霍永强
（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原030024）
1 工程概况
济南轨道交通2 号线历山北路站～二环东路站区间（右线起讫里程SK18+649.696～SK20+732.213，全长2110.237m。左线起 讫 里 程 XK18+649.696 ～XK20+732.213， 线 路 总 长 度2114.066m）。区间采用盾构法施工，圆形断面。区间隧道线间距为12～27.5m，拱顶埋深约为10.2～23.0m。
区间岩性主要为第四系地层及燕山期岩层，为上软下硬地层，上部主要为黏土及碎石土层，下部为强～中风化闪长岩，土层饱和单轴抗压强度0.3～12.6Mpa，岩层饱和单轴抗压强度12.6-47.1Mpa，岩体基本质量等级Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ级。
区间水位埋深一般为2-5m，年变幅1～2m，水质好。地下水主要为第四系松散孔隙水和岩浆岩裂隙水。区间承压水含水层主要为碎石、残积土、全风化闪长岩，承压水水头标高为26.0m。
2 盾构机选型
历山北路站～二环东路站区间投入2 台济南中铁重工生产的土压平衡盾构机（型号：CTE6650）。盾构机的开挖直径为6680mm，盾体直径为6650/6640/6630mm。盾构机分为主机和后配套设备，后配套为一节桥架、六节车架，全长约85m。主驱系统采用22 组推进油缸数量，驱动功率880kW（共8 组电机）；最大掘进速度均可达到80mm/min。
本区间刀盘采用四辐条+四面板设计，中间式支撑。刀盘上设有滚刀、切刀、仿行刀、保径刀等刀具，开挖外径6680mm，同时可实现正反双向旋转出渣。刀具均可从刀盘背部更换。刀盘整体结构由Q345B 高强度钢板焊接组成，刀盘主体结构的正常使用寿命大于10km。
3 区间带压开仓情况
历山北路站～二环东路站区间施工时间为2018 年7 月4日～2020 年1 月6 日，区间盾构掘进期间共进行带压开仓6次，开仓检查位置及开仓处置情况如表1、2 所示。
4 地面监测情况分析
盾构机开仓检查时，刀盘前共布置2 个地表监测断面，机身设置5 处地面监测点，开仓过程中每2 小时进行一次监测，开仓过程及开仓后地面监测数据较为稳定，无异常变化，各项施工参数选定满足作业要求。
5 带压开仓技术总结
5.1 施工准备
物料准备：刀具、换刀工具、抢险物资等，做好物料清单。
技术准备：开仓检查施工方案、进仓人员体检合格、设备状况良好。
表1 左线开仓情况
表2 右线开仓情况
人员准备：压气作业主管、人仓值班员、压气作业人员及候补压气人员。人员进仓前展开作业培训，并且通过体格检查。
5.2 设备检查
空压机、盾构机管路检查合格；紧急照明正常、紧急电话正常；各类压力表显示正常；各类管路球阀开关正常，保证压气作业时安全可靠。
5.3 人仓气密性试验
人仓是人员出入土仓进行维修和检查的转换通道，带压作业时处于加压模式，从0bar 升压至设计值不超过10 分钟为合格；降压过程中通常会出现土仓门漏气现象，造成气压降不到0bar，现场实践得出若降压后气压能小于0.3bar 则可安全开仓，若气压无法降到0.3bar 以下，则需要带压进行土仓门密封。
5.4 开仓压力设定
理论情况下，若仓内不漏气则压力越高，掌子面越稳定；但实际地层的密封性并不完美，一旦设定值大于掌子面的承受压力，有概率造成密封层破裂、地面冒泡等问题；压力相对低一点，有利于进仓人员健康，但需注意掌子面稳定性，避免地面塌陷。
5.5 开仓作业流程
图1 带压作业流程图
5.6 开仓泥膜建立
本区间开仓泥膜采用膨润土进行制作，要求膨润土泥浆粘度不得小于100s，膨润土浆液比重应大于1.3g/cm3；每方膨润土材料掺入量如下：膨润土：510kg、水：830kg、火碱：10.2kg。
向土仓内注入膨化好的膨润土置换土仓内的渣土，在出渣时，出渣过程中随时补充膨润土，并注意土仓压力变化，保持土仓压力不小于停机前掘进时压力。
5.7 气体检测
开仓前及开仓过程中，要对土仓内气体进行检测（不得低于2h/1 次），检测合格后由土建工程师或现场负责人判断情况，然后人员方可进入土仓进行检测，全面检测完毕且空气质量合格后作业人员方可展开作业。
5.8 压气作业
5.8.1 升压
第一仓土仓压力建议设定为1.9bar，第二、三次土仓压力根据情况及时调整。关闭主、副仓仓门并密封后，人仓值班人员缓慢扭动进气阀，渐渐地升高主仓内压力，匀速升压至设定值，开启出气阀，建立主仓气压平衡。
升压第一分钟仓压不能超过0.025MPa，加压速度不得超过0.015MPa/min。出现作业人员耳内不适，立即停止加压，直到症状消失后再继续。若再次感觉不适，就必须停止升压作业，让不适人员减压出仓，由候补人员代替。
5.8.2 稳压
当升压至预定值后，人仓值班员开始调节进、出气流量，待气压稳定后联系人仓内压气人员打开人仓与土仓之间平衡阀，之后若出现压力波动，人仓值班员及时进行调节，始终保持压力稳定，有足够新鲜空气进入。
5.8.3 开仓
开仓时先开一条缝，再平稳缓慢打开，防止渣土突出。开仓后，作业人员通过将实时影像上传到地面，由工程师对掌子面的情况和稳定性进行判断和确认，同时对刀盘和刀具磨损程度进行目测检查，待开挖面稳定后，作业人员方可进入仓内作业。
5.8.4 仓内带压检查
作业人员进入副仓，按照同样步骤消除主副两仓之间气压差，使主、副仓压力平衡，然后进入主仓展开始作业。两人带压进仓（一人作业，另一人在负责联络指挥），仓内检查时间定为两小时，刀具检查方法：作业人员攀登上刀盘辐条，使用专用量具进行检查。
5.9 恢复掘进
开仓作业完成后，在土仓内气压部分填充膨润土，预防推进开始时造成超挖，从而引起地表沉降。按照设定好的掘进参数，缓慢恢复掘进。
5.10 注意事项
5.10.1 土仓内加压、减压及工作时间应严格按照《盾构法开仓及气压作业技术规范》CJJ217-2014 相关要求进行，绝对不能凭借个人感觉盲目操作。
5.10.2 压气作业人员严禁重复作业（24 小时内）且工作时间不得超过6 小时（不包括加减压时间）。
5.10.3 如果在人员进仓期间，舱内水位上涨，优先考虑采用水泵抽水，如果满足不了要求，可安排有丰富经验的主司机，通过螺旋机排水，排水时确保仓内无人。
6 结论
本区间盾构穿越既有建构筑物多，工程埋深较深多为复合地层，且开仓掌子面水量极大，施工难度及风险极大，盾构机开仓检修为地表建筑物安全，需要带压开仓，施工安全风险极高，国内同类工程经验较少，通过本区间连续6 次带压开仓，我们总结出了安全可控的开仓流程，为今后类似情况施工积累了有效经验。
