试论盾构隧道施工的监理要点_盾构始发测量监理控制要点

　　摘 要主要针对盾构工法的特点,探讨盾构监理应采取的工作方法及要求,以及扼要阐述盾构工程中安全、质量、进度的控制要点。 　　关键词盾构隧道;监理方法;控制要点 　　中图分类号U45文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0098-03
　　
　　近年来,由于具有施工进度快、对沿线环境影响小、适应范围广、构筑的隧道抗震性能好等优点,盾构工法在国内的市政工程隧道、江河湖海底隧道、引水供水隧道、电力、电讯、供气隧道等土建施工中得到广泛应用,随之而来的是人们也日益重视盾构工程施工管理经验的总结和理论的创造。本文笔者将就盾构工法的特点,从盾构监理管理的角度,来探讨盾构工程中安全、质量、进度管理的控制要点,以期收到抛砖引玉的效果。
　　1盾构施工的特点
　　1.1线型地下作业
　　盾构隧道工程呈线型在地下布置。因为呈线型,所以线路的每个里程处的隧道断面、隧道上方的地质水文条件、工程环境都不尽相同;因为在地下作业,所以盾隧道掘进前方总会有一些不可预见的工程因素,这些因素如得不到有效控制,极有可能对工程造成较大的损失。
　　1.2机械化作业
　　采用大型机械也就是盾构机(见图1)进行隧道掘进施工,必须确保盾构机要根椐工程地质水文条件、施工环境条件、社会环境条件来量身定制,盾构机选型正确与否对于工程至关重要;必须设置盾构机的始发井、吊出井以及足够的盾构始发和吊出场地;由于完全采用机械化掘进,则盾构掘进的整个施工流程要求环环相扣,呈流水作业;因为采用盾构机掘进,盾构机前方的作业面的水文地质、工程地质无法通过直观去认识,只能通过出渣情况、盾构机的掘进参数情况来分析。
　　1.3不可逆作业
　　盾构进洞后,由于盾构机的刀盘、主轴承、三大密封、螺旋输送机等无法在隧道洞内更换,可视为盾构机设备的不可逆;由于盾构机为定型刚性设备,盾构机的结构外径大于盾构隧道结构内径,盾构的掘进方向只能向进,不能后退,可视为盾构掘进的不可逆;盾构管片拼装就位,尤其是在管片背后经过注浆固结后,很难对管片结构作出改变,可视为盾构隧道结构的不可逆。
　　2盾构监理的工作方法及要求
　　2.1监理管理的基础是监理人员对工程的熟知
　　1)对工程本身要熟知。监理人员应熟知本工程的地质勘察资料、工程设计图纸、隧道线路在地表的平面位置、沿线建(构)筑物、管线情况、盾构机的各项设计参数指标、本工程的重难点、危险源以及应采取的工程技术措施等,只有在熟悉工程的基础上,才能做到对工程的预控管,否则在承包商工作出现疏漏时不能把好关。【工程案例1】某地铁盾构工程部分隧道线路从民房下方经过,盾构掘进前,监理单位要求承包商对沿线房屋进行了详细的调查,并在线路平面图上予以标识,但由于承包商项目部技术人员的疏漏,在里程ZDK11+113~153范围有2栋住房未能在平面图正确显示,而该段地层洞身为〈8〉中风化软岩层,洞顶主要为〈7〉强风化层、〈6〉全风化层、〈4-1〉冲洪积土层、〈2-1〉淤泥质土层,稳定性较差,由于承包商及驻地监理均未准确掌握该段地表房屋与线路的平面关系,盾构施工时仍按普通段掘进,未采取必要的保护和加强措施,而且由于盾构机部件故障处理,在掘进至房屋下方时停机约6小时。次日上午测量人员对沿线房屋进行监测时,发现一房屋靠近隧道线路的一角突沉约20mm,房屋周边硬化路面也因不均匀沉降而突裂。见图2、图3。
　　图2两栋房与线路的平面位置关系图示图3盾构掘进引起的地面开裂
　　2)对工程技术要熟知。
　　3)对工程验收的程序、规范、行业或地方规定、与工程相关的法律法规等要熟知。
　　2.2监理管理的核心是对承包商的管理
　　工程的最终实施者是承包商,监理单位应在搞好自身建设的基础上,重点抓好对承包商的管理,监理对承包商管理的依据是工程承包合同,管理的权限不得超越业主授权的范围。对承包商项目部的管理应着重抓好以下几个方面:①应抓承包商人员的到位和培训;②抓承包商各项保证体系的正常运转;③抓承包商工程实施的计划性及落实。
　　2.3监理管理应是对工程的全过程管理
　　监理管理坚持以预防为主,要有超前管理意识,重在事前、加强事中、做好事后的全过程管理,对于盾构监理来说,监理工作还应紧紧围绕“地质是基础,盾构是关键,人(主要指技术和施工管理)是根本”这一盾构工程决策和管理的理念来开展。监理工作的原则是:该编的一定要编全,该审的一定要审好,该查的一定要查到,该停的一定要停工,该报的一定要上报。
　　1)监理管理的事前控制。由于盾构施工具有的线型地下作业、机械化作业、不可逆作业等特点,相比其他工法的施工,监理管理的事前控制尤显重要。
　　①作好对拟用于本工程的盾构机选型、刀具配置等的预控管。盾构机应根椐工程具体情况量身定作,盾构机的刀具配置应与地质水文条件相适应,盾构机的开仓检查、开仓换刀等也应在盾构掘进开始前作好策划。
　　【工程案例2】某地铁盾构工程盾构始发后,首先通过一段长度约500m的〈8〉、〈9〉含砾砂岩,岩石单轴抗压强度约30~45Mpa,盾构通过该段时刀具配置为19把双刃滚刀,8把刮刀,64把切刀,刀盘开口率为29%,见图4。在里程为ZDK11+800处洞身地层发生突变,为〈7λ〉、〈6λ〉英安斑地层,岩石单轴抗压强度约9~15 Mpa,见图5。在盾构掘进距地层突变 处约50m时,承包商项目部将1把中心滚刀更换为1。把双排羊角齿刀,见图6,掘进约45m后开仓检查发现齿刀磨损较小,则将除边缘5把滚刀的剩余13把滚刀全部更换为单、双排羊角齿刀,刀具更换后,刀盘开口率增大,盾构掘进的各项参数均正常,且创下了月进度400m的掘进速度,在换刀累计掘进700m后开仓再次对刀具进行检查时,发现刀具的磨损仍很小,证明了这次换刀策划非常准确和成功,这些都得益于盾构管理人员对线路的工程水文地质情况、盾构机性能和刀具性能的熟悉,以及对工程施工的超前控管。
　　②严格审核承包商上报的施工组织设计和各类方案;③审核承包商上报各类计划;④督促承包商作好沿线地质补勘及建筑物、管线调查工作并制定保护方案;⑤把好原材料、半成品、成品、机械设备进场检验、检查关;⑥组织施工测量交桩,搞好对工程测量控制点的复测;⑦组织各方对施工图进行交底及会审。
　　2)监理管理的事中控制。①监理应加强对现场施工的检查监督力度,对承包商未正确执行各项方案、措施、计划的及时制止并督促纠偏;②督促承包商每日上报盾构掘进参数统计表、按规定的频率上报盾构机姿态测量报表、管片姿态测量报表、地表沉降监测报表,及时掌握工程的主要控制指标,对于异常情况及时发出监理指令;③对盾构隧道管片拼装的质量情况进行实时记录和统计,若发现管片出现错台、破损、渗漏等质量问题应分析原因并督促承包商尽快采取纠正预防措施;④在盾构吊装、盾构始发、盾构到达、盾构开仓、盾构换刀、盾构管片砼浇筑等重要工序作业时安排监理人员进行旁站监督,旁站人员应熟练掌握所旁站工序的控制要点,发现异常及时解决,不能现场解决时应立即上报。
　　3盾构施工的控制要点
　　3.1安全控制
　　盾构隧道的安全控制包括隧道施工的安全控制以及隧道周边环境的安全控制。
　　3.1.1隧道施工的安全控制
　　隧道施工的主要危险源有:盾构机开仓换刀、起重吊装、洞内运输时的溜车以及施工临时用电。
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　　2)洞内运输防溜车的控制要点:①加强电瓶车司机的岗位培训,司机、机修人员做好日常交接班工作和电瓶车检查维修记录;②电瓶车司机应配置洞内通讯设备,确保其能随时与盾构机前方工作人员保持联系,除此之外,利用特定声音、灯光信号作为溜车的专用报警信号,以便在事故发生时,能以最快速度将信息反馈给洞内作业人员;③从设备性能、操作规程、维修保养、刹车制动等方面,对机车驾驶、机车刹车、轨道和轨枕制定相应预防措施;④及时清理隧道内的淤泥、积水。
　　3)施工临时用电的安全控制措施:①必须上报施工临时用电专项方案,专项方案应由上一级主管部门审批;②安装漏电开关的用电设备,仍应接零保护,但应注意保护零线不得穿过漏电开关;③每台用电设备严格实行“一机一闸一漏一箱”制,严禁用同一开关电器直接控制两台或两台以上用电设备(含插座);④要求承包商建立健全临时用电安全技术档案,并加强对施工现场用电的检查和维护。
　　3.1.2隧道周边环境的安全控制
　　隧道周边环境的安全控制主要包括隧道沿线影响范围内的地面、建(构)筑物、管线的沉降、隆起或倾斜应控制在安全允许范围内。
　　盾构进出洞的安全:①根据始发和到达部的地层情况,判断:端头加固采用的方法和加固的范围;如何防止盾构到达时墙体的变形;②严格控制端头加固施工质量,采用水平抽芯、竖向抽芯等多种方式进行检测;③加固时间根据加固方法不同而异,但一般应提前至少3个月进行,最好结合车站围护结构施工同时进行;④盾构始发前必须做好各项准备工作,避免始发后由于准备工作不足而导致盾构机长时间在端头停留;⑤盾构到达前应对管片进行二次补注浆;⑥璐必须有应急机具设备和物资的储备;⑦加强地表的监测和巡检,发现异常时必须及时采取措施。
　　3.2质量控制
　　盾构隧道质量控制分两个阶段,一为管片成品生产的质量控制,一为管片拼装的质量控制,质量控制流程见图10,图11。
　　1)管片生产质量控制要点。把好原材料的进场检测关,按规定频率督促承包商进行试件取样送检、进行三环拼装、管片检漏、抗弯、抗拔试验;制定合理的管片混凝土配合比设计,施工中要严格按照设计配合比拌制;应加强对钢筋制安、模具组装及检测、砼浇筑等工序的过程控制;严格控制蒸汽养护、水池养护的温度参数和养护时间;严格对出厂的管片成品质量进行把关,养护条件未达到要求、不合格的管片均严禁出厂。
　　2)管片成洞质量控制。把好管片成品进场验收关;作好盾构机姿态控制,方向偏差控制在±30mm以内,避免起伏过大和蛇行量过大,加强人工对盾构机姿态的复测;精确进行管片选型;必须配置具有丰富经验的管片拼装手,以保证管片拼装质量,并且必须保证执行管片螺栓三次复紧;严格控制管片拼装后的位移变形;盾构工程防水首先是依靠管片自身防水,其次是控制管片环与环之间和块与块之间接缝、盾构隧道与横通道的接头部位、盾构隧道与车站的接头部位(洞门)等处的防水质量。
　　3.3进度控制
　　1)前期准备阶段。盾构机到场、大电到场、始发井场地提供是控制重点;盾构机选型的正确与否直接影响盾构掘进进度;
　　2)盾构施工阶段。应督促承包商作好以下工作:作好管片生产与盾构掘进进度的协调,保证适宜的管片成品储存量;作好盾构机及配套设备机具备用件的库存,避免因无备用件而导致盾构停止掘进;作好盾构刀具的策划,刀具必须与地层相适应,合理添加泡沫、膨润土材料等外加剂材料,防止因刀具不适、结泥饼、喷涌等原因造成的掘进缓慢;作好盾构掘进各道工序时间的统计和分析,对工序的持续时间和衍接进行不断改进,避免因工序不衍接而导致工时损失;作好盾构机、后配套设备的日常保养,避免因机具故障而导致盾构停止掘进;作好对盾构吊出井施工进度和吊装场地提供的跟踪协调;
　　3)特殊情况时可考虑采取以下缩短工期的措施:始发井具备移交底板层条件时即可考虑盾构下井组装;吊出井完成底板结构施工(底板底基岩较软或为土层)或完成基底开挖(邻近底板层的基岩较硬)即可考虑盾构机出洞;附属结构与主体隧道交叉施工;盾构区间主体完成后即移交铺轨施工,土建及铺轨施工可有1~2个月重叠期。
　　参考文献
　　[1]竺维彬,鞠世健.复合地层中的盾构施工技术[M].中国科学技术出版社,2006.
　　[2]竺维彬,鞠世健.盾构施工监理指南[M].暨南大学出版社,2007.
　　作者简介
　　谢小兵(1977-),男,现供职于广州轨道交通建设监理有限公司,工程师,从事盾构工程、地铁工程监理工作。
　　钟长平(1968-),男,现供职于广州轨道交通建设监理有限公司,高级工程师,从事盾构工程技术、盾构工程管理研究工作。
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