
　　3）嚴格控制盾構機姿態和盾構掘進參數，特別是盾構機推力、扭矩等。
　　4）通常采用始發推進前抬高盾構機的始發姿態,合理安裝始發導軌,推進過程中加強盾構姿態控制,盡量避免盾構栽頭。
　　5）應合理選擇洞門密封形式，嚴格控制洞門預埋件與車站結構鋼筋連接質量及密封裝置安裝質量。
　　6）為防止盾構滾動，除了在始發托架上焊接防滾動裝置外，掘進過程要嚴格控制始發扭矩，并特別注意不能在千斤頂推力很小的情況下轉動刀盤。
　　7）盡快拉緊洞門橡膠簾布將“開口”封堵，及時注漿填充管片背后空隙。
　　8）加強監測，及時反饋以指導施工。
　　4工程實例
　　4.1軟弱地層中泥水盾構始發
　　1）始發地質條件
　　廈滘站北端頭硐身絕大部分為<3-2>砂層，覆蓋層薄，約7.5m，地下水豐富，由于淤泥砂層較厚，土體穩定性很差。如圖1所示。
　　2）廈滘站北端頭地層加固、涌水涌砂、地面塌方
　　初步加固方案（見圖2）為核心區攪拌樁φ550mm@550mm，外包三排搭接的攪拌樁φ550mm@400mm，最外包一排單管旋噴樁φ550mm@400mm。抽芯顯示攪拌樁在砂層中基本無效，旋噴樁有不連續水泥塊。加固完成后，盾構井開挖時發現800mm厚的連續墻嚴重歪斜，在15m深處約向盾構井內歪斜860mm。在鑿除連續墻過程中，從縫隙處多次發生間斷涌砂現象，并引起地表塌陷，前后持續一個多月。于是進行補充加固，采用三管旋噴封堵，在連續墻歪斜區旋噴樁相應傾斜施工。但個別洞門水平探孔仍然有水砂流出，于是在兩條隧道兩側各作一個降水井。雖然右線順利開洞門，但左線仍然發生涌砂，導致地面在3#井旁邊約2m處即原盾構井施工塌方處再次塌方。經分析認為3#井周邊土體加固質量較好，但在加固體和連續墻接合部仍然有涌砂通道。

　　圖2初步加固圖
　　
　　4.2大瀝區間盾構機到達
　　1）瀝滘站到達端地層加固
　　由于瀝滘車站以北50m范圍內隧道所處圍巖不穩定，據現場地質勘查資料顯示，該區域地層分布如圖3。
　　根據瀝滘站北端頭的實際地質情況及場地條件，對瀝滘站北端頭的地層采取φ800mm素砼樁+旋噴樁的加固方案，以確保在盾構機即將到達，鑿除車站圍護結構時的安全。端頭加固范圍為29.6.m×3.75m，其施工順序為：先在車站端頭圍護結構處施工四排、最外側施工一排φ800mm素砼樁，樁間采用注漿加固止水，中間部分采用深孔注漿加固，加固樁呈梅花型布置。進入〈7〉地層后，采用深孔注漿充填強風化巖層裂隙及巖層與加固體的界面，以達到有效止水的目的。注漿深度從隧道底板下2m至隧道頂板上2m范圍。加固后，經抽芯取樣，符合規范要求。
　　2）盾構機到站時盾尾噴砂事故
　�。�1）工程概況
　　2004年4月1日清晨6時瀝滘車站北端發生大面積塌方，由此造成右線在2004年9月13日到達預計停機位后無法進站。
　　至2005年4月1日，瀝滘站具備盾構進站條件，埋在地下7個月之久的盾構機終于可以進站。
　　為了確保進站安全，在加固體兩肩處加設8根袖閥管深層注漿，以期堵住加固體外的地下水，2005年4月11日盾構機破土而出，露出了“久違”的刀盤。然而4月18日在盾尾僅剩1m左右就完成出洞的情況下，盾體周圍出現了意想不到的噴砂現象。
　　（2）地質狀況分析
　　瀝滘車站以北50m范圍內隧道上部和頂部存在不穩定的砂層，據現場地質勘查資料顯示，該區地層分布如圖3所示。
　�。�3）原因分析
　　經過對砂樣的分析可知：該砂呈灰白色，顆粒成分、大小與瀝滘站開挖的<3-2>砂層一樣，這說明是隧道周邊的<3-2>砂層沿著盾殼外的空隙噴射而產生的。仔細分析原因有以下幾方面：
　　（a）瀝滘車站坍塌后，為防止事故的進一步擴展，現場及時采取反壓混凝土，有可能造成坍塌面與穩定面之間的大量孔隙。
　�。╞）該段地層較為復雜，隧道埋深淺，砂層覆蓋厚。
　�。╟）在車站開挖時和端頭加固時均探明隧道斷面為紅層中風化帶<8>、紅層全風化帶<6>、紅層強風化帶<7>，上部為富水的砂層<3-2>。
　�。╠）端頭加固體的范圍為3.75m，沒有完全包住盾體（9m），當端頭地層不穩定時，則可能引發險情。
　�。╡）在盾構機出站時，同步注漿的漿液沒有及時將管片周邊的砂層固結，當出現空隙后砂層隨著管片背后的水噴射而出。
　�。╣）在盾構機機頭破洞后，用了一個夜班的時間用來拆卸和吊運刀盤，使被擾動的砂和水聚集在管片和地層之間超挖空隙內，并形成水土壓力。
　�。╥）盾構機刀盤露出后，洞門的鋼絲繩沒有及時拉緊，當夾雜物卡在橡膠簾布上時，就會形成較大的空隙，使砂和水有了噴射通道。
　�。�4）現場處理
　　現場根據施工條件，及時在洞內和加固體外同時進行注漿加固，洞內二次雙液注漿，地面深層壓力注漿，共注約100t水泥，有效固結了砂層，確保日后盾構機的安全出洞。
　　5結語
　　盾構始發和到達施工是盾構掘進過程中的關鍵階段，由于其邊界條件不同于盾構正常掘進，開挖面平衡條件較差，容易發生事故，廣州地鐵三號線少數盾構標段在始發、到達階段就出現過涌水涌砂、地面塌陷事故。但只要合理選擇始發和到達方法、端頭加固方式與加固范圍，嚴格控制加固質量，準備工作充分，施工過程中嚴格控制各個環節，基本上可以避免事故發生。
　　參考文獻：
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