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【摘要】随着城市化的高速发展，市政地铁加速建设，穿越城市、江河及建筑物的小断面泥水盾构得到广泛应用。本文以秋中区间泥水盾构始发专项方案为背景，提出泥水盾构始发技术措施及施工方法，总结泥水加压平衡盾构机始发掘进施工关键技术。
【关键词】泥水盾构；盾构始发；负环拼装；洞门密封
1、工程概况
1.1、秋中区间由赣江西岸秋水广场起，穿越赣江、沿江中大道，经中山西路后与东端的滨江大道站相连接。设计长度为 1886m。区间最大坡度为 28‰，线路最小竖曲线半径为 360m。区间 3 座联络通道。区间隧道采用2台泥水平衡盾构机施工从秋水广场站始发，到达中山西路站接收井结束。设计盾构进出洞处采用搅拌桩和旋喷桩加固。确定圆形区间隧道结构内径为φ5400mm。管片强度采用工厂化预制，混凝土强度等级采用 C50，抗渗等级对于区间埋深大于 20m的部分为 P12，其余为 P10。工程管片的厚度采用 300mm。
1.2、根据轨道一号线地形管线综合图和设计图，赣江两侧道路两侧地下管线复杂，影响范围内的主要有一根DN1000 雨水管（砼），埋深 5 m，位于世贸路下。
2、水文地质条件
2.1、地下水类型
根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工程沿线按地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类裂隙溶隙水三种类型。
2.2、含水岩组及其富水性
孔隙水主要赋存于第四系全新统冲积层的砂砾石层中，该层地下水为潜水，地下水位埋深较浅，本次勘察历时较长，但主要仍在丰水期间，穿越两端陆上钻孔内实测的水位埋深 6.50～11.60m，标高14.29～15.45m。该层地下水含量极为丰富，含水层渗透性强。地下水位年变幅与地表水变化密切相关，变化比较大。勘察期间抚河水位标高为 15 m，赣江水位标高为 14.5m。 主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段，厚度 20～50 米左右。该含水层富水性不均一，影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理裂隙的发育程度，岩性差异（主要是钙质含量的变化） ，裂隙（节理）多呈闭合状，一般富水性极差，渗透系数多在 0.26～0.45m/d 之间。因受岩性变化所致，局部钙质泥岩、含钙砂岩层段，其构造节理发育时，多具一定的溶蚀现象，为碎屑岩层中地下水的相对富集地带，根据《江西省南昌市水文地质工程地质综合勘察报告》（1998年），其单井涌水量总体而言相对较大，含水层综合渗透系数达 5～15m/d，单井涌水量多在 300-800 m3/d 左右，最大可达 1500m3/d；已有资料与原有工程经验均反映，此类构造裂隙溶隙水富水区的分布与岩性、胶结物和构造发育有关，呈条带状分布于小兰——老福山一带。
2.3、各类地下水的补、迳、排条件及相互间关系
上层滞水主要接受大气降雨入渗补给，水位随气候变化大。赣江西侧赣江洪水期间，会对该层地下水形成局部返补。赣江东侧在汛期赣江和抚河也会对该层地下水形成局部返补。孔隙水与赣江及邻近抚河地表水体呈互为补排关系，连通性好。平水季节及枯水季节地下水补给地表水，地下水向赣江、抚河排泄；汛期赣江、抚河水位上涨，地表水体返补给地下水。碎屑岩类脉状裂隙水通过基岩裂隙发育段与上部孔隙水直接接触，形成互补关系，且多具承压性。水位基本和赣江地表水持平。
3、盾构始发
盾构开始向前推进到盾体完全进入土体后洞门封堵完成是泥水盾构始发的关键，在这个过程中应注意负环管片安装和盾构掘进参数的设置。
3.1、负环管片安装
盾构隧道施工中，一般称隧道洞门口处管片为0环管片，盾构井中用作传递反力的管片则称为负环管片。负环拼装时第一环负环的定位相当重要，对后面的管片拼装起着基准面的作用。为保证管片环面安装精度，负环管片采用闭口环安装方式，靠后的4环负环管片拼装均由盾构举重臂在盾构壳体内按顺序拼装成形，环向和纵向螺栓连接牢固后分别逐环将负环推到要求后座位置上。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。
4、泥水盾构始发关键技术
4.1、首先采用明挖法开挖竖井，在盾构始发竖井施工期间同步进行盾构始发端头土体加固；然后井下安装盾构始发基座及洞门密封，依次组装盾构后配套拖车，并将其拖入暗挖段；盾构主机安装、反力架下半部分，待管片安装机横梁安装完成后将反力架上半部分进行安装，随后将主机和后配套拖车连接，并完成盾构机整机调试；同时要完成泥水处理系统的安装调试。最后盾构达到始发条件。采用盾构直接掘削新型材料墙体的方式开洞门，开洞处的地下连续墙钢筋笼全部换用玻璃纤维筋代替普通钢筋，混凝土采用以石灰石为粗骨料的细石混凝土，混凝土抗压强度为C20，其余范围地下连续墙采用C30混凝土。
4.2、由于玻璃纤维筋与普通钢筋接头处抗拉力强度较低（只有普通钢筋抗拉强度的10%），而在始发洞门处的地下连续墙采用C20混凝土，因此为保证竖井开挖的安全性，在始发洞门前端施做2排M10砂浆桩。由于地面注浆受地下管线及现场其他因素的影响，导致加固区存在一定的盲区特别是管线下方土体，未能进行有效加固，给盾构始发造成一定隐患。为了保证端头土体加固的效果，保证盾构安全始发，采取在竖井内对端头土体进行水平注浆补强加固。采用水平地质钻机前进式分段成孔注浆，最后一次注浆结束，再成孔下50塑料管，进行补充注浆。为了防止洞门破除后发生涌水涌砂现象，先将1m厚的地下连续墙凿除0.6m，剩余0.4m的保护厚度，洞门中心鱼尾刀部位1.4m范围内多凿除0.2m，并将外露的玻璃纤维筋全部割除取出。洞门破除由人工利用风镐自上而下一次完成。洞门凿除后尽快将盾构机前移，使刀盘紧贴掌子面，保证掌子面的稳定，由刀盘切削剩余部分连续墙混凝土。
4.3、盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。由于盾构机重达1000多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。由于盾构主机在组装过程中盾壳间还需要进行焊接作业，所以需要始发基座在距洞门6 m处断开0.9m为盾构护盾焊接提供必要的焊接作业空间。
4.4、安装洞门密封装置
洞门预埋环是为满足盾构机进洞临时封堵洞门端头要求的环状钢板。环状钢板的内径为12212mm，外径为12960mm，环向每2.4预埋一个M24！90螺栓，共计预埋螺栓150个。为了环板能够牢固的嵌入竖井衬砌结构内，环板背面与盾构始发井衬砌结构钢筋连接牢固，并且每根预埋螺栓必须与竖井衬砌钢筋连接牢固，环板加工成型后，待竖井二次衬砌施工时及时预埋。洞门密封装置安装始发洞门临时密封采用双道密封装置，每道密封装置由帘布橡胶、扇形压板、止水箱、注浆管和螺栓等组成，两道密封间隔0.4m。
5、结束语
经过精心准备和科学施工，南昌市地铁1号线秋中区间泥水盾构始发已顺利完成。通过不断总结和摸索，使小断面盾构在过江隧道、城市繁华地段、砂卵石地层中的施工技术不断成熟，为类似工程地质的小断面泥水盾构施工总结了可借鉴的经验。
参考文献：
[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991.
[2]张凤祥，朱合华傅德明.盾构隧道[M].人民交通出版社，2004.
【关键词】泥水盾构；盾构始发；负环拼装；洞门密封
1、工程概况
1.1、秋中区间由赣江西岸秋水广场起，穿越赣江、沿江中大道，经中山西路后与东端的滨江大道站相连接。设计长度为 1886m。区间最大坡度为 28‰，线路最小竖曲线半径为 360m。区间 3 座联络通道。区间隧道采用2台泥水平衡盾构机施工从秋水广场站始发，到达中山西路站接收井结束。设计盾构进出洞处采用搅拌桩和旋喷桩加固。确定圆形区间隧道结构内径为φ5400mm。管片强度采用工厂化预制，混凝土强度等级采用 C50，抗渗等级对于区间埋深大于 20m的部分为 P12，其余为 P10。工程管片的厚度采用 300mm。
1.2、根据轨道一号线地形管线综合图和设计图，赣江两侧道路两侧地下管线复杂，影响范围内的主要有一根DN1000 雨水管（砼），埋深 5 m，位于世贸路下。
2、水文地质条件
2.1、地下水类型
根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工程沿线按地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、红色碎屑岩类裂隙溶隙水三种类型。
2.2、含水岩组及其富水性
孔隙水主要赋存于第四系全新统冲积层的砂砾石层中，该层地下水为潜水，地下水位埋深较浅，本次勘察历时较长，但主要仍在丰水期间，穿越两端陆上钻孔内实测的水位埋深 6.50～11.60m，标高14.29～15.45m。该层地下水含量极为丰富，含水层渗透性强。地下水位年变幅与地表水变化密切相关，变化比较大。勘察期间抚河水位标高为 15 m，赣江水位标高为 14.5m。 主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段，厚度 20～50 米左右。该含水层富水性不均一，影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理裂隙的发育程度，岩性差异（主要是钙质含量的变化） ，裂隙（节理）多呈闭合状，一般富水性极差，渗透系数多在 0.26～0.45m/d 之间。因受岩性变化所致，局部钙质泥岩、含钙砂岩层段，其构造节理发育时，多具一定的溶蚀现象，为碎屑岩层中地下水的相对富集地带，根据《江西省南昌市水文地质工程地质综合勘察报告》（1998年），其单井涌水量总体而言相对较大，含水层综合渗透系数达 5～15m/d，单井涌水量多在 300-800 m3/d 左右，最大可达 1500m3/d；已有资料与原有工程经验均反映，此类构造裂隙溶隙水富水区的分布与岩性、胶结物和构造发育有关，呈条带状分布于小兰——老福山一带。
2.3、各类地下水的补、迳、排条件及相互间关系
上层滞水主要接受大气降雨入渗补给，水位随气候变化大。赣江西侧赣江洪水期间，会对该层地下水形成局部返补。赣江东侧在汛期赣江和抚河也会对该层地下水形成局部返补。孔隙水与赣江及邻近抚河地表水体呈互为补排关系，连通性好。平水季节及枯水季节地下水补给地表水，地下水向赣江、抚河排泄；汛期赣江、抚河水位上涨，地表水体返补给地下水。碎屑岩类脉状裂隙水通过基岩裂隙发育段与上部孔隙水直接接触，形成互补关系，且多具承压性。水位基本和赣江地表水持平。
3、盾构始发
盾构开始向前推进到盾体完全进入土体后洞门封堵完成是泥水盾构始发的关键，在这个过程中应注意负环管片安装和盾构掘进参数的设置。
3.1、负环管片安装
盾构隧道施工中，一般称隧道洞门口处管片为0环管片，盾构井中用作传递反力的管片则称为负环管片。负环拼装时第一环负环的定位相当重要，对后面的管片拼装起着基准面的作用。为保证管片环面安装精度，负环管片采用闭口环安装方式，靠后的4环负环管片拼装均由盾构举重臂在盾构壳体内按顺序拼装成形，环向和纵向螺栓连接牢固后分别逐环将负环推到要求后座位置上。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏尾盾刷和负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木或型钢，以使管片在盾壳内的位置得到保证。
4、泥水盾构始发关键技术
4.1、首先采用明挖法开挖竖井，在盾构始发竖井施工期间同步进行盾构始发端头土体加固；然后井下安装盾构始发基座及洞门密封，依次组装盾构后配套拖车，并将其拖入暗挖段；盾构主机安装、反力架下半部分，待管片安装机横梁安装完成后将反力架上半部分进行安装，随后将主机和后配套拖车连接，并完成盾构机整机调试；同时要完成泥水处理系统的安装调试。最后盾构达到始发条件。采用盾构直接掘削新型材料墙体的方式开洞门，开洞处的地下连续墙钢筋笼全部换用玻璃纤维筋代替普通钢筋，混凝土采用以石灰石为粗骨料的细石混凝土，混凝土抗压强度为C20，其余范围地下连续墙采用C30混凝土。
4.2、由于玻璃纤维筋与普通钢筋接头处抗拉力强度较低（只有普通钢筋抗拉强度的10%），而在始发洞门处的地下连续墙采用C20混凝土，因此为保证竖井开挖的安全性，在始发洞门前端施做2排M10砂浆桩。由于地面注浆受地下管线及现场其他因素的影响，导致加固区存在一定的盲区特别是管线下方土体，未能进行有效加固，给盾构始发造成一定隐患。为了保证端头土体加固的效果，保证盾构安全始发，采取在竖井内对端头土体进行水平注浆补强加固。采用水平地质钻机前进式分段成孔注浆，最后一次注浆结束，再成孔下50塑料管，进行补充注浆。为了防止洞门破除后发生涌水涌砂现象，先将1m厚的地下连续墙凿除0.6m，剩余0.4m的保护厚度，洞门中心鱼尾刀部位1.4m范围内多凿除0.2m，并将外露的玻璃纤维筋全部割除取出。洞门破除由人工利用风镐自上而下一次完成。洞门凿除后尽快将盾构机前移，使刀盘紧贴掌子面，保证掌子面的稳定，由刀盘切削剩余部分连续墙混凝土。
4.3、盾构始发基座采用钢结构形式，主要承受盾构机的重力荷载和推进时的摩擦力，结构设计还需考虑盾构推进时的便捷和结构受力。由于盾构机重达1000多吨，所以始发基座必须具有足够的刚度、强度和稳定性。由于盾构主机在组装过程中盾壳间还需要进行焊接作业，所以需要始发基座在距洞门6 m处断开0.9m为盾构护盾焊接提供必要的焊接作业空间。
4.4、安装洞门密封装置
洞门预埋环是为满足盾构机进洞临时封堵洞门端头要求的环状钢板。环状钢板的内径为12212mm，外径为12960mm，环向每2.4预埋一个M24！90螺栓，共计预埋螺栓150个。为了环板能够牢固的嵌入竖井衬砌结构内，环板背面与盾构始发井衬砌结构钢筋连接牢固，并且每根预埋螺栓必须与竖井衬砌钢筋连接牢固，环板加工成型后，待竖井二次衬砌施工时及时预埋。洞门密封装置安装始发洞门临时密封采用双道密封装置，每道密封装置由帘布橡胶、扇形压板、止水箱、注浆管和螺栓等组成，两道密封间隔0.4m。
5、结束语
经过精心准备和科学施工，南昌市地铁1号线秋中区间泥水盾构始发已顺利完成。通过不断总结和摸索，使小断面盾构在过江隧道、城市繁华地段、砂卵石地层中的施工技术不断成熟，为类似工程地质的小断面泥水盾构施工总结了可借鉴的经验。
参考文献：
[1]刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991.
[2]张凤祥，朱合华傅德明.盾构隧道[M].人民交通出版社，2004.