曹 暘（ 上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，上海 200072)

無(wú)錫地鐵 1 號(hào)線南延線 01 標(biāo)包含了一站兩區(qū)間，區(qū)間工程選用了 2 臺(tái)小松土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)主要穿越地層為：③2 層粉質(zhì)黏土夾粉土，⑤1 層粉質(zhì)黏土、⑤2 層黏質(zhì)粉土，⑤3 層粉質(zhì)黏土，⑥1-1 層粉質(zhì)黏土，⑥1 層黏土和⑥2 層粉質(zhì)黏土夾粉土。

盾構(gòu)區(qū)間配備φ6 340 mm 盾構(gòu)機(jī) 2 臺(tái)，先后間隔一個(gè)月掘進(jìn)。該盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)總推力為 37 730 kN，額定扭矩為 6 750 N·m，最大脫困扭矩為 8 100 kN·m，盾構(gòu)機(jī)推力、扭矩完全滿足區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)所需最大推力、扭矩，具有較高的動(dòng)力儲(chǔ)備。為確保盾構(gòu)施工效率，隧道采用大編組配套電瓶車，同時(shí)地面還配套 50 t+16 t 2 臺(tái)桁車，滿足現(xiàn)場(chǎng)管片、螺栓、油脂等物資垂直運(yùn)輸。

1 盾構(gòu)掘進(jìn)工效情況

無(wú)錫地鐵 1 號(hào)線南延線 01 標(biāo)在長(zhǎng)雪區(qū)間盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)掘進(jìn)效率低，工人勞作積極性不高，具體統(tǒng)計(jì)了 2017年5月9日～2017年6月8日連續(xù) 31 d 的盾構(gòu)掘進(jìn)產(chǎn)量，詳見(jiàn)表1。

表1 盾構(gòu)掘進(jìn)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表單位：環(huán)

從盾構(gòu)掘進(jìn)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表可以看出，連續(xù) 31 d 累計(jì)掘進(jìn)167 環(huán)，平均進(jìn)度僅 5.38 環(huán)/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期掘進(jìn)平均日產(chǎn)量。針對(duì)該情況，立即組織調(diào)查分析，對(duì)施工記錄仔細(xì)核查，統(tǒng)計(jì)影響盾構(gòu)掘進(jìn)產(chǎn)量的可能原因及具體頻次詳見(jiàn)表2。

表2 盾構(gòu)掘進(jìn)產(chǎn)量低因素統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)因素統(tǒng)計(jì)表，影響盾構(gòu)掘進(jìn)效率的主要問(wèn)題是“螺旋機(jī)出土困難、易堵塞、水平運(yùn)輸耗時(shí)長(zhǎng)”，兩項(xiàng)累計(jì)頻率已達(dá)到 76%，是影響盾構(gòu)施工工效的主要問(wèn)題。

2 掘進(jìn)工效低原因分析

2.1 螺旋機(jī)出土困難、易堵塞

核對(duì)目前盾構(gòu)機(jī)覆土深度，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖面完全處于無(wú)錫 6 層黏貼地層中，由于無(wú)錫黏土黏性大，內(nèi)摩擦角系數(shù)大，給盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖帶來(lái)了一系列的困難。這時(shí)候渣土改良技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵，

通過(guò)對(duì)比盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)在慢慢切入 6 層土的過(guò)程中，刀盤扭矩隨之增大達(dá)到 80%，唇口密封溫度達(dá)到 60 ℃，盾構(gòu)機(jī)處于大負(fù)荷疲勞推進(jìn)狀態(tài)，螺旋機(jī)出口泥塊粒徑達(dá)到 15 cm，皮帶機(jī)上的黏土連成條狀，最長(zhǎng)可達(dá)2～3 m，螺旋機(jī)堵塞頻發(fā)，嚴(yán)重影響施工工效。

2.2 水平運(yùn)輸耗時(shí)長(zhǎng)

長(zhǎng)雪區(qū)間隧道長(zhǎng) 1.2 km，施工中單環(huán)開(kāi)挖量為 37.89 m3，考慮 1.5 的泥土擴(kuò)散系數(shù)，運(yùn)輸量約為 57 m 3，洞內(nèi)電瓶車可牽引 4 節(jié) 17 m 3 渣車、1 節(jié) 8 m 3 砂漿車和 2 節(jié)管片車，盾構(gòu)掘進(jìn)每循環(huán)的出渣進(jìn)料運(yùn)輸任務(wù)可由一列編組列車完成，目前盾構(gòu)采用單編組形式，每環(huán)掘進(jìn)時(shí)間由推進(jìn)時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間、拼裝時(shí)間組成如下：

通常拼裝時(shí)間約 20 min。隨著盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，運(yùn)輸時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，運(yùn)輸、倒土、放漿、吊管片時(shí)間往往就成了影響盾構(gòu)掘進(jìn)工效的主要因素。

3 制定措施

3.1 調(diào)整分散劑配比

針對(duì)本工程出現(xiàn)此類黏土的問(wèn)題和對(duì)其影響因素的分析，我們引進(jìn)分散劑與泡沫劑配合使用來(lái)解決盾構(gòu)機(jī)在施工過(guò)程中結(jié)泥塊的問(wèn)題。

根據(jù)地質(zhì)情況的不同，分散劑參數(shù)應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整，包括稀釋倍數(shù)、注入時(shí)間、注入率等，通過(guò)在泡沫劑中摻和不同量的分散劑，統(tǒng)計(jì)分解 10 cm 的土體所需要時(shí)間，試驗(yàn)了 1∶10～1∶3 不同濃度分散劑的泡沫，隨著分散劑的濃度不斷增加，泡沫分解能力不斷增加。經(jīng)研究無(wú)錫 6 層黏土在 5∶1 配比的泡沫分散劑混合液分解過(guò)程中，分解效率最高，性價(jià)比最合理。渣土改良效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 渣土改良效果統(tǒng)計(jì)表

3.2 增加岔道，改用雙編組

通過(guò)增加岔道，改用雙編組，在掘進(jìn)的同時(shí)，可以完成倒土、管片吊裝、放漿等任務(wù)，可以有效提高施工工效，單環(huán)可以用時(shí)節(jié)約 30 min（詳見(jiàn)圖1）。

圖1 工效對(duì)比表

3.3 勞務(wù)工班激勵(lì)

項(xiàng)目部鼓勵(lì)積極勞作，對(duì)保質(zhì)保量完成生產(chǎn)任務(wù)以及超額完成生產(chǎn)任務(wù)的盾構(gòu)工班進(jìn)行超環(huán)獎(jiǎng)激勵(lì)（具體措施主要是工班4環(huán)保底制度，改至 3 環(huán)保底），調(diào)動(dòng)工人勞作積極性，詳見(jiàn)表4。

表4 每班超環(huán)獎(jiǎng)設(shè)置情況

3.4 設(shè)備保障

安排專人跟機(jī)值班，無(wú)間斷24 h值班，盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)故障立即通知值班人員。如有停機(jī)修理超過(guò)2 h的情況，需要立即通知值班人員，值班人員立即聯(lián)系公司盾修部，建立綠色通道，減少盾構(gòu)機(jī)故障時(shí)間。

4 結(jié) 語(yǔ)

項(xiàng)目部通過(guò)改進(jìn)渣土改良系統(tǒng)、增加岔道提高盾構(gòu)掘進(jìn)效率，強(qiáng)化盾構(gòu)管理，有效提高了工人勞作積極性，盾構(gòu)日產(chǎn)量由原來(lái)5.3環(huán)/d 提高至8.7環(huán)/d，效果顯著，為項(xiàng)目拿下工期節(jié)點(diǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

通過(guò)此次的盾構(gòu)工效研究總結(jié)，成功解決了無(wú)錫黏土地層中盾構(gòu)掘進(jìn)效率低的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)一線工人勞作積極性得到鼓舞，提高了盾構(gòu)掘進(jìn)工效。過(guò)程中總結(jié)的提升盾構(gòu)掘進(jìn)工的經(jīng)驗(yàn)，為今后盾構(gòu)施工控制提供了依據(jù)。