摘要：近些年来城市地下轨道交通的高速发展，在轨道交通建设过程中，盾构施工技术由此进步和发展。在盾构机掘进施工过程中，或因设备故障、或因风险源处理、或遭受疫情等主客观因素的影响，常常需要暂停掘进，等待时机再行复推。长江沿线地质复杂多变，复推工作困难重重，谋地铁区间施工单位对盾构机复推施工各方面影响因素进行详细分析，精准预测、深入研究后采取了一系列有效措施，保障复推工作的有序开展。本文将复推技术加以总结，以便为类似施工提供参考。
关键词：盾构施工 停机 复推 沉降
一、研究背景
以某某标段为例，该区间工程位于武汉市汉阳区境内，地形平坦，地面高程22.7～23.3m，地貌单元属长江Ⅰ级阶地、长江Ⅱ级阶地、长江Ⅲ级阶地，地质条件复杂，区间拱顶埋深7.82~19.57m。
左线盾构机在219环时停机，处于（3-4）淤泥质粉质粘土层、（10-2）粘土夹碎石、（10-3）粉质粘土、（10-4）粘土夹碎石。（如图1所示）
右线在195环时停机，处于（7-2）粉质粘土层、（10-4）粘土夹碎石。（如图1所示）
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图1 盾构机停机位置地质剖面图
二、盾构机超长时间停机复推风险分析
2.1盾构机超长时间停机复推对地层影响
2.1.1有限元分析盾构停机对地层影响
本次建模计算采用midas/GTS（NX版）岩土有限元分析软件。midas GTS是为能够迅速完成对岩土及隧道结构的分析与设计而开发的“岩土隧道结构专用有限元分析软件”可以广泛应用于地下结构、岩土、水工、地质、矿山、隧道等方面的分析及科研。
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模型尺寸结合工程项目实际情况，并考虑边界影响，总体尺寸为150m×150m×50m（X×Y×Z）。
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根据有限元掘进模拟，不采取措施停机将造成地面沉降15mm左右。
2.1.2盾构长时间停机复推对地层影响分析
盾构停机处于22‰下坡段，本区间盾构机的刀盘直径φ6980mm，前盾直径φ6950mm，中盾直径φ6940mm，尾盾直径φ6930mm，盾构机开挖直径与前盾、中盾、尾盾分别存在30mm、40mm、50mm的空隙。盾构机停机时将造成盾尾后方同步浆液往刀盘前方窜，长时间在浆液作用下刀盘四周土体与盾构刀盘板结在一块，形成一个整体。盾构机复推后，刀盘转动，刀盘四周土体跟随刀盘转动掉落至土仓，造成土体超挖，将继续造成地面沉降20mm左右。
综合上述分析，盾构长时间停机复推将造成地面累计沉降35mm左右。
2.2长期停机复推对盾构掘进风险分析影响
左、右线盾构机于此处盾构机长时间停机存在以下风险：
2.2.1刀盘抱死风险
①掌子面破碎围岩较多，卡住刀盘；
②在砂土地层中刀盘附着过多砂土，水分流失形成泥饼导致刀盘被困；
③在卵石地层中由于卵石数量较多且粒径较大，卡住刀盘或搅拌棒等；
④在淤泥质粉质粘土、粘土夹碎石地层中，地层本身自稳性差，长时间停机导致掌子面前部的土体塌陷再固结，包裹刀盘；
⑤土仓内经改良的渣土，在盾构机长期停机状态下，渣土失水沉淀淤积土仓底部，致使刀盘抱死。
2.2.2泡沫喷口堵塞风险
渣土或碎石淤积泡沫保护刀与泡沫喷嘴之间，使得泡沫单向橡胶片无法打开，堵塞泡沫管路，从而影响渣土及时改良，且无法有效对刀盘面板降温加剧刀具磨损。
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图2-1 泡沫保护刀示意图
2.2.3螺旋输送机抱死风险
大量的渣土、碎石堆积板结在螺旋机内，易导致螺旋机抱死。掘进过程中易出现土体失水导致螺旋机出土困难和喷涌交替的情况，从而易造成出土量难以控制。
三、盾构机超长时间复推风险控制技术
3.1地层沉降控制技术
3.1.1掘进参数控制
（1）将盾构机掘进垂直趋势保持在+5以上；
（2）刀盘转速不易过快，控制在1～1.3r/min；
（3）每环管片在拼装之前务必进行人工复核盾尾间隙（测量8～12个位置），确保管片选型最佳，防止因局部盾尾间隙偏小而导致盾构机姿态难以控制，甚至造成管片错台、破损。
（4）根据以Ⅱ级淤泥质粉质黏土、杂填土为主的覆土理论土舱压力计算，土舱上土压应控制在1.3bar左右，盾尾注浆压力控制在3Bar以内。实际施工则是根据地面沉降与隆起的即时反馈逐步指导土压与注浆压力的控制值。
3.1.2渣土改良
该地段土质较为松散、含水量明显偏低。首先对泡沫效果的调整如下：8根泡沫管同时注入泡沫剂，用于降低刀盘刀具磨损。考虑为粘性土体改良，土舱中搅拌挤压后易成团变干，泡沫的设置应偏稀，发泡倍率为8左右，单根管的泡沫流量在300L/min左右，单环泡沫总量在24方左右。
3.1.3深孔注浆
深孔注浆法是通过打穿刚脱出盾尾管片的上部预留注浆孔（一环有16个注浆孔），通过锚管将双液浆注入盾尾建筑空隙周围土体，注浆时间与盾构掘进时间保持一致。深孔注浆法能使盾尾建筑空隙周围经刀盘扰动松散后的土体能够得到及时充填和加固，能有效加强其土体的自稳定性。
表3.1-1 二次深孔注浆浆液参数
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3.2刀盘脱困技术
在土仓隔板预阀位置外接膨润土管道，按照常规操作模式启动刀盘。刀盘低速值设置为0.3rPM，先正转模式观察刀盘扭矩，如刀盘扭矩没有明显增大趋势可提速，刀盘控制转速为1rPM。待刀盘正常启动后，切换至反转模式，观察刀盘扭矩如无异常可提速。常规操作不能完成刀盘脱困，可将刀盘设置脱困操作模式，反复正反转启动刀盘，观察刀盘扭矩。常规脱困模式仍不能使刀盘正常启动，可将推进油缸收缩5-10mm，继续采用脱困模式启动刀盘。上述措施未见效时，通过外接膨润土管道，向土仓内注入惰性浆液，启动螺旋输送机排土。控制好惰性浆液注入与螺旋机出渣以保持土仓压力平衡。观察土压传感器变化，待土仓渣土置换约三分之一（满仓情况下8-10方）后停止砂土置换，使用脱困模式启动刀盘，若置换后仍无效，可考虑开仓处理方案。
3.3盾体脱困技术
在正常掘进模式下，通过盾壳膨润土注入孔注入适量发酵良好的膨润土，润滑盾体。启动推进泵，缓慢调整主控油阀，将Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四组油缸油压缓慢调整至60％左右，观察推进油缸与铰接油缸，如推进油缸行程变化小于或等于铰接油缸伸长量说明盾体未移动，可适当加大油压调至70％左右，具体操作步骤同上，注意控制铰接油缸伸长量在130ｍｍ范围以内。将铰接油缸切换至锁定模式，继续加大推进油压，观察油缸伸长变化，同时安排维保人员观察铰接油缸是否存在异常。倘若盾体不能脱困，用大功率贴壁式振捣器振捣盾壳，使盾壳外部附着物与盾壳脱离后再次启动推进泵，进行盾体脱困。
3.4泡沫管路疏通技术
刀盘启动前，将刀盘面板8路泡沫逐个启动，检查泡沫管路是否通畅，倘若有堵塞的管路，应立刻疏通，疏通方法：
1）利用现有泡沫管路，打开盾构机上增压泵，用水直接浸泡疏通，时时关注土仓压力变化，防止过多的水注入土仓，注水浸泡疏通模式失败后，可尝试下一步疏通；
2）在中心回转体处做变径，用辅助泵疏通泡沫管路，辅助泵油压控制在30bar之内，防止损坏中心回转体密封圈；
3）若上述方法仍无效，暂停尝试，随掘进情况再行采取措施。堵塞管路必须控制在1个以内，超过1个则需考虑开仓清洗疏通。
3.5螺旋输送机复推启动
１）盾构机整体联动调试全部完成后，尝试启动螺旋输送机，先低速正转螺旋速度为0.5-2rPM，观察螺旋机扭矩，在扭矩未达到额定扭矩前，关闭螺旋将正转切换至反转模式观察螺旋机扭矩。
２）若常规操作不能正常启动，可通过螺旋机预留阀孔注入适量的膨润土浆液或泡沫混合液，继续尝试上述正反转切换操作步骤，直至螺旋机完成脱困。
３）如螺旋机还是不能正常启动，做好必要应急措施前提下，可尝试打开螺旋机观察口，查看卡螺旋机原因，清理渣土直至螺旋机完成脱困。
四、复推后数据分析
4.1监测情况分析
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该区间长时间停机复推后地面累计最大沉降量为-8.64mm（DBY31230-3），远小于推算复退后地面沉降35mm，沉降控制技术效果明显。
4.2盾构掘进情况分析
该区间按上述复推控制技术施工，过程中螺旋机较顺利出土，渣土改良良好，刀盘扭矩、总推力参数正常，复推相关控制技术整体可行。
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复推后掘进参数
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复推后盾构姿态（管片上浮量较大，姿态往下压了50mm）
五、结语
盾构机长时间停机复推过程是一套系统复杂的施工过程。武汉长江沿线地质复杂，盾构复推施工困难重重，面对复推掘进施工过程中的种种困难，需要广大武汉轨道交通的建设者们摸索前行，正确判断，积极总结，及时交流，大胆创新。本次武汉某某项目部顺利复推掘进，将地面沉降控制在1cm以内，成功解决了复推掘进施工难题，创造了成功的施工案例，供地铁施工的同行借鉴。