2020年10月29日，由江蘇東南工程咨詢有限公司參建的南京地鐵五號線D5-TJ02標(biāo)前莊站至科寧路站區(qū)間（以下簡稱前科區(qū)間）隧道盾構(gòu)機(jī)在科寧路站順利接收，標(biāo)志著南京地鐵五號線D5-TA02標(biāo)前科盾構(gòu)區(qū)間隧道順利貫通。

    一、項目概況

    區(qū)間隧道概況：D5-TA02標(biāo)包括五站六區(qū)間及一區(qū)間風(fēng)井，總里程長度7.7km，區(qū)間隧道單線長度累計12393m，前科盾構(gòu)區(qū)間為本標(biāo)段最長的隧道，長度為1837m。隧道內(nèi)徑為5.5m，管片厚度為35cm。盾構(gòu)區(qū)間計劃安排7臺盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工。

    盾構(gòu)機(jī)概況：本次TA02標(biāo)首個貫通的前科區(qū)間復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)開挖直徑6.46米，主機(jī)重約410噸，最大總推力49200KN，最大扭矩為6353kN·m，刀盤開口率為40%，最大推進(jìn)速度為每分鐘80毫米，盾體連同后配套總長約70米。該盾構(gòu)施工區(qū)間隧道計劃掘進(jìn)工期為10個月。盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、管片拼裝等全過程均自動化作業(yè)，一次成型，降低了塌方風(fēng)險，對地面交通與設(shè)施的影響相對較小。

5月30日，前科區(qū)間右線盾構(gòu)始發(fā)（刀盤入洞口前）

    區(qū)間重難點：本區(qū)間地質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土、粉土夾粉砂及風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖等，隧道斷面存在上軟下硬（449m）、全斷面巖層（355m）等特殊地質(zhì)區(qū)段，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，下穿秦淮河和紅太陽科研樓，下穿或側(cè)穿較多建筑物和市政道路等，其中下穿河北橋泵站配電房最小間距為0.705m，施工難度大、安全風(fēng)險高。

    現(xiàn)場施工概況：前科盾構(gòu)區(qū)間右線于2019年5月30日始發(fā)，左線于2019年7月13日始發(fā)，先后下穿秦淮河、誠信大道、竹山路、紅太陽科研樓，穿越風(fēng)井后于2020年10月29日，左線率先到達(dá)科寧路站南端頭井，圓滿完成了左線的洞通。由于右線盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)刀盤結(jié)泥餅現(xiàn)象，影響工期約2個月，導(dǎo)致左線盾構(gòu)機(jī)超越右線，提前到達(dá)科寧路站。

前科區(qū)間左線盾構(gòu)機(jī)始發(fā)前準(zhǔn)備

前科區(qū)間左線盾構(gòu)機(jī)到達(dá)科寧路站接收井

    二、監(jiān)理工作開展情況

    1、為確保盾構(gòu)區(qū)間施工順利，總監(jiān)辦未雨綢繆，根據(jù)現(xiàn)場車站始發(fā)井施工進(jìn)度，結(jié)合周邊環(huán)境及地鐵公司籌劃安排，提前梳理各項準(zhǔn)備工作?？偙O(jiān)辦先后審查了前科區(qū)間23個方案，其中需要專家論證的有15個，專家論證前提出監(jiān)理審查意見?？偙O(jiān)辦組織一、二類關(guān)鍵節(jié)點施工前條件（預(yù)）核查15次， 同時，編寫相應(yīng)的監(jiān)理（預(yù)）核查總結(jié)報告。針對施工單位編寫的方案，總監(jiān)辦編制審批了相應(yīng)監(jiān)理實施細(xì)則。前科區(qū)間方案編制情況如下：

前科區(qū)間方案編制情況匯總

    2、針對前科區(qū)間管片安裝、防水密封材料安裝、端頭地基加固等質(zhì)量方面隱蔽工程，以及盾構(gòu)機(jī)吊裝、門式超重機(jī)安拆、盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉換刀等重大安全工作，總監(jiān)辦安排監(jiān)理人員進(jìn)行全過程旁站，編寫了旁站記錄。

    3、對前科區(qū)間所使用的螺栓、防水材料、水泥等材料，總監(jiān)辦安排見證人員進(jìn)行了見證送檢，保證了材料的質(zhì)量。

    4、針對前科區(qū)間監(jiān)測數(shù)據(jù)多次預(yù)警情況，總監(jiān)辦先后組織各參建單位召開了8次專題會，督促施工單位做好應(yīng)急處理措施，確?，F(xiàn)場施工安全。

    三、區(qū)間重難點工作開展情況

    （一）前科區(qū)間周邊環(huán)境風(fēng)險較大，主要存在以下安全風(fēng)險：

    1、復(fù)合地層掘進(jìn)風(fēng)險：區(qū)間隧道在巖層中通過，隧道圍巖范圍內(nèi)巖層軟硬交替、波狀起伏，工程特性變化大、差異顯著。巖石抗壓強(qiáng)度變化幅度大，易產(chǎn)生刀盤結(jié)泥餅、刀具偏磨，方向偏移等風(fēng)險。

    2、盾構(gòu)掘進(jìn)下穿秦淮河、外港河等河道。盾構(gòu)隧道開挖時可能導(dǎo)致河床沉陷、滲水，涌水等。區(qū)間隧道側(cè)穿彩虹橋樁基，區(qū)間隧道施工可能影響樁基受力，導(dǎo)致樁基側(cè)向位移、上部結(jié)構(gòu)裂縫。

    3、區(qū)間盾構(gòu)下穿或側(cè)穿多處建/構(gòu)筑物，變形控制要求高，均采用加強(qiáng)監(jiān)測、調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)、加強(qiáng)二次注漿等方法來控制，施工階段風(fēng)險較大。

    4、區(qū)間管線種類和數(shù)量繁多，包括給水管、雨水管、污水管、燃?xì)夤?、?qiáng)弱電等管線，施工可能會導(dǎo)致管線破壞。

    （二）刀盤結(jié)泥餅進(jìn)行帶壓開倉換刀工作

    前科區(qū)間盾構(gòu)施工計劃工期10個月，實際工期15個月，除去春節(jié)停工、疫情影響、揚塵管控出土受限等外部因素外，現(xiàn)場施工主要還受到刀盤結(jié)泥餅帶壓開倉換刀、常壓開倉換刀等內(nèi)部因素影響。

    前科區(qū)間盾構(gòu)機(jī)在全斷面巖層中進(jìn)行常壓開倉換刀4次，在穿越風(fēng)井時換刀2次，另外，在右線937環(huán)位置由于盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中刀盤出現(xiàn)了結(jié)泥餅現(xiàn)象，導(dǎo)致推力和扭矩偏大等參數(shù)異常而無法推進(jìn)，被迫采用帶壓開倉方案進(jìn)行處理。下面重點介紹刀盤結(jié)泥餅采用帶壓開倉換刀工作。

    1、帶壓開倉風(fēng)險

    在地鐵盾構(gòu)法隧道施工過程中,因地質(zhì)條件復(fù)雜,特別是碰到上軟下硬地層,刀具磨損嚴(yán)重,或者在復(fù)合地層中刀盤結(jié)泥餅，經(jīng)常需要開倉進(jìn)行換刀或處理泥餅作業(yè),采用帶壓開倉作業(yè)對施工工藝要求較高,在地質(zhì)條件差的情況下,建壓和保壓容易失敗,在地下狹小密閉空間作業(yè)，對工人的體能、心理素質(zhì)等要求較高，因此，存在很大的風(fēng)險性。

    2、開倉位置情況

    前科區(qū)間右線盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)至 900 環(huán)出中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖后，盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)參數(shù)開始出現(xiàn)異常，推進(jìn)速度緩慢，估計刀盤出現(xiàn)結(jié)泥餅現(xiàn)象。同時，出土量較大，為解決刀盤結(jié)泥餅問題，故停機(jī)多次，在土倉內(nèi)多次加入分散劑，但處理泥餅效果不明顯，因此，考慮進(jìn)行帶壓開倉處理?？紤]到900-930環(huán)位置上方為市政道路，不便開倉，陸續(xù)推進(jìn)至 930 環(huán)后仍無明顯改善，考慮到960環(huán)后為下穿紅太陽科研樓，風(fēng)險較大，最終決定于右線 930 環(huán)（切口位置 937 環(huán)）處進(jìn)行帶壓開倉處理刀盤泥餅，檢查更換刀具，確保盾構(gòu)機(jī)在性能較好的情況下下穿科研樓，降低施工風(fēng)險。

前科盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)機(jī)開倉位置平面圖

前科盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)機(jī)開倉位置地質(zhì)立面圖

    3、開倉前安全保證措施

    因帶壓開倉安全風(fēng)險較大，帶壓開倉專項方案經(jīng)專家評審后，總監(jiān)辦組織了關(guān)鍵節(jié)點開倉前條件預(yù)核查工作，按照《南京地鐵工程建設(shè)關(guān)鍵節(jié)點施工前條件核查管理規(guī)定》寧地建字〔2020〕40號文件要求，逐一落實安全和方案交底、氣體檢測、進(jìn)倉人員資格等相關(guān)要求，同時，做好盾構(gòu)機(jī)開倉前的安全保證措施，主要包括以下幾個方面：

    1）盾尾止水環(huán)：從盾尾后 5 環(huán)~10 環(huán)之間（924~920 環(huán)）位置，每環(huán)注漿為每塊管片的注漿孔，每環(huán)各6個點位，對管片背后進(jìn)行二次注漿，注水泥和水玻璃雙液漿，注漿量以注漿壓力（一般不超過 0.3Mpa）進(jìn)行控制，保證管片后止水效果。水泥漿水灰比采用 1：1，水泥漿與水玻璃溶液注入按體積比 1:1，凝結(jié)時間按 30s 控制。

    2）盾殼外止水：盾殼外止水采用克泥效注入，充填盾殼與土體之間的空隙?？四嘈Р捎门浔龋嚎四嘈c水的比例為200：423，克泥效漿液與水玻璃的比例為20：1。通過計算，前盾注入克泥效為0.932m³，中盾注入克泥效為2.033m³。

    3）地表加固措施：在盾構(gòu)刀盤前方土體位置上方，對地層土體進(jìn)行深層加固。注漿目的：封堵③-3d-c1-2 粉砂夾粉土、③-4e 砂礫土的承壓水水路。本次加固措施采用充填灌漿，加固范圍為一排袖閥管注漿孔，深度為29~37m，注漿孔間距3.0x3.0m，采用Φ42PVC 注漿管；漿液類型：水泥漿（單液漿），注漿壓力：0.3~0.5MPa，在達(dá)到注漿壓力后，且地面無隆起、跑漿、冒漿時終止注漿。

    4）建泥膜：泥膜是指在開挖面及刀盤連通區(qū)域土體上形成的一層泥漿保護(hù)層。成份為水、膨潤土、渣土泥漿等。主要作用是對掘進(jìn)面進(jìn)行護(hù)壁，封堵土體間細(xì)小孔隙，提高土體的氣密性。在實施壓氣作業(yè)時，有效地阻止地下水滲入，防止因地下水滲透形成的土體崩解。泥膜指標(biāo)：新漿漿液指標(biāo)：比重1.05~1.08g/cm3；粘度80s ，正面置換后漿液指標(biāo)：粘度35s 以上。 方量：30~35m³。

    5）氣密性及密封試驗：為了確保帶壓進(jìn)倉作業(yè)安全順利進(jìn)行，進(jìn)倉前必須進(jìn)行土艙壓氣試驗、人閘氣密性試驗和盾尾密封檢查等工作。

    ①若土艙壓力保持2h 沒有變化或不發(fā)生大的波動時（壓力變化值＜0.05bar），則表明土艙壓氣及螺旋輸送機(jī)試驗合格。

    ②人閘氣密性試驗：人閘是人員出入土艙進(jìn)行維修和檢查的轉(zhuǎn)換通道，出入土艙的工具和材料也由此通過，通常情況下，人閘處于無壓模式，帶壓作業(yè)時處于加壓模式，而氣密性試驗是通過升壓、降壓試驗來檢查人閘門、土艙門、艙壁上各種管路是否漏氣。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，從 0 升壓（不裝消音器）至設(shè)計值不超過 10min 即為合格；降壓操作過程中通常會出現(xiàn)土艙門漏氣現(xiàn)象，造成氣壓降不到 0，現(xiàn)場實踐得出，若降壓后氣壓能小于0.3bar ，則為安全，若氣壓降不到0.3bar 以下，則需要帶壓進(jìn)行土艙門密封的處理。

    ③盾尾密封檢查：盾尾有3道密封刷，盾尾密封刷之間的間隙通過注入盾尾密封油脂，保證盾尾管片背后同步注漿的漿液不會從管片和盾構(gòu)機(jī)之間的間隙漏出，同時防止地下水滲漏到盾構(gòu)機(jī)內(nèi)。如果盾尾刷損壞，導(dǎo)致盾尾漏漿，地表下沉嚴(yán)重，同時地下水流入隧道，后果將不堪設(shè)想。因此在換刀前需對盾尾進(jìn)行氣密性檢查。一般為停機(jī)前對最后一環(huán)管片進(jìn)行同步注漿，注漿過程中，盾尾無漿液滲漏則視為盾尾密封性完好。

    6）人員準(zhǔn)備：盾構(gòu)開倉作業(yè)人員由專業(yè)的人員組成，經(jīng)過廣州潛水學(xué)校培訓(xùn)合格并體檢合格的人員。

    7）應(yīng)急物資準(zhǔn)備：膨潤土、擔(dān)架、水泥2T、克泥效2t，水玻璃 5t、聚氨酯、棉紗、海綿、注漿泵1臺、空壓機(jī)3臺、儲氣罐4個、清水滅火器3瓶、醫(yī)藥箱、對講機(jī)4對、150KW 發(fā)電機(jī)（備用）等搶險物資。

    8）人閘加減壓試驗：進(jìn)行無人壓力試驗，以檢查主艙與副艙的各功能部件在試驗壓力下的工作情況。首次進(jìn)倉前，保壓試驗壓力設(shè)定為0.33MPa，穩(wěn)定需超過 6 小時。

    4、開倉檢查及具體施工情況

    1）掌子面情況：土質(zhì)為砂礫土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強(qiáng)中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，與地勘圖紙一致，無滲漏水。

    2）進(jìn)行到第6倉時，發(fā)現(xiàn)掌子面頂部有少許土脫落，因此，將土倉壓力增加至3.2bar。

    3）本次帶壓開倉從6月20日至6月28日，共9天，每次開倉用時5小時，共開倉38次。其中換刀22把（拆除22把滾刀，更換為11把滾刀和11把撕裂刀），每次開倉更換1把刀具；清理4個幅條刀箱時開倉4次。

    4）開倉時間分配：升壓約10min，開倉門約5min，關(guān)倉門約10min，工作不足1.5h，降壓3.5h。

    通過方案評審、條件核查、開倉前驗收、全過程旁站等安全工作的一一落實，保證了開倉過程中的順利進(jìn)行。

    四、總結(jié)

    1、開倉后對刀具進(jìn)行全面檢查，雖有近一半滾刀存在1-4cm的偏磨現(xiàn)象，但這并不影響刀具的使用，不是導(dǎo)致推進(jìn)速度緩慢的主要原因，而在上軟下硬復(fù)合地層中推進(jìn)時泡沫用量偏少，致使結(jié)泥餅才是導(dǎo)致難以推進(jìn)的主要原因。

    2、前科區(qū)間左、右線刀盤共結(jié)泥餅8次，主要位于上軟下硬復(fù)合地層，通過加分散劑浸泡處理雖能解決大部分問題，但最后一次結(jié)泥餅較為嚴(yán)重，通過分散劑處理已無法解決，因此，必須采用帶壓開倉進(jìn)行處理。

    3、前科區(qū)間左、右線平均線間距約15m，地質(zhì)變化雖然不大，但由于刀具配置不同，即右線盾構(gòu)機(jī)刀盤始發(fā)時配置滾刀占80%，左線盾構(gòu)機(jī)刀盤始發(fā)時滾刀占50%，導(dǎo)致推進(jìn)速度相差較大，致使左線盾構(gòu)機(jī)后始發(fā)，卻先到達(dá)。因此，盾構(gòu)機(jī)刀具對土質(zhì)的適應(yīng)性配備相當(dāng)重要，施工前需重點論證。

    五、后續(xù)工作

    今天，D5-TA02標(biāo)前科區(qū)間左線盾構(gòu)機(jī)順利接收，后續(xù)還將有8次始發(fā)和11次接收，任務(wù)艱巨，總監(jiān)辦將嚴(yán)格按照規(guī)定把好每次條件核查關(guān)，為盾構(gòu)機(jī)的順利掘進(jìn)做好充分準(zhǔn)備；同時，在掘進(jìn)過程中，將嚴(yán)格按照審批的方案要求做好安全和質(zhì)量控制工作。

    作為江蘇東南工程咨詢有限公司參建的第一個進(jìn)入地鐵地下工程的總監(jiān)辦，將認(rèn)真按照公司領(lǐng)導(dǎo)要求，牢記使命、擔(dān)當(dāng)作為，嚴(yán)把質(zhì)量安全關(guān)，發(fā)揚三部一貫秉持的工匠精神，細(xì)化管理，責(zé)任到人，傾心打造精品工程。

南京地鐵五號線及TA02標(biāo)平面位置圖

第三項目管理部  李 成

                                       2020年10月29日