近年来，盾构工艺广泛用于特大城市浅层和次浅层地下空间内的地铁、管廊、地下管网等地下工程 ^[1]。但由于盾构工艺需配套设备吊装及始发的工作竖井，在已建成城区进行建设时，会存在竖井开挖与周边环境相冲突的问题，在特定情况下，投资方因综合考虑尽量减少场地开挖、管线迁改、交通影响、节省成本等因素，竖井平面尺寸常被设计的较为狭窄，使得盾构施工必须采用分体始发工艺，并带来一系列急需解决的问题。

　　 1)常规分体始发一般采用盾构主机和后配套台车分开下井，但在始发竖井空间尺寸极为狭窄的情况下，单独盾构主机亦无法正常下放，常规分体始发无法保障盾构设备顺利始发。

　　 2)采用分体始发时，盾构整套设备须分阶段下井，各阶段下井对象、下井顺序、掘进工艺以及放置地面的设备如何在狭窄的始发场地空间内合理布置将影响到盾构设备的有效始发。

　　 本文结合十堰市地下综合管廊北京北路盾构段工程特点，针对上述问题总结了若干技术。

　　 十堰市地下综合管廊发展中段延长线路段北京北路段C区设计为双线盾构隧道，起讫里程FYK3+872.12—FYK4+198.46，起始于火箭路，沿北京北路向北延伸，止于北京北路。区间长约326m，沿线穿越熊家湾立交、并从道路防洪暗沟下两次穿越。始发场地位于区间西段，由于毗邻防洪暗沟并受周边管线、建(构)筑物等环境因素影响，始发场地及始发井空间极为紧张。

　　 本盾构始发井深17m，由于周边环境紧张，竖井内部净尺寸仅为12.1m(长)×8.3m(宽)，如图1所示。而本工程盾构机主机长13.4m(包括长螺旋凸出盾尾3.6m部分)，后配套台车长75m，远大于8.3m的井宽。鉴于以上情况，本盾构工程结合可行性、工效、费用、安全等几个方面综合对比采用分体始发工艺 ^[2]。

　　 始发场地须满足三通一平及安全文明施工要求，并遵循“因地制宜、科学合理、整洁有序、分步进行”的原则合理排布场内生活区、加工区、施工区。场内主要布置内容有出入口及岗亭、出入道路、办公区、监控设备房、渣土池、管片堆放区、汽车式起重机站位区、拌浆区、充电站、材料库房、冷却水塔、后配套台车临时停放场地。

　　 布置时按照分体吊装阶段、分体掘进阶段、正常掘进阶段分步推进。前期首先形成场地围挡边界、办公区、加工区、道路、出入口等固定设施，场内尽量形成一条通路或者循环道路，如无条件，则考虑多开几道门，实现多门入场。

　　 分体吊装阶段主要考虑满足主机设备的吊装及地面辅助设备的站位，能满足多台汽车式起重机配合进行盾体翻身施工，影响吊装的场地布置内容均待吊装完成后再进行。主起重机在满足基坑稳定的前提下尽量临近井口，方便将盾体吊入井下，平面布置如图2所示。

　　 分体掘进阶段主要考虑后配套台车临时停放、管片堆放、渣土池及拌浆区场地，其中渣土池及拌浆区等场地宜一次定址、避免后期迁移。配套台车临时停放及管片堆放区域可选择其余自由区域，平面布置如图3所示。

　　 正常掘进阶段可根据现场实际情况利用原配套台车临时停放及管片堆放区域优化调整充电站、材料库房、冷却水塔等易挪动设施的位置，使整体布置利于提高盾构施工效率。

　　 始发井内布置应保证管线走线通畅，保证各道工序之间的衔接，不产生冲突及返工。本工程盾构吊装井内布置如图4所示。

　　 在吊装作业前，将洞门破除，并向内部开挖约4m的深度。随后进行吊装施工，先将前盾、刀盘相继吊下井组装，利用辅助油缸将前盾及刀盘推入事先破除的洞门内;再将铰接盾体、短螺旋机、反力架及油缸支架下井安装，利用辅助油缸推进一段距离;然后盾尾下井组装，拼装负环继续向前掘进，直到井内空间足以放下整个螺旋机;拆除短螺旋机，吊至井上，将长短螺旋机焊接之后一并吊下井组装。后配套台车放置于井上，进行台车与盾构主机之间的管线接驳，设备调试，进入掘进阶段。待掘进一定长度(须大于后配套台车整体组装长度)后，拆除负环再进行后配套台车的下井组装调试，完成之后进入正常盾构推进。施工顺序如图5所示。

　　 1)洞门凿除后将前盾和刀盘下井组装并推进洞门，如图5a所示。

　　 2)铰接盾体、螺旋机后套筒及驱动下井组装，如图5b所示。

　　 3)安装反力架及油缸支架，利用油缸将盾构机向前推进一段距离以满足盾尾下井需求，如图5c所示。

　　 4)盾尾下井组装后开始安装负环并继续向前掘进至长度满足螺旋机下井需求，如图5d所示。

　　 5)螺旋机于中继筒部分整体拆除，吊装出地面将长短螺杆对焊，如图5e所示。

　　 6)螺旋机在地面组装完成后整体吊装下井安装，如图5f所示。

　　 7)驳接所有管线、电路，拆除脚手架，通电、通水、加油等随后进行调试、验收。验收通过后盾构向前掘进，如图5g所示。

　　 8)始发吊装完成后进行盾构掘进，待盾构掘进距离大于后配套台车整体组装长度时，将置于始发井地面的后配套台车吊入始发井内，在安装调试完成后进入正常掘进阶段，如图5f所示。

　　 1)提高停机保压值采用土压平衡模式掘进时，计算通过掘进区段的土压力为掘进的土压力，停机保压时适当提高0.01～0.015MPa，保证土仓压力与开挖面的稳定，控制地表沉降。

　　 2)保持土压掘进保持速度基本不变，调节螺旋机的转速或出渣门的开度，达到控制出土量及保持土仓压力的目标;保持螺旋机的转速及出渣口开度不变的情况下，调整推进速度达到调节土仓压力的目标。

　　 3)快速通过危险地段合理的推进速度保证同步注浆的充填效果，同时推进速度的提高有利于减小因刀盘的扰动而造成的上部地层变化。

　　 4)渣土改良使用优质泡沫，同时在刀盘的泡沫注入口根据出渣情况向掌子面、土仓或螺旋机注入高分子聚合物或优质膨润土泥浆，增加止水效果，提高渣土的塑流性，控制喷涌等危险的发生。

　　 5)加强注浆控制沉降根据试验数据及理论计算数据控制同步注浆量，以压力、流量双重控制，以压力控制为主，流量控制为辅，保证砂浆的足量注入。根据地质情况调整砂浆配合比，缩短砂浆的初凝时间，达到控制地表沉降的目的。根据地表沉降的监控数据，及时二次注浆;控制盾构姿态，减少纠偏量，尽量避免纠偏，需要纠偏时少纠勤纠。

　　 6)加强出土量控制采用量测渣土体积的方法来控制，根据试验得到的渣土松散系数及不同地段的渣土密度，确定每环的出土量。

　　 7)加强协调配合盾构操作人员严格按照技术负责人下达的操作指令执行，当发现因地质情况变化指令无法实施时，及时与技术部门沟通协商，探究解决方法和处理措施。掘进过程中各施工人员需保持密切的联系与配合。若掘进中因设备故障需停机时，要合理设置土压力，根据实际情况做好应对措施和应急预案。

　　 控制盾构机方向的主要因素是千斤顶单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散，主要靠人的经验来掌握。当盾构机出现下俯时，可适当加大下侧千斤顶推力，当盾构机出现上仰时，则需加大上侧千斤顶推力来进行纠偏。

　　 与竖直方向纠偏原理一样，左偏时加大左侧千斤顶的推进压力，右偏时则加大右侧千斤顶的推进压力。

　　 为了能使盾构弃土顺利运出，本工程的出土水平运输方式按3个阶段各有不同:(1)第1阶段(约10m)掘进距离短，利用螺旋输送机口直接将盾构弃土输送到0.8m宽碴土斗中，靠卷扬机拉出渣土车出渣;(2)第2阶段(约25m)盾构掘进距离满足双梁吊尺寸后，可以将半截皮带机安装到双梁吊上，由皮带机出渣到1.3m宽渣土车中，电瓶车带动渣土车运渣;(3)第3阶段(65m后)待盾构掘进距离满足皮带机整体长度时，将地面后配套台车吊入始发井内形成完整的盾构机体，盾构碴土运输系统正常使用。

　　 在盾构碴土运输初期采用0.8m宽的碴土斗运输，因洞内弃土运输距离较短，故采用小型卷扬机水平运输出土;又因喂片机无法使用，管片拼装消耗的时间较长(每个管片需2h)，每天每班平均掘进1环。在第2阶段采用部分皮带输送机及1.3m宽的碴土斗运输，可以使用喂片机，盾构掘进速度加快，每天每班平均掘进速度2～3环。第3阶段正常掘进后，每天每班平均掘进速度5～6环。

　　 盾构完成80m掘进以后开始对负环管片、反力架进行拆除，准备正常掘进，将轨道铺设双轨。

　　 1)将反力架后座与始发井结构分离，采用切割反力架后撑的型钢，并用千斤顶顶开后，将反力架和始发井结构分离100mm左右。

　　 2)将反力架与负环分离约100mm左右。

　　 3)分块拆除反力架并调出井口。

　　 1)施工过程中需密切关注反力架及始发托架变形情况，如发现脱焊、钢板卷曲、位移过大等现象，须立即停止掘进，安排人员进行处理。

　　 2)刀盘旋转转角度应>1°。

　　 3)负环管片脱出盾尾过程中须安排专人及时安装木楔子，保证管片不下落。

　　 4)盾构完全进土体后，立即通过管片吊装孔或洞门预留孔洞对洞圈缝隙进行二次注双液浆封闭。

　　 5)凿除后的混凝土碎块必须清至始发架底边线以外，始发架区域不得堆积，以提供快捷抢险通道。

　　 6)盾构机刀盘在止水帘布后方可旋转。

　　 7)盾构机刀盘进入洞圈后须对盾构掘进姿态进行即时测量。

　　 盾构机在完成前100m的试掘进后，将对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供条件。主要内容包括以下方面。

　　 1)根据地质条件和试掘进过程中的监测结果进一步优化掘进参数。

　　 2)正常推进阶段采用100m试掘进阶段掌握的最佳施工参数。通过加强施工监测，不断地完善施工工艺，控制地面沉降。

　　 3)推进过程中，严格控制好推进里程，将施工测量结果不断与计算三维坐标校核，及时调整。将里程偏差控制在:缓和曲线、圆曲线段:x(隧道设计纵轴方向即沿里程方向)、y(垂直隧道沿设计轴线方向)<50mm。

　　 4)盾构应根据当班指令设定的参数推进，推进出土与衬砌背后注浆同步进行。不断完善施工工艺，控制施工后地表最大变形量在+10,-30mm之内。

　　 5)盾构掘进过程中，坡度不能突变，隧道轴线和折角变化不能超过0.3%。

　　 6)盾构掘进施工全过程须严格受控，工程技术人员根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。

　　 7)盾构机操作人员须严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差应及时纠正，尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的扰动。

　　 8)做好施工记录。

　　 分体始发施工中遇到的问题主要涉及以下几个方面。

　　 1)设备需要多次拆装，工作量较大，对连接螺栓有损伤。

　　 2)设备需多次调试。

　　 3)管线较多，安拆过程中易损坏。

　　 针对以上几个问题，在施工中采取以下措施应对。

　　 1)设备做成模块，安拆分界部位做定位连接销，多次拆装的螺栓备件要充足。

　　 2)提前做好调试准备工作，分部件单独调试。

　　 3)管线端头贴上标签，方便拆卸及安装。

　　 本文结合十堰市地下综合管廊北京北路盾构段施工面临的技术难题，提出了一种超狭窄竖井情况下分体始发技术，克服了所在工程周边环境紧张复杂的不利因素，高效顺利完成了盾构始发节点，施工过程中盾构设备运转正常，为后续类似的超狭窄竖井情况下的盾构分体始发施工提供了参考。