庄燕杰 曹金伟
（隧道股份上海城建国际工程有限公司印度区域新德里3期CC-05标）
【摘 要】盾构机在上软下硬等复合地层中掘进施工，刀具的易损而需要开仓换刀甚至是刀盘修复作业，但因为地层自稳性差，地质水文条件，地面建筑物工况等均无法满足常压开仓的条件只能进行气压开仓查刀及换刀作业，安全有序且标准化的气压开仓作业极为重要，不仅规避了诸多未知风险，也能提高自身的品牌效应，更能在各种复杂的地层中解决项目的进度问题。本文结合了印度德里地铁CC-05标段及UAA-04标段在复合地层中STEC盾构采用的标准化气压开仓工艺的成功案例，论述了在复合地层中气压开仓的一些要点及关键技术。
【关键词】海外工程；隧道施工；盾构法；复合盾构机；气压开仓作业；上软下硬复合地质
1．概述
STEC盾构在印度南部Chennai UAA-04 project和北部Delhi CC-05 project隧道项目中均处理过大量的复合地质，主要以中、微风化石英石地层、强风化地层、上软下硬复合断面地层，富水砂层及孤石地层为主，岩石抗压强度最大可超过200MPA，局部地区石英含量高达85—95%；隧道顶部覆土深度一般在9.5—12.5m，以失水性密实粉砂杂合回填土为主，标贯N=5-25之间，地下水位高低起伏，一般在地表下6.35—15米之间，地下水量在100m?/D—500m?/D，地面建筑物大都极为老旧，且大部分为埋深浅的筏形基础，甚至没有任何基础，且大部分均超过100年历史，地面管线分布错综复杂，管线排布无基础，无资料记录，大都陈旧破烂，接头处理工艺差，稍有扰动，就容易导致管线接头破损，出现涌沙涌水甚至是地面塌陷等施工事故，施工工况极为复杂。
在如此复杂的工况下进行隧道掘进作业，需采用频繁的气压查刀及换刀作业，一般情况下3-5环需气压进仓一次，如此高频率的气压作业，对气压舱及保压系统是个较大的考验.
2．气压系统配置概述
STEC盾构采用QY1750/0.45-5型双人闸气压过渡仓，气压平衡控制系统采用EMERSON 4159K型控制系统，地面两台10m?/m的KD5510电空压机与一台PUDD9-07柴油空压机。
3．气压开仓作业概述
3.1 准备措施
A．盾构停机的时候，往土仓内注入4-8m?膨润土溶液，保持顶部压力略高于掘进平衡压力或理论切口水压大0.2bar—0.4bar，采用压力差的方式增加膨润土的渗透量，以使膨润土充分渗透入土体而形成较厚的泥膜进而形成有效的气密空间；
膨润土溶液配比 水：膨润土 = 800kg：100 kg；粘稠度40-60S；
B．在盾尾后五环注双液浆环箍，即可提高盾体周边气密性，也能有效防止后部水流渗入侵蚀掌子面破坏气密性；
C．在预定进仓区域布设地面监测点，换刀作业及盾构恢复掘进时派专人巡检。监测频率为2小时/次.
D．检查盾体周边50米范围内探孔是否封堵完成；并在刀盘开仓区域上方路面围挡隔离；
E．在保压之前，撤销盾构顶力，铰接回缩3-5CM，即收回刀盘压力；有助于换刀作业与重新启动；
F．作业人员进仓前及换刀作业过程不能饮用可能含碳酸成分的饮料或豆类导致排气的食物；不能喝酒；进仓前以及换刀过程应适量喝水。
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3.2 管路清理疏通，平衡系统调试
关闭进气球阀、关闭排气管主阀、关闭安全管主阀、关闭1#泡沫供气管；疏通供气管路、拆除排气流量计、拆除安全阀，管路一直拆除到主阀位置；将拆除的流量计管路、安全阀管路进行清洗、自动控制器球阀及管路清洗；在拆除之前，开启供气管路的三通、排气管路三通、安全阀管三通，观察是否舱内有渣土冒出；如果没有冒出，在舱内供气基本正常，排完第一箱土的时候，利用高压水枪进行疏通；如果有渣土冒出，待第一箱土出完之后，利用舱内气压将管路中的残余渣土排空，并开始恢复管路；
3.3 地面及盾构车架段供气压力设置
开启供气阀，地面供气配套空压机气包供气压力设定在7—9 bar；
调整车架上的节流阀压力在5-6 bar；车架段供气压力调整到4—5bar；关闭车架自带空压机供气阀；作为应急处理.
3.4 压力平衡状态下的渣土与膨润土溶液的置换
在渣土置换成膨润土作业期间，膨润土注入流量控制在80-150L/MIN，螺旋机渣土排放量闸门35-50%，螺旋机转速2-5r/min，平稳控制舱内顶部压力，浮动±0.2bar，膨润土注入总量大致在5-10m?，保压时间6-12小时，舱内渣土面位置略低于气压供气口约1米，这样便于后期气压与膨润土置换工作的控制，也能让膨润土有效渗入顶部周边土体进而形成气压密闭空间。
3.5 膨润土溶液与气体置换
先采用泡沫供气系统保证顶部土压力的状态下排出渣土量10m?，保证舱内膨润土液面及顶部压力略低于供气管路压力，这样可以有效防止舱内渣土回流进而堵塞气压力平衡调节控制器，然后开启自动气压平衡系统，继续排土。最后完成约35m?的渣土排放量，舱内气压力平稳，浮动±0.05bar，开启换气系统，初始整体供气量<85m?/H较为稳妥，且静待2小时，观察舱内压力基本稳定之后，开始准备安排人员进仓。
3.6 具体操作步骤
A．在排土过程中稳步调整顶部气压至保证土仓1#上部压力浮动±0.2bar。排土过程严格计量，第一阶段排土量为1/4土仓容量，即8m?左右；
B．打开排气口球阀，进行疏通，确保畅通无泥土，然后接入平衡阀气管，并设定保压控制柜压力值（1bar=14.5psi），保压2小时，如果地面隆沉在=1--3mm以内，无泄气冒泡现象，气压稳定且变幅不超过±0.05bar时，则可进行第二阶段排土（余下3箱土）；
C．第二阶段排土与第一阶段排土总量控制在2/3土仓容量左右，即22m3左右，土仓内膨润土液面不宜低于刀盘底部以上1.5m,，排土达到要求后稳压2小时，地面隆沉、压力稳定均符合要求后，方可进仓作业；
D．渣土置换期间，适量加入膨润土溶液，且转动刀盘不宜过频繁，扰动土层，破坏密封泥膜，形成塌方。例如：先静态排出渣土两箱之后，正转动刀盘半圈，再静态排出渣土一箱；接着再反转转动刀盘半圈，静态排出渣土一箱或半箱；
E．第二阶段出土过程中，如果螺旋机漏气，就往土仓内注入膨润土，刀盘适当低速转动半圈，关闭螺旋机闸门，正转螺旋机，等压力稳定后再等待10分钟继续出土；
F．在保压试压期间，若发生大量漏气，压力无法保证的情况下，需往舱内填仓膨润土溶液，采用泥水平衡原理恢复推进，寻求下一个开仓地点。
4．盾构恢复掘进
由于砂层稳定性差，在砂层中恢复掘进时，必须采用回填土仓的方式来实现土压代替气压。即在换到结束后，盾构暂不恢复掘进，而是往土仓内逐渐注入膨润土，用膨润土回填土仓，同步逐渐减小气压，当泥土压完全代替气压后，启动刀盘与千斤顶恢复盾构掘进。
作者简介：
庄燕杰 （1987-），男，上海市人，民族：汉，职称：助理工程师，学历：本科。单位： 隧道股份上海城建国际工程有限公司，上海，200030
曹金伟（1983-），男，福建省龙岩市人，民族：汉，职称：助理工程师，学历：本科。单位： 隧道股份上海城建国际工程有限公司，上海，200030
论文作者:庄燕杰,曹金伟
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年6月总第211期
论文发表时间:2016/8/13
标签：气压论文; 渣土论文; 盾构论文; 作业论文; 压力论文; 膨润土论文; 管路论文; 《工程建设标准化》2016年6月总第211期论文;