黎 鑫
（中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300）
摘 要：盾构施工技术具有高效、安全、优质的优点，在隧道与地下工程的掘进中得到越来越广泛的应用。文章着重介绍了盾构施工技术在方家山核电排水隧道工程中的应用，详细阐述了盾构法的基本原理，较系统的对此项工程技术进行了总结。
关键词：核电；排水隧道；盾构施工技术
盾构实际上是盾构机的简称。机身外形为圆筒形，截面尺寸比开挖面稍大，配备相应的挖排土功能，外壳设有保护装置的暗挖隧道机械。盾构施工法较爆破开挖等隧道开挖方法有明显的优势，主要体现在盾构施工不受地形、地貌、环境条件的限制，对周边环境影响较小，地层沉降小等众多优点，目前已成为一种新型且成熟的隧道开挖技术。根据隧道切削面形状，隧道尺寸大小及地质类型的不同，盾构分类也日趋多样化，以面对不同的开挖需求。方家山排水隧道工程结合自身周边环境，沿线地质条件及障碍物等相关因素，确定采用土压式平衡盾构机。
土压平衡盾构是通过正前的刀盘切削土体，将碎土转运至密封舱内。再借助油缸推力经过隔板对其加压，形成一定的泥土压并维持作业面的稳定。盾尾同时用螺旋输送机进行排土，且保持排土量与推进量相当，整个作业过程始终维持土压平衡。控制原理（见图1）。
图1 土舱土压力与地层水土压力平衡示意图
本施工方法具备以下特点：
①不需使用土体加固等辅助措施，节省施工成本；②对沿线地基无扰动，确保施工质量安全的情况下同时也保证了地面建构筑物的安全；③盾构机内配备自动化的电子仪器，作业过程得到有效科学控制，加快了施工进度。
图2 加固剖面图
2.1 隧道洞口土体加固
为确保盾构出洞施工的安全，降低发生涌水、涌砂、土体塌方等不良现象，盾构出洞前需对洞口土体进行加固（见图2）。
盾构出洞加固范围为洞圈向上、下、左、右各3m、沿轴线方向上10m长度范围内。加固采用水泥土回填施工工艺，水泥土回填加固区域为距离井壁6.7m范围内，下部从开挖基坑底部（-25.800m）开始回填，共分三次回填至（-13.100m）洞圈顶部3m。以上采用普通土回填至自然地坪标高。
2.2 洞门中心复测
在盾构机组装前需对洞口中心位置进行测量复核，以保证始发方向正确。
2.3 盾构机安装定位
（1）盾构机定位。确定中心位置摆放盾构基座后吊装下井，并使盾构机中心标高略高于设计轴线标高（考虑到隧道后期沉降因素）。
（2）盾构机后座支撑安装。在完成盾构机组装后建立盾构推力系统的相关工作，具体为反力架及负环管片的拼装。负环管片需逐环拼装，且保证倾斜度与基座安装坡度相一致，用以调整姿态确保出洞无误（见图3）。
2.4 凿除门洞施工
盾构调试完成后，对洞口加固的土地进行取芯，土体渗透性及强度相关指标达到设计要求后拆除洞口混凝土墙。具体做法是先搭设脚手架，由洞口中心往外分块凿除，整个凿除过程中尽量加快施工速度，以减少土体流失。
2.5 负环管片的安装
负环管片的安装旨在掘进初期时传递推力至始发井上，负环管片共8环，负环环宽度均为1.5m，8环均为满环安装。
本隧道长约1087m，采用1台Ф8280mm土压平衡盾构机施工。结构外边线直径8.1m，设计结构内边线直径6.8m，采用双层衬砌施工，外衬砌采用40cm厚C55、抗渗等级P12级钢筋砼预制管片随盾构机掘进时拼装。内衬砌采用25cm厚C40、抗渗等级P12级现浇钢筋砼。排放管延伸到达深水指定位置时，垂直向上顶升10根内径Φ2m垂直顶升管，在每根顶升管顶端设置喷口。
3.1 出洞段掘进施工
盾构掘进初期根据地层情况，调设相关参数，同步监测分析数据随时调整掘进参数，整个施工过程中做到如下几点：①掘进前应在基座轨道、刀头、密封装置上涂抹油脂，以确保密封完整性及减少一定的推进阻力；②同步封堵洞圈，防止洞口漏浆；并确保压板要有足够的刚度，防止变形致使橡胶板往外翻；③出洞时盾构迅速上靠，用刀盘切削加固土体，穿越加固区。在预留洞门的下方设置钢垫块以确保盾构机的姿态稳定；④出洞段初始土压力设定为0.1MPa，盾构切口出加固体时应及时建立土压平衡，防止地面沉降。
3.2 100m初掘进
盾构初期掘进，通过系统了解收集并掌握相关参数是必不可少的工作，主要是为了跟踪地面沉降及变形情况，以及推进过程中盾构机的实际状况，通过数据分析来确定最合理的设定参数。该阶段注意以下工作：①熟悉机械性能，了解土层实际地质情况，改进相关参数；②同步监测地面变形情况以确保推进安全，并做好相应的注浆工作；③当掘进到10至20环时，及时对洞门进行注浆，防止可能的土体流失；④切口出加固区域时及时建立土压平衡，防止地面沉降；⑤当隧道完成100m试推进后，进行负环管片拆除工作。同时要在井底搭设作业平台。
3.3 正常段掘进施工
掘进过程中为尽量减少对土层的干扰且保证开挖面稳定，需及时通过数据分析调整土压力及掘进速度。注意以下工作：①检查管片是否与千斤顶靠实，掘进速度遵从由慢到快的操作原则，并保持速度在最优的合理区间；②待稳定推进后，速度不宜变动过大，以减少对土地的波动，维持土压平衡；③同步注浆量要与推进速度匹配，确保每一环管片都能达到需要的注浆量；④做好出土量控制，实际出土量控制在理论值98%左右区间；⑤定期压注补充盾尾油脂，防止漏浆。
图3 反力系统剖面图
本工程使用的管片为浙江天和集团地铁管片分公司生产的钢筋砼预制管片，该管片宽度为1.5m，厚度为40cm，混凝土强度等级为C55、抗渗等级为P12级。管片分为浅、深埋二种，每环管片由6片管片组成，其中3块标准块（B1～B3），2块 邻 接 块L1、L2，1块封顶F。衬砌采用错缝拼装，自下而上对称拼装，拼装封顶块时，先于邻接块搭接1/3，最后纵向插入。封顶块安装时须保证两块邻接块间有足够的插入空间。
5.1 同步注浆
同步注浆是为了填充土体与管片圆环间的建筑空隙和减少后期沉降的主要措施，也是盾构施工过程中必不可少的重要工序。具体操作是通过注浆孔压浆进行填充。注浆过程中，需根据实际情况控制注浆压力及注浆值，确保填充到位且不能跑浆或引起地表隆起。
5.2 二次注浆
每隔五环需要二次注浆，主要是采用水泥浆对管片建筑空隙进行二次填充，浆液需满足泵送要求，控制好泌水率及浆液强度值，确保不液化。
方家山核电工程排水隧道盾构施工自2011年8月23日开始，到2012年5月24日掘进完成，累计拼装724环管片。沿线顺利穿越各构筑物、海堤，其沉降位移监测数据均在安全范围之内，保证了构筑物的安全。隧道的全线贯通也证明采用盾构法施工在核电建设中是切实可行的，希望能对类似工程项目施工具有借鉴意义。
参考文献：
[1]盾构法隧道施工与验收规范[S].GB50446-2008.
[2]刘桂荣.核电取水工程中盾构始发段采用新奥法空推施工技术[J].建筑施工,2014,(12):1420-1422.
[3]刘桂荣.大型核、火电厂取水结构施工技术研究[D].上海交通大学,2014.
中图分类号：U455.43
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2017）02-0089-02
作者简介：黎鑫（1984-），男，湖北荆州人，工程师，研究方向：核电工程技术。
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