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)機進行掘進施工。

    盾構(gòu)機概況：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)機開挖直徑6.46米，主機重約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)間隧道計劃掘進工期為10個月。盾構(gòu)的推進、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)機掘進過程中，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)機超越右線，提前到達科寧路站。

前科區(qū)間左線盾構(gòu)機始發(fā)前準(zhǔn)備

前科區(qū)間左線盾構(gòu)機到達科寧路站接收井

    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。總監(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。總監(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)機吊裝、門式超重機安拆、盾構(gòu)機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，確保現(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，均采用加強監(jiān)測、調(diào)整盾構(gòu)施工參數(shù)、加強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)夤堋娙蹼姷裙芫€，施工可能會導(dǎo)致管線破壞。

    （二）刀盤結(jié)泥餅進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)機在全斷面巖層中進行常壓開倉換刀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)機掘進過程中刀盤出現(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，被迫采用帶壓開倉方案進行處理。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)機推進至 900 環(huán)出中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖后，盾構(gòu)機推進參數(shù)開始出現(xiàn)異常，推進速度緩慢，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，考慮進行帶壓開倉處理。考慮到900-930環(huán)位置上方為市政道路，不便開倉，陸續(xù)推進至 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)）處進行帶壓開倉處理刀盤泥餅，檢查更換刀具，確保盾構(gòu)機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)機開倉位置平面圖

前科盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)機開倉位置地質(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、進倉人員資格等相關(guān)要求，同時，做好盾構(gòu)機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。克泥效采用配比：克泥效與水的比例為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層。成份為水、膨潤土、渣土泥漿等。主要作用是對掘進面進行護壁，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：為了確保帶壓進倉作業(yè)安全順利進行，進倉前必須進行土艙壓氣試驗、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試驗合格。

    ②人閘氣密性試驗：人閘是人員出入土艙進行維修和檢查的轉(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)機之間的間隙漏出，同時防止地下水滲漏到盾構(gòu)機內(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行氣密性檢查。一般為停機前對最后一環(huán)管片進行同步注漿，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3臺、儲氣罐4個、清水滅火器3瓶、醫(yī)藥箱、對講機4對、150KW 發(fā)電機（備用）等搶險物資。

    8）人閘加減壓試驗：進行無人壓力試驗，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、強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，與地勘圖紙一致，無滲漏水。

    2）進行到第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行。

    四、總結(jié)

    1、開倉后對刀具進行全面檢查，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)致推進速度緩慢的主要原因，而在上軟下硬復(fù)合地層中推進時泡沫用量偏少，致使結(jié)泥餅才是導(dǎo)致難以推進的主要原因。

    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)機刀盤始發(fā)時配置滾刀占80%，左線盾構(gòu)機刀盤始發(fā)時滾刀占50%，導(dǎo)致推進速度相差較大，致使左線盾構(gòu)機后始發(fā)，卻先到達。因此，盾構(gòu)機刀具對土質(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)機的順利掘進做好充分準(zhǔn)備；同時，在掘進過程中，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