地铁盾构法施工监理的理论与实践

地铁盾构法施工监理的理论与实践内容摘要：

文条件 对于采用密闭式盾构机技术施工，除工作井施工需要考虑降水外，区间隧道盾构机施工时对地下水只需稍加注意即可 (对于密封 以下的水压力， 就目前盾构机技术水平已很容易 )。 对于城市特殊水，因其产生原因和作用于土体的状况复杂多变，不应一概而论。 有些情况其对地层土体物理力学性能的影响较 大，如土体被特殊水长期浸泡变软或由于管道渗漏其周围土体不断被水带走后形成不规则空穴等等，给盾构施工沉降控制造成很大困难。 因此盾构机选型时对城市特 殊水的影响需特别加以考虑。 （三）曲线 施工 根据城市地铁的使用要求以及城市交通网的规划，地铁隧道必然存在曲线部分，而节能型车站通常为进站上坡出站下坡，也有坡度较大的竖曲线部分；另外地 铁隧道线形设计或施工时，常为避开既有构筑物，不得已改变线形，也会出现曲线。 因此盾构机所装备的功能，应满足曲线推进的要求。 设计在曲线段一般采用楔形 管片，但为减少曲线施工对土层的干扰，除采用楔形管片外，设计盾构机时还可以考虑采用油压分区控制、实现千斤顶可自由编组；或采用仿形刀装置、铰 接机构等功能综合解决。 （ 四）地下构筑物众多 北京是一个拥有一千多万人口的特大城市 ，地下修建了大量的构筑物，如上下水管道、煤气、 10 热力、电力、通讯、人防工程等。 北京又是一个古老的城市，除地下可能有大量文物外，旧繁华市区还可能存在一些年代久远、损坏严重、存在严重渗滑的各种管道。 而由于历史的原因，北京市城市建设档案管理相对滞后，很难 弄清地下各种构筑物的分布状况。 工程勘测时，因钻孔距离的局限，隧道沿线总存在勘测的空当，实际上还存在地铁隧道上方地面现有大量房屋建筑，不能实施勘 测。 因此盾构法施工过程中，会遇到各种障碍物或异物，并且往往不具备从地面进行处理的条件，给盾构掘进施工带来意想不到的困难。 盾构机选型时，应考虑北京 地下构筑物众多的现实，提出相应的解决办法。 （五）浅覆土及隧道穿越建筑物下方 隧道穿越建筑物下方，特别是旧有民房 (穿越其它现存构筑物两者距离过近的情况也可划归此类 )，是城市隧道采用盾构法施工的首选原因；另由于种种原因，地铁 隧道总会有局部埋深不大，隧道覆土较浅的地段，故盾构机在上述条件下施工不可避免。 对此稍作分析即可知道，这两种情况下盾构法施工所需要考虑的问题都是如 何控制土体 (地面 )沉降或变形，避免引起地面建筑物下沉、倾斜、开裂或者避免造成相邻构筑物损坏。 根据盾构法施工经验．如果 施工控制不好，确实会引起隧道 前方或周边土体产生较大沉降与变形，造成地面房屋开裂或严重干扰相邻构筑物。 因而盾构机选型时，将盾构机配备控制土体沉降与变形的功能以及具有操作简便、 灵巧等性能作为重点考察内容。 （六） 同一台盾构机多次解体、搬运、组装调试与掘进 根据北京地区地质条件，盾构机的使用寿命一般可达 6km 甚至 10km 以上，而盾构法隧道工程标段划分不会过大，估计在两个区间左右，即单线长度不大于 4km，低于盾构机的使用寿命。 笔者认为应考虑我国国情，尽可能增加盾构机用于工程施工的长度。 故所选盾构机在确保适应 北京各类地层施工的前提下，须充分 考虑盾构机分块的合理性，既要保证盾构机的整体质量，又要满足便于组装、解体和搬运的要求。 六、盾构法施工的质量控制要点 （出洞）阶段 盾构始发（出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。 在盾构始发（出洞）前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。 盾构始发井及土体加固 盾构始发井一般建在车站端头，结构尺寸要严格按设计要求建成。 始发井后推力墙在盾构起步时，承 受千斤顶巨大的反推力，因此该推力墙必须具备足够的强度和刚度，在千斤顶反推力的作用下，不产生过大变形。 为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建（构）筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。 根据地质情况，加固做法通常采用地面旋喷注浆法，提高土体的抗剪、抗压强度，减少地层渗透性，通常要求加固后的土体单轴抗压强度不低于 1MPa,加固范围在始发井周边盾构长度加三层管片环宽的范围进行，同时加固后，地面应满足盾构机整体吊装进洞的需要（盾构整体重在 300T 左右） 盾构进洞时要凿除前进方向始发井壁上的钻 孔桩，加固土体后，在凿桩时地层仍能保持稳定。 盾构接收井除无推力墙外，其余结构尺寸加固要求，基本同始发井。 监理人员对始发井（接收井）的监理要特别关注加固范围和效果。 在确保加固效果满足设计要求前提下，才能同意盾构出洞，否则应督促承包方及时采取补救措施。 针对土体加固监理人员应重点关注以下三方面： ⑴加固土体与围护结构间隙封闭 由于加固土体与围护结构之间存在间隙，监理在审查土体加固专项方案时应审查承包方是否在方案中有相应的措施，一般可采用注浆、旋喷等方法封闭该间隙，并监督承包方予以落实。 ⑵加固土体的强度 加固土体的强度是否满足设计要求是衡量加固效果的首要指标，可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员应对承包方钻芯取样过程进行见证， 11 确保取样工作的真实性。 ⑶加固土体的均匀性 检验加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、手段，可通过打探孔方式进行观察。 监理人员应监督承包方在洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后，合理布置探孔（选择有代表性部位、数量一般不少于 5－ 8 个），现场观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况，作为判断土体加固效果的辅助手段。 盾构始发基座设置 盾构始发前需将盾构 机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。 因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否，直接影响到盾构机始发姿态好坏。 监理在检查盾构始发基座时，应重点复核以下内容： ⑴洞门位置及尺寸 在基座设置前，监理人员应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。 ⑵盾构始发基座位置 盾构始发基座的设置依据不仅包括洞门中心的位置、还包括设计坡度与平面方向。 在始发基座设置完毕，为确保盾构机能以最佳的姿态出洞。 监理人员应复核基座顶部导向轨的位置（平面位置及高程），确保盾构搁置位置和方向满足设计轴线的要求。 盾构机及后配套设备吊装、调试、井下验收 盾构机进场前 ,必须向监理报验产品合格证明 ,经监理验收合格后方可进场。 吊装必须有专项施工方案报监理审批后方可吊装。 大吊车进场前 ,大吊车设备合格证及吊车司机上岗证必须报监理审批 ,审批合格后 ,方可进场 ,按照吊装专项方案进行吊装 ,监理对盾构机吊装全过程进行安全监理 ,发现安全隐患和不符合吊装要求 ,立刻制止，保证吊装安全顺利。 盾构机吊装井下施工现场后 ,进行安装工作。 组装完毕后进行调试 ,调试合格后报监理验收 ,验收合 格后投入使用。 盾构法隧道施工主要依靠盾构掘进机及配套设备完成掘进任务，由于受工作井内空间限制，需将盾构机及后配套台车分节吊装运至井下，并在井下安装、调试和试运转。 土压平衡式盾构机及后配套设备构成主要由盾构壳体（包括刀盘及切口环、支撑环、盾尾）、推进系统、拼装系统、油脂润滑系统、监控系统等组成。 监理在井下验收工作中的重点是对盾构机及后配套设备主要部件和系统检查和核对，并对试运转情况进行见证，在验收合格前提下可批准盾构机及配套设备投入使用。 后盾支撑系统安装 盾构前进的动力是通过千斤顶来提供，而盾构始 发时千斤顶顶力是作用在后盾支撑系统之上。 一般后盾支撑体系是由钢反力架、钢支撑、临时衬砌（负环管片）等组成，监理在监督过程中应重点关注后盾支撑系统是否满足其技术要求，即后盾支撑系统必须有足够的刚度和强度，确保在顶力作用下不发生变形。 洞门围护结构凿除（出洞侧） 地铁盾构法隧道施工一般以车站主体结构两端端头井作为盾构始发井和接收井。 盾构在始发前需对始发井出洞侧洞口围护结构进行分次凿除 (一般分为两次，第一次先割除背水面钢筋及凿除围护结构砼至迎水面钢筋，第二次出洞前再清除剩余部分 )，一方面清除盾构出洞前障碍， 另一方面第一次凿除围护结构后通过打探孔可进一步直观的观察盾构出洞土体加固的效果。 监理在洞门围护结构凿除后应对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断出洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全出洞的要求。 盾构出洞装置安装 由于隧道洞口与盾构之间存在建筑间隙，易造成泥水流失，从而引起地面沉降及周围建筑物、 12 管线位移，因此需安装出洞装置。 一般包括帘布橡胶板、。