【摘   要】复合地层盾构施工中，经常遇到刀具磨损、刀盘结泥饼等问题，进仓施工是必不可少的作业，也是一项高风险作业。本文阐述了压气开仓的原理，并以广州地铁工程为例，介绍了压气开仓的操作步骤和安全要点。 【关键词】盾构法施工；复合地层；压气开仓         复合地层是指开挖断面范围内和开挖延伸方向上由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊。广州地铁施工穿越地层为典型的复合地层，往往需要压气开仓施工。本文以广州地铁六号线盾构3标复合性地层中盾构开仓作业为例，阐述了压气开仓的原理和压气开仓的操作步骤和安全要点，可为类似工程提供借鉴。 1、工程简介       广州地铁六号线盾构3标工程主要包括海珠广场站～黄沙站间的3个盾构区间隧道及其附属工程。隧道全长4 814.968m，其中左线2 398.862m，右线2 416.106m。隧道最小半径为250m，最大纵坡30‰，埋深15.3～28.6m。       地质钻孔显示岩土层自上而下有：<1>人工填土层、<2-1B>淤泥质土层、<3-1>冲积—洪积粉、细砂层、<3-2>冲积—洪积中、粗砂层、<5-2>残积粉质粘土、粉土层、<6>岩石全风化带、<7>岩石强风化带、<8>岩石中风化带、<9>岩石微风化带。隧道穿越的地层主要为<3-2>、<5-2>、<6>、<7>、<8>和<9>层。       区间线路基本平行于珠江，距珠江70～150m，地下水类型主要有赋存于第四系土层中的孔隙水和赋存于基岩风化层中的裂隙水两种，场地内的地下水与珠江水有较紧密的联系。       本工程采用两台德国海瑞克复合式盾构施工。       右线盾构2008年1月30日始发，2009年9月1日贯通，其间压气开仓6次，耗时158小时。左线盾构2008年5月12日始发，2009年10月26日贯通，期间压气开仓6次，耗时97小时。 2、压气开仓原理       复合式盾构通过设置在盾构的切口环和支撑环之间的隔墙使整个切口部位形成一个密闭仓（即挖掘室，也称为土仓)，压气开仓工法是通过向密闭仓内压气以阻止盾构开挖面处的地下水涌入及开挖面土体坍塌，从而保证在挖掘室内进行更换刀具或拆除障碍物等工作的人员操作安全的工法。压气的目的是用气压稳定盾构挖掘面，为挖掘室内的人工作业提供可靠保障。压气开仓原理图见图1、图2。

      复合式盾构压气系统包括人闸、安装在拖车上的空气压缩机组及储气罐、压气管路、空气净化系统、自动保压系统（人闸内压力一经设定后，由自动保压系统调节和控制仓内压力）。       人闸由入口室和主室组成，见图3、图4。主室一般可容纳3人，入口室一般可容纳2人。主室和入口室都是分开操作的，人闸内部配有通讯系统、排气阀和通风阀、消防喷头、气压表、温度计、时钟、供暖设备。人闸内外共配备了两套通讯系统：一套常规电话和一套气路电话。气路电话可在供电异常情况下保持人闸内外的通讯。

3、压气开仓程序 3.1　压气开仓作业的准备工作 3.1.1　技术准备       技术准备主要包括确定开仓压力、制定减压方案和进行技术交底及开仓设备的检查。       设定压气压力的原则通常是按确保开挖面稳定和防止涌水所必需的最小气压设定。通常认为不发生漏气的情况下压力越高，开挖面越稳定，但从作业效率和作业人员的健康方面考虑，压气压力越低越好，因此必须综合考虑以上因素，选择合适的气压。可选取土压平衡模式掘进时的设定土压为设定气压参考值，并计算校核。设定土压应处于计算土压上限值和下限值之间。地层透气性强时倾向于选择低值，透气性弱时倾向于选取高值。       开仓气压确定后还需经地层稳定性试验验证：把挖掘室的土出空一半，排土同时向挖掘室内充入压缩空气至设定压力，2小时后如压力无变化且地层沉降无异常则试验压力可作为开仓压力。       依据GB/T1251-2008《空气潜水减压技术要求》有关规定来制定减压方案，为提高排氮效果，可选取比实际开仓压力高一级别的压力所对应的减压时间作为实施的减压方案。       压气开仓的安全技术交底除了包括常压安全技术交底的内容外还应包含减压方案、减压病的预防等内容。       压气开仓前重点对盾构以下部位进行检查：①压气系统包括电动空压机及内燃空压机，压气管路、接头、阀门、压力调节仪、人闸内外压力表、流量计、进气阀、排气阀、平衡阀等，确认完好后对人闸进行保压试验（试验压力3par），要求2小时保养压力下降不超过0.1par；②密封系统，重点检查的部位包括盾尾密封系统、铰接密封、螺旋机器排土门密封系统以及挖掘室隔板上所有的阀门。此外，还需对拟在仓内使用的工具、设备进行检查，特别是电气设备，确保绝缘性能完好。 3.1.2　人员准备       压气进仓人员必须由经过专门体检并经高压医疗仓试验合格的人员担任，且在进仓前状态良好，人数需根据预计开仓时间及单组人员允许工作时间来确定，每组3人，轮流作业，按照《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008规定，进仓人员24小时内只允许进仓工作1次。 3.1.3　物资工具准备       除包含常压开仓所需物资工具外（压气时仓内不能使用水泵），还应包括空压机1台（9m³/min）、食物适量及氧气袋、担架等医疗物资。 3.2　压气开仓作业步骤       1）视开挖面地质情况决定是否向刀盘前方注入稠膨润土液，如开挖面为风化岩层不需注入，松散地层则需注入。排土的同时向挖掘室内充入压缩空气至设定开仓气压，排土完成后开始通风并进行仓内气体监测，方法是将挖掘室隔墙上的排气口通过管道延伸到最后一节台车尾部，用气体探测仪对仓内气体进行检测，至少应包括甲烷（可燃性气体）、一氧化碳、氧气、硫化氢。检测无异常后调节气压到设定压力，压力稳定到设定值后需要进行地层稳定性试验，保压2小时后无异常方可进行下一步操作。       2）压气人员3人一组（3人均为兼职救助员），设组长1人。仓门开启后组长首先在仓门口观察，如开挖面有塌方、裂缝、砂层侵入、涌水大等情况，则立即关闭仓门，同时上报；初步判断开挖面地层稳定后方可进行下一步工作。       3）依据GB/T1251-2008的规定来安排仓内作业人员的工作时间和减压时间；在压气作业过程中若有人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员安排该人员减压出仓。加、减压过程中人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员降低加、减压的速度。 3.3　压气开仓注意事项       1）加压完毕到减压出仓之前，要定期通风。通风可使仓内二氧化碳不致积聚到有损于人体健康的程度。另一方面，通风还可以降低仓温。       2）人闸使用过程中，若有人要进入主室，则要先进入入口室，关闭入口室仓门，开始升压到与主室相等的压力，若稍有差异，可打开两仓相隔的中间门上的平衡阀，使两仓压力平衡。然后开启中间门进入主室外。人员进入主室后，立即关闭中间门，把入口室降到常压。若有人从加压状态中的主室出来，则先将入口室关闭加压，使其压力与主室平衡，然后打开中间门进入入口室，随即关闭中间门，入口室内的人员便可按规定的减压方案减至常压后出仓。       3）当电话与应急电话均发生故障时，可用带入人闸的纸笔通过观察窗与人闸外进行信息交流。减压出仓的人员，应注意休息，并至少在加压仓附近停留8小时，密切观察，一旦出现减压病的症状和体征，立即进行再加压治疗。减压出仓后12小时内，不宜乘飞机。       4）进行压气作业的人员在作业前不许饮酒和碳酸饮料,作业过程中不许饮用含有酒精的碳酸饮料，在压气作业过程中不许吸烟。       5）当工作仓温度超过27℃时，必须采取特殊的充气方法。如果温度不能维持在27℃以下，压气作业必须停止。高温下，必须向员工提供特殊的供水装置。根据温度情况决定工作的安全与否，一旦认为温度过高而不利于安全有效地工作，就必须中断作业。减压时，人闸内的温度不允许在5分钟内降至10℃以下或升至27℃以上。       6）仓内氧浓度不允许超过25％，否则遇火花时易引燃可燃物。挖掘室内不得使用电动工具。压气作业时，在压气环境下禁止明火作业，如遇刀具难于拆下等特殊情况时，只可使用小型气动工具拆除。焊接需要特殊焊机（24V焊机），切割需要特殊切割工具，不得使用氧乙炔火焰。 4、结　语       在复合性地层盾构施工中，地质状况复杂多变，会频繁遇到开仓作业。在广州地铁6号线盾构3标压气开仓过程中遇到过地层上标注为强风化泥质粉砂岩的地层，实际开仓时发现中粗沙层已经侵入开挖面1m，并在砂层中连续压气作业56小时。在富含地下水的复合性地层中开仓作业是一项高风险作业，必须通过科学组织，精心管理来降低风险。实践证明，通过熟练掌握开仓技术和精细管理，可降低复合性地层中开仓风险，进而提高工程进度，避免事故性损失。   ［参考文献］ [1]　竺维彬，鞠世健，等．复合地层中的盾构施工技术［M]．北京：中国科学技术出版社，2006． [2]　张凤祥，朱合华，傅德明．盾构隧道［M]．北京:人民交通出版社，2004． [3]　GB50446-2008，盾构法隧道施工与验收规范． [4]　GB/T1251-2008，空气潜水减压技术要求．
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