地鐵盾構法隧道施工重點及相應對策（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
㈠引言
近年來，為適應城市發展需要和滿足城市居民日益增長的出行需求，上海市地鐵建設不斷加快了建設步伐。根據上海地區軟土地質的特點，地鐵區間隧道建設一般都采用盾構法施工，盾構法施工是以盾構機為隧道掘進設備，以盾構機的盾殼作支護，用前端刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構機前進，以開挖面上拼裝預制好的管片作襯砌，從而形成隧道的施工方法。盾構機的類型有多種，目前在上海地鐵區間隧道建設中以土壓平衡式盾構應用最為廣泛。土壓平衡盾構工藝原理是利用安裝在盾構最前面的全斷面切削刀盤，將正面土體切削下來的土進入刀盤后面的密封艙內，井使艙內具有適當壓力與開挖面水土壓力平衡，以減少盾構推進對地層土體的擾動，從而控制地表沉降或隆起，在出土時由安裝在密封艙下部的螺旋運輸機向排土口連續的將土渣排出。由于地鐵盾構法隧道施工技術難度、施工風險高、質量要求高、不可預測因素多。因此，監理人員應熟悉和掌握盾構法隧道施工監理監控重點及相應對策，在監理工作中才能真正做到有效地對施工質量進行監控，從而為業主提供優質的監理服務。 本人有幸參加了地鐵二號線西延伸工程的施工監理工作，在區間隧道掘進施工監理過程中，通過不斷摸索與總結，也積累了一些菲薄的工作經驗， 以下就以土壓平衡式盾構為例，對隧道掘進施工中監理應監控的重點及采取的對策，談幾點體會，以為拋磚引玉。
㈡正文
1.盾構始發（出洞）階段
盾構始發（出洞）階段是控制盾構掘進施工的首要環節。在盾構始發（出洞）前、后各項準備工作中監理需監督承包單位做好充分的技術、人員、材料、設備準備，并對盾構是否具備出洞條件予以審查，確保盾構在安全可靠的前提下能順利出洞。
1.1盾構出洞土體加固
為了確保盾構出洞施工的安全和更好地保護附近的地下管線和建（構）筑物，盾構出洞前需對出洞區域洞口土體進行加固。土體加固的方法較多（如水泥攪拌樁加固、旋噴樁加固等），但無論采用何種加固方法，對土體加固的效果檢驗始終應作為監理重點控制的內容。在確保加固效果滿足設計要求前提下，才能同意盾構出洞，否則應督促承包方及時采取補救措施。針對土體加固監理人員應重點關注以下三方面:
⑴加固土體與地墻間隙封閉
由于加固土體與地墻之間存在間隙，監理在審查土體加固專項方案時應審查承包方是否在方案中有相應的措施，一般可采用注漿、旋噴等方法封閉該間隙，并監督承包方予以落實。
⑵加固土體的強度
加固土體的強度是否滿足設計要求是衡量加固效果的首要指標，可通過對進出洞加固范圍內不同深度土體采用鉆芯取樣檢測的方式加以驗證，監理人員應對承包方鉆芯取樣過程進行見證，確保取樣工作的真實性。
⑶加固土體的均勻性
檢驗加固土體的均勻性目前尚無相應的工具、手段，可通過打探孔方式進行觀察。監理人員應監督承包方在洞口割除圍護結構背土面鋼筋及鑿除砼后，合理布置探孔（選擇有代表性部位、數量一般不少于5個），現場觀察探孔有無滲漏或流砂等異常情況，作為判斷土體加固效果的輔助手段。
1.2盾構始發基座設置
盾構始發前需將盾構機準確的擱置在符合設計軸線的始發基座上，待所有準備工作就緒后，沿設計軸線向地層內掘進施工。因此，盾構出洞前盾構始發基座定位的準確與否，直接影響到盾構機始發姿態好壞。監理在檢查盾構始發基座時，應重點復核以下內容：
⑴洞門位置及尺寸
在基座設置前，監理人員應采用測量工具對洞口實際的凈尺寸、直徑、洞門中心的平面位置及高程進行復核。
⑵盾構始發基座位置
盾構始發基座的設置依據不僅包括洞門中心的位置、還包括設計坡度與平面方向。在始發基座設置完畢，為確保盾構機能以最佳的姿態出洞。監理人員應復核基座頂部導向軌的位置（平面位置及高程），確保盾構擱置位置和方向滿足設計軸線的要求。
1.3盾構機及后配套設備井下驗收
盾構法隧道施工主要依靠盾構掘進機及配套設備完成掘進任務，由于受工作井內空間限制，需將盾構機及后配套臺車分節吊裝運至井下，并在井下安裝、調試和試運轉。土壓平衡式盾構機及后配套設備構成主要由盾構殼體（包括刀盤及切口環、支撐環、盾尾）、推進系統、拼裝系統、油脂潤滑系統、監控系統等組成。監理在井下驗收工作中的重點是對盾構機及后配套設備主要部件和系統檢查和核對，并對試運轉情況進行見證，在驗收合格前提下可批準盾構機及配套設備投入使用。以下為本工程日本小松φ6340土壓平衡式盾構機為例，對盾構機井下調試、驗收項目作一介紹。
驗收項目驗收內容驗收要求
外觀驗收
1刀具數量齊全、刃口完好、安裝正確
2焊縫焊縫均勻飽滿，無缺陷
3外形尺寸盾構外殼長度和直徑符合要求
4尾刷排列整齊有序
5電氣設備內外清潔，電纜無破損和油污
調試驗收
1刀盤轉速正轉和反轉滿足要求
2超挖刀數量和行程滿足要求
3推進千斤頂數量、行程、油壓、伸縮時間滿足要求
4螺旋輸送機轉速、油壓、閘門開關滿足要求
5拼裝機回轉角度和速度滿足要求
6注漿系統滿足正常使用（用水替代）
7盾尾油脂滿足正常使用
8雙梁葫蘆走行和起升構件正常，滿足正常使用
9皮帶機啟動和停止正常，滿足正常使用
10泡沫系統噴出正常
11電氣系統儀器儀表顯示、漏電開關保護、警報系統等能正常使用
1.4 后盾支撐系統安裝
盾構前進的動力是通過千斤頂來提供，而盾構始發時千斤頂頂力是作用在后盾支撐系統之上。一般后盾支撐體系是由鋼反力架、鋼支撐、臨時襯砌（負環管片）等組成，監理在監督過程中應重點關注后盾支撐系統是否滿足其技術要求，即后盾支撐系統必須有足夠的剛度和強度，確保在頂力作用下不發生變形
1.5洞門圍護結構鑿除（出洞側）
地鐵盾構法隧道施工一般以車站主體結構兩端端頭井作為盾構始發井和接收井。盾構在始發前需對始發井出洞側洞口圍護結構進行分次鑿除(一般分為兩次，第一次先割除背水面鋼筋及鑿除圍護結構砼至迎水面鋼筋，第二次出洞前再清除剩余部分)，一方面清除盾構出洞前障礙，另一方面第一次鑿除圍護結構后通過打探孔可進一步直觀的觀察盾構出洞土體加固的效果。監理在洞門圍護結構鑿除后應對其后土體自立性、滲漏等情況進行觀察，判斷出洞區域土體的實際加固效果是否滿足盾構安全出洞的要求。
1.6盾構出洞裝置安裝
由于隧道洞口與盾構之間存在建筑間隙，易造成泥水流失，從而引起地面沉降及周圍建筑物、管線位移，因此需安裝出洞裝置。一般包括簾布橡膠板、圓環板、扇形板及相應的連接螺栓和墊圈等。監理應重點對簾布橡膠板上所開螺孔位置、尺寸進行復核，對出洞裝置安裝的牢固情況進行檢查，確保簾布橡膠板能緊貼洞門，防止盾構出洞后同步注漿漿液泄漏。
1.7盾構始發出洞
盾構出洞準備工作就續后，為減少正面土體暴露時間，盾構從始發基座導軌上應及時向前推進，使盾構切口切入土層直至盾構殼體進入洞口的過程稱為“盾構始發出洞”。該關鍵環節監理應進行旁站監督，并重點做好以下工作：
⑴觀察割除圍護結構迎水面鋼筋后盾構機應迅速靠上洞口正面土體。
⑵觀察盾構出洞期間洞口有無滲漏的狀況，發現洞口滲漏督促承包單位及時封堵。
⑶檢查前倉土壓力設置是否合適，觀察土倉有無砼塊，發現后督促承包單位及時清除。
⑷第一環正環拼裝前檢查最后一環負環管片的拼裝位置。
⑸檢查千斤頂使用狀況，防止盾構出洞后出現姿態“上飄”現象。
巖土工程師站點
近年來，為適應城市發展需要和滿足城市居民日益增長的出行需求，上海市地鐵建設不斷加快了建設步伐。根據上海地區軟土地質的特點，地鐵區間隧道建設一般都采用盾構法施工，盾構法施工是以盾構機為隧道掘進設備，以盾構機的盾殼作支護，用前端刀盤切削土體，由千斤頂頂推盾構機前進，以開挖面上拼裝預制好的管片作襯砌，從而形成隧道的施工方法。盾構機的類型有多種，目前在上海地鐵區間隧道建設中以土壓平衡式盾構應用最為廣泛。土壓平衡盾構工藝原理是利用安裝在盾構最前面的全斷面切削刀盤，將正面土體切削下來的土進入刀盤后面的密封艙內，井使艙內具有適當壓力與開挖面水土壓力平衡，以減少盾構推進對地層土體的擾動，從而控制地表沉降或隆起，在出土時由安裝在密封艙下部的螺旋運輸機向排土口連續的將土渣排出。由于地鐵盾構法隧道施工技術難度、施工風險高、質量要求高、不可預測因素多。因此，監理人員應熟悉和掌握盾構法隧道施工監理監控重點及相應對策，在監理工作中才能真正做到有效地對施工質量進行監控，從而為業主提供優質的監理服務。 本人有幸參加了地鐵二號線西延伸工程的施工監理工作，在區間隧道掘進施工監理過程中，通過不斷摸索與總結，也積累了一些菲薄的工作經驗， 以下就以土壓平衡式盾構為例，對隧道掘進施工中監理應監控的重點及采取的對策，談幾點體會，以為拋磚引玉。
㈡正文
1.盾構始發（出洞）階段
盾構始發（出洞）階段是控制盾構掘進施工的首要環節。在盾構始發（出洞）前、后各項準備工作中監理需監督承包單位做好充分的技術、人員、材料、設備準備，并對盾構是否具備出洞條件予以審查，確保盾構在安全可靠的前提下能順利出洞。
1.1盾構出洞土體加固
為了確保盾構出洞施工的安全和更好地保護附近的地下管線和建（構）筑物，盾構出洞前需對出洞區域洞口土體進行加固。土體加固的方法較多（如水泥攪拌樁加固、旋噴樁加固等），但無論采用何種加固方法，對土體加固的效果檢驗始終應作為監理重點控制的內容。在確保加固效果滿足設計要求前提下，才能同意盾構出洞，否則應督促承包方及時采取補救措施。針對土體加固監理人員應重點關注以下三方面:
⑴加固土體與地墻間隙封閉
由于加固土體與地墻之間存在間隙，監理在審查土體加固專項方案時應審查承包方是否在方案中有相應的措施，一般可采用注漿、旋噴等方法封閉該間隙，并監督承包方予以落實。
⑵加固土體的強度
加固土體的強度是否滿足設計要求是衡量加固效果的首要指標，可通過對進出洞加固范圍內不同深度土體采用鉆芯取樣檢測的方式加以驗證，監理人員應對承包方鉆芯取樣過程進行見證，確保取樣工作的真實性。
⑶加固土體的均勻性
檢驗加固土體的均勻性目前尚無相應的工具、手段，可通過打探孔方式進行觀察。監理人員應監督承包方在洞口割除圍護結構背土面鋼筋及鑿除砼后，合理布置探孔（選擇有代表性部位、數量一般不少于5個），現場觀察探孔有無滲漏或流砂等異常情況，作為判斷土體加固效果的輔助手段。
1.2盾構始發基座設置
盾構始發前需將盾構機準確的擱置在符合設計軸線的始發基座上，待所有準備工作就緒后，沿設計軸線向地層內掘進施工。因此，盾構出洞前盾構始發基座定位的準確與否，直接影響到盾構機始發姿態好壞。監理在檢查盾構始發基座時，應重點復核以下內容：
⑴洞門位置及尺寸
在基座設置前，監理人員應采用測量工具對洞口實際的凈尺寸、直徑、洞門中心的平面位置及高程進行復核。
⑵盾構始發基座位置
盾構始發基座的設置依據不僅包括洞門中心的位置、還包括設計坡度與平面方向。在始發基座設置完畢，為確保盾構機能以最佳的姿態出洞。監理人員應復核基座頂部導向軌的位置（平面位置及高程），確保盾構擱置位置和方向滿足設計軸線的要求。
1.3盾構機及后配套設備井下驗收
盾構法隧道施工主要依靠盾構掘進機及配套設備完成掘進任務，由于受工作井內空間限制，需將盾構機及后配套臺車分節吊裝運至井下，并在井下安裝、調試和試運轉。土壓平衡式盾構機及后配套設備構成主要由盾構殼體（包括刀盤及切口環、支撐環、盾尾）、推進系統、拼裝系統、油脂潤滑系統、監控系統等組成。監理在井下驗收工作中的重點是對盾構機及后配套設備主要部件和系統檢查和核對，并對試運轉情況進行見證，在驗收合格前提下可批準盾構機及配套設備投入使用。以下為本工程日本小松φ6340土壓平衡式盾構機為例，對盾構機井下調試、驗收項目作一介紹。
驗收項目驗收內容驗收要求
外觀驗收
1刀具數量齊全、刃口完好、安裝正確
2焊縫焊縫均勻飽滿，無缺陷
3外形尺寸盾構外殼長度和直徑符合要求
4尾刷排列整齊有序
5電氣設備內外清潔，電纜無破損和油污
調試驗收
1刀盤轉速正轉和反轉滿足要求
2超挖刀數量和行程滿足要求
3推進千斤頂數量、行程、油壓、伸縮時間滿足要求
4螺旋輸送機轉速、油壓、閘門開關滿足要求
5拼裝機回轉角度和速度滿足要求
6注漿系統滿足正常使用（用水替代）
7盾尾油脂滿足正常使用
8雙梁葫蘆走行和起升構件正常，滿足正常使用
9皮帶機啟動和停止正常，滿足正常使用
10泡沫系統噴出正常
11電氣系統儀器儀表顯示、漏電開關保護、警報系統等能正常使用
1.4 后盾支撐系統安裝
盾構前進的動力是通過千斤頂來提供，而盾構始發時千斤頂頂力是作用在后盾支撐系統之上。一般后盾支撐體系是由鋼反力架、鋼支撐、臨時襯砌（負環管片）等組成，監理在監督過程中應重點關注后盾支撐系統是否滿足其技術要求，即后盾支撐系統必須有足夠的剛度和強度，確保在頂力作用下不發生變形
1.5洞門圍護結構鑿除（出洞側）
地鐵盾構法隧道施工一般以車站主體結構兩端端頭井作為盾構始發井和接收井。盾構在始發前需對始發井出洞側洞口圍護結構進行分次鑿除(一般分為兩次，第一次先割除背水面鋼筋及鑿除圍護結構砼至迎水面鋼筋，第二次出洞前再清除剩余部分)，一方面清除盾構出洞前障礙，另一方面第一次鑿除圍護結構后通過打探孔可進一步直觀的觀察盾構出洞土體加固的效果。監理在洞門圍護結構鑿除后應對其后土體自立性、滲漏等情況進行觀察，判斷出洞區域土體的實際加固效果是否滿足盾構安全出洞的要求。
1.6盾構出洞裝置安裝
由于隧道洞口與盾構之間存在建筑間隙，易造成泥水流失，從而引起地面沉降及周圍建筑物、管線位移，因此需安裝出洞裝置。一般包括簾布橡膠板、圓環板、扇形板及相應的連接螺栓和墊圈等。監理應重點對簾布橡膠板上所開螺孔位置、尺寸進行復核，對出洞裝置安裝的牢固情況進行檢查，確保簾布橡膠板能緊貼洞門，防止盾構出洞后同步注漿漿液泄漏。
1.7盾構始發出洞
盾構出洞準備工作就續后，為減少正面土體暴露時間，盾構從始發基座導軌上應及時向前推進，使盾構切口切入土層直至盾構殼體進入洞口的過程稱為“盾構始發出洞”。該關鍵環節監理應進行旁站監督，并重點做好以下工作：
⑴觀察割除圍護結構迎水面鋼筋后盾構機應迅速靠上洞口正面土體。
⑵觀察盾構出洞期間洞口有無滲漏的狀況，發現洞口滲漏督促承包單位及時封堵。
⑶檢查前倉土壓力設置是否合適，觀察土倉有無砼塊，發現后督促承包單位及時清除。
⑷第一環正環拼裝前檢查最后一環負環管片的拼裝位置。
⑸檢查千斤頂使用狀況，防止盾構出洞后出現姿態“上飄”現象。
巖土工程師站點
