試論盾構隧道施工的監(jiān)理要點盾構始發(fā)測量監(jiān)理控制要點

1、試論盾構隧道施工的監(jiān)理要點盾構始發(fā)測量監(jiān)理控制要點摘要主要針對盾構工法的特點,探討盾構監(jiān)理應采取的工作方法及要求,以及扼要闡述盾構工程中安全、質(zhì)量、進度的控制要點。關鍵詞盾構隧道;監(jiān)理方法;控制要點U45A1673-9671-(xx)042-0098-03近年來,由于具有施工進度快、對沿線環(huán)境影響小、適應范圍廣、構筑的隧道抗震性能好等優(yōu)點,盾構工法在國內(nèi)的市政工程隧道、江河湖海底隧道、引水供水隧道、電力、電訊、供氣隧道等土建施工中得到廣泛應用,隨之而來的是人們也日益重視盾構工程施工管理經(jīng)驗的總結(jié)和理論的創(chuàng)造。本文筆者將就盾構工法的特點,從盾構監(jiān)理管理的角度,來探討盾構工程中安全、質(zhì)量、進度管理

2、的控制要點,以期收到拋磚引玉的效果。1 盾構施工的特點1.1 線型地下作業(yè)盾構隧道工程呈線型在地下布置。因為呈線型,所以線路的每個里程處的隧道斷面、隧道上方的地質(zhì)水文條件、工程環(huán)境都不盡相同;因為在地下作業(yè),所以盾隧道掘進前方總會有一些不可預見的工程因素,這些因素如得不到有效控制,極有可能對工程造成較大的損失。1.2 機械化作業(yè)采用大型機械也就是盾構機（見圖1）進行隧道掘進施工,必須確保盾構機要根椐工程地質(zhì)水文條件、施工環(huán)境條件、社會環(huán)境條件來量身定制,盾構機選型正確與否對于工程至關重要;必須設置盾構機的始發(fā)井、吊出井以及足夠的盾構始發(fā)和吊出場地;由于完全采用機械化掘進,則盾構掘進的整個施工流

3、程要求環(huán)環(huán)相扣,呈流水作業(yè);因為采用盾構機掘進,盾構機前方的作業(yè)面的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)無法通過直觀去認識,只能通過出渣情況、盾構機的掘進參數(shù)情況來分析。1.3 不可逆作業(yè)盾構進洞后,由于盾構機的刀盤、主軸承、三大密封、螺旋輸送機等無法在隧道洞內(nèi)更換,可視為盾構機設備的不可逆;由于盾構機為定型剛性設備,盾構機的結(jié)構外徑大于盾構隧道結(jié)構內(nèi)徑,盾構的掘進方向只能向進,不能后退,可視為盾構掘進的不可逆;盾構管片拼裝就位,尤其是在管片背后經(jīng)過注漿固結(jié)后,很難對管片結(jié)構作出改變,可視為盾構隧道結(jié)構的不可逆。2 盾構監(jiān)理的工作方法及要求2.1 監(jiān)理管理的基礎是監(jiān)理人員對工程的熟知1) 對工程本身要熟知。監(jiān)理

4、人員應熟知本工程的地質(zhì)勘察資料、工程設計圖紙、隧道線路在地表的平面位置、沿線建（構）筑物、管線情況、盾構機的各項設計參數(shù)指標、本工程的重難點、危險源以及應采取的工程技術措施等,只有在熟悉工程的基礎上,才能做到對工程的預控管,否則在承包商工作出現(xiàn)疏漏時不能把好關?！竟こ贪咐?】某地鐵盾構工程部分隧道線路從民房下方經(jīng)過,盾構掘進前,監(jiān)理單位要求承包商對沿線房屋進行了詳細的調(diào)查,并在線路平面圖上予以標識,但由于承包商項目部技術人員的疏漏,在里程ZDK11+113153范圍有2棟住房未能在平面圖正確顯示,而該段地層洞身為8中風化軟巖層,洞頂主要為7強風化層、6全風化層、4-1沖洪積土層、2-1淤泥質(zhì)土

5、層,穩(wěn)定性較差,由于承包商及駐地監(jiān)理均未準確掌握該段地表房屋與線路的平面關系,盾構施工時仍按普通段掘進,未采取必要的保護和加強措施,而且由于盾構機部件故障處理,在掘進至房屋下方時停機約6小時。次日上午測量人員對沿線房屋進行監(jiān)測時,發(fā)現(xiàn)一房屋靠近隧道線路的一角突沉約20mm房屋周邊硬化路面也因不均勻沉降而突裂。見圖2、圖3。2兩棟房與線路的平面位置關系圖示圖3盾構掘進引起的地面開裂2) 對工程技術要熟知。3) 對工程驗收的程序、規(guī)范、行業(yè)或地方規(guī)定、與工程相關的法律法規(guī)等要熟知。2.2 監(jiān)理管理的核心是對承包商的管理工程的最終實施者是承包商,監(jiān)理單位應在搞好自身建設的基礎上,重點抓好對承包商的管

6、理,監(jiān)理對承包商管理的依據(jù)是工程承包合同,管理的權限不得超越業(yè)主授權的范圍。對承包商項目部的管理應著重抓好以下幾個方面:應抓承包商人員的到位和培訓;抓承包商各項保證體系的正常運轉(zhuǎn);抓承包商工程實施的計劃性及落實。2.3 監(jiān)理管理應是對工程的全過程管理監(jiān)理管理堅持以預防為主,要有超前管理意識,重在事前、加強事中、做好事后的全過程管理,對于盾構監(jiān)理來說,監(jiān)理工作還應緊緊圍繞“地質(zhì)是基礎,盾構是關鍵,人(主要指技術和施工管理)是根本”這一盾構工程決策和管理的理念來開展。監(jiān)理工作的原則是:該編的一定要編全,該審的一定要審好,該查的一定要查到,該停的一定要停工,該報的一定要上報。1) 監(jiān)理管理的事前控制

7、。由于盾構施工具有的線型地下作業(yè)、機械化作業(yè)、不可逆作業(yè)等特點,相比其他工法的施工,監(jiān)理管理的事前控制尤顯重要。作好對擬用于本工程的盾構機選型、刀具配置等的預控管。盾構機應根椐工程具體情況量身定作,盾構機的刀具配置應與地質(zhì)水文條件相適應,盾構機的開倉檢查、開倉換刀等也應在盾構掘進開始前作好策劃。【工程案例2】某地鐵盾構工程盾構始發(fā)后,首先通過一段長度約500m的8、9含礫砂巖，巖石單軸抗壓強度約3045Mpa盾構通過該段時刀具配置為19把雙刃滾刀,8把刮刀,64把切刀,刀盤開口率為29%,見圖4。在里程為ZDK11+80況洞身地層發(fā)生突變,為7入、6入英安斑地層，巖石單軸抗壓強度約915Mpa

8、,見圖5。在盾構掘進距地層突變處約50m1承包商項目部將1把中心滾刀更換為1。把雙排羊角齒刀，見圖6,掘進約45m后開倉檢查發(fā)現(xiàn)齒刀磨損較小,則將除邊緣5把滾刀的剩余13把滾刀全部更換為單、雙排羊角齒刀,刀具更換后,刀盤開口率增大,盾構掘進的各項參數(shù)均正常,且創(chuàng)下了月進度400m的掘進速度，在換刀累計掘進700m后開倉再次對刀具進行檢查時,發(fā)現(xiàn)刀具的磨損仍很小,證明了這次換刀策劃非常準確和成功,這些都得益于盾構管理人員對線路的工程水文地質(zhì)情況、盾構機性能和刀具性能的熟悉,以及對工程施工的超前控管。嚴格審核承包商上報的施工組織設計和各類方案;審核承包商上報各類計劃：督促承包商作好沿線地質(zhì)補勘及建

9、筑物、管線調(diào)查工作并制定保護方案：把好原材料、半成品、成品、機械設備進場檢驗、檢查關;組織施工測量交樁,搞好對工程測量控制點的復測;組織各方對施工圖進行交底及會審。2) 監(jiān)理管理的事中控制。監(jiān)理應加強對現(xiàn)場施工的檢查監(jiān)督力度,對承包商未正確執(zhí)行各項方案、措施、計劃的及時制止并督促糾偏；督促承包商每日上報盾構掘進參數(shù)統(tǒng)計表、按規(guī)定的頻率上報盾構機姿態(tài)測量報表、管片姿態(tài)測量報表、地表沉降監(jiān)測報表,及時掌握工程的主要控制指標,對于異常情況及時發(fā)出監(jiān)理指令;對盾構隧道管片拼裝的質(zhì)量情況進行實時記錄和統(tǒng)計,若發(fā)現(xiàn)管片出現(xiàn)錯臺、破損、滲漏等質(zhì)量問題應分析原因并督促承包商盡快采取糾正預防措施；在盾構吊裝、盾

10、構始發(fā)、盾構到達、盾構開倉、盾構換刀、盾構管片砼澆筑等重要工序作業(yè)時安排監(jiān)理人員進行旁站監(jiān)督,旁站人員應熟練掌握所旁站工序的控制要點,發(fā)現(xiàn)異常及時解決,不能現(xiàn)場解決時應立即上報。3盾構施工的控制要點3.1 安全控制盾構隧道的安全控制包括隧道施工的安全控制以及隧道周邊環(huán)境的安全控制。3.1.1 隧道施工的安全控制隧道施工的主要危險源有:盾構機開倉換刀、起重吊裝、洞內(nèi)運輸時的溜車以及施工臨時用電。本文為全文原貌未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝原版全文1）開倉換刀安全控制要點：有計劃換刀。刀具更換應有計劃性和前瞻性,避免在不利條件下?lián)Q刀;按程序開倉。開倉前必須嚴格執(zhí)行開倉申報程序，開倉確認手續(xù)完成

11、后方可實施開倉。準備應充分。開倉前作好安全技術交底、作好各類機具的準備、作好盾構機的檢修及應急預案措施;換刀時應采取必要的措施:設專人監(jiān)測地面沉降情況并同時對土倉內(nèi)開挖面內(nèi)土體的穩(wěn)定和滲水情況進行嚴密跟蹤監(jiān)測;在下坡條件時,應對盾構機及后配臺車采取固定措施,防止盾構機整體向前滑動;換刀順序應按先易后難、由邊緣向中心逐圈、逐塊更換。換刀人員應具有熟練的換刀經(jīng)驗;如采用帶壓換刀,則應重點注意:氣壓平衡方案的有效性和穩(wěn)定性;人閘的操作必須由經(jīng)過專業(yè)培訓的人閘安全管理員實施;進入人閘的人員必須通過高壓狀態(tài)身體檢查和經(jīng)過專業(yè)培訓;現(xiàn)場應配備必要的藥品和醫(yī)療器械。2) 洞內(nèi)運輸防溜車的控制要點:加強電瓶車

12、司機的崗位培訓,司機、機修人員做好日常交接班工作和電瓶車檢查維修記錄;電瓶車司機應配置洞內(nèi)通訊設備,確保其能隨時與盾構機前方工作人員保持聯(lián)系,除此之外,利用特定聲音、燈光信號作為溜車的專用報警信號,以便在事故發(fā)生時,能以最快速度將信息反饋給洞內(nèi)作業(yè)人員;從設備性能、操作規(guī)程、維修保養(yǎng)、剎車制動等方面,對機車駕駛、機車剎車、軌道和軌枕制定相應預防措施;及時清理隧道內(nèi)的淤泥、積水。3) 施工臨時用電的安全控制措施:必須上報施工臨時用電專項方案,專項方案應由上一級主管部門審批;安裝漏電開關的用電設備,仍應接零保護,但應注意保護零線不得穿過漏電開關;每臺用電設備嚴格實行“一機一閘一漏一箱”制,嚴禁用同

13、一開關電器直接控制兩臺或兩臺以上用電設備(含插座);要求承包商建立健全臨時用電安全技術檔案,并加強對施工現(xiàn)場用電的檢查和維護。3.1.2隧道周邊環(huán)境的安全控制隧道周邊環(huán)境的安全控制主要包括隧道沿線影響范圍內(nèi)的地面、建（構）筑物、管線的沉降、隆起或傾斜應控制在安全允許范圍內(nèi)。盾構進出洞的安全:根據(jù)始發(fā)和到達部的地層情況,判斷:端頭加固采用的方法和加固的范圍;如何防止盾構到達時墻體的變形;嚴格控制端頭加固施工質(zhì)量,采用水平抽芯、豎向抽芯等多種方式進行檢測;加固時間根據(jù)加固方法不同而異,但一般應提前至少3個月進行,最好結(jié)合車站圍護結(jié)構施工同時進行;盾構始發(fā)前必須做好各項準備工作,避免始發(fā)后由于準備工

14、作不足而導致盾構機長時間在端頭停留;盾構到達前應對管片進行二次補注漿;璐必須有應急機具設備和物資的儲備;加強地表的監(jiān)測和巡檢,發(fā)現(xiàn)異常時必須及時采取措施。3.2 質(zhì)量控制盾構隧道質(zhì)量控制分兩個階段,一為管片成品生產(chǎn)的質(zhì)量控制,一為管片拼裝的質(zhì)量控制,質(zhì)量控制流程見圖10,圖11。1） 管片生產(chǎn)質(zhì)量控制要點。把好原材料的進場檢測關,按規(guī)定頻率督促承包商進行試件取樣送檢、進行三環(huán)拼裝、管片檢漏、抗彎、抗拔試驗;制定合理的管片混凝土配合比設計,施工中要嚴格按照設計配合比拌制;應加強對鋼筋制安、模具組裝及檢測、砼澆筑等工序的過程控制;嚴格控制蒸汽養(yǎng)護、水池養(yǎng)護的溫度參數(shù)和養(yǎng)護時間;嚴格對出廠的管片成品

15、質(zhì)量進行把關,養(yǎng)護條件未達到要求、不合格的管片均嚴禁出廠。2） 管片成洞質(zhì)量控制。把好管片成品進場驗收關;作好盾構機姿態(tài)控制，方向偏差控制在士30mmz內(nèi)，避免起伏過大和蛇行量過大，加強人工對盾構機姿態(tài)的復測;精確進行管片選型;必須配置具有豐富經(jīng)驗的管片拼裝手,以保證管片拼裝質(zhì)量,并且必須保證執(zhí)行管片螺栓三次復緊;嚴格控制管片拼裝后的位移變形;盾構工程防水首先是依靠管片自身防水,其次是控制管片環(huán)與環(huán)之間和塊與塊之間接縫、盾構隧道與橫通道的接頭部位、盾構隧道與車站的接頭部位(洞門)等處的防水質(zhì)量。3.3 進度控制1) 前期準備階段。盾構機到場、大電到場、始發(fā)井場地提供是控制重點;盾構機選型的正確

16、與否直接影響盾構掘進進度;2) 盾構施工階段。應督促承包商作好以下工作:作好管片生產(chǎn)與盾構掘進進度的協(xié)調(diào),保證適宜的管片成品儲存量;作好盾構機及配套設備機具備用件的庫存,避免因無備用件而導致盾構停止掘進;作好盾構刀具的策劃,刀具必須與地層相適應,合理添加泡沫、膨潤土材料等外加劑材料,防止因刀具不適、結(jié)泥餅、噴涌等原因造成的掘進緩慢;作好盾構掘進各道工序時間的統(tǒng)計和分析,對工序的持續(xù)時間和衍接進行不斷改進,避免因工序不衍接而導致工時損失;作好盾構機、后配套設備的日常保養(yǎng),避免因機具故障而導致盾構停止掘進;作好對盾構吊出井施工進度和吊裝場地提供的跟蹤協(xié)調(diào);3) 特殊情況時可考慮采取以下縮短工期的措施:始發(fā)井具備移交底板層條件時即可考慮盾構下井組裝;吊出井完成底板結(jié)構施工（底板底基巖較軟或為土層）或完成基底開挖（鄰近底板層的基巖較硬）即可考慮盾構機出洞;附屬結(jié)構與主