盾构法隧道施工理念与管理方针研究

中铁十五局集团有限公司，上海 200070

近年来，随着盾构法在地下铁道及公共管廊工程等基础设施建设中的普遍应用，盾构施工已成为城市基建工程风险管理新的热点。正确认识盾构法隧道的施工特点及相关风险，从方法论层面总结一套行之有效的施工管理理念方针，对指导相关工程建设实施及城市安全风险管控具有重要的现实意义。

1 工程概况及重难点

盾构法隧道施工因其设备工艺的特殊性，普遍具有系统繁杂（如机械装置、电力系统、液压系统等）、工艺多样（如隧道掘进、管片拼装、同步及二次注浆等）、条件苛刻（如占道施工、特殊不良地质、下穿构建筑物）等特点。

天津地铁10号线（一期工程）柳林路站至环宇道站区间工程设计为双单线隧道，线路由南向北，自柳林路站向环宇道站方向掘进，途经天津医专、航道工程处，下穿台儿庄路、海河及海河东路。区间左线全长1093.331m，右线全长1031.102m；隧道结构顶部覆土厚度约10.8～21.1m，地层以粉土、黏土、粉质黏土及淤泥质土为主，软弱富水，局部有承压水层。管片采用3+2+1模式组合错缝拼装；管片宽1500mm、厚350mm，衬砌外径为6200mm、内径为5500mm。

该工程具有一般地铁盾构工程地质、水文及城市环境相关风险，其重难点为盾构下穿海河施工，具有河域宽、覆土浅、坡度大的突出特点。

2 施工风险及控制指标

2.1 施工风险

经调查识别，该工程区间沿线穿越Ⅰ～Ⅲ级风险源共16处。其中，盾构下穿海河为Ⅰ级风险源；盾构施工自身风险为Ⅱ级风险源；Ⅲ级风险源14处，主要为盾构始发接收和下穿建构筑物、市政道路、水电及燃气管网等。

盾构施工涉及的主要风险类型：区间地面沉降开裂、市政管线设施破坏、周边构建筑物变形裂缝、盾构漏水流砂、喷涌以及河床击穿河水倒灌等。在右线下穿海河段，河域宽度为178.445m，最小覆土厚度为9.3m，线路坡度为28‰，南岸护岸桩底与隧道净距1.73m。该项目为天津已实施下穿海河工程中河域最宽、覆土最浅、坡度最大的地铁盾构隧道[1]。

2.2 控制指标

根据工程设计与实施条件，对工程风险进行系统分析与评估，建立了4个控制指标体系，指导盾构施工及控制相关风险，如表1所示。

表1 盾构施工管理控制指标体系

根据管控指标体系优化项目制度设计和资源配置，实现了管理的“透明化”“标准化”“规范化”，提高了盾构施工的可控性。

3 施工理念与管理方针

3.1 施工理念

根据工程设计、实施条件及相关规范标准要求，结合过往同类型工程经验，提出“精准掘进、敏捷反应、均衡施工”的盾构施工理念。

（1）精准掘进。精准掘进主要体现为条件精准、参数精准、控制精准。为了切实做到精准掘进，在盾构始发前，充分收集相关工程资料，并到现场实地调查、测量、取样，确保相关数据准确可靠；根据地质水文及工程设计情况，选用铁建重工土压平衡盾构机，在最小转弯半径、最大掘进坡度、适应地层、覆土厚度及管片参数等关键方面与设计要求一一比对，确保完全达标；根据相关规范标准，对盾构机各个系统装置进行全面系统的调试、测试及评估验收，确保配置齐全有效，相关功能性能满足要求；通过下达盾构掘进指令明确地质条件、设计工况、盾构参数设定、掘进管理要求；安排值班工程师跟班指导，对相关指标进行过程控制；实施交接班管理制度，由带班领导组织项目技术、盾构机电、安全、测量及作业层队长、班长、拼装手、盾构司机等关键岗位人员参会，对当班施工情况进行复盘，提出改进措施，并有效传达至接班人员。实践表明，实施精准掘进对提高盾构施工质量、加快盾构施工进度、保障盾构施工安全等方面的可控性具有决定性意义，也是盾构施工管理的内在要求。

（2）敏捷反应。施工过程中，工程地质水文条件经常变化，工程设计曲线、坡度等间或变化，机械设备状态时有变化。为此，必须做到敏捷反应，这样才能及时应对相关情况，有效控制风险。同时，敏捷反应也是精准掘进的客观要求。为此，要跟班管控、实时采集、监测到位、反馈及时、反应高效。值班工程师制度、交接班管理制度、监测方案、盾构掘进指令制度，及监控和网络通信等设施配备，为相关工作执行落实提供了有力保障。

（3）均衡施工。施工过程划为六个阶段：一是盾构始发至封洞门，二是封洞门至百环，三是百环至海河护岸桩，四是下穿海河，五是对岸护岸桩至接收前50环，六是接收前50环至盾构接收。根据各阶段地质水文、环境变化及机械维保等要求，确定不同的施工节奏，排布施工计划；根据计划组织管片等物资供应，配置区间左右线施工班组；通过盾构掘进指令将每班施工任务下达至班组，每天白、夜两班连续均衡施工，做到工序连续、质量可控、节奏稳定，施工风险及进度控制有保障。

3.2 管理方针

以“精准掘进、敏捷反应、均衡施工”的理念为指导，结合工程实际特点和过往施工经验，根据风险管控要求，确立“定参数、稳姿态、缓纠偏，强密封、严注浆、勤量测，重维保、匀推进、快应急”的盾构施工管理方针。

（1）定参数、稳姿态、缓纠偏。①定参数：定参数为精准掘进的客观要求和基本反应，基于对水文地质、周边环境、机械设备配置性能等条件的掌握，结合过往施工经验，科学设定盾构参数，并在施工过程中根据相关条件变化及时调整优化。②稳姿态：通过相关参数设定及施工过程管控，确保盾构不栽头、管片不上浮、线路不跑偏。根据地质软弱富水的特点，通过分区油缸压力的设置，使盾构保持“抬走”姿态推进；在下穿海河段，通过压低盾构走势预留一定管片上浮量，控制盾构工后轴线偏差。③缓纠偏：当出现盾构偏位、管片上浮等情况时，不应急于纠偏，根据偏移量的大小将纠偏进尺分配到后续数环范围，以有效避免管片破损渗漏、线形突然升降变化的不利情况。

（2）强密封、严注浆、勤量测。①强密封：强化对盾构主驱动、盾尾、铰接及螺旋机等关键装置的密封管理，加强施工过程中对密封油脂注入的监测，由值班工程师对相关部位进行实时巡查、检查、测量，确保密封有效，以防盾尾渗漏、螺旋机喷涌等风险。同时，注意管片衬垫及防水、螺栓孔密封衬垫、螺栓复紧及管片拼装质量控制。②严注浆：包括同步注浆及二次注浆。根据水文地质条件情况，合理设定注浆压力和注浆量，确保盾体与管片之间间隙的填充效果，以控制管片变形及上浮、区间地面及构建筑物沉降变形。在下穿海河段，为切实防治击穿河床，注浆作业以注浆压力为主控指标[2]。局部出土超方，及时二次补浆。③勤量测：监控量测是反映盾构施工质量安全控制的基本指标，是风险监控的有效手段。洞内、区间地面、周边构建筑物及下穿海河区域都要设定相关控制点，编制专项监测方案，通过实时监测盾构隧道变形、位移、地面沉降或隆起及构建筑物变形等指标变化，有效指导盾构施工[3]。

（3）重维保、匀推进、快应急。①重维保：盾构法隧道施工是典型的机械法施工，机械设备状态尤为重要。建立科学的维保管理制度，使用质量可靠的油脂材料，规范开展维保作业，并结合第三方检测，确保机械始终处于健康状态。②匀推进：控制推进速度、协调工序衔接、材料储备充裕、调度工作高效，以在相应施工阶段实现连续均衡施工，将隧道线形控制在最佳状态，将变形沉降控制在最小范围，工程实施稳步推进。③快应急：准确认识施工风险，为应对相关情况做充分的准备。为做到快应急，需要应急预案可行有效、应急物资充足到位、应急人员随时待命；施工过程中，还要加强应急培训宣传、应急物资盘点、应急演练测试等。

4 结束语

盾构工程的施工工艺、施工阶段及风险控制等方面有很多共性特点。天津地铁10号线柳林路站—环宇道站区间盾构工程具有城市地铁隧道盾构工程的基本特点，具有一定典型性、代表性。该项目以“精准掘进、敏捷反应、均衡施工”的施工理念及“定参数、稳姿态、缓纠偏，强密封、严注浆、勤量测，重维保、匀推进、快应急”的管理方针为指导，在盾构施工风险、质量及进度控制等方面取得了显著效果，对同类型盾构法隧道施工管理也具有较好的借鉴意义。