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[摘 要]盾构机是一种用于工程施工的工程器械，具有较高的应用价值，广泛的应用到隧道施工、地铁施工等中。有效地转变了传统隧道施工的施工模式，在提高施工自动化程度的基础上，可以有效减少施工的劳动强度，提高施工效率，且采用盾构机施工，可以有效减少对地上部分的干扰，保障地面部分建筑的安全。在盾构机始发阶段无法正常掘进施工时，可采用盾构机倒拔技术将盾构机倒拔至工作井内处理。文章重点就盾构机倒拔施工关键技术展开分析和探讨，希望可以促进盾构机的有效应用。
[关键词]盾构机；倒拔施工；关键技术
中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0153-01
1 盾构机的研究现状分析
盾构机是一种高效的工程施工机械，可以为工程的施工效率和施工安全提供基础，距盾构机的问世已经度过了180多年，主要是由英国科学家研发，后期在日本、德国得到了进一步功能扩展，使其的功能性更加强大，可以有效完成对相关工程施工作业。现阶段，盾构机已经成为诸多工程中提高效率和安全的有效施工類型，且逐渐衍伸处盾构施工技术。目前，国内的研究人员，仍旧致力于盾构机的相关研究工作，LRan等结合盾构机的基本结构情况，为了实现盾构机具体掘进过程中的相关参数进行监测，设计出一种有效的监控系统，为盾构机的安全运行提供基础。国内科学家同样对盾构机做出了相关的研究，国内对盾构TBM施工大数据平台的建设工作，这项工作是现阶段盾构及掘进技术国家重点实验室深度融合盾构TBM和施工技术、大数据理念的重要创新，可以为盾构TBM设备管理、盾构TBM施工管理、成本管理提供基础，进一步推动国内地下工程、隧道工程的创新和发展。综合国内外研究人员，盾构机及其相关技术均得到强化和改进，使得盾构更加符合隧道工程、地下工程的需求，提高工程的安全性和效率性，积极推动工程项目的顺利建成。
2 工程概况
A市FG路—YX路电力隧道工程11#～12#井区间隧道长1.06km，隧道内径为5.5m。采用φ6340mm土压平衡盾构机进行掘进，盾构机长8.758m，总质量约300t。隧道出洞口中心绝对高程为-7.055m，场地绝对高程为+3.80m。洞圈内径为6700mm，洞口加固区采用三重管高压旋喷桩进行加固，沿隧道掘进方向长6.0m，盾构机周围各3m。盾构机于11#工作井始发后掘进6.6m处（盾构机刀盘已出设计6m洞口加固区），因地下不明障碍物突发故障无法正常掘进。在此工况条件下无法进行大型维修，因此需将盾构机倒拔至工作井内维修或调换另一台盾构机。
3 倒拔关键施工技术
3.1 钢板桩保护措施
钢板桩支护体系的主要结构组成为钢支撑、钢腰梁等等装置。在腰梁上设置钢支撑时，先安装三脚架，并在斜拉筋上固定角钢，使用M20膨胀螺栓进行紧固作业。腰梁吊装时应紧靠墙身同时安装斜拉筋。钢支撑组装时为了保证其准确就位，必须严格按照实测长度进行，支撑安设完成后，为了保证腰梁、支护桩、钢支撑之间的密实度，尽可能减少基坑沉降量及支护桩位移量，需要向外施加预加轴力。
3.2 倒拔装置
（1）反力架系统
为了将盾构机后退至工作井内，采用加工制造的反力架系统牵拉盾构机使其后退。反力架系统由牵引梁、横梁、后退支撑、千斤顶组、油泵车等组成（图1）。牵引梁（40#工字钢）一端焊接在盾构机本体上，另一端与横梁（40#H型钢三拼）焊接成整体，一台油泵车控制千斤顶组油缸顶动横梁并通过后退支撑（由多个长90cm的φ609mm钢管组成）反作用于工作井内衬墙上，牵引盾构机后退。
（2）止退系统
在盾构机后退过程中（特别是盾构机后退后半段摩阻力越来越小），必须采用止退系统进行限位控制，防止因盾构机后退过快导致注浆填充不及时、不充分而引起盾构机周边坍塌。在反力架后退方向设置止退系统，止退系统由2只400t千斤顶与φ609mm钢管支撑组成，通过千斤顶油缸回缩控制后退速度。
3.3 空腔填充
为确保空腔得到及时有效填充，采用浆液填充。填充浆液拟选择以下2种：水泥+粉煤灰+三乙醇胺混合浆液（经试验，该浆液凝结速度快，能快速形成一定的强度）；盾构隧道施工同步注浆浆液，配合比为：砂∶粉煤灰∶膨润土∶石灰∶添加剂∶水=800∶400∶50∶100∶3∶340，该浆液具有一定的流动性，可保证刀盘前方填充密实，但该浆液凝固时间较长，且强度较低。盾构机在后退过程中需不断停顿，若采用混合浆液，由于其凝结速度快，很容易造成注浆管路堵塞，且该浆液需人工自拌，无法保证注浆连续性。经讨论决定采用盾构施工同步注浆浆液作为填充材料，该浆液不易堵管，且采用商品浆，可保证浆液持续供应，考虑到强度问题，可在后期进行高压旋喷桩补强加固。
填充浆液注浆系统如下布设：
1）填充浆液注浆系统采用台车内同步注浆系统。
2）注浆管布置于4个土压力计孔中，分布于上下左右4个点。
3）在盾构机胸板处注浆管上安装压力表及流量计，实时控制注浆压力及注浆流量。
3.4 盾构机倒拔
1）清空土仓、刀盘加固。为防止盾构机后退过程中刀盘与盾构机本体脱离，在钢板桩插打完成后，打开盾构机气压舱门，利用带压水枪将土仓内泥土完全清空，人员进到土仓将刀盘与壳体焊接牢固。
2）盾构机倒拔要点如下所述：
①盾构机倒拔前通过填充注浆系统将土仓及刀盘前方注浆填充，防止盾构机后退导致刀盘前方钢板桩变形，扰动周边土体造成塌方。
②待浆液凝固后（12h），开始后退盾构机，后退过程中需注意：8只千斤顶必须由1台液压泵同步控制并保证同步伸出，防止盾构机和反力架不均匀受力；盾构机后退速度需与注浆填充同步，保证盾构机后退形成的空腔及时填充，盾构机每退出2cm注浆0.631m3，注浆停止时，采用触变泥浆将管路清洗干净；在注浆管上装配压力表，确保盾构机后退注浆过程中，注浆压力保持在0.1MPa以内，从而减小周边土体沉降；后退支撑与工作井内衬墙之间必须设置钢垫板扩大受力面积，防止应力集中导致内衬结构破坏；千斤顶操作钳工、注浆泵控制人员、盾构机后退行程观察人员要协同作业，保证填充注浆与后退施工同步进行，同时密切关注沉降监测数据，指导后退施工。
③每推完1个千斤顶行程后将油缸回缩，增加长90cm的φ609mm钢管将后退支撑接长，然后继续下一节行程的推进，如此循环接长后退支撑直到将盾构机后退至井内。
④在盾构机后退过程中（特别是盾构机后退后半段），必须采用止退系统对盾构机后退进行控制，保证盾构机倒拔平稳受控。
4 结语
本文结合背景工程针对盾构机在始发阶段无法正常掘进工况，通过采用盾构机倒拔施工技术，顺利解决特殊工况下盾构机处理的难题。因此，这一技术值得推广和使用。
参考文献
[1] 李茂文，刘建国，韩雪峰，陈寿根.长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究[J].隧道建设，2009，04：470-474.
[2] 雷泽鸿.盾构法地铁隧道施工关键技术研究[J].科学技术与工程，2013，08：2283-2287+2294.
[关键词]盾构机；倒拔施工；关键技术
中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0153-01
1 盾构机的研究现状分析
盾构机是一种高效的工程施工机械，可以为工程的施工效率和施工安全提供基础，距盾构机的问世已经度过了180多年，主要是由英国科学家研发，后期在日本、德国得到了进一步功能扩展，使其的功能性更加强大，可以有效完成对相关工程施工作业。现阶段，盾构机已经成为诸多工程中提高效率和安全的有效施工類型，且逐渐衍伸处盾构施工技术。目前，国内的研究人员，仍旧致力于盾构机的相关研究工作，LRan等结合盾构机的基本结构情况，为了实现盾构机具体掘进过程中的相关参数进行监测，设计出一种有效的监控系统，为盾构机的安全运行提供基础。国内科学家同样对盾构机做出了相关的研究，国内对盾构TBM施工大数据平台的建设工作，这项工作是现阶段盾构及掘进技术国家重点实验室深度融合盾构TBM和施工技术、大数据理念的重要创新，可以为盾构TBM设备管理、盾构TBM施工管理、成本管理提供基础，进一步推动国内地下工程、隧道工程的创新和发展。综合国内外研究人员，盾构机及其相关技术均得到强化和改进，使得盾构更加符合隧道工程、地下工程的需求，提高工程的安全性和效率性，积极推动工程项目的顺利建成。
2 工程概况
A市FG路—YX路电力隧道工程11#～12#井区间隧道长1.06km，隧道内径为5.5m。采用φ6340mm土压平衡盾构机进行掘进，盾构机长8.758m，总质量约300t。隧道出洞口中心绝对高程为-7.055m，场地绝对高程为+3.80m。洞圈内径为6700mm，洞口加固区采用三重管高压旋喷桩进行加固，沿隧道掘进方向长6.0m，盾构机周围各3m。盾构机于11#工作井始发后掘进6.6m处（盾构机刀盘已出设计6m洞口加固区），因地下不明障碍物突发故障无法正常掘进。在此工况条件下无法进行大型维修，因此需将盾构机倒拔至工作井内维修或调换另一台盾构机。
3 倒拔关键施工技术
3.1 钢板桩保护措施
钢板桩支护体系的主要结构组成为钢支撑、钢腰梁等等装置。在腰梁上设置钢支撑时，先安装三脚架，并在斜拉筋上固定角钢，使用M20膨胀螺栓进行紧固作业。腰梁吊装时应紧靠墙身同时安装斜拉筋。钢支撑组装时为了保证其准确就位，必须严格按照实测长度进行，支撑安设完成后，为了保证腰梁、支护桩、钢支撑之间的密实度，尽可能减少基坑沉降量及支护桩位移量，需要向外施加预加轴力。
3.2 倒拔装置
（1）反力架系统
为了将盾构机后退至工作井内，采用加工制造的反力架系统牵拉盾构机使其后退。反力架系统由牵引梁、横梁、后退支撑、千斤顶组、油泵车等组成（图1）。牵引梁（40#工字钢）一端焊接在盾构机本体上，另一端与横梁（40#H型钢三拼）焊接成整体，一台油泵车控制千斤顶组油缸顶动横梁并通过后退支撑（由多个长90cm的φ609mm钢管组成）反作用于工作井内衬墙上，牵引盾构机后退。
（2）止退系统
在盾构机后退过程中（特别是盾构机后退后半段摩阻力越来越小），必须采用止退系统进行限位控制，防止因盾构机后退过快导致注浆填充不及时、不充分而引起盾构机周边坍塌。在反力架后退方向设置止退系统，止退系统由2只400t千斤顶与φ609mm钢管支撑组成，通过千斤顶油缸回缩控制后退速度。
3.3 空腔填充
为确保空腔得到及时有效填充，采用浆液填充。填充浆液拟选择以下2种：水泥+粉煤灰+三乙醇胺混合浆液（经试验，该浆液凝结速度快，能快速形成一定的强度）；盾构隧道施工同步注浆浆液，配合比为：砂∶粉煤灰∶膨润土∶石灰∶添加剂∶水=800∶400∶50∶100∶3∶340，该浆液具有一定的流动性，可保证刀盘前方填充密实，但该浆液凝固时间较长，且强度较低。盾构机在后退过程中需不断停顿，若采用混合浆液，由于其凝结速度快，很容易造成注浆管路堵塞，且该浆液需人工自拌，无法保证注浆连续性。经讨论决定采用盾构施工同步注浆浆液作为填充材料，该浆液不易堵管，且采用商品浆，可保证浆液持续供应，考虑到强度问题，可在后期进行高压旋喷桩补强加固。
填充浆液注浆系统如下布设：
1）填充浆液注浆系统采用台车内同步注浆系统。
2）注浆管布置于4个土压力计孔中，分布于上下左右4个点。
3）在盾构机胸板处注浆管上安装压力表及流量计，实时控制注浆压力及注浆流量。
3.4 盾构机倒拔
1）清空土仓、刀盘加固。为防止盾构机后退过程中刀盘与盾构机本体脱离，在钢板桩插打完成后，打开盾构机气压舱门，利用带压水枪将土仓内泥土完全清空，人员进到土仓将刀盘与壳体焊接牢固。
2）盾构机倒拔要点如下所述：
①盾构机倒拔前通过填充注浆系统将土仓及刀盘前方注浆填充，防止盾构机后退导致刀盘前方钢板桩变形，扰动周边土体造成塌方。
②待浆液凝固后（12h），开始后退盾构机，后退过程中需注意：8只千斤顶必须由1台液压泵同步控制并保证同步伸出，防止盾构机和反力架不均匀受力；盾构机后退速度需与注浆填充同步，保证盾构机后退形成的空腔及时填充，盾构机每退出2cm注浆0.631m3，注浆停止时，采用触变泥浆将管路清洗干净；在注浆管上装配压力表，确保盾构机后退注浆过程中，注浆压力保持在0.1MPa以内，从而减小周边土体沉降；后退支撑与工作井内衬墙之间必须设置钢垫板扩大受力面积，防止应力集中导致内衬结构破坏；千斤顶操作钳工、注浆泵控制人员、盾构机后退行程观察人员要协同作业，保证填充注浆与后退施工同步进行，同时密切关注沉降监测数据，指导后退施工。
③每推完1个千斤顶行程后将油缸回缩，增加长90cm的φ609mm钢管将后退支撑接长，然后继续下一节行程的推进，如此循环接长后退支撑直到将盾构机后退至井内。
④在盾构机后退过程中（特别是盾构机后退后半段），必须采用止退系统对盾构机后退进行控制，保证盾构机倒拔平稳受控。
4 结语
本文结合背景工程针对盾构机在始发阶段无法正常掘进工况，通过采用盾构机倒拔施工技术，顺利解决特殊工况下盾构机处理的难题。因此，这一技术值得推广和使用。
参考文献
[1] 李茂文，刘建国，韩雪峰，陈寿根.长距离硬岩地层盾构施工关键技术研究[J].隧道建设，2009，04：470-474.
[2] 雷泽鸿.盾构法地铁隧道施工关键技术研究[J].科学技术与工程，2013，08：2283-2287+2294.