2020年10月29日，由江蘇東南工程咨詢(xún)有限公司參建的南京地鐵五號線(xiàn)D5-TJ02標前莊站至科寧路站區間（以下簡(jiǎn)稱(chēng)前科區間）隧道盾構機在科寧路站順利接收，標志著(zhù)南京地鐵五號線(xiàn)D5-TA02標前科盾構區間隧道順利貫通。

    一、項目概況

    區間隧道概況：D5-TA02標包括五站六區間及一區間風(fēng)井，總里程長(cháng)度7.7km，區間隧道單線(xiàn)長(cháng)度累計12393m，前科盾構區間為本標段最長(cháng)的隧道，長(cháng)度為1837m。隧道內徑為5.5m，管片厚度為35cm。盾構區間計劃安排7臺盾構機進(jìn)行掘進(jìn)施工。

    盾構機概況：本次TA02標首個(gè)貫通的前科區間復合式土壓平衡盾構機開(kāi)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(pán)開(kāi)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(cháng)約70米。該盾構施工區間隧道計劃掘進(jìn)工期為10個(gè)月。盾構的推進(jìn)、出土、管片拼裝等全過(guò)程均自動(dòng)化作業(yè)，一次成型，降低了塌方風(fēng)險，對地面交通與設施的影響相對較小。

5月30日，前科區間右線(xiàn)盾構始發(fā)（刀盤(pán)入洞口前）

    區間重難點(diǎn)：本區間地質(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)區段，盾構機掘進(jìn)過(guò)程中，下穿秦淮河和紅太陽(yáng)科研樓，下穿或側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。

    現場(chǎng)施工概況：前科盾構區間右線(xiàn)于2019年5月30日始發(fā)，左線(xiàn)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(yáng)科研樓，穿越風(fēng)井后于2020年10月29日，左線(xiàn)率先到達科寧路站南端頭井，圓滿(mǎn)完成了左線(xiàn)的洞通。由于右線(xiàn)盾構機出現刀盤(pán)結泥餅現象，影響工期約2個(gè)月，導致左線(xiàn)盾構機超越右線(xiàn)，提前到達科寧路站。

前科區間左線(xiàn)盾構機始發(fā)前準備

前科區間左線(xiàn)盾構機到達科寧路站接收井

    二、監理工作開(kāi)展情況

    1、為確保盾構區間施工順利，總監辦未雨綢繆，根據現場(chǎng)車(chē)站始發(fā)井施工進(jìn)度，結合周邊環(huán)境及地鐵公司籌劃安排，提前梳理各項準備工作?？偙O辦先后審查了前科區間23個(gè)方案，其中需要專(zhuān)家論證的有15個(gè)，專(zhuān)家論證前提出監理審查意見(jiàn)?？偙O辦組織一、二類(lèi)關(guān)鍵節點(diǎn)施工前條件（預）核查15次， 同時(shí)，編寫(xiě)相應的監理（預）核查總結報告。針對施工單位編寫(xiě)的方案，總監辦編制審批了相應監理實(shí)施細則。前科區間方案編制情況如下：

前科區間方案編制情況匯總

    2、針對前科區間管片安裝、防水密封材料安裝、端頭地基加固等質(zhì)量方面隱蔽工程，以及盾構機吊裝、門(mén)式超重機安拆、盾構機帶壓開(kāi)倉換刀等重大安全工作，總監辦安排監理人員進(jìn)行全過(guò)程旁站，編寫(xiě)了旁站記錄。

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

    4、針對前科區間監測數據多次預警情況，總監辦先后組織各參建單位召開(kāi)了8次專(zhuān)題會(huì )，督促施工單位做好應急處理措施，確?，F場(chǎng)施工安全。

    三、區間重難點(diǎn)工作開(kāi)展情況

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

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

    2、盾構掘進(jìn)下穿秦淮河、外港河等河道。盾構隧道開(kāi)挖時(shí)可能導致河床沉陷、滲水，涌水等。區間隧道側穿彩虹橋樁基，區間隧道施工可能影響樁基受力，導致樁基側向位移、上部結構裂縫。

    3、區間盾構下穿或側穿多處建/構筑物，變形控制要求高，均采用加強監測、調整盾構施工參數、加強二次注漿等方法來(lái)控制，施工階段風(fēng)險較大。

    4、區間管線(xiàn)種類(lèi)和數量繁多，包括給水管、雨水管、污水管、燃氣管、強弱電等管線(xiàn)，施工可能會(huì )導致管線(xiàn)破壞。

    （二）刀盤(pán)結泥餅進(jìn)行帶壓開(kāi)倉換刀工作

    前科區間盾構施工計劃工期10個(gè)月，實(shí)際工期15個(gè)月，除去春節停工、疫情影響、揚塵管控出土受限等外部因素外，現場(chǎng)施工主要還受到刀盤(pán)結泥餅帶壓開(kāi)倉換刀、常壓開(kāi)倉換刀等內部因素影響。

    前科區間盾構機在全斷面巖層中進(jìn)行常壓開(kāi)倉換刀4次，在穿越風(fēng)井時(shí)換刀2次，另外，在右線(xiàn)937環(huán)位置由于盾構機掘進(jìn)過(guò)程中刀盤(pán)出現了結泥餅現象，導致推力和扭矩偏大等參數異常而無(wú)法推進(jìn)，被迫采用帶壓開(kāi)倉方案進(jìn)行處理。下面重點(diǎn)介紹刀盤(pán)結泥餅采用帶壓開(kāi)倉換刀工作。

    1、帶壓開(kāi)倉風(fēng)險

    在地鐵盾構法隧道施工過(guò)程中,因地質(zhì)條件復雜,特別是碰到上軟下硬地層,刀具磨損嚴重,或者在復合地層中刀盤(pán)結泥餅，經(jīng)常需要開(kāi)倉進(jìn)行換刀或處理泥餅作業(yè),采用帶壓開(kāi)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(kāi)倉位置情況

    前科區間右線(xiàn)盾構機推進(jìn)至 900 環(huán)出中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖后，盾構機推進(jìn)參數開(kāi)始出現異常，推進(jìn)速度緩慢，估計刀盤(pán)出現結泥餅現象。同時(shí)，出土量較大，為解決刀盤(pán)結泥餅問(wèn)題，故停機多次，在土倉內多次加入分散劑，但處理泥餅效果不明顯，因此，考慮進(jìn)行帶壓開(kāi)倉處理?？紤]到900-930環(huán)位置上方為市政道路，不便開(kāi)倉，陸續推進(jìn)至 930 環(huán)后仍無(wú)明顯改善，考慮到960環(huán)后為下穿紅太陽(yáng)科研樓，風(fēng)險較大，最終決定于右線(xiàn) 930 環(huán)（切口位置 937 環(huán)）處進(jìn)行帶壓開(kāi)倉處理刀盤(pán)泥餅，檢查更換刀具，確保盾構機在性能較好的情況下下穿科研樓，降低施工風(fēng)險。

前科盾構區間盾構機開(kāi)倉位置平面圖

前科盾構區間盾構機開(kāi)倉位置地質(zhì)立面圖

    3、開(kāi)倉前安全保證措施

    因帶壓開(kāi)倉安全風(fēng)險較大，帶壓開(kāi)倉專(zhuān)項方案經(jīng)專(zhuān)家評審后，總監辦組織了關(guān)鍵節點(diǎn)開(kāi)倉前條件預核查工作，按照《南京地鐵工程建設關(guān)鍵節點(diǎn)施工前條件核查管理規定》寧地建字〔2020〕40號文件要求，逐一落實(shí)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(shí)，做好盾構機開(kāi)倉前的安全保證措施，主要包括以下幾個(gè)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(gè)點(diǎn)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(guò) 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，凝結時(shí)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(guò)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：在盾構刀盤(pán)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(lèi)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(wú)隆起、跑漿、冒漿時(shí)終止注漿。

    4）建泥膜：泥膜是指在開(kāi)挖面及刀盤(pán)連通區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(jìn)面進(jìn)行護壁，封堵土體間細小孔隙，提高土體的氣密性。在實(shí)施壓氣作業(yè)時(shí)，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：新漿漿液指標：比重1.05~1.08g/cm3；粘度80s ，正面置換后漿液指標：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(méi)有變化或不發(fā)生大的波動(dòng)時(shí)（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(jìn)行維修和檢查的轉換通道，出入土艙的工具和材料也由此通過(guò)，通常情況下，人閘處于無(wú)壓模式，帶壓作業(yè)時(shí)處于加壓模式，而氣密性試驗是通過(guò)升壓、降壓試驗來(lái)檢查人閘門(mén)、土艙門(mén)、艙壁上各種管路是否漏氣。根據現場(chǎng)經(jīng)驗，從 0 升壓（不裝消音器）至設計值不超過(guò) 10min 即為合格；降壓操作過(guò)程中通常會(huì )出現土艙門(mén)漏氣現象，造成氣壓降不到 0，現場(chǎng)實(shí)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(mén)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(guò)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(huì )從管片和盾構機之間的間隙漏出，同時(shí)防止地下水滲漏到盾構機內。如果盾尾刷損壞，導致盾尾漏漿，地表下沉嚴重，同時(shí)地下水流入隧道，后果將不堪設想。因此在換刀前需對盾尾進(jìn)行氣密性檢查。一般為停機前對最后一環(huán)管片進(jìn)行同步注漿，注漿過(guò)程中，盾尾無(wú)漿液滲漏則視為盾尾密封性完好。

    6）人員準備：盾構開(kāi)倉作業(yè)人員由專(zhuān)業(yè)的人員組成，經(jīng)過(guò)廣州潛水學(xué)校培訓合格并體檢合格的人員。

    7）應急物資準備：膨潤土、擔架、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(gè)、清水滅火器3瓶、醫藥箱、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(jìn)行無(wú)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，保壓試驗壓力設定為0.33MPa，穩定需超過(guò) 6 小時(shí)。

    4、開(kāi)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(wú)滲漏水。

    2）進(jìn)行到第6倉時(shí)，發(fā)現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(kāi)倉從6月20日至6月28日，共9天，每次開(kāi)倉用時(shí)5小時(shí)，共開(kāi)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(kāi)倉更換1把刀具；清理4個(gè)幅條刀箱時(shí)開(kāi)倉4次。

    4）開(kāi)倉時(shí)間分配：升壓約10min，開(kāi)倉門(mén)約5min，關(guān)倉門(mén)約10min，工作不足1.5h，降壓3.5h。

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

    四、總結

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

    2、前科區間左、右線(xiàn)刀盤(pán)共結泥餅8次，主要位于上軟下硬復合地層，通過(guò)加分散劑浸泡處理雖能解決大部分問(wèn)題，但最后一次結泥餅較為嚴重，通過(guò)分散劑處理已無(wú)法解決，因此，必須采用帶壓開(kāi)倉進(jìn)行處理。

    3、前科區間左、右線(xiàn)平均線(xiàn)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(xiàn)盾構機刀盤(pán)始發(fā)時(shí)配置滾刀占80%，左線(xiàn)盾構機刀盤(pán)始發(fā)時(shí)滾刀占50%，導致推進(jìn)速度相差較大，致使左線(xiàn)盾構機后始發(fā)，卻先到達。因此，盾構機刀具對土質(zhì)的適應性配備相當重要，施工前需重點(diǎn)論證。

    五、后續工作

    今天，D5-TA02標前科區間左線(xiàn)盾構機順利接收，后續還將有8次始發(fā)和11次接收，任務(wù)艱巨，總監辦將嚴格按照規定把好每次條件核查關(guān)，為盾構機的順利掘進(jìn)做好充分準備；同時(shí)，在掘進(jìn)過(guò)程中，將嚴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(xún)有限公司參建的第一個(gè)進(jìn)入地鐵地下工程的總監辦，將認真按照公司領(lǐng)導要求，牢記使命、擔當作為，嚴把質(zhì)量安全關(guān)，發(fā)揚三部一貫秉持的工匠精神，細化管理，責任到人，傾心打造精品工程。

南京地鐵五號線(xiàn)及TA02標平面位置圖

第三項目管理部  李 成

                                       2020年10月29日