区间隧道盾构法工程风险防范及监理工作要点

区间隧道盾构法施工风险防范及监理工作要点上海建浩·武汉华胜联合体上海建浩·武汉华胜联合体主要内容：一、盾构法施工工艺及盾构机分类选型二、盾构始发的工程风险防范及监理工作要点三、盾构正常掘进的工程风险防范及监理工作要点四、盾构接收的工程风险防范及监理工作要点五、盾构特殊地段施工的工程风险及监理工作要点上海建浩·武汉华胜联合体一、盾构法施工工艺及盾构机分类选型1.盾构法施工工艺盾构构造简图1-切口环2-支撑环3-盾尾部分4-支撑千斤顶5-活动平台6-活动平台千斤顶7-切口8-盾构推进千斤顶9-盾尾空隙10-管片拼装器11-管片上海建浩·武汉华胜联合体1.盾构法施工工艺上海建浩·武汉华胜联合体前盾中盾盾尾上海建浩·武汉华胜联合体盾构施工及设备布置示意图1.盾构法施工工艺上海建浩·武汉华胜联合体盾构法施工工艺为：（1）在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井；（2）盾构在起始端工作井内安装就位；（3）依靠盾构千斤顶推力（作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上）将盾构从起始井的墙壁开孔处推出；（4）盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片；（5）及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；（6）盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。上海建浩·武汉华胜联合体2.盾构的分类（1）泥水加压平衡盾构泥水加压平衡盾构是在盾构密封隔仓内注入泥水，由泥水压力抵抗正面土压力，用全断面机械化切削及管道输送泥水出土方式，完成盾构开挖掘进全过程。1-钻头2-隔板3-压力控制阀4-集矸槽5-斜槽6-搅动器7-盾尾密封8-水泥浆9-摩努型泵10-矸石泵11-伸缩管12-紧急支管上海建浩·武汉华胜联合体泥水盾构机上海建浩·武汉华胜联合体（2）土压平衡盾构土压平衡盾构是在局部气压盾构及泥水加压盾构基础上发展起来的一种适用于含水饱和软弱地层中施工的盾构。盾构推进时，浆化泥土的压力作用于开挖面实现与土体静压与水压的平衡。1-浆化泥土2-测定浆化泥土的压力计3-浆化泥土密封舱4-使刀盘旋转的液压马达5-土层6-管片7-衬砌拼装器8-搅拌叶片9-作浆材料注入孔阀门10-螺旋输送机11-刀盘支架上装的刀具上海建浩·武汉华胜联合体土压平衡盾构机上海建浩·武汉华胜联合体二、盾构始发的工程风险防范及监理工作要点1.始发（接收）井盾构掘进前，必须先建好两座工作井，分别称为始发井和接收井。始发井用来拼装盾构及附属设备，盾构掘进时出渣、运料，人员进出。接收井的作用是进行盾构机拆卸或调头。上海建浩·武汉华胜联合体2.始发（接收）井的监理要点（1）审查承包商提交的施工组织设计；（2）盾构始发井的平面尺寸必须满足一定的要求。一般情况下在盾构两侧各留1.5m作为盾构安装作业的空间。始发井的长度应大于盾构主机长度3.0m。盾构接收井的井宽应大于盾构直径1.5m，长度应大于盾构主机长度2.0m；（3）决定始发（接收）井的井底板宜低于进、出封门底标高700mm；（4）在盾构始发（接收）井的端墙上预留出盾构机通过的开口，又称为封门。可以采用现浇钢筋混凝土封门、钢板桩封门、预埋H型钢封门等不同的封门制作方案。洞口封门及其他预埋件等应在盾构始发或接收前按要求完成，并符合质量要求。上海建浩·武汉华胜联合体3.始发（接收）端土体加固风险点：当盾构工作井周围地层为自稳能力差、透水性强的松散砂土或饱和含水黏土时，如不对其进行加固处理，则在凿除封门后，必将会有大量土体和地下水向工作井内坍塌，导致洞周大面积地表下沉，危及地下管线和附近建筑物。加固的主要目的：提高土体强度，并形成防渗止水帷幕。加固后的土体应有一定的强度，一般以单轴无限侧抗压强度为0.3~1.0MPa为宜，但也不能太高，否则刀盘切土困难，易引发机器故障。常用的加固方法：注浆、旋喷、搅拌桩、玻璃纤维桩、冻结法、降水法等。上海建浩·武汉华胜联合体4.始发（接收）端土体加固监理要点（1）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，并督促承包方予以落实。（2）当洞口处于砂性土或有承压水地层时，应采取降水、堵漏等防止涌水、涌砂措施。（3）采用多排搅拌桩加固土体，应确保桩体成三角形互相搭接。（4）监理人员应对加固土体的均匀性进行检查。（5）掘进前应钻孔检验开挖面土体的稳定效果，对洞口段土体现场取芯做强度、抗渗和土工试验验证加固效果。上海建浩·武汉华胜联合体5.管片制作风险点：如果管片精度不够，管片误差尺寸的累积可能造成同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之间有凹凸现象存在，给下一环的拼装带来影响。导致环向螺栓穿进困难，管片碎裂等问题。管片的抗渗性较差，也有可能造成渗漏。构件厂管片养护堆放上海建浩·武汉华胜联合体6.管片制作监理要点（1）一般管片制作均由预制构件厂提前生产，以满足现场盾构掘进施工的需要。《地下铁道工程施工》（GB50299-1999）8.11条对管片制作质量提出明确的要求。监理对管片制作监理人员在监督管片制作过程中应严把质量关，监理人员要驻场监理，全天候对管片预制生产质量进行检查验收。（2）用于管片制作的水泥、钢筋、砂、石等材料必须符合设计及规范要求，并按有关文件要求提供出厂质量证明和进厂复试检验报告，特别应注意所用混凝土必须符合防止混凝土工程碱集料反应技术管理的规定。（3）钢筋混凝土管片应采用高精度的模具制作，模具必须具有足够的承载能力、刚度、稳定性和良好的密封性能，并应满足管片的尺寸和形状要求。其宽度及弧弦长允许偏差为±0.4mm，并在使用中经常维修、保养。上海建浩·武汉华胜联合体6.管片制作监理要点（4）管片混凝土的配合比必须经过试验合格后才可使用。（5）管片钢筋笼制作的精度控制由于管片生产选用的钢筋，在种类、直径以及尺码上较为繁多，故应当根据其类别堆放，并且应保证钢筋不受外界影响而引起腐蚀。钢筋制作应符合表一和表二的规定。项目允许偏差（mm）检验工具检验数量主筋和构造筋长度±10钢卷尺每班同设备生产15环同类型钢骨架，应抽检不少于5根主筋折弯点位置±10箍筋内径尺寸±5表一钢筋加工允许偏差和检验方法上海建浩·武汉华胜联合体项目允许偏差（mm）检验工具检验数量钢筋骨架长+5，-10钢卷尺按日生产量的3%进行抽检，每日抽检不少于3件，且每件检验4点宽+5，-10高+5，-10主筋间距±5层距±5保护层厚度+5，-3箍筋间距±10分布筋间距±5表二钢筋骨架制作、安装允许偏差和检验方法6.管片制作监理要点上海建浩·武汉华胜联合体6.管片制作监理要点（6）严格混凝土搅拌、灌注、振捣、养护施工工艺。（7）按有关要求进行混凝土抗压、抗渗试验，确保混凝土强度、抗渗性能符合设计要求。同一配比每灌注5环制作抗压试件一组，每10环制作抗渗压力试件一组。（8）严格控制管片的外形尺寸以及预埋件、预留螺栓孔位置、尺寸。钢筋混凝土管片尺寸应符合表三的规定。表三钢筋混凝土管片尺寸允许偏差和检验方法项目允许偏差（mm）检验工具检验数量宽度±1卡尺3点弧、弦长±1样板、塞尺3点厚度+3，-1钢卷尺3点上海建浩·武汉华胜联合体6.管片制作监理要点（9）采取有效措施，做好管片的成品保护，严防管片堆放、运输时损坏。（10）管片每生产一环应抽查一块做检漏测试；生产100环应抽查3环做水平拼装检验。其水平拼装检验标准应符合表四的规定。（11）管片出场前应进行检查控制，在满足要求下才能允许管片出场。表四钢筋混凝土管片水平拼装检验允许偏差值项目允许偏差（mm）检测点数检测手法环向缝间隙2每缝测6点塞尺纵向缝间隙2每缝测2点塞尺成环后内径±2测4条（不放衬垫）钢卷尺成环后外径+6，-2测4条（不放衬垫）钢卷尺上海建浩·武汉华胜联合体7.始发掘进盾构始发段施工一般为50~100m，始发段是掌握、摸索、了解、验证盾构适应性能及施工规律的过程。这个阶段施工中应根据控制地表变形和环保要求，沿隧道轴线和与轴线垂直的横断面，布设地表变形量测点，施工时跟踪量测地表的沉隆、隆起变形，防止变形过大，引起地面建筑物开裂。盾构起始阶段施工中还应随时分析调整盾构掘进推力、掘进速度、盾构正面土压力及壁后注浆量和压力等掘进参数，从而为盾构后续掘进阶段取得优化的施工参数和施工操作经验。风险点：盾构出井始发是盾构法施工中技术难度较大，施工工艺较复杂的阶段。出井时若处理不当，会造成土体塌方以及盾构机态势不良，为下一步推进带来不良影响。上海建浩·武汉华胜联合体8.始发掘进的监理要点（1）始发前应对盾构机定位、反力架安装、洞口橡胶密封条和端墙凿除、临时管片固定方式、盾构机操作方式、同步和衬背注浆方式进行检查。（2）监理应检查洞门位置尺寸，检查验收基座和反力装置是否符合设计。按照检查验收内容对盾构机进行井下验收。（3）始发掘进前，应对洞门经改良后的土体进行质量检查，合格后方可始发掘进；应制定封门围护结构破除方案，采取适当的密封措施，保证始发安全。上海建浩·武汉华胜联合体8.始发掘进的监理要点（4）始发掘进时应对盾构机的出井位置和角度进行复核。开始掘进前，监理工程师要确认盾构机的姿态位置正确无误，应对盾构的始发姿态进行检查，盾构机的垂直姿态应略高于设计轴线的0~30mm，防止“栽头”，尤其是进入软土时，考虑到盾构可能下沉，水平标高应按预计下沉量抬高；检查负环的安装，保证负环正确定位，确保盾构始发进入地层沿设计的轴线水平推进。（5）洞门钢筋割除工作从最后一层钢筋割除，应自下而上进行才比较安全。钢筋割除后，监理工程师和质检人员到掌子面确认盾构机进洞的范围内没有残余钢筋后，盾构机方可始发。上海建浩·武汉华胜联合体8.始发掘进的监理要点（6）始发掘进过程中应保护盾构的各种管线，及时跟进后配套台车，并对管片拼装、壁后注浆、出土及材料运输等作业工序进行妥善管理。（7）监理应重点对洞门密封措施检查，帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，对出洞装置安装的牢固情况进行检查，确保帘布橡胶板能紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄露。（8）始发掘进过程中应严格控制盾构的姿态和推力，并加强监测，根据监测结果调整掘进参数。上海建浩·武汉华胜联合体三、盾构正常掘进的工程风险防范及监理工作要点1.盾构机姿态控制风险点盾构机在掘进时，受不同地质条件的影响，掘进姿态较难控制，容易出现推进曲线偏离原设计曲线。一旦隧道轴线出现偏移，就可能造成一系列问题。引起盾构推进轴线偏差的原因①盾构前进遇到的阻力不均衡；②盾构制作安装误差；③已拼装的管片圆环质量差；④测量精度不高。盾构机姿态控制措施（1）为了控制盾构机的姿态，在施工前应结合地质资料，运用超前钻事前探明上软下硬地层的软硬分布界面。上海建浩·武汉华胜联合体1.盾构机姿态控制（2）采用土压平衡或气压平衡模式掘进时，必要时注泡沫或泥浆对碴土进行改良。（3）在推进施工中必须精心作业，放慢掘进速度，以便更好地保护设备和控制轴线。（4）对每一环都必须提交切口、盾尾高程及平面偏差实测结果，由此计算出盾构姿态及成环隧道中心与设计轴线的偏差。绘制施工轴线和设计轴线的偏差图，如果发现有偏离设计轴线的趋势，采取纠偏措施。（5）发生横向偏差和竖向偏差时，根据测量数据及时修正千斤顶的推力组合，分区控制盾构推进千斤顶；（6）发生曲线段偏差时合理利用超挖刀适当超挖；发生滚动偏差时改变刀盘旋转方向、使用稳定翼等措施纠正。（7）每推进100环，请专业测量队伍用高精度经纬仪和水准仪进行三角网贯通测量校核。上海建浩·武汉华胜联合体2.盾构机姿态控制的监理要点（1）根据盾构姿态测量数据进行监理控制。姿态测量数据包括自动测量数据和人工测量复核数据，监理人员可对两类数据综合分析、比较，动态掌握数据变化情况，正确指导盾构正确、安全的推进。（2）尽可能的用调整盾构推力大小及合力作用位置的方式来控制盾构的推进轴线，即合理的编定千斤顶组数及其油压值。在施工中要用控制盾构纵坡达到调整盾构高程，控制两侧对称千斤顶伸出差值调整盾构的平面位置。（3）当采用压浆方法来调整管片与盾构两者相对位置关系，以改善盾构的纠偏条件时，要