摘 要：隨著國(guó)內(nèi)城市基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，采用盾構(gòu)法建設(shè)隧道面臨直徑更大、埋深更深、距離更長(zhǎng)以及地質(zhì)條件更加復(fù)雜的情況，中國(guó)已經(jīng)應(yīng)用不同的超大直徑盾構(gòu)完成了多個(gè)工程。本文統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)外超大盾構(gòu)工程案例，通過(guò)南京長(zhǎng)江隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道和春風(fēng)隧道等項(xiàng)目，針對(duì)工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，總結(jié)了超大直徑泥水盾構(gòu)隧道穿越諸如淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、硬塑膨脹性粘土、粉細(xì)砂與礫砂( 巖) 、上軟下硬復(fù)合地層等復(fù)雜地層的關(guān)鍵技術(shù)；研究分析了盾構(gòu)選型、盾構(gòu)適應(yīng)性改造、洞門密封泄漏和始發(fā)、江中帶壓開(kāi)倉(cāng)換刀、江中淺覆土段冒頂塌方等主要風(fēng)險(xiǎn)，并結(jié)合工程案例提出了解決風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策，對(duì)超大直徑盾構(gòu)的施工具有重要參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：超大直徑盾構(gòu)；盾構(gòu)施工；風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)策
0 前言
過(guò)去的二百多年里，盾構(gòu)施工技術(shù)隨著生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用得到不斷完善和改進(jìn)。僅僅是最近的一二十年間，盾構(gòu)隧道外徑以及盾構(gòu)機(jī)直徑的大小被不斷刷新，盾構(gòu)隧道正朝著超大直徑的方向邁進(jìn)。
超大直徑盾構(gòu)隧道一般應(yīng)用于公路或公路與軌道交通合建項(xiàng)目，其邊界很難界定。20年前，直徑10~11m的盾構(gòu)被認(rèn)為是最大的，可以滿足單層2車道需求； 而近10年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展及交通需求量的增長(zhǎng),14 m及以上直徑是當(dāng)前的主流，可以滿足雙層4/6車道或單層3車道需求。目前我們所說(shuō)超大直徑盾構(gòu)均為直徑14 m以上。
國(guó)際上，1994年首次采用?14.14 m盾構(gòu)進(jìn)行日本東京灣隧道施工；國(guó)內(nèi)2004年在上海上中路隧道引進(jìn)荷蘭綠色心臟?14. 87 m盾構(gòu)進(jìn)行施工。截至 2016年，直徑14 m及以上的盾構(gòu)隧道項(xiàng)目有36 例（含在建項(xiàng)目），其中，國(guó)外有15例，國(guó)內(nèi)有21例。 國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目的簡(jiǎn)況如以下所示。國(guó)內(nèi)直徑14 m及以上的隧道主要應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，已建成項(xiàng)目11項(xiàng)，在建項(xiàng)目10 項(xiàng)。采用泥水平衡式盾構(gòu)工法的17項(xiàng)，采用土壓平衡式盾構(gòu)工法的 4項(xiàng)。公路隧道19項(xiàng)，公路隧道與軌道交通隧道合建 2項(xiàng)（上海長(zhǎng)江隧道和武漢三陽(yáng)路隧道）。
1 國(guó)內(nèi)外超大直徑盾構(gòu)發(fā)展歷程
目前，盾構(gòu)機(jī)已從單一模式盾構(gòu)發(fā)展到泥水、土壓平衡復(fù)合盾構(gòu)，盾構(gòu)機(jī)的尺寸也從中小盾構(gòu)發(fā)展到直徑可達(dá)17m的超大直徑盾構(gòu)。部分國(guó)內(nèi)外超大直徑盾構(gòu)工程實(shí)例如圖1所示，見(jiàn)表1、2。
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圖1 國(guó)內(nèi)近年超大直徑盾構(gòu)工程分布情況
表1 國(guó)內(nèi)超大直徑盾構(gòu)工程實(shí)例
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表2 國(guó)外超大直徑盾構(gòu)工程實(shí)例
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2 施工主要風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策
2.1盾構(gòu)機(jī)選型風(fēng)險(xiǎn)
地質(zhì)是基礎(chǔ)，盾構(gòu)機(jī)是關(guān)鍵，人是根本。
隧道建設(shè)成功與否同盾構(gòu)機(jī)的選型息息相關(guān)。由于盾構(gòu)法施工主要依靠盾構(gòu)設(shè)備這個(gè)載體，因此盾構(gòu)設(shè)備選型是施工成敗的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是盾構(gòu)施工的關(guān)鍵。
盾構(gòu)機(jī)選型所需要考慮的因素包括：
工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、巖土性質(zhì)；開(kāi)挖面穩(wěn)定性能; 隧道埋深、地下水位；設(shè)計(jì)隧道的斷面；環(huán)境條件、沿線場(chǎng)地( 附近管線和建構(gòu)筑物及其結(jié)構(gòu)特性)；襯砌類型；工期、造價(jià)等。
盾構(gòu)機(jī)選型好等于工程成功了一半，選型不好嚴(yán)重影響工程開(kāi)展。
2.1.1世界最大盾構(gòu)“伯莎”施工情況
“伯莎”是為美國(guó)西雅圖市SR99公路隧道服務(wù)的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，日立造船株式會(huì)社制造，開(kāi)挖直徑達(dá)到17.5m，價(jià)格為8000萬(wàn)美元，如圖2所示。
2013年8月，完成組裝的“伯莎”在一片歡呼聲中開(kāi)始了工作，按計(jì)劃，“伯莎”每天能推進(jìn)10m，整條隧道應(yīng)在16個(gè)月后貫通?！安弊畛醯谋憩F(xiàn)還是不錯(cuò)的，一切都在有條不紊按計(jì)劃推進(jìn)，然而在12月初“伯莎”已經(jīng)前進(jìn)了300m時(shí)突然停了下來(lái)，原來(lái)這時(shí)施工方發(fā)現(xiàn)“伯莎”無(wú)法前進(jìn)，感覺(jué)像是遇到了神秘不明物體。
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（a）組裝 （b）嚴(yán)重破壞
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（c）跟換新軸承、密封件 （d）完成掘進(jìn)
圖2 世界最大盾構(gòu)“伯莎”（外徑?17.45m）
調(diào)查工作隨即開(kāi)始，到2014年 1月初，問(wèn)題似乎有了眉目，人們認(rèn)為是一根埋在地下的35m長(zhǎng)、直徑20cm的鋼管阻礙了“伯莎”的腳步，施工方認(rèn)為它卡在刀盤輻條中間導(dǎo)致刀盤無(wú)法正常旋轉(zhuǎn)。
經(jīng)過(guò)緊張工作，到1月底，鋼管剩余部分終于被清理出來(lái)，“伯莎”經(jīng)過(guò)調(diào)試又可以工作了。但不幸的是，僅僅前進(jìn)了1.2m，“伯莎”再次停了下來(lái)。原來(lái)控制室內(nèi)發(fā)出了過(guò)熱警報(bào)，靠近刀盤的位置出現(xiàn)了140度的高溫。隨后的檢查發(fā)現(xiàn)刀盤的開(kāi)口已經(jīng)被泥餅糊住，更重要的是主軸承密封件已經(jīng)遭到嚴(yán)重?fù)p壞。只有更換密封件才能將隧道掘進(jìn)進(jìn)行下去。
“伯莎”的刀盤被進(jìn)一步分解以接受評(píng)估，隨后人們發(fā)現(xiàn)“伯莎”的狀況比預(yù)想的還要糟糕。原本以為只有主軸承的7個(gè)橡膠密封圈被沙子和水堵塞破壞，后來(lái)發(fā)現(xiàn)保護(hù)密封圈的鋼筒也發(fā)生了破損，一些碎片進(jìn)入了傳動(dòng)齒輪導(dǎo)致齒輪的破壞。
在長(zhǎng)達(dá)四年半的時(shí)間里，“伯莎”土壓盾構(gòu)歷盡千辛，且經(jīng)歷繁雜的維修過(guò)程。其中，修理費(fèi)用高達(dá)1.43億美元，比“伯莎”本身價(jià)格還要高。這是盾構(gòu)機(jī)選型失敗的典型例子。
2.1.2廣深港客運(yùn)專線大盾構(gòu)遇到的問(wèn)題
2011年10月31日，深圳福田梅林路與梅村路交界處突然發(fā)生塌陷，出現(xiàn)近百平方米大坑。此前與事發(fā)地一墻之隔的中康生活區(qū)地面出現(xiàn)四次塌陷，均因地下的廣深港客運(yùn)專線施工所致，如圖3所示。
該大盾構(gòu)采用常規(guī)刀盤，帶壓進(jìn)倉(cāng)換刀，費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，工期延誤較多。該盾構(gòu)機(jī)選型方面也存在一些問(wèn)題。
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圖3 廣深港客運(yùn)專線盾構(gòu)施工造成多次地陷
2.1.3伊斯坦布爾博斯布魯斯海峽隧道施工情況
“伊斯坦布爾海峽公路隧道工程”是博斯布魯斯海峽下第一次應(yīng)用盾構(gòu)施工的隧道，采用直徑為13.66m的超大直徑泥水平衡盾構(gòu)（常壓刀盤）進(jìn)行掘進(jìn)。本項(xiàng)目隧道全長(zhǎng)3.34km，線路最深點(diǎn)在海平面以下106m，工作壓力高達(dá)13bar，盾構(gòu)掘進(jìn)16個(gè)月后貫通。該盾構(gòu)機(jī)選型正確，進(jìn)展順利，如圖4、5所示。
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圖4 盾構(gòu)下穿博斯布魯斯海峽
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圖5 伊斯坦布爾海峽公路隧道13.66m盾構(gòu)（常壓刀盤）
2.1.4南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)選型
南京長(zhǎng)江隧道根據(jù)其穿越的江中礫砂復(fù)合地層且水壓較高的透水地層性質(zhì)，采用德國(guó)海瑞克公司設(shè)計(jì)制造的泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)，如圖6所示。盾構(gòu)機(jī)的刀盤為中心支撐、輻條面板式，6個(gè)輻條內(nèi)部分刀具可以更換，便于檢修。刀盤上共有118把刮刀，其中71把可以在常壓下進(jìn)行更換。盾構(gòu)機(jī)具有泥漿艙和氣壓調(diào)節(jié)艙兩個(gè)壓力艙，氣壓艙的壓縮空氣為壓力艙施加泥水壓力，實(shí)現(xiàn)帶壓進(jìn)艙檢修；同時(shí)為方便技術(shù)員進(jìn)入到壓力艙的內(nèi)部進(jìn)行檢修還設(shè)有人閘、主艙和副艙。該盾構(gòu)機(jī)較適應(yīng)本項(xiàng)目地層的掘進(jìn)。
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圖6 南京長(zhǎng)江隧道泥水盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)圖
2.1.5春風(fēng)隧道盾構(gòu)選型
春風(fēng)隧道工程起于上步立交東側(cè)，沿濱河大道進(jìn)入地面，下穿濱河紅嶺立交、地鐵九號(hào)線、布吉河、海關(guān)宿舍樓、漁景大廈、大灘大廈、廣深鐵路股道及深圳站等建（構(gòu)）筑物；于北斗路東側(cè)歸入沿河南路，新秀立交以南穿出地面，在新秀立交西側(cè)與東部過(guò)境高速公路市政連接線配套工程相接。
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圖7 工程地理位置平面圖
盾構(gòu)段全長(zhǎng)3.583km。盾構(gòu)段最小水平曲線半徑R750m，最大縱坡49‰，凸形豎曲線最小半徑為2800m，凹形豎曲線最小半徑為7500m。盾構(gòu)區(qū)間覆土厚度為8m～46m。最大埋深位于羅湖車站附近，站埋深46.58m。盾構(gòu)機(jī)從位于于濱河污水處理廠北側(cè)的西始發(fā)井始發(fā)，在位于沿河路與北斗路交叉口的東接收井吊出。
隧道主要穿越地層為粗粒花崗巖、構(gòu)造碎裂巖、片巖、變質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、糜棱巖，少量卵石，礫砂地層，隧道全斷面巖層約占80%，存在部分上軟下硬、斷層破碎帶地層。中微風(fēng)化巖層抗壓強(qiáng)度普遍在50MPa--100MPa之間，最大強(qiáng)度為173.7MPa
春風(fēng)隧道工程主要特點(diǎn)：
1)長(zhǎng)距離、大斷面，區(qū)間長(zhǎng)度3583m，開(kāi)挖直徑達(dá)到φ15.8m；
2)大埋深、高水壓，最大凈水頭壓力達(dá)到5.9bar；
3)高巖石強(qiáng)度，最大巖石強(qiáng)度173.7MPa；
4)巖層較破碎，總共11條斷層破碎帶，總長(zhǎng)度約為431m；
5)小曲線、大坡度，最小水平轉(zhuǎn)彎半徑R750m，最大坡度49‰；
6)下穿大量重要構(gòu)建筑物；
7)始發(fā)段和接收段覆土較淺，存在上軟下硬地層。
本標(biāo)段隧道主要穿越中微風(fēng)化巖層，破碎地層多，水壓較大。從破巖和刀具消耗來(lái)講，常規(guī)刀盤具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是由于地層常壓下的穩(wěn)定性具有不確定性，從檢查刀具方便性和換刀安全性來(lái)說(shuō)，常壓刀盤優(yōu)更有勢(shì)。根據(jù)工程地質(zhì)條件和周邊環(huán)境分析與評(píng)價(jià)，以及刀盤的對(duì)比分析，決定采用常壓刀盤。
2.2盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性改造風(fēng)險(xiǎn)
揚(yáng)州瘦西湖隧道借鑒南京長(zhǎng)江隧道工程經(jīng)驗(yàn)，為節(jié)約成本，選用南京長(zhǎng)江隧道所用盾構(gòu)機(jī)。為適應(yīng)長(zhǎng)距離、全斷面硬塑膨脹性粘土地層，針對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤容易結(jié)泥餅、排漿管容易堵塞的問(wèn)題，對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤沖刷和環(huán)流系統(tǒng)兩方面進(jìn)行改造，如圖8所示。
刀盤沖刷系統(tǒng)改造：增加 6個(gè)主刀臂沖刷，每個(gè)刀臂4個(gè)沖刷口；中心孔6個(gè)噴口分別布置在泥水及碴土匯流集中處；中心刀替換為魚尾刀，增加3個(gè)魚尾刀沖刷口。
環(huán)流系統(tǒng)改造：增加高壓沖刷系統(tǒng)。
高壓沖刷系統(tǒng)采用直徑250 mm專用高壓管道從地面清水池開(kāi)始敷設(shè)，采用2臺(tái)壓力 10bar的加壓泵在地面加壓，到達(dá)盾構(gòu)機(jī)后分成4根100支管，每個(gè)支管分別連接一臺(tái)壓力 14～18 bar的增壓泵，再用60高壓管從增壓泵引入艙內(nèi)前閘門下方，全部均布固定在前閘門后方殼體內(nèi)壁上，分別采用4個(gè)20高壓噴頭正對(duì)出漿管吸口進(jìn)行高壓沖刷，使刀盤切削下的碴土，及時(shí)通過(guò)排漿吸口帶走。
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圖8 刀盤刀具改造示意圖
2.3洞門密封泄漏和始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)
2.3.1洞門密封泄露風(fēng)險(xiǎn)
盾構(gòu)進(jìn)出洞的安全是盾構(gòu)法隧道施工一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，目前，國(guó)內(nèi)盾構(gòu)法隧道多起事故均發(fā)生在盾構(gòu)進(jìn)出洞上，主要表現(xiàn)在盾構(gòu)進(jìn)出洞端頭地層的加固效果不良、盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)洞口涌水、盾構(gòu)姿態(tài)的控制困難、良好的泥水平衡沒(méi)有盡快建立、洞口密封破壞等方面。洞門密封效果不佳，將導(dǎo)致大量泥水外溢及涌砂等后果，因此，洞門密封也是工程的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)之一。
南京長(zhǎng)江隧道工程洞門密封防水措施如圖9所示，其中2道簾布橡膠板隨盾構(gòu)前進(jìn)方向翻轉(zhuǎn)，由于其下緣被拉伸而緊貼盾構(gòu)外壁，形成一道密封止水帶。此外，外側(cè)的翻板也向內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)而頂住簾布橡膠板，防止出現(xiàn)因前方水土壓力過(guò)大而導(dǎo)致簾布橡膠板逆向翻轉(zhuǎn)的情況出現(xiàn)，是目前運(yùn)用較多的盾構(gòu)、頂管機(jī)出洞密封裝置。
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圖9 洞門密封防水措施布置圖
2.3.2盾構(gòu)始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)
盾構(gòu)法隧道施工中，端頭土體加固是盾構(gòu)機(jī)始發(fā)、到達(dá)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，端頭土體加固成功與否直接關(guān)系到盾構(gòu)機(jī)能否安全始發(fā)、到達(dá)。盾構(gòu)進(jìn)出洞端頭地層處理不當(dāng)，盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)出洞時(shí)工作面可能會(huì)產(chǎn)生涌水、涌砂，不能及時(shí)形成壓力平衡，容易導(dǎo)致地面大幅度沉陷、盾構(gòu)機(jī)被掩埋、工作井周邊構(gòu)筑物損壞等事故。南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)機(jī)始發(fā)段的土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，洞門前方0～18m區(qū)間采用高壓旋噴樁加固地層，加固深度23m，寬度23m。為了更好地增強(qiáng)土體強(qiáng)度及密封性，保證加固土體可靠地封水，在高壓旋噴樁加固土體和端頭地下連續(xù)墻之間設(shè)計(jì)一道寬1.6m的凍土壁，通過(guò)人工制冷工藝形成的凍土壁將高壓旋噴樁加固區(qū)和地下連續(xù)墻膠結(jié)，使旋噴加固土體與凍結(jié)壁共同抵抗水土壓力，以確保洞門破除和盾構(gòu)機(jī)始發(fā)的安全。
2.4始發(fā)段超淺覆土掘進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)
由于受線路控制影響，南京長(zhǎng)江隧道工程盾構(gòu)始發(fā)段（K3+600～730）屬于超淺埋，最淺覆土厚度為5.5 m，僅為 0.37D（D為盾構(gòu)機(jī)直徑），主要穿越地層為流塑狀的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地層，施工技術(shù)難度非常大。盾構(gòu)在淺覆土施工易產(chǎn)生以下問(wèn)題：
(1)由于豎向壓力較小，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)姿態(tài)控制困難；
(2)由于覆土層薄，給切口水壓控制增加了難度，泥水易竄出地面“冒漿”，破壞泥水平衡；
(3)土質(zhì)松軟，端頭土體易發(fā)生失穩(wěn)、涌水涌砂、地層塌陷等惡劣后果。
本工程盾構(gòu)機(jī)在此段施工時(shí)，采取了嚴(yán)格的地表沉降監(jiān)測(cè)、泥漿壓力控制，并結(jié)合室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)泥漿劈裂試驗(yàn)等措施，設(shè)置了合理的盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，使盾構(gòu)機(jī)安全通過(guò)了超淺覆土的始發(fā)段。
2.5粘土地層泥水環(huán)流系統(tǒng)難點(diǎn)及對(duì)策
春風(fēng)隧道工程為應(yīng)對(duì)可能存在的粘土地層刀盤前面滯渣問(wèn)題，配置獨(dú)立P0.1增壓沖刷泵，可向刀盤正面提供最大2000m3/h沖刷流量。刀盤中心面板區(qū)域設(shè)有7路橫向沖刷，中心進(jìn)渣通道設(shè)有6路開(kāi)口沖刷口，刀盤主梁周邊面板區(qū)域設(shè)有6路橫向沖刷，降低刀盤滯渣可能性。同時(shí)，沖刷通道可實(shí)現(xiàn)組合分區(qū)控制，包括：中心面板區(qū)沖刷、刀盤左半?yún)^(qū)沖刷及刀盤右半?yún)^(qū)沖刷，減低噴口堵塞概率，如圖10所示。
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圖10 刀盤前大流量分區(qū)高壓沖刷設(shè)計(jì)
2.6江河大堤沉降、開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)
南京長(zhǎng)江大堤起著防洪的重要作用，處于航道局嚴(yán)密監(jiān)控之內(nèi)，在盾構(gòu)機(jī)通過(guò)長(zhǎng)江大堤時(shí)，如何防止大堤沉降也是一個(gè)施工風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)機(jī)2次穿越長(zhǎng)江大堤時(shí)，其中浦口岸穿越地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地層。由于大堤防洪等級(jí)高，地表沉降控制要求必須控制在+10～－30 mm，且由于該處地面覆土厚度變化明顯，盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)參數(shù)控制難度極大。
本工程盾構(gòu)機(jī)穿越長(zhǎng)江大堤時(shí)主要穿越淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地層，為了降低對(duì)土層的擾動(dòng)，適當(dāng)減小了刀盤轉(zhuǎn)速，控制切口壓力在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)量進(jìn)行同步注漿，及時(shí)回填開(kāi)挖空隙，以減小大堤的沉降。
同步注漿為水泥砂漿（單液漿），其膠凝時(shí)間為 3～10 h，固結(jié)體強(qiáng)度一天不小于0.2 MPa（相當(dāng)于軟質(zhì)巖層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度），28 d不小于2.5 MPa（略大于強(qiáng)風(fēng)化巖天然抗壓強(qiáng)度）；壁后注漿體固結(jié)收縮率＜5%；注漿壓力設(shè)定為 0.3～0.6 MPa，并根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果作適當(dāng)調(diào)整；實(shí)際注漿量為建筑間隙的 110%～130%，即為 23.42～28.47 m3/環(huán)（每環(huán)理論注漿量為：V =π/4×(14.962－14.52)×2 = 21.29 m3）。
施工時(shí)的大堤沉降監(jiān)測(cè)顯示，大堤出現(xiàn)小裂縫，隨即采用深層攪拌樁對(duì)大堤進(jìn)行加固，有效地防止了大堤的沉降和穩(wěn)定性，并在大堤上游側(cè)建造防滲帷幕，保障了大堤安全。
2.7膨脹性粘土泥水盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定控制技術(shù)
因盾構(gòu)施工需要，揚(yáng)州瘦西湖隧道泥水盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中有過(guò)幾次停機(jī)，在停機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)了三次開(kāi)挖面失穩(wěn)塌方事故，表現(xiàn)為近似圓桶形豎向塌方，三次塌方均發(fā)生在停機(jī)后第 6 天左右。針對(duì)停機(jī)時(shí)在確保開(kāi)挖面支護(hù)壓力不降低情況下，仍然發(fā)生了多次開(kāi)挖面塌方的問(wèn)題。通過(guò)深入研究后，認(rèn)為粘土的膨脹性是開(kāi)挖面失穩(wěn)發(fā)生的主要原因。
隨著盾構(gòu)開(kāi)挖擾動(dòng)，開(kāi)挖面前方具有裂隙性的膨脹土裂隙開(kāi)展，滲透系數(shù)增大，加速了泥水入滲。由于泥漿入滲，膨脹土因含水率增加發(fā)生一定量的膨脹，向泥水艙內(nèi)部發(fā)生擠入，并且其強(qiáng)度將會(huì)降低。由于盾構(gòu)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，這種現(xiàn)象持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致開(kāi)挖面極限支護(hù)壓力比增大，開(kāi)挖面穩(wěn)定性降低。
根據(jù)塌方發(fā)生的原因和機(jī)理，提出了如下的控制措施:
（1）控制開(kāi)挖參數(shù)，盡量平穩(wěn)勻速開(kāi)挖，減少開(kāi)挖面擾動(dòng)，盡量避免開(kāi)挖面前方膨脹土裂隙開(kāi)展，減少泥漿入滲通道；
（2）減少非必要停機(jī)時(shí)間，如因特殊情況需要停機(jī)檢修，可以采用“多次短?！钡姆绞竭M(jìn)行，如停機(jī)兩天，開(kāi)挖五環(huán)再次停機(jī)。防止因停機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，開(kāi)挖面前方土體強(qiáng)度不足而導(dǎo)致坍塌；
（3）適當(dāng)提高泥水支護(hù)壓力，防止因?yàn)殚_(kāi)挖面極限支護(hù)壓力比增加而發(fā)生破壞；
（4）停機(jī)時(shí)適當(dāng)增加泥漿密度和粘度，選用低滲透性能的泥漿，減少泥漿入滲量。通過(guò)采取開(kāi)挖面穩(wěn)定性控制措施之后，再無(wú)塌方事故發(fā)生，取得了顯著的效果。
2.8對(duì)易燃易爆混合氣體的對(duì)策
意大利Sparvo隧道位于博洛尼亞（Bologna)與弗洛倫薩（Florence）山脈，工程面臨地層復(fù)雜和富含易燃易爆氣體等挑戰(zhàn)。Sparvo隧道采用德國(guó)海瑞克公司制造的直徑為15. 55 m的土壓平衡盾構(gòu)施工。
針對(duì)地層內(nèi)富含易燃易爆氣體的特殊情況，螺旋輸送機(jī)與皮帶運(yùn)輸均采用雙層密封進(jìn)行封閉（圖11），防止開(kāi)挖土體中的易燃易爆氣體逃逸。
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圖11 旋輸送機(jī)與皮帶運(yùn)輸通道密封設(shè)計(jì)
亞平寧山脈富含易燃易爆的硝酸甘油和甲烷氣體，是Sparvo隧道面臨的難題與挑戰(zhàn)，因此盾構(gòu)裝備的設(shè)計(jì)必須考慮這一點(diǎn)。如螺旋機(jī)就是密封在管道內(nèi)以防止氣體逃逸，同時(shí)安裝了相應(yīng)的感應(yīng)與監(jiān)測(cè)裝置，以防止易燃易爆氣體累積。
沼氣的監(jiān)測(cè)工作分包給一家專業(yè)公司（Collins)，每個(gè)班組均由專人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)。每個(gè)斷面設(shè)10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和2個(gè)備用監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)沼氣含量超過(guò)規(guī)定的限值時(shí)盾構(gòu)將關(guān)閉電源停機(jī)。
發(fā)生沼氣爆炸的沼氣含量的限值為5%，在不同的斷面設(shè)定不同限值，盾構(gòu)內(nèi)沼氣含量嚴(yán)格限制在0.35%，隧道內(nèi)則為3%。當(dāng)隧道內(nèi)沼氣含量高于1%時(shí)，盾構(gòu)司機(jī)將降低掘進(jìn)速度，否則機(jī)器將自動(dòng)停機(jī)。
在盾構(gòu)內(nèi)設(shè)置了類似交通信號(hào)燈的沼氣報(bào)警系統(tǒng),，由綠、藍(lán)、黃、紅4種顏色組成，綠色意味著正常水平，紅色代表所有工作人員應(yīng)立即撤離。出土皮帶系統(tǒng)設(shè)置雙層保護(hù)罩，層間充滿高壓氣體以防止沼氣逃逸；與此同時(shí)，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)也做了特殊考慮，盾構(gòu)司機(jī)可將送風(fēng)量最高調(diào)到25 m3/s。盾構(gòu)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖12所示。
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圖12 盾構(gòu)通風(fēng)設(shè)計(jì)
2.9穿越江中礫砂等復(fù)合地層的風(fēng)險(xiǎn)
南京長(zhǎng)江隧道從K4+462 開(kāi)始進(jìn)入江中粉細(xì)砂和礫砂層混合地層，其中還穿越長(zhǎng)約370 m、厚0.0～3.9m圓礫層和強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)泥巖地層，地層巖性上軟下硬，性質(zhì)差異明顯，同時(shí)卵石地層還容易造成開(kāi)挖艙阻塞、損壞刀具等，盾構(gòu)掘進(jìn)控制技術(shù)難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高。地層滲透系數(shù)高達(dá)10～2cm/s，且地層大于2 mm的粗顆粒占整個(gè)地層含量的40%左右，黏粒含量很少。
此種情況對(duì)泥水盾構(gòu)在開(kāi)挖面上形成泥膜非常不利，極易出現(xiàn)因泥漿大量濾失而無(wú)法建立開(kāi)挖面的壓力平衡的事故，如瑞士蘇黎世的Her-metschloo污水隧道，采用泥水加壓盾構(gòu)穿越滲透系數(shù)為3×10-3m/s的高滲透性地層，以膨潤(rùn)土泥漿支護(hù)開(kāi)挖面掘進(jìn)時(shí)，由于泥漿大量滲入地層而導(dǎo)致多次開(kāi)挖面失穩(wěn)、地層坍塌等事故的發(fā)生。
已建成的兩條長(zhǎng)江隧道，上海滬崇蘇隧道地質(zhì)情況單一，幾乎全部為淤泥質(zhì)地層，武漢長(zhǎng)江隧道只穿越很短的復(fù)合地層，同時(shí)這2座隧道的最大水壓為 0.50~0.55 MPa，而南京長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)機(jī)工作最大壓力約0.65 MPa。這也大大增加了盾構(gòu)機(jī)越江的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)盾構(gòu)機(jī)本身和施工過(guò)程也是一個(gè)考驗(yàn)。
在本工程隧道施工中，為了解決高水壓和強(qiáng)透水性下泥膜形成的問(wèn)題，通過(guò)向膨潤(rùn)土與天然黏土的混合泥漿中添加2‰的NSHS-3制漿劑（增黏劑）調(diào)節(jié)泥漿的黏度（與泥漿的質(zhì)量體積比，即1000mL泥漿中加入2g NSHS-3制漿材料）。室內(nèi)泥漿成膜試驗(yàn)顯示，密度為1.15～1.20 g/cm3、漏斗黏度20 s左右的泥漿在礫砂層中可以快速形成微透水的泥皮型泥膜。同時(shí)還總結(jié)了各地層泥膜的形成規(guī)律，為大直徑泥水盾構(gòu)穿越礫砂地層積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
2.10高壓氣焊接與更換刀具難點(diǎn)及對(duì)策
刀盤作為盾構(gòu)的核心部件，是決定工程成敗和效率的關(guān)鍵，當(dāng)?shù)侗P磨損破壞非常嚴(yán)重且需要焊接修復(fù)時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)常壓條件下對(duì)刀盤的修復(fù)，也無(wú)法有效保證掌子面的穩(wěn)定，此時(shí)就需要考慮帶壓進(jìn)艙，在壓縮空氣條件下帶壓對(duì)盾構(gòu)刀盤進(jìn)行焊接修復(fù)，同時(shí)保證修復(fù)期間掌子面穩(wěn)定和施工安全。
南京長(zhǎng)江隧道通過(guò)采用高水壓、強(qiáng)透水性地層中大直徑盾構(gòu)開(kāi)艙泥膜的形成技術(shù)，提出了滲透帶加泥皮氣壓支護(hù)開(kāi)艙的方法并首次成功運(yùn)用。用濃度5%的泥漿在開(kāi)挖面附近形成滲透帶，用濃度12%，密度1.20的泥漿在開(kāi)挖面形成泥皮，用氣壓置換部分泥漿，形成工作空間。采用低濃度的泥漿先形成滲透帶型泥膜，滲透部分微泥漿粘粒進(jìn)入粉細(xì)砂和礫石地層，有助于提高地層的粘聚力，然后再在開(kāi)挖面形成狀態(tài)優(yōu)良泥膜達(dá)到封閉壓力艙內(nèi)的泥漿，也更加有利于封閉開(kāi)艙進(jìn)入時(shí)的高氣壓，更加有利于保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定性。通過(guò)這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在高壓環(huán)境下進(jìn)行的刀盤刀具的更換與焊接。
揚(yáng)州瘦西湖隧道工程中，在泥水平衡盾構(gòu)機(jī)出洞掘進(jìn)時(shí)，因全斷面粘性土造成泥水環(huán)流系統(tǒng)排渣不暢，排漿管口堵塞的現(xiàn)象，掘進(jìn)速度慢，刀盤易結(jié)泥餅，需要在原位高壓氣環(huán)境下進(jìn)行停機(jī)焊接檢修。但是國(guó)內(nèi)因同時(shí)具備焊接技術(shù)與潛水能力的技術(shù)人員缺失，導(dǎo)致盾構(gòu)原位高壓縮環(huán)境下盾構(gòu)機(jī)帶壓動(dòng)火檢修施工嚴(yán)重依賴德國(guó)潛水公司，但是國(guó)外報(bào)價(jià)高、時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)壟斷，在工期緊張的瘦西湖隧道中并不現(xiàn)實(shí)。
針對(duì)這一難題，通過(guò)公開(kāi)選拔焊接技術(shù)人員，由南京軍區(qū)總醫(yī)院進(jìn)行高氣壓環(huán)境專業(yè)培訓(xùn)。通過(guò)試驗(yàn)確定壓氣環(huán)境下焊接時(shí)保護(hù)氣體選擇氬氣與 2%氧氣相結(jié)合的最佳焊接技術(shù)。最終實(shí)現(xiàn)在揚(yáng)州瘦西湖隧道盾構(gòu)機(jī)壓氣檢修作業(yè)中，最大環(huán)境壓力為4.2 bar的突破，打破了德國(guó)技術(shù)壟斷（圖13）。而且壓氣培訓(xùn)與高壓焊接作業(yè)時(shí)間大幅減少，實(shí)現(xiàn)了高效率壓氣檢修作業(yè)。
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圖13 原位高壓氣焊焊接作業(yè)
2.11江中帶壓開(kāi)艙更換刀具的風(fēng)險(xiǎn)
南京長(zhǎng)江隧道右線盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)到655～659環(huán)時(shí)（K4+910～918，此時(shí)盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入粉細(xì)砂和礫砂、圓礫的復(fù)合地層一段距離），刀盤扭矩值相比之前的掘進(jìn)明顯偏高，最高達(dá)到20 MN?m，推進(jìn)速度急劇減小，同時(shí)排出的渣土中出現(xiàn)直徑 20 cm 以上的卵石。通過(guò)對(duì)常壓可更換刀具的檢查，發(fā)現(xiàn)部分刀具磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)了刀刃崩落的現(xiàn)象。
盾構(gòu)機(jī)停機(jī)位置，其所處斷面上部約1/4為粉細(xì)砂地層，其滲透系數(shù)約為6×10-3 cm/s；下部約3/4為礫砂地層，其滲透系數(shù)約為3×10-2 cm/s。根據(jù)實(shí)際的地層條件，可以計(jì)算出盾構(gòu)機(jī)頂部往下5 m處（氣壓作用面處，按氣壓面下端處埋深25.5 m，水深48 m計(jì)算）的靜止土應(yīng)力（k = 0.5）為 0.11 MPa，孔隙水應(yīng)力為 0.48 MPa，總靜止土壓力為 0.59 MPa。在這樣高滲透性高水壓的地層中開(kāi)艙，如何保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定性成為工程中十分關(guān)注的問(wèn)題。
本工程最終采用在開(kāi)挖面上形成氣密性良好的泥膜、氣壓支護(hù)開(kāi)挖面的帶壓開(kāi)艙方法，成功實(shí)現(xiàn)了江底更換刀具、修復(fù)刀盤。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)使用膨潤(rùn)土與黏土的混合泥漿（密度 1.15 g/cm3，漏斗黏度25s）形成厚度為5 mm泥膜進(jìn)行氣密性模擬試驗(yàn)，結(jié)果表明該泥膜能夠閉氣的臨界壓力差（泥膜閉氣值）為 0.12 MPa，如圖14所示。實(shí)際工程上可采用的極限壓氣壓力值應(yīng)該是地層水壓力+泥膜閉氣值，也就是0.48＋0.12 MPa，為0.60MPa，這一極限壓氣壓力略大于開(kāi)挖面上總靜止土壓力值，除抵消孔隙水應(yīng)力以外，還可以抵消開(kāi)挖面上的有效應(yīng)力。從現(xiàn)場(chǎng)氣壓的穩(wěn)定性及泥漿壓力的變化情況來(lái)看，形成的泥膜致密性良好，開(kāi)挖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以滿足短時(shí)間內(nèi)開(kāi)艙修復(fù)的安全性要求。0.6Mpa氣壓下焊接修復(fù)受損刀盤情況如圖15所示。
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圖14 開(kāi)挖面上形成的泥膜
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圖15 0.6Mpa氣壓下焊接修復(fù)受損刀盤
2.12開(kāi)挖面漏氣應(yīng)急處理
帶壓作業(yè)漏氣的原因主要有以下幾個(gè)方面：開(kāi)挖面漏氣、盾殼周圍地層漏氣、盾構(gòu)內(nèi)部管線漏氣和盾尾漏氣等。一般來(lái)講，開(kāi)挖面與氣體接觸面積最大開(kāi)挖面漏氣為帶壓作業(yè)漏氣的主要原因。
地層漏氣時(shí)，氣體通過(guò)破損或老化的泥膜裂隙向地層滲透，逐步形成漏氣通道。漏氣過(guò)程為氣壓作用下泥膜破損的過(guò)程，泥膜破壞將進(jìn)一步增大漏氣量，形成惡性循環(huán)。
開(kāi)挖面漏氣事例描述：
2013年10月6日6點(diǎn)50分，完成降液位，通知帶壓進(jìn)艙作業(yè)人員進(jìn)艙作業(yè)。
7點(diǎn)10分，人員進(jìn)艙后發(fā)現(xiàn)刀盤未轉(zhuǎn)到位，通知操作室轉(zhuǎn)刀盤。
7點(diǎn)20分，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)到位。
8點(diǎn)15分至8點(diǎn)20分，空壓機(jī)出口壓力曲線驟降。
8點(diǎn)20分至 8點(diǎn)35分，空壓機(jī)出口壓力降至與泥水艙壓力基本一致。
8點(diǎn)30分，立即通知艙內(nèi)作業(yè)人員退回至盾構(gòu)人閘內(nèi)保壓，并啟動(dòng)備用空壓機(jī)供氣。
8點(diǎn)35分，空壓機(jī)出口壓力值回升，但并未達(dá)到設(shè)定壓力值。
8點(diǎn)40分，啟動(dòng)送泥泵，回升液位，空壓機(jī)出口壓力曲線恢復(fù)正常。
開(kāi)挖面漏氣原因分析：
本次換刀刀盤回縮5 cm，建膜后開(kāi)挖面與滾刀刀刃之間的實(shí)際間距不到3cm。而新更換的滾刀刀刃較舊滾刀刀刃（滾刀磨損）高出3cm多，新刀刃與開(kāi)挖面泥膜相接觸。
刀盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，新更換的滾刀切削開(kāi)挖面泥膜，滾刀軌跡線區(qū)域的氣密性僅依靠滲透帶泥膜保持。7點(diǎn)20分至8點(diǎn)20分，空壓機(jī)出口壓力曲線正常，滲透帶泥膜氣密性可靠；8點(diǎn)20分，空壓機(jī)出口壓力曲線驟降，滲透帶泥膜氣密性失效，這與室內(nèi)試驗(yàn)滲透帶泥膜氣密性不足1h的結(jié)論基本吻合。
開(kāi)挖面漏氣應(yīng)急處理：
開(kāi)挖面漏氣應(yīng)急處理的最佳方案為作業(yè)人員緊急撤出泥水艙后立即以最快的速度以最快的速度回升泥水艙內(nèi)液位。升液位不僅可以減少漏氣量，同時(shí)還可對(duì)受損泥膜進(jìn)行修復(fù)。
2.13長(zhǎng)距離復(fù)合地層刀盤刀具磨損問(wèn)題
與南京長(zhǎng)江隧道類似，武漢地鐵8號(hào)線越江隧道江中段，盾構(gòu)穿越長(zhǎng)達(dá)1365m的復(fù)合地層，其中400m長(zhǎng)度巖層超過(guò)斷面的50%，穿越巖層為強(qiáng)風(fēng)化礫巖、弱膠結(jié)礫巖和中等膠結(jié)礫巖，其中中等膠結(jié)礫巖強(qiáng)度可達(dá)24.4MPa。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在此地層中掘進(jìn)時(shí)刀具的磨損速度極快，需要經(jīng)過(guò)多次刀具更換才可完成復(fù)合地層掘進(jìn)。
合理的、針對(duì)性強(qiáng)的刀具布置方式、刀具設(shè)計(jì)形式，可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命，減少刀具更換次數(shù)。因此刀盤刀具的合理設(shè)計(jì)以及如何在高水壓下安全高效的更換刀具將是本工程的重難點(diǎn)。
針對(duì)復(fù)合地層，提出如下主要應(yīng)對(duì)措施：（1）采用貝殼型先行刀和刮刀搭配的刀具體系，邊緣區(qū)域布置一定數(shù)量的滾刀；（2）盾構(gòu)刀具設(shè)置應(yīng)有層次性，先行刀高出刮刀30 mm，先行破碎、疏松地層，為刮刀創(chuàng)造更好的工作環(huán)境；（3）采用可常壓更換刀具設(shè)計(jì)：刀盤內(nèi)部設(shè)計(jì)為中空，1 /3的刀具（軌跡覆蓋掌子面）可以常壓更換；（4）選擇合適位置，及時(shí)常壓對(duì)刀具進(jìn)行檢查更換，同時(shí)在復(fù)合地層中加強(qiáng)刀具磨損檢測(cè)頻率，避免出現(xiàn)刀具磨損后繼需帶傷作業(yè)；（5）確保盾構(gòu)推進(jìn)速度與出渣相匹配，減小地層中大顆粒在開(kāi)挖艙中的堆積，避免刀具出現(xiàn)二次磨損；（6）全部滾刀均采用常壓可更換設(shè)計(jì)，并能實(shí)現(xiàn)滾齒互換。
2.14江中高水壓、強(qiáng)透水地層長(zhǎng)距離掘進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)
南京長(zhǎng)江隧道江中長(zhǎng)126m的江中沖槽地段隧道頂面覆蓋層厚度均小于14 m，不足1D，尤其是江中長(zhǎng)30m范圍覆蓋層厚度僅為9 m，達(dá)不到0.7D，且上部水深達(dá)29m，隧道頂部覆土以宜液化粉細(xì)砂層為主，掘進(jìn)斷面為透水的粉細(xì)砂。
武漢地鐵8號(hào)線越江隧道盾構(gòu)江中推進(jìn)約1.5km。盾構(gòu)隧道穿越江底淺覆土段，水壓力較大，且淺部為松散粉細(xì)砂，透水性極強(qiáng)。隧道頂部距離最大沖刷包絡(luò)線最小不足5m，長(zhǎng)度約為400 m。在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)需嚴(yán)格控制泥水的質(zhì)量和泥水壓力的設(shè)定，保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定。在高壓、富水、上軟下硬復(fù)合地層中掘進(jìn)，若盾尾密封失效將造成突泥、涌水、開(kāi)挖面失穩(wěn)坍塌等災(zāi)害性事故。
提出如下應(yīng)對(duì)措施：
（1）掘進(jìn)過(guò)程中合理設(shè)置油脂注入量及注入壓力，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)油脂注入設(shè)備及油脂管路的檢查，確保油脂腔始終處于飽滿狀態(tài)，確保尾刷安全；
（2）控制好盾構(gòu)姿態(tài)，確保盾尾間隙均勻。掘進(jìn)過(guò)程中加強(qiáng)盾構(gòu)姿態(tài)量測(cè)，勤測(cè)勤糾，避免大量的糾偏，杜絕急轉(zhuǎn)急糾；
（3）保證管片拼裝質(zhì)量，環(huán)縫平整度及縱縫張開(kāi)量滿足設(shè)計(jì)要求，避免出現(xiàn)大的錯(cuò)臺(tái)；
（4）及時(shí)、足量注入保水性良好的水泥砂漿，在盾尾刷與水體間形成良好的隔離層，避免水壓力直接作用在盾尾刷上。同時(shí)控制注漿壓力，避免漿液擊穿盾尾；
（5）制定合理可行的盾尾刷更換及盾尾漏水專項(xiàng)處理應(yīng)急預(yù)案。
2.15江中沖槽淺覆土段冒頂、塌方風(fēng)險(xiǎn)
南京長(zhǎng)江盾構(gòu)隧道在K5+988～K6+104 段，長(zhǎng)126m的江中沖槽地段隧道頂面覆蓋層厚度均小于14m，不足1D，尤其是K6+075～105段長(zhǎng)30 m 范圍覆蓋層厚度僅為9 m，達(dá)不到0.7D，且上部水深達(dá)29 m，隧道頂部覆土以宜液化粉細(xì)砂層為主，掘進(jìn)斷面為透水的粉細(xì)砂。盾構(gòu)機(jī)在高壓平衡掘進(jìn)過(guò)程中，極易發(fā)生掌子面失穩(wěn)、地層隆陷、透水冒漿和局部擾動(dòng)液化，施工技術(shù)難度和工程風(fēng)險(xiǎn)極大。
本工程綜合分析拋填與不拋填方法利弊，最終采用高黏度泥漿（漏斗黏度23～25 s）維護(hù)開(kāi)挖面，控制開(kāi)挖面泥水壓力波動(dòng)和泥漿流量，掘進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)，確保注漿均勻充足，依照“優(yōu)配泥漿質(zhì)量、精細(xì)控制壓力、嚴(yán)格控制姿態(tài)、強(qiáng)化參數(shù)匹配、平穩(wěn)操控推進(jìn)、快速管片拼裝”的施工原則，迅速通過(guò)了江中淺覆土地段。
3 結(jié)論
本文回顧了國(guó)內(nèi)外超大盾構(gòu)發(fā)展歷程，統(tǒng)計(jì)了超大直徑盾構(gòu)工程實(shí)例，針對(duì)某些典型工程案例進(jìn)行重點(diǎn)分析，在盾構(gòu)機(jī)選型風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)機(jī)適應(yīng)性改造、洞門密封泄漏與始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、江中帶壓開(kāi)倉(cāng)換刀風(fēng)險(xiǎn)、江中沖槽淺覆土段冒頂、塌方風(fēng)險(xiǎn)、穿越砂礫等復(fù)合地層風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，提出對(duì)特定風(fēng)險(xiǎn)的針對(duì)性解決方法，對(duì)解決工程中所遇到的超大直徑盾構(gòu)技術(shù)難題具有重要的參考價(jià)值。
4 展望
從國(guó)內(nèi)首條超大直徑盾構(gòu)隧道開(kāi)始，中國(guó)14 m以上超大直徑盾構(gòu)數(shù)量已達(dá)25臺(tái)，掘進(jìn)里程累計(jì)超100 km。超大規(guī)模隧道工程的建設(shè)推動(dòng)了新技術(shù)、新工藝、新材 料、新設(shè)備的引進(jìn)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。盾構(gòu)法隧道在大直徑、大深度、長(zhǎng)距離和復(fù)雜地層掘進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。多條超大直徑隧道工程的成功建成標(biāo)志著我國(guó)在超大直徑隧道建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，超大直徑的城市道路隧道采用雙層結(jié)構(gòu)因斷面利用率高而成為發(fā)展方向。單孔雙層4車道和6車道已在國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)隧道工程中成功地得到應(yīng)用。擬建中的白令海峽隧道工程將采用?19.2m盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工103km，在超大直徑和超長(zhǎng)距離盾構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域成為世界隧道工程史上的又一次新的挑戰(zhàn)。