吴志明 唐晓兰 夏家南
无锡市市政工程质量监督站 江苏无锡 204011
摘要：地铁工程施工中,盾构始发与接收过程是盾构区间施工险情发生概率最大的环节，其开挖条件验收也是盾构区间施工最关键的节点验收。本文将结合工程实际，对地铁工程盾构接收和始发条件验收的主要内容进行详细的分析，以便更好的用于指导该条件验收工作，控制盾构施工风险和提高工程质量。
关键词：地铁工程；盾构；始发；接收；条件验收
0 前言
盾构法施工技术由于具有地质适应范围广、隧道一次成型、施工速度快效率高、自动化智能化程度高、对周边环境影响小等优点，成为我国地铁工程暗挖区间最主要的施工方法。然而受地质条件、周边环境、盾构姿态等因素影响，盾构区间施工过程中经常发生地表沉降或坍塌、掌子面涌水涌砂、盾构偏离设计线路等险情[1]，甚至会发生质量安全事故，其中盾构始发与接收过程中，发生险情的几率更大，约占盾构施工事故总量的70%[2]。为此，住建部在《关于加强地铁工程关键节点风险管控的通知》（建办质[2017]68号）（以下简称《通知》）中明确要求将“盾构始发与接收”列为关键节点，必须进行关键节点条件验收。
各地在住建部文件要求的基础上，结合各自地铁工程建设的特点，基本上都制定了盾构接收始发关键节点验收制度[3]、[4]。无锡地铁在有关文件要求的基础上，对盾构始发与接收条件验收制定有详细验收条件清单，包括10个主控条件和5个一般条件，主控条件包括：工作井及各项技术参数、专项施工方案、测量及监测、井下控制点、辅助技术、洞门探孔、始发/接收架、反力架、技术交底、潜在风险分析，一般条件包括：材料及构配件、设备机具、分包管理、作业人员、风水电等。从该条件验收的执行情况来看，工作井及各项技术参数、专项施工方案、技术交底等条件执行情况相对较好，但在施工测量及监测、辅助技术、洞门探孔、始发/接收架、反力架等验收条件的验收把控上还有些欠缺，对具体验收内容及要求不够明确，个别标段甚至存在走过场的现象，对后续的施工留有一定安全隐患。因此，本文进行对盾构始发接收的主要验收项目进行分析，明确各条件具体要求，从而规范盾构始发与接收条件验收工作，切实降低施工风险。
1 施工测量及监测
1.1 施工测量
施工测量是盾构机掘进的依据，测量精度高低直接影响盾构机姿态，从而决定隧道的线路走向。盾构始发与接收的施工测量包括地下导线测量（又分为施工控制导线测量、施工导线测量）、地下高程控制测量、洞门复测、始发/接收架定位测量、始发反力架测量等，盾构始发与接收要保证施工测量的准确性和精度。
施工控制导线测量可采用双支导线（主、副导线）方法，以主导线进副导线出的形式将主、副导线连接起来，再与起算边联测，构成单边控制的闭合导线，由于控制导线点处于运动状态，在洞内控制导线向前延伸时必须检查后三个导线点点位稳定情况，确保满足精度。施工控制导线在隧道贯通前测量三次，测量时间与竖井定向同步。施工导线测量要合理控制其在直线段、曲线段的测量边长，选择稳固、合理的位置设置线点。
地下高程测量一般采用水准测量方法，，在隧道贯通前独立进行三次，精度要求应与地面精密水准测量一致。
洞门复测是盾构始发与接收前最后再核实盾构机掘进线路与洞门轴线的位置关系，测量结果是确保盾构能顺利进洞、出洞的前提条件，是盾构始发与接收前必须要做的测量项目。
始发/接收架定位测量主要是导轨中线与设计隧道中线偏差不能超限，导轨前后高程与设计高程不能超限，导轨下面应坚实平整。
始发反力架的稳定性直接影响盾构机始发是否能按设计线路进行，盾构始发前要测量始发架的高程、垂直度，反力架固定牢固，强度、刚度应满足盾构始发的要求。
1.2、施工监测
盾构施工地质条件相对复杂，地勘又具有局限性，盾构始发与接收风险性较大，精确掌握地面、建（构）筑物、管线的沉降、倾斜情况以及衬砌管片的变形情况，监测系统在各监测点达到预警值时及时发出警报，有助于尽早排除险情，进一步知道盾构施工。
盾构始发与接收的监测项目一般包括：地表沉降监测，建（构）筑物的沉降、位移、倾斜、裂缝监测，管线变形监测，隧道内管片沉降、收敛监测。盾构始发与接收时，根据工作井、始发/接收段的地质状况、周边环境情况选择监测项目，设置基准点、控制网，合理布置监测点，始发与接收前读取初始值，并在施工过程中做好对监测设备、线路、点位的保护工作。
2 辅助技术
盾构始发与接收的辅助技术主要包括端头井加固、降水、洞门密封装置等，辅助技术能保证盾构始发与接收段土体具有一定的强度和稳定性，避免在洞门凿除时出现涌水、涌砂的风险。所有的辅助技术应在盾构始发与接收前完成，且相关技术指标应满足设计要求。
2.1、端头井加固
目前无锡有搅拌桩+旋喷桩垂直加固、冻结法水平加固两种端头井加固方案，前者使用较多，后者一般在周边环境复杂、垂直加固施工受限制时采用。
（1）垂直加固方案
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图1 垂直加固平面示意图 图2 垂直加固剖面示意图
垂直加固方案即在加固区长度按一定桩间距施工搅拌桩增加土体强度和稳定性，在端头井车站围护结构外侧施工一排旋喷桩止水帷幕防水。端头井加固区长度一般为始发8m、接收9m考虑（有设计院将始发与接收的长度都定为9m的标段，也有专家建议长度按盾构机主机长度加2~3环管片长度），加固宽度为盾构隧道结构每侧3m，竖向加固范围为盾构隧道结构上下各3m，垂直加固一般在主体结构施工阶段施工完成，达到龄期后，施工单位应委托有资质的检测单位对桩的强度、质量进行取芯检测，芯样完整、连续，且无侧限抗压强度大于设计要求（一般为1.0MPa），盾构始发与接收条件验收时，应有合格的桩取芯检测报告。
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图3 芯样及检测报告
（2）水平加固方案
水平冻结法加固即通过人工制冷技术，将加固土体中的水冻结成冰，使天然土变成冻土，从而增强土体的强度和稳定性，隔绝地下水和端头井的联系，以便在冻结壁的保护下进行盾构始发与接收。冻结加固范围一般为内圈（盾构管片范围内）加固长度约2.6m，外圈（盾构管片以外1.65m左右）加固长度约9.0m。
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图4 冻结加固剖面示意图
采用水平冻结法加固时一般在冷冻系统积极冻结阶段（冻结15天后）进行盾构始发与接收，时间太短端头井土体强度和稳定度不够易发生险情，时间太长不利于盾构机掘进容易使刀盘冻住。盾构始发与接收前冻结系统的各项参数需满足设计要求，详见表1。
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2.2、降水
端头井井点降水一般与垂直加固措施配套采用，采用水平冻结法加固不得对端头井土体降水。井点降水可通过放置在井内的潜水泵及时将端头井土体内多余的水排出，降低土体含水率，保障旋喷桩止水帷幕的防水效果。降水井数量根据端头井地质条件按设计要求的深度、数量施工。
盾构始发与接收前，施工单位必须对降水井进行抽水试验，验证降水井的排水能力。
2.3、洞门密封装置
盾构机刀盘直径是盾构机轮廓尺寸最大的部位，始发与接收时，盾体与洞门之间的间隙成为渗水漏浆的通道，所以洞门密封装置的设置、保证密封效果显得尤为重要[1]，必须引起高度重视。
密封装置主要有帘布橡胶板、圆环板、折叶压板、固定螺栓等组成，始发与接收的帘布橡胶板安装方向是不一样的，详见图5、6。为防止盾构进洞、出洞时刀盘破坏帘布橡胶板，应向密封处涂抹油脂；盾体与密封装置开始接触后，应随着盾构机的向前掘进控制钢丝绳的拉紧度，及时调整折叶压板角度确保密封效果。另外，建议钢丝绳在洞门两侧设手拉葫芦，以确保洞门两侧压板能同时压紧。
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图5 盾构始发洞门密封装置示意图 图6 盾构接收洞门密封装置示意图
3 洞门探孔
垂直加固方案中，加固完成达到设计强度后，需施工水平探孔鉴定土体加固效果，探孔数量一般为9个，呈“米”字形布置，探孔深度达到加固土体范围内，盾构始发与接收前探孔取芯芯样完整，球阀全开时无流沙、渗水现象。
4 始发/接收架及反力架
始发架是盾构进洞前的支撑架，盾构机在始发架上完成负环的拼装；接收架用于盾构出洞后支撑盾构机，并确保盾构机能在接收架上继续往前掘进直至盾体全部出洞。故始发架与接收架的强度、刚度应分别满足盾构始发与接收的要求，焊接部位焊缝应饱满，水平固定应牢固；
盾构始发与接收中，仅始发需设置反力架提供给盾构机反作用力。反力架的材质、拼接结构应满足设计要求，焊缝应饱满，其与端头井侧墙、中板的接触面应密封可靠、固定牢固。
5 其它
除以上各项条件外，导轨安装、盾尾刷的细部处理也是盾构顺利始发与接收非常重要的前提条件。
5.1导轨
在盾构始发与接收推进过程中，始发时刀盘到达掌子面及脱离始发端头或接收时刀盘完全暴露出洞时易出现盾构机“磕头”现象，为避免此现象发生，除始发抬高盾构姿态、接收降低盾构姿态外，在洞门范围内还应安装短导轨，以便盾构机能顺利进、出洞，盾构始发与接收条件验收时短导轨应安装到位。此外始发/接收架上的导轨靠近洞门处应根据实际情况确定末端倾斜方向。
5.2 盾尾刷
盾尾刷的作用是缩小土层与管片的空隙，减少注浆量，降低盾构施工对地层的扰动。盾尾刷为钢丝刷+钢片压板结构，钢丝刷中需充满油脂，盾构掘进过程中无法对盾尾刷涂油，故盾构始发前应对每道盾尾刷涂满密封油脂，以确保盾尾刷良好的密封性。
5、结语
本文对地铁工程中盾构始发与接收条件的关键验收内容进行了分析，指出了条件验收时应该重点关注的一些方面，确保盾构始发与接收条件验收工作能够高质量的完成，从而保证深基坑工程安全顺利的开挖。
参考文献
[1] 王国富等,盾构始发施工风险分析及控制技术研究〔J〕.施工技术，2016,45（19）：91-95.
[2] 周文波,地下工程建设与环境和谐发展——第四届中国国际隧道工程研讨会文集[C].上海：同济大学出版社,2009：165—174.
[3] 黄融,地铁工程关键节点施工条件验收实施指南〔M〕.中国建筑工业出版社,2013：85-103.
[4] 潘延平,地铁工程施工关键节点条件验收制度探索[J]. 工程质量, 2012, 10(30): 16-18.