2020年10月29日，由江蘇東南工程咨詢有限公司參建的南京地鐵五號線D5-TJ02標前莊站至科寧路站區間（以下簡稱前科區間）隧道盾構機在科寧路站順利接收，標志著南京地鐵五號線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井，總里程長度7.7km，區間隧道單線長度累計12393m，前科盾構區間為本標段最長的隧道，長度為1837m。隧道內徑為5.5m，管片厚度為35cm。盾構區間計劃安排7臺盾構機進行掘進施工。

    盾構機概況：本次TA02標首個貫通的前科區間復合式土壓平衡盾構機開挖直徑6.46米，主機重約410噸，最大總推力49200KN，最大扭矩為6353kN·m，刀盤開口率為40%，最大推進速度為每分鐘80毫米，盾體連同后配套總長約70米。該盾構施工區間隧道計劃掘進工期為10個月。盾構的推進、出土、管片拼裝等全過程均自動化作業，一次成型，降低了塌方風險，對地面交通與設施的影響相對較小。

5月30日，前科區間右線盾構始發（刀盤入洞口前）

    區間重難點：本區間地質主要為粉質粘土、粉土夾粉砂及風化泥質粉砂巖等，隧道斷面存在上軟下硬（449m）、全斷面巖層（355m）等特殊地質區段，盾構機掘進過程中，下穿秦淮河和紅太陽科研樓，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、安全風險高。

    現場施工概況：前科盾構區間右線于2019年5月30日始發，左線于2019年7月13日始發，先后下穿秦淮河、誠信大道、竹山路、紅太陽科研樓，穿越風井后于2020年10月29日，左線率先到達科寧路站南端頭井，圓滿完成了左線的洞通。由于右線盾構機出現刀盤結泥餅現象，影響工期約2個月，導致左線盾構機超越右線，提前到達科寧路站。

前科區間左線盾構機始發前準備

前科區間左線盾構機到達科寧路站接收井

    二、監理工作開展情況

    1、為確保盾構區間施工順利，總監辦未雨綢繆，根據現場車站始發井施工進度，結合周邊環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個方案，其中需要專家論證的有15個，專家論證前提出監理審查意見?？偙O辦組織一、二類關鍵節點施工前條件（預）核查15次， 同時，編寫相應的監理（預）核查總結報告。針對施工單位編寫的方案，總監辦編制審批了相應監理實施細則。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、端頭地基加固等質量方面隱蔽工程，以及盾構機吊裝、門式超重機安拆、盾構機帶壓開倉換刀等重大安全工作，總監辦安排監理人員進行全過程旁站，編寫了旁站記錄。

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

    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了8次專題會，督促施工單位做好應急處理措施，確?，F場施工安全。

    三、區間重難點工作開展情況

    （一）前科區間周邊環境風險較大，主要存在以下安全風險：

    1、復合地層掘進風險：區間隧道在巖層中通過，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。巖石抗壓強度變化幅度大，易產生刀盤結泥餅、刀具偏磨，方向偏移等風險。

    2、盾構掘進下穿秦淮河、外港河等河道。盾構隧道開挖時可能導致河床沉陷、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控制，施工階段風險較大。

    4、區間管線種類和數量繁多，包括給水管、雨水管、污水管、燃氣管、強弱電等管線，施工可能會導致管線破壞。

    （二）刀盤結泥餅進行帶壓開倉換刀工作

    前科區間盾構施工計劃工期10個月，實際工期15個月，除去春節停工、疫情影響、揚塵管控出土受限等外部因素外，現場施工主要還受到刀盤結泥餅帶壓開倉換刀、常壓開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行常壓開倉換刀4次，在穿越風井時換刀2次，另外，在右線937環位置由于盾構機掘進過程中刀盤出現了結泥餅現象，導致推力和扭矩偏大等參數異常而無法推進，被迫采用帶壓開倉方案進行處理。下面重點介紹刀盤結泥餅采用帶壓開倉換刀工作。

    1、帶壓開倉風險

    在地鐵盾構法隧道施工過程中,因地質條件復雜,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結泥餅，經常需要開倉進行換刀或處理泥餅作業,采用帶壓開倉作業對施工工藝要求較高,在地質條件差的情況下,建壓和保壓容易失敗,在地下狹小密閉空間作業，對工人的體能、心理素質等要求較高，因此，存在很大的風險性。

    2、開倉位置情況

    前科區間右線盾構機推進至 900 環出中風化泥質粉砂巖后，盾構機推進參數開始出現異常，推進速度緩慢，估計刀盤出現結泥餅現象。同時，出土量較大，為解決刀盤結泥餅問題，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，考慮進行帶壓開倉處理?？紤]到900-930環位置上方為市政道路，不便開倉，陸續推進至 930 環后仍無明顯改善，考慮到960環后為下穿紅太陽科研樓，風險較大，最終決定于右線 930 環（切口位置 937 環）處進行帶壓開倉處理刀盤泥餅，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，降低施工風險。

前科盾構區間盾構機開倉位置平面圖

前科盾構區間盾構機開倉位置地質立面圖

    3、開倉前安全保證措施

    因帶壓開倉安全風險較大，帶壓開倉專項方案經專家評審后，總監辦組織了關鍵節點開倉前條件預核查工作，按照《南京地鐵工程建設關鍵節點施工前條件核查管理規定》寧地建字〔2020〕40號文件要求，逐一落實安全和方案交底、氣體檢測、進倉人員資格等相關要求，同時，做好盾構機開倉前的安全保證措施，主要包括以下幾個方面：

    1）盾尾止水環：從盾尾后 5 環~10 環之間（924~920 環）位置，每環注漿為每塊管片的注漿孔，每環各6個點位，對管片背后進行二次注漿，注水泥和水玻璃雙液漿，注漿量以注漿壓力（一般不超過 0.3Mpa）進行控制，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：在盾構刀盤前方土體位置上方，對地層土體進行深層加固。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，且地面無隆起、跑漿、冒漿時終止注漿。

    4）建泥膜：泥膜是指在開挖面及刀盤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。主要作用是對掘進面進行護壁，封堵土體間細小孔隙，提高土體的氣密性。在實施壓氣作業時，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：為了確保帶壓進倉作業安全順利進行，進倉前必須進行土艙壓氣試驗、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 沒有變化或不發生大的波動時（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，通常情況下，人閘處于無壓模式，帶壓作業時處于加壓模式，而氣密性試驗是通過升壓、降壓試驗來檢查人閘門、土艙門、艙壁上各種管路是否漏氣。根據現場經驗，從 0 升壓（不裝消音器）至設計值不超過 10min 即為合格；降壓操作過程中通常會出現土艙門漏氣現象，造成氣壓降不到 0，現場實踐得出，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，則需要帶壓進行土艙門密封的處理。

    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從管片和盾構機之間的間隙漏出，同時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行氣密性檢查。一般為停機前對最后一環管片進行同步注漿，注漿過程中，盾尾無漿液滲漏則視為盾尾密封性完好。

    6）人員準備：盾構開倉作業人員由專業的人員組成，經過廣州潛水學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、清水滅火器3瓶、醫藥箱、對講機4對、150KW 發電機（備用）等搶險物資。

    8）人閘加減壓試驗：進行無人壓力試驗，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。首次進倉前，保壓試驗壓力設定為0.33MPa，穩定需超過 6 小時。

    4、開倉檢查及具體施工情況

    1）掌子面情況：土質為砂礫土、強風化泥質粉砂巖、強中風化泥質粉砂巖，與地勘圖紙一致，無滲漏水。

    2）進行到第6倉時，發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）本次帶壓開倉從6月20日至6月28日，共9天，每次開倉用時5小時，共開倉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），每次開倉更換1把刀具；清理4個幅條刀箱時開倉4次。

    4）開倉時間分配：升壓約10min，開倉門約5min，關倉門約10min，工作不足1.5h，降壓3.5h。

    通過方案評審、條件核查、開倉前驗收、全過程旁站等安全工作的一一落實，保證了開倉過程中的順利進行。

    四、總結

    1、開倉后對刀具進行全面檢查，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，不是導致推進速度緩慢的主要原因，而在上軟下硬復合地層中推進時泡沫用量偏少，致使結泥餅才是導致難以推進的主要原因。

    2、前科區間左、右線刀盤共結泥餅8次，主要位于上軟下硬復合地層，通過加分散劑浸泡處理雖能解決大部分問題，但最后一次結泥餅較為嚴重，通過分散劑處理已無法解決，因此，必須采用帶壓開倉進行處理。

    3、前科區間左、右線平均線間距約15m，地質變化雖然不大，但由于刀具配置不同，即右線盾構機刀盤始發時配置滾刀占80%，左線盾構機刀盤始發時滾刀占50%，導致推進速度相差較大，致使左線盾構機后始發，卻先到達。因此，盾構機刀具對土質的適應性配備相當重要，施工前需重點論證。

    五、后續工作

    今天，D5-TA02標前科區間左線盾構機順利接收，后續還將有8次始發和11次接收，任務艱巨，總監辦將嚴格按照規定把好每次條件核查關，為盾構機的順利掘進做好充分準備；同時，在掘進過程中，將嚴格按照審批的方案要求做好安全和質量控制工作。

    作為江蘇東南工程咨詢有限公司參建的第一個進入地鐵地下工程的總監辦，將認真按照公司領導要求，牢記使命、擔當作為，嚴把質量安全關，發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。

南京地鐵五號線及TA02標平面位置圖

第三項目管理部  李 成

                                       2020年10月29日