關于地鐵盾構法施工區(qū)間隧道的質量管理和控制

1、關于北京地鐵盾構法施工區(qū)間隧道的質量管理和控制1、2前言隨著我國城城市地鐵鐵建設高高潮的興興起，盾盾構施工工技術以以其特有有的技術術優(yōu)勢，逐逐漸得到到地鐵建建設界的的青睞，目目前盾構構施工技技術已發(fā)發(fā)展成為為我國地地鐵隧道道暗做法法施工的的重要工工法之一一。但是是，盾構構施工技技術在地地鐵隧道道被廣泛泛應用的的同時，如如何評價價和控制制盾構法法隧道的的工程質質量，正正逐漸引引起與并并得到建建設、設設計、監(jiān)監(jiān)理及施施工各方方的重視視。筆者者結合北北京市地地鐵隧道道盾構法法施工的的現(xiàn)況，試試就盾構構法隧道道工程質質量的管管理和控控制，談談談自己己的粗淺淺看法，旨旨在拋磚磚引玉，為為進一步步提高盾盾

2、構法隧隧道的工工程質量量而努力力。北京地鐵工工程應用用盾構法法施工的的現(xiàn)狀目前北京地地鐵五號號線、四四號線、十十號線一一期(含奧運運支線)及機場場線（延延長約1115kkm），共規(guī)劃16個工程程標段（含含盾構試試驗段）采采用盾構構法施工工，總長長度311.833km，計劃使使用255臺（次次）盾構構機（標標段劃分分及施工工單位見見表1）。其中中五號線4個工程程標段（含含盾構試試驗段）已已于20005年12月底之之前先后后掘進結結束，進進入設備備安裝階階段；十十號線3個工程程標段中中的第9合同段段于20006年8月中旬旬掘進結結束，第第6、11合同標標段均掘掘進70%以上的的隧道長長度；四四號線

3、55個工程程標段陸陸續(xù)進入入掘進高高峰；機機場線4個工程標標段于220066年8月9日起陸續(xù)續(xù)開始掘掘進。招標結結束，。從從目前盾構構法隧道道施工的的實際情情況看，盾盾構施工工正常（僅僅考慮施施工因素素），成成型隧道道工程整整體質量量較好，管片色色差小，無滲漏現(xiàn)象，特別是管片拼裝質量得到國內外有關專家的好評，但也存在一定問題。如五號線盾構始發(fā)時有相當多的標段不同程度地存在盾構機態(tài)勢控制不良，施工質量不理想，管片局部破損；十號線某標段成型隧道管片錯臺較大等現(xiàn)象；甚至出現(xiàn)施工管理不當，造成地面大面積塌陷的嚴重工程事故。從施工管理的角度出發(fā)，這些問題均與北京地鐵隧道采用盾構法施工的經驗不多，工程積累

4、少，不熟悉盾構法隧道施工管理與控制的關鍵所在，工程施工質量管理目標不夠明確等因素有關。因此，總結國內其他城市與北京現(xiàn)有盾構法施工的經驗，分析盾構法施工的全過程，分階段分層次按內容不同對工程施工過程進行管理和控制，進一步提高北京地鐵盾構法隧道的工程質量，很有必要。盾構法隧道道施工階階段的劃劃分本文只對施施工企業(yè)業(yè)（承包包商）接接到工程程中標通通知書起起到工程程竣工交交驗止的的時間區(qū)區(qū)段進行行階段劃劃分，同同時施工工階段與與地鐵其其它常規(guī)規(guī)工法施施工相同同時略去去不列，僅僅列出因因采用盾盾構法施施工時所所帶來的的不同施施工階段段。31有關關用語定定義（1）盾構構機招標標：按照照我國招招標法及及國家

5、進進口機械械設備有有關規(guī)定定所進行行的購買買盾構機機及配套套設備的的一系列列活動；（2）盾構構機系統(tǒng)統(tǒng)總圖：盾構機機主機系系統(tǒng)圖和和后續(xù)臺臺車以及及臺車所所載設備備系統(tǒng)圖圖；（3）盾構構機加工工計劃：盾構機機主要分分項系統(tǒng)統(tǒng)加工時時序表（也也可稱盾盾構機設設備加工工橫道圖圖或網絡絡圖）；（4）初始始掘進：盾構機機由工作作豎井進進入隧道道內一定定距離的的掘進施施工階段段，其按按盾構主主機與后后續(xù)臺車車系統(tǒng)不不同的連連接方式式大致可可分成主主配套系系統(tǒng)分離離（分體體分次）始始發(fā)與主配套套系統(tǒng)連連接（連連體一次次）始發(fā)發(fā)兩種情情況；（5）盾構構機態(tài)勢勢：盾構構機在地地層掘進進過程中中的瞬時時狀態(tài)，一

6、一般用盾盾構機的的x、y、z、方位位角、俯俯仰、旋旋轉等六六個參數(shù)數(shù)描述；（6）出井井（或進進洞）：盾構機機離開工工作豎井井（也稱稱始發(fā)井井）進入入區(qū)間隧隧道的過過程；（7）進井井（或出出洞）：盾構機機在區(qū)間間隧道內內掘進逐逐漸進入入工作豎豎井（也也稱接收收井）的的過程；（8）主配配套系統(tǒng)統(tǒng)分離（分分體分次次）始發(fā)發(fā)方式：初始掘掘進時，盾盾構主機機與后續(xù)續(xù)臺車先先分離，然然后根據據掘進的的長度或或施工組組織要求求，分次次將盾構構主機與與后續(xù)臺臺車逐項項連接成成為一體體的始發(fā)發(fā)方式；（9）主配配套系統(tǒng)統(tǒng)連接（連連體一次次）始發(fā)發(fā)方式：初始掘掘進時，盾盾構主機機已與后后續(xù)臺車車連接成成為一體體的始

7、發(fā)發(fā)方式。32施工工階段劃劃分建設單位在在土建工工程招標標前的工工期籌劃劃應考慮慮盾構機機的提供供方式。根根據目前前國內地地鐵盾構構法施工工的經驗驗，一般般可分成成幾種模模式：（1）租賃賃（建設設方出租租或企業(yè)業(yè)之間租租賃）；（2）施工工企業(yè)自自有；（3）新購購置（企企業(yè)自購購或建設設方購置置）。結合上述提提供盾構構機的三三種模式式，綜合合考慮盾盾構法施工組組織過程程，可把把采用盾盾構法施施工增加加的施工工階段大大致分為為以下施施工階段段：（1）盾構構機招標標購置階段段；（2）盾構構機設計計及制造造階段；（3）盾構構管片（含含管片模模具）生生產、供供應階段段；（4）盾構構機進場場、工作豎豎井端

8、頭頭土體加加固及設設備組裝裝調試階階段； （5）盾構構法隧道道初始掘掘進階段段；（6）盾構構法隧道道正常掘掘進階段段；（7）盾構構法隧道道盾構機機接收（或進進井）階階段； （8）盾構構機解體體撤場階階段。根據盾構標標段工程程施工籌劃劃不同，有有盾構機機過站、盾盾構機由由同一區(qū)區(qū)間另一一條線路路調頭掘掘進返回回原始發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場以及及盾構機機轉到另另外區(qū)間間始發(fā)豎豎井（或或原始發(fā)發(fā)豎井施施工同一一區(qū)間另另一條線線路）施施工等情情況。因因此還會會出現(xiàn)以以下施工工階段。（9）盾構構機過站站階段；（10）盾盾構機調調頭階段段；（11）盾盾構機轉轉場階段段。4各施工工階段的的管理與控控制4.1盾構構機招標標購

9、置階段段此階段要為為工程選選定（或或確定）滿滿足工程程要求的的盾構機機，應對盾構構機的功功能配備備、設備備使用性性能、各各項系統(tǒng)統(tǒng)的技術術規(guī)格、關關鍵系統(tǒng)統(tǒng)或項目目的參數(shù)數(shù)指標以以及盾構構機對本工程程各項條條件的適適應性給給出準確確和適宜宜的回答答。本階階段控制制要點關關鍵在盾盾構機的的工程適適應性和和設備的的使用性性能。如如果控制制得好，基基本保證證隧道掘掘進階段段的施工工可順利利進行。否則，將將會增加加很多困困難。如如某盾構構工程因因刀盤扭矩矩儲備不足足，盾構構機在掘掘進過程程中常常因過載載自動跳跳閘停機機，致使使開挖與與出渣失失衡，地地面沉降降過大，嚴嚴重影響響了施工安安全和質量。要要達

10、到這這一控制制目標，要要針對工工程的實實際條件件從以下下幾個方方面出發(fā)發(fā)進行管管理和控控制。（1）工程程地質條條件：就就北京地地區(qū)而言言，要對對隧道穿穿越地層層中三種種典型地地質的狀狀態(tài)進行行分析，特別是地層顆粒級配及石英含量。這些對盾構機的類型、刀盤形式、刀具形狀、刀具布置及耐磨特性等均有直接關系；（2）工程程水文條條件：隧隧道沿線線地下水水的存在在形式和和分布狀狀態(tài)、地地層滲透透系數(shù)的的大小等等。這些對對盾構施施工開挖挖面的穩(wěn)穩(wěn)定、盾盾構施工工是否拌拌隨出渣渣過程發(fā)發(fā)生噴涌涌（加泥泥式土壓壓平衡盾盾構）以以及掘進進速度都都會帶來來影響；（3）隧道道沿線地地表（地地下）或或周邊建建、構筑物物

11、對沉降降控制的的要求：如盾構穿越越既有地地鐵運營營線、橋橋梁基礎礎、地下下管線、結結構性較較差的房房屋及國國鐵線路路等建、構構筑物時時，一般般對沉降降限制較較嚴，相相應也對對盾構的的可操性性以及背背后同步步注漿系系統(tǒng)有特特別的要要求；（4）盾構構機輔助助性能或或措施的的適應性性要求：如局部部地段對對刀具、對對添加改改性劑等等的特殊殊要求，對對盾構機機的綜合合性能都都會造成成變化；（5）施工工環(huán)境及及環(huán)境保保護要求求：純技技術層面面而言，在在城市繁繁華地區(qū)區(qū)采用盾盾構法施施工，從從保持開開挖面穩(wěn)穩(wěn)定、控控制地表表沉降施施工速度度看，特特別是大大直徑隧隧道（如如超過8m），泥泥水平衡衡盾構應應優(yōu)于

12、土土壓平衡衡盾構，但但從占用用施工場場地大小小以及可可能會對對環(huán)境的的影響考考慮，泥泥水平衡衡盾構又又有一定定劣勢。因因此要因因地制宜綜合合權衡。 以以上僅考考慮技術術與施工工條件，沒沒有考慮慮經濟性性。不容容質疑，盾盾構機的的性價比比必然是是一個重重要的參參考指標標。實際際操作時時，可以以考慮從施施工隊伍伍的技術術水平及及組織能能力方面面綜合平平衡，對對盾構設備的某某些技術術性能指標標進行取取舍。 對于租賃賃及自有有盾構機機的情況況，應按按照上述述條件對對盾構機機進行分分析評估估和改造造，控制制目標仍仍然是盾盾構機對對本工程程的適應應性和設設備的使使用性能能。4.2盾構構機設計計制造階階段此

13、階段為盾盾構機實實體構成成階段，管理和控制的目標應是依據所簽定的購買合同，嚴格合同管理，切實做到設備供應商按合同規(guī)定的質量、交貨期提供盾構機。結合國內購買盾構機的經驗教訓，宜從以下幾點進行控制。合同培訓：要組織織相關人人員進行行合同培培訓，要要掌握合合同中商商務條款款和技術術條款的的內容，至至少對關關鍵條款款的內容容及內涵涵非常清清楚。這這樣才有有利于提提高項目目的執(zhí)行行力；設備供應商商按合同同及早提提供設備備系統(tǒng)總總圖和盾盾構機加加工計劃劃：地鐵鐵隧道施施工用盾盾構機是是大型的的專項設設備，設設計與制制造周期期較長，一一旦出現(xiàn)現(xiàn)遺漏，必必然造成成延長供供貨期或或質量難難以保證證。因此此，必須

14、須堅持過過程控制制，按設設備系統(tǒng)統(tǒng)總圖、按按分項目目系統(tǒng)、計計劃逐一一綜合控控制。同同時，要要制定雙雙方簽字字確認的的程序和和制度，對對設備制制造過程程中雙方方商定的的內容、階階段性完完成的項項目進行行簽認。做做到責任任清楚、確確定、落落實，可可追究。駐廠監(jiān)造：盾構機機總造價價約在45000萬元人人民幣左左右，必必須堅持持駐廠監(jiān)監(jiān)造。駐駐廠監(jiān)造造人員應應對制造造采用的的原材料料、半成成品、及及外購件件是否遵遵守購買買合同約約定要求求給予確確認，不滿足足時，要要立即書書面明確確提出更更換要求求。例如電機機、減速速箱等是是否是合合同約定定的廠家家及其相應等等級的產產品。同同時要對對設備的的制造工工

15、藝及相相應質量量標準給給予充分分關注，必必要時可可旁站或或抽查。確認和抽查結果要經雙方人員簽認，并通報各自企業(yè)留存和備查。出廠驗收：出廠驗驗收是確確保設備備整體綜合合質量的的非常重重要的一一個環(huán)節(jié)節(jié)。要成成立設備備出廠驗驗收領導導小組，并并事先制制定驗收收計劃，計計劃要詳詳細規(guī)定定驗收項項目和內內容。要要對驗收收項目的的內容進進行驗收收方法設設計，其其方法要要科學合合理，能能夠達到到驗收目目的，對對無法進進行負載載驗收的的項目要要有經過過雙方同同意的替替代方案案。設備備供應商商應事先先在工廠廠內為滿滿足驗收收要求創(chuàng)創(chuàng)造好條件。盾構機機部件的的驗收也也是很重重要的，主主要是通通過檢查查工廠自自檢

16、記錄錄和相關關資料。如如傳感器器的檢查查和標定定結果等等。4.3盾構構管片（含含管片模模具）生生產、供供應階段段盾構管片是是盾構法法隧道的的主要結結構構件件，其質質量優(yōu)劣劣、數(shù)量量是否滿滿足工程程施工需要要，直接接決定盾盾構法隧隧道的工工程質量量和施工工進度，故故管片生生產的管管理和控控制極為為重要，但但由于這這部分內內容比較較多，為為節(jié)省篇篇幅，在在此僅指指出控制制的項目目（計劃劃另文對對此專題題介紹）即模具質量（含數(shù)量）、管片的生產工藝、管片出廠與進場檢驗、管片的存放時間（應控制在三個月內）與運輸?shù)取?.4盾構構機進場場、工作作豎井端端頭土體體加固及及設備組組裝調試試階段盾構機進場場階段：

17、北京地鐵鐵工程均均位于城城市繁華華地區(qū)，盾盾構機屬屬超高、超超寬及超重大大型設備備，進入入施工現(xiàn)現(xiàn)場必然然受沿途途環(huán)境條條件的限限制。因因此，盾構機機進場必必須有運運輸方案案和組織織計劃，并并得到城城市相關關管理部部門的批批準方可可實施。本本階段管管理和控控制要點點是檢查查是否編編制了切切實可行行的運輸輸方案，運運輸線路路、時間間是否經經過實地地考察，沿沿途需要要加固或或挑高的的道路、橋橋梁及懸懸掛物是是否都已已實施。保證設設備的安安全運輸輸以及減減少對社社會環(huán)境境的影響響是控制制的目標標。（2）盾構構機組裝裝調試階階段：盾盾構機下下井組裝裝與盾構構機進場場是一個個整體，特特別是對對于分塊塊較

18、大較較重的部部件，一一般不采用二二次吊運運方案，盾構機機分塊部部件進入入現(xiàn)場后后，應直接接吊入工工作豎井井進行組組裝。通通常在購購買盾構構機時，對對盾構機機的分塊塊方式、分分塊重量量和尺寸寸均有特特別要求求，即盾盾構機在在設計制制造階段段就已考考慮了盾盾構機的的組裝。因此管管理的內內容是吊吊裝方案案的科學學性、合合理性及及組織的的有序性性，控制制重點是是安全。盾構機的調調試是一一項細致致的工作作，必須須分系統(tǒng)統(tǒng)分項目目調試結結束后，再再進行整整體聯(lián)動動調試。盾盾構機組組裝調試試結束后后，應組組織相關各方方人員進行行設備初初步驗收收，驗收收結果要要形成書書面報告告?zhèn)洳?。調試階段需要關注切削（刀盤

19、）系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、壁后同步注漿系統(tǒng)、管片拼裝系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)（螺旋輸送或皮帶輸送、泥水平衡盾構則應考慮排、送泥系統(tǒng)）、盾尾密封系統(tǒng)、操作控制（如壓力等）系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等。（3）初始始掘進前前工作豎豎井端頭頭土體加加固要按設計計圖組織織實施，并并編制土體體加固專專項施工工方案。專專項施工工方案應應對加固固工藝、加加固材料料、質量量控制標標準、加加固過程程控制提提出明確確要求，施施工過程程要嚴格把把關和如如實記錄錄過程。工作豎豎井端頭頭土體加加固應在在工作豎豎井開挖挖之前進進行，防止土土體加固固破壞工工作豎井井的結構。另另外，目目前國內內對始發(fā)發(fā)井端頭沿沿隧道軸軸線方向向的加固長長度一般般取6mm，

20、考慮到到初始掘掘進盾構構機態(tài)勢控控制的特特點，筆者認認為加固固長度宜宜比盾構主主機長度度多12 m為好好。4.5盾構構法隧道道初始掘掘進階段段（1）初始始掘進應應編制專專項實施施方案，方方案要對對盾構基基座（也也稱始發(fā)臺）的的定位(軸線與與高程)和安裝裝做出明明確的規(guī)規(guī)定，保保證盾構構機能夠夠按照隧隧道中心心掘進，基基座位置置與傾斜斜度要根根據地質質條件進進行計算算和測量量復核。當負環(huán)采用開口形式（非閉口環(huán)）時，要對負環(huán)管片結構進行支撐與加固，防止環(huán)片出現(xiàn)錯位；反力架的安裝剛度應進行驗算，不允許反力架產生過大變形造成盾構機態(tài)勢不良。（2）盾構構初始掘掘進客觀觀上存在在一個適適應地質質條件的的過

21、程，應應注意觀觀察與分分析各種種推進參參數(shù)，嚴嚴格控制制推進，及及時調整整盾構推推進參數(shù)數(shù)（如推推進壓力力、壁后后同步注注漿量等等）。（3）負環(huán)環(huán)管片拆拆除前，在在隧道一一定長度度范圍內內安設拉拉桿，對對盾構隧隧道的防防水極為為重要。初始掘進階階段盾構構機態(tài)勢勢控制是重重點，應應結合成成型隧道道軸線及及地表沉沉降值的的測量，調調整盾構構推進達達到最佳佳狀態(tài)。4.6盾構構法隧道道正常掘掘進階段段盾構法隧道道正常掘掘進階段段的控制制重點是是過程管管理。應應按照盾盾構法施施工工藝藝，抓好好盾構推推進各項項參數(shù)控控制（特特別是開開挖面平平衡壓力力的控制制）、隧隧道推進進軸線控控制（機機測與人人工測相相

22、結合）、管管片拼裝裝質量（含含管片質質量、防防水橡膠膠條質量量）控制制、壁后同同步注漿漿控制（含含工藝、材材料、配配比、注注漿量、注漿壓力與時間）、地面沉降監(jiān)測控制、設備維護與檢修（包括各種施工用管路、軌道、運輸、起吊及通訊、照明）控制等，保證盾構按照掘進進尺控制目標連續(xù)、均衡、穩(wěn)定推進。4.7盾構構法隧道道盾構機機接收（或或進井）階階段本階段也稱稱貫通掘掘進階段段，管理理與控制制目標如如下。（1）控制制隧道推推進軸線線，加密密測量，確確保盾構構機正常常、順利利進入工工作豎井井。（2）控制制推進壓壓力與速速度，防防止出現(xiàn)現(xiàn)坍塌和和施工安安全事故故。（3）制定定和采取取有效措措施，消消除本階階段

23、隧道道管片容容易出現(xiàn)現(xiàn)滲漏的的質量通通病。4.8盾構構機解體體撤場階階段盾構機解體體與撤場場與工程程質量無無直接關關系，但但作為盾盾構法施施工管理理的全過過程，應應列入工工程監(jiān)管管的范圍圍。盾構構機解體體與組裝裝相同，需需要制定定解體、撤撤場與運運輸方案案。方案案要對盾盾構機解解體順序序、吊裝裝、標識識等均要要進行詳詳細的規(guī)規(guī)定，同同時方案案要考慮慮盾構機機離場后后的去向向、用途途，盡可可能與之之結合并并統(tǒng)一起起來。本本階段除除要關心心方案之之外，更更重要的的是對實實施解體體撤場過過程的安安全加以以控制。4.9盾構構機過站站、調頭頭、轉場場階段盾構機過站站、調頭頭、轉場場階段都都各有特特點，其其管理內內容前面面階段中中不同程程度地涉涉及到，可可參照相相應部分分進行管管理。但但必須制制定專項項階段方方案，進進行有針針對性的的管理，保保證管理理與控制制的有效效性。5結語（1）應用用盾構技技術施工工地鐵區(qū)區(qū)間隧道道，施工工管理程程序清晰晰、簡單