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摘要：我国正处在城镇化快速发展时期，地下基础设施建设滞后。为适应新型城镇化和现代化城市建设的需要，国家大力推进城市地下综合管廊建设，统筹各类市政管线规划、建设和管理，解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展，有利于提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，有利于增加公共产品有效投资、拉动社会资本投入、打造经济发展新动力。电力隧道等地下管廊施工由于其特殊性，施工存在很大的难度，盾构施工技术是常见的隧道施工方式，本文将对城市电力管廊隧道盾构施工监理的控制措施进行了阐述，以期为城市地下综合管廊盾构施工提供参考。
关键词：地下管廊；盾构法；监理控制
0 引言
地下综合管廊建设作为履行政府职能、完善城市基础设施的重要内容，目前我国正处于试点阶段。由于盾构工法具有工期短、施工领域宽、自动化程度高等特点，因此在地下综合管廊工程建设的试点上得以应用，并将在以后全面建设地下综合管廊工程得到广泛应用。但在盾构施工中，管理人员和施工人员应熟悉和掌握盾构的施工质量控制重点及方法，这对保证隧道的施工安全生产及质量具有重大意义。
1 盾构始发前的监理工作要点
盾构施工法，即通过盾构机的刀盘旋转和不断推进，使盘形滚刀切削破碎岩石和土体，从而使隧道一次开挖衬砌成型的施工方法。其中，从中标后监理人员进场到盾构始发这段时期，为前期准备时期，是监理工作当中“事前控制”的关键时期、基础时期，直接关系到监理目标的实现。
2 盾构施工监理控制要点
2.1 盾构始发施工
盾构机始发是指利用反力架及临时拼装起来的管片承受盾构机推力，盾构机在始发基座上向前推进，由始发洞门贯入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。盾构始发施工包括盾构掘进开始时的一连串作业，是盾构施工过程中开挖面稳定控制最难、工序最多、较易发生危险事故的环节，因此进行始发施工各个环节的准备工作至关重要。
2.1.1 盾构机前移
盾构机的中体、前体和刀盘组装完成后用千斤顶将其前移，为安装管片拼装机、螺旋输送机和盾尾以及反力架及反力环作准备。
要求施工单位将初始掘进作为试验段，进行各种施工参数调整，从而为盾构掘进的参数优化提供依据。
盾构机始发段的掘进施工需对各种关键施工参数进行调整、优化，为正常段施工做准备。盾构机掘进前，先对各种施工参数进行计算，然后根据计算结果，设定施工参数。施工中根据设定施工参数的应用效果，结合地表监测的结果对各种参数进行调整、优化，使各项参数设定达到最佳状态。
2.1.2 始发施工准备工作监理控制要点
（1）监督施工单位始发前的技术准备工作与安全措施是否细致到位。盾构始发前，需检査核实各电缆、电线及管路的连接是否留有足够供盾构机前进-要的余量；基座、反力架、洞口密封及端头加固土体是否满足设计要求。
（2）盾构始发推进时，需利用竖井内临时拼装的负环管片作为后背向前推进。
（3）由于负环管片是盾构施工材料和出土的运输通道，为防止管片失稳，钢管片两侧须设置支撑。
（4）盾构机安装完毕后要对安装质量、盾构机自身轴线及自动定位仪的安装情况等进行检查。
2.1.3 盾构始发掘进施工监理控制重点
（1）土压力设定：计算盾构工作井始发处的土压力，在盾构始发时应建立比计算结果稍高的土压，并维持土压力稳定，保证始发井附近的地表沉降在允许范围内。
（2）始发掘进推力的计算要综合考虑盾构外周（盾壳外层板）和土体之间的摩擦阻力或粘附阻力、盾构正面阻力、管片和盾壳内侧钢板之间的摩擦阻力等因素决定。
（3）盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速的设定先要依据理论计算值进行设定，在始发完成后的试掘进阶段可对各种参数进行对比，调整推进速度与推力、刀盘转速与扭矩的关系式，定出推进速度和转速的范围。
（4）盾尾注桨压力主要是受地层的水土压力的影响，注浆压力的设定以能填满管片与开挖土层的间隙为原则。
（5）添加剂可以改良土体，改变开挖面土体的各项性能，根据北京地层情况，将添加剂注入压力初始设定为0.15～0.2MPa。
（6）始发掘进施工。在盾构始发掘进的前60～70m，盾构机的后配套车架全部布置在暗挖隧道内或地面上，在此阶段的施工过程中，需侧重对渣土、管片运输及管片吊装进行合理的组织安排。
（7）始发施工由于受负环管片的限制，盾构上部千斤顶暂时不能使用，为此要严格调整正面土体反力并均匀使用底部千斤顶，以防后面临时管片因不均匀受压而损坏。同时为防止盾构始发时出现低头现象，安装基座时适当将基座上抬，始发进洞掘进时应合理使用下半部千斤顶，并在施工中根据土质情况将盾构机适当抬头。
（8）盾尾即将离开洞口密封环时，要及时收紧密封环并进行填充压架。
（9）始发期间必须保证施工速度，才能保证工程的总体安排实现。因此，试掘进期间监理应特别加强对施工单位的施工组织落实管理。
（10）盾构机始发掘进施工，将验证各种关键施工参数计算值和经验值的适用性。盾构施工参数主要包括掘进速度、刀盘扭矩、土仓土压力、盾构总推力、出土量、注浆量、注浆压力、盾尾间隙等，而土仓土压力反映了盾构总推力、掘进速度、出土量、刀盘扭矩、螺旋输送机转速等。因此，在试掘进期间，施工单位应根据使用情况对各种施工参数进行记录、总结及分析，并依据使用效果对参数进行优化，使盾构机的性能和各项参数设定达到最佳状态。
2.2 盾构正常段施工
盾构施工是以掘进、渣土排运、管片衬砌为基础进行的。盾构施工监理控制是指盾构掘进过程中各项参数设定、掘进线形、注浆、管片拼装及地表沉降这几方面的控制。为强化盾构施工的管理，需严格按盾构施工的特点组织施工。
盾构施工最大的特点是每循环作业在形式上类似，采用定量和定位的工厂化流水线式施工。
2.2.1 盾构掘进施工时监理的参数控制
盾构机掘进过程中的各项参数设定有相应的理论依据，同时应根据各种参数的使用效果及地质条件变化在适当的范围内进行调整及优化，掘进要控制的参数有土压力、添加剂使用量、出土量、推进速度和刀盘扭矩，监理工程师根据掘进地层的情况检査施工参数的调整。
2.2.2 盾构掘进轴线控制
（1）为保证隧道轴线的方向，施工单位必须建立一套严密的人工测量和自动测量控制系统，严格控制测量的精度，合理布设洞内的测量控制点和导线，根据工程中的实际情况合理控制测量和复核的频率。
（2）掘进过程中要严格控制千斤顶的行程、油压和油量，根据最新的测量结果调整盾构机及管片的位置和姿态，按“勤纠偏、小纠偏”的原则，通过严格的计算合理选择和控制各千斤顶的行程量，使盾构和隧道轴线沿设计轴线在容许偏差范围内平缓推进。切不可纠偏幅度过大，以控制隧道平面与高程偏差而引起的隧道轴线折角变化不超过0.4%。
2.3 管片拼装监理控制要点
为保证管片拼装质量及施工进度，施工时须严格按照以下要求进行管片拼装的施工。
（1）为加快拼装施工速度，必须保证管片在掘进施工完成前进人拼装区，以便为下一步施工做好准备。
（2）拼装过程中要清除盾尾拼装部位的垃圾，同时必须注意管片定位的正确，尤其是第一块管片的定位会影响整环管片拼装质量及与盾构的相对位置，应尽量做到对称。
（3）管片拼装要严格控制好环面的平整度及拼装环的椭圆度。
（4）每块管片拼装完后，要及时靠拢千斤顶，以防盾构后退及管片移位，在每环衬砌拼装结束后及时拧紧连接衬砌的纵、环向螺栓，该衬砌脱出盾尾后，应再次拧紧纵向及环向螺栓。
（5）管片拼装的过程中若须调整管片间的位置，不能在管片轴向受力时进行，以防损坏防水橡胶条。
2.4 壁后注浆
壁后注浆必须采用与地质条件完全相适应的注浆材料及注浆方法，在盾构推进的同时或其后立即进行注浆，将盾尾空隙充填密实，防止地层松弛和下沉。另外，壁后注浆能增强衬砌防水性能，起保持衬砌环早期稳定的作用，还可防止隧道发生蛇形变形，使用同步注浆系统更有利对地表沉降的控制。
2.4.1 盾构注浆技术措施
（1）宜将盾构推进的初始100m长度作为试验段，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数，不断进行优化调整，以使盾构在全线推进中，将地面沉降控制在-30～10mm范围内，盾构在穿越密集建筑群或重要工程控制点时，更应运用优化盾构施工参数的方法，进一步控制地面沉降曲线的特性指标，满足环境保护要求。
（2）为减小和防止地面沉降，在盾构掘进中，要尽快在脱出盾构后的衬砲背面环形建筑空隙中充填足浆液材料。根据地质条件，确定浆液配比、注浆压力、注浆量及注浆起讫时间，对同步注浆能否达到预期效果起关键作用。
2.4.2 浆液材料的选择
浆液材料应选择完全适合地层条件和盾构机型号的；注浆材料须具有不易产生材料离析、具有较好的泵送性、压注后体积变化小、压注后的浆液凝固强度高于地层土体的强度和具有不透水性等特点。
为保证浆液的质量，监理工程师要对制备浆液的原材料进行严格控制，定期测定浆液的坍落度、粘性、离析率、凝结时间和抗压强度等。
2.4.3 注浆技术及工艺
盾构施工一般采用的是同步注浆方案（图1，2），进行背后注浆要从下往上，左右对称，防止衬砌圆环承受偏压。每个注浆孔的注浆由注浆量和注浆压力两个指标控制。
2.4.4 注浆量及注浆压力控制
考虑到浆液扩散、超挖等因素，注浆量宜大于地层与衬砌间空隙的计算值，根据信息反馈结果及时调整注浆量，必要时通过管片孔进行二次补浆，以充分填充衬砌背后的空隙，减少地面沉降。
2.4.5 二次补浆
二次补强注浆一般在管片与岩壁间空隙充填密实性差，造成地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下实施。二次注浆通过管片上的吊装孔进行，可利用同步注浆的一条管路连接一个注浆头进行。
2.5 管片防水和盾构法施工特殊部位防水处理的监理要点
盾构隧道渗水主要位于管片接缝、管片自身小裂缝、注浆孔和螺栓孔等处。其中以管片接缝处为防水重点。通常接缝防水的对策是使用密封材料，依靠弹性压密，以接触面压应力来止水。
隧道渗漏原因主要是防水材质不良或违反操作规程，是管片防水的监理重点。具体可分为以下几类：
（1）管片制作时养护不合理，表面出现气孔和龟缩裂缝；管片运输、拼装时受挤压、碰撞，缺边掉角；
（2）水膨胀橡胶粘贴不牢，或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低；
（3）管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大；
（4）螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施工质量差。
2.6 盾构接收施工
盾构的进洞工作内容包括盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞门圈密封设备和安装接收基座等，施工流程见图3。
2.6.1 盾构接收前盾构姿态和线形测量
盾构机接收前150m地段即进行地下导线的重复定向，并复测地面控制网，加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差以确保盾构顺利地从到达预留洞口进入车站。到站所有测量数据及贯通误差量应报监理单位复核验正。
2.6.2 盾构到达段掘进
盾构机进入到达段后，应减小推力并降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值，土压的设定值应逐渐减小到0，避免较大的推力影响洞门范围内土体的稳定。
2.6.3 盾构机接收
盾构机进入加固体后，应先行安排凿除洞门部位围护结构，迎土面保留30cm厚以保护洞门区域的土体，并割断围护桩上端的钢筋。为防止钢筋割断过程中发生残留维护结构倒塌，在盾构调头井内架设临时斜撑。盾构机推进打开洞门，清除渣土后进人接收架，密封装置锁紧管片并及时进行回填注浆。
3 盾构项目安全监理控制要点
3.1 工作内容
安全是一切生产的保证。隧道工程规模大，地质及水文地质条件差，地面建筑及地下管线多，既要保证施工安全又要确保地面建筑、地下管线安全，安全管理工作的重要性更为突出。
3.2 盾构施工安全监理的内容
必须遵循安全第一的原则，施工过程中，随工作的开展要进行定期和不定期的安全检查，认真填写检查记录。当确认有异常现象时，必须立即采取措施确保施工安全。
对运输、管片拼装、气压仓内作业等易发生安全事故的作业，要根据施工设备、施工组织情况，经常检査其状况。
为保持安全的作业环境，必须根据实际情况，制定现场所用机械、设备的设置及作业标准。为适应工程大型化、机械化、快速施工等情况，需认真研究保持安全作业环境的问题。通风、照明、排水、通道设置、防噪声、防振动、劳动保护等方面须满足以下要求。
3.2.1 通风状况
洞内的通风是确保安全的作业环境所必不可少的’必须根据地质条件、工程规模、施工方法、进度等选择合适的通风方式及通风设备。
3.2.2 照明状况
（1）在作业场所及通道，必须有照明设施，采用带防护罩的日光灯并挂于隧道上方。防止发生事故，保持安全作业环境。
（2）对工作面、拼装机、各种机械的操作部分、注浆处及皮带运输机等直接进行作业处，需确保可安全作业的充足照度。
（3）作为通道用的路段，为确保作业人员行走及轨道车辆行驶安全，也必须有必要的照明，在通道最暗处照度需保证在30Lx以上。
（4）固定式照明设备需考虑耐久性，并经常进行维修检査。对敞口部分等特别危险处，需设置警戒标志灯。
3.2.3 排水状况
（1）为在施工中不发生事故，必须在洞内进行排水，为此需提前考虑排水设施。
（2）大量的意外涌水和排水设备故障等可能与重大事故相关，故需对备用排水设备、停电时的措施等进行认真研究。
（3）安装时应对水泵为防止触电用的断路器、接地、移动电线等须采取保护措施。
（4）必须设置竖井集水坑，且最少设置双泵，以保证及时排水。
3.2.4 防止火灾
（1）洞内的火灾与洞外火灾迥然不同，应充分认识到在灭火活动、避难等方面的困难，故须认真采取防火措施。尤其在采用气压作业时，必须注意避难时气闸室出入情况、高气压条件下燃点降低、火灾传播速度加快、灭火器具效率降低等问题。
（2）为防止火灾，应尽力选用洞内可燃物少的施工方法，或不使用明火；建立防火责任制，对火源及可燃物进行严格管理，排除火患；配备足够、有效的洞内灭火设施。
3.2.5 防止缺氧、瓦斯中毒事故
在空气不能流入或通风不良的地方，由于空气中氧的消耗、含氧量少的气体（缺氧空气）及空气以外的气体（甲烷、二氧化氮、硫化氢等）的漏出等原因，可发生缺氧及瓦斯中毒事故。故须根据对盾构通过及附近地区的调查资料，预测由于缺氧空气、有害瓦斯可能带来的危险，可用钻探等方法进行详细的事則调查。
3.2.6 防止起吊、运输、轨道事故
须防止在洞内、竖井内进行材料、渣土运输、起吊等作业时发生事故。为此，必须充分考虑各种设备的配备、布置的安全性，采取装设防脱装置和根据实际情况设置防止接触的设备，设立防溜车装置等。此外，有关设备的构造、规格等必须符合规定，对其使用管理、维修检查除应遵守有关规定外，还需制定与现场条件相适合的运输、运行规定，并使有关作业人员知晓。
4 结束语
综上所述，盾构法相比传统开挖工艺，其具有安全性、环保性、经济性、效率高等优点。但是，盾构法施工也有其一定的局限性。因此，监理人员要经过持续学习与实践，了解这些有关的施工技术，掌握盾构法隧道施工质量监控重点和相关的对策，才可以为以后盾构法隧道施工质量、施工安全供应有力的监督管理。
参考文献
[1]周顺华,季昌.地铁区间盾构隧道施工的掘进单元控制法[J].同济大学学报(自然科学版). 2017(03).
[2]郭铜.地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施[J].科技视界. 2015(01).
论文作者:曾巨潮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：盾构论文; 管片论文; 注浆论文; 作业论文; 隧道论文; 参数论文; 浆液论文; 《基层建设》2017年第17期论文;