地鐵盾構(gòu)法隧道施工重點及相應(yīng)對策(二)

字號:

2.盾構(gòu)試掘進(jìn)和正式掘進(jìn)階段
    根據(jù)盾構(gòu)法施工工藝的特點,盾構(gòu)安全出洞后需通過前100環(huán)試推進(jìn)尋求施工參數(shù),為全線的正常推進(jìn)提供符合實際土層特點的技術(shù)參數(shù)。不論在試掘進(jìn)還是正式掘進(jìn)階段,監(jiān)理可以通過觀察盾構(gòu)機控制室內(nèi)儀器儀表顯示的數(shù)據(jù)、審查承包單位上報的盾構(gòu)掘進(jìn)施工報表、通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析隧道及地面沉降情況等手段進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控,及時掌握和分析施工技術(shù)參數(shù)變化,檢查盾構(gòu)掘進(jìn)中的姿態(tài)、管片拼裝的質(zhì)量、注漿作業(yè)的效果等,督促承包單位采取相應(yīng)的措施確保盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量和周邊環(huán)境的安全。
    2.1盾構(gòu)機施工參數(shù)管理
    由于土壓平衡式盾構(gòu)采用電子計算機控制系統(tǒng),能自動控制刀盤轉(zhuǎn)速、盾構(gòu)推進(jìn)速度及前進(jìn)方向,并及時反映掘進(jìn)中的施工參數(shù)。這些施工參數(shù)的確定是根據(jù)地質(zhì)條件情況、環(huán)境監(jiān)測情況,進(jìn)行反復(fù)量測、調(diào)整和優(yōu)化的過程,若發(fā)現(xiàn)異常需及時調(diào)整。因此,對盾構(gòu)施工參數(shù)的管理應(yīng)貫穿于盾構(gòu)掘進(jìn)過程的始終。監(jiān)理在監(jiān)督過程中可通過審查承包方施工報表,觀察盾構(gòu)機控制室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備等手段,及時收集和分析有關(guān)施工參數(shù)的信息,通過信息反饋,動態(tài)掌握施工參數(shù)的變化。盾構(gòu)機監(jiān)控系統(tǒng)能反映的施工參數(shù)很多(如土壓力、刀盤油壓和轉(zhuǎn)速、盾構(gòu)掘進(jìn)速度等),對于這些施工參數(shù)的管理監(jiān)理在工作中應(yīng)重點關(guān)注以下幾項:
    2.1.1土壓力
    土壓平衡式盾構(gòu)機掘進(jìn)的原理是建立開挖面前后水土壓力平衡。在盾構(gòu)掘進(jìn)不同階段,盾構(gòu)機工況是從非土壓平衡通過在初始出洞階段逐步過渡到土壓平衡,再到進(jìn)洞階段由土壓平衡逐步過度到非土壓平衡,即土壓力設(shè)定是變化的(在理論數(shù)值上它與土體容重、覆土深度、側(cè)向土壓力系數(shù)有關(guān)),施工中需要不斷通過不同的土質(zhì)、覆土厚度、結(jié)合環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。因此,平衡土壓值的設(shè)定是土壓平衡式盾構(gòu)施工關(guān)鍵,監(jiān)理應(yīng)予以重點關(guān)注,并通過計算理論土壓力與實際設(shè)定土壓力進(jìn)行比較,判斷實際設(shè)定土壓力是否滿足施工的需要,督促承包方合理的設(shè)定土壓力。
    2.1.2出土量
    土壓平衡式盾構(gòu)是以切口環(huán)作為密閉土倉,盾構(gòu)推進(jìn)中切削后土體進(jìn)入密閉土倉,隨著進(jìn)土量增加建立一定的土壓力,再通過螺旋輸送機完成排土,而土倉壓力值是通過出土量來控制的。因此,出土量的多少、快慢與設(shè)定的土壓力值密切相關(guān),監(jiān)理人員可通過計算每環(huán)理論出土量與實際每環(huán)出土量相比較,判斷出土量是否正常。
    2.1.3掘進(jìn)速度
    盾構(gòu)掘進(jìn)的速度主要受盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)、出土速度的限制,若進(jìn)出土速度不協(xié)調(diào),極易出現(xiàn)正面土體失穩(wěn)和地表沉降等不良現(xiàn)象。因此,監(jiān)理應(yīng)重點督促承包方均衡連續(xù)組織掘進(jìn)作業(yè),當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(如遇到阻礙、遇到不良地質(zhì)、盾構(gòu)姿態(tài)偏離較大等),應(yīng)及時停止掘進(jìn),封閉正面土體,查明原因后采取相應(yīng)的措施處理。
    2.1.4千斤頂推力
    盾構(gòu)是依靠安裝在支撐環(huán)周圍的千斤頂推力向前推進(jìn)的,推力的大小與盾構(gòu)掘進(jìn)所遇到的阻力有關(guān),正確的使用千斤頂是盾構(gòu)是否能沿設(shè)計軸線(標(biāo)高)方向準(zhǔn)確前進(jìn)的關(guān)鍵。因此,在每環(huán)推進(jìn)前,監(jiān)理應(yīng)根據(jù)前面幾環(huán)承包方申報的盾構(gòu)推進(jìn)的現(xiàn)狀報表,分析盾構(gòu)趨勢,督促承包方正確的選擇千斤頂?shù)木幗M,合理地進(jìn)行糾偏。
    2.2盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制
    所謂盾構(gòu)姿態(tài)具體是指盾構(gòu)掘進(jìn)中現(xiàn)狀空間位置(包括高程和平面位置)。盾構(gòu)姿態(tài)控制就是將盾構(gòu)軸線控制在與設(shè)計允許偏差范圍內(nèi)。盾構(gòu)姿態(tài)控制的好壞,不僅關(guān)系到盾構(gòu)軸線是否能在已定的空間內(nèi)在設(shè)計軸線允許偏差內(nèi)推進(jìn),而且還影響到后續(xù)工序管片拼裝的質(zhì)量(只有盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)控制在允許誤差之內(nèi),才能確保管片拼裝能在理想的位置)。因此,在盾構(gòu)掘進(jìn)階段對盾構(gòu)姿態(tài)的控制始終應(yīng)做為監(jiān)理人員監(jiān)督的重中之重。根據(jù)《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50299-1999)8.4.4條(2003版)規(guī)定“盾構(gòu)掘進(jìn)中應(yīng)嚴(yán)格控制中線平面位置和高程,其允許偏差均為±50mm,發(fā)現(xiàn)偏離應(yīng)逐步糾正,不得猛糾硬調(diào)”。監(jiān)理在實施對盾構(gòu)姿態(tài)控制時,應(yīng)嚴(yán)格以規(guī)范要求為控制準(zhǔn)則。監(jiān)理在工作中針對盾構(gòu)姿態(tài)的控制,首先應(yīng)熟悉和掌握設(shè)計線型要求,即隧道平面曲線和豎曲線的線型情況(包括里程、長度、坡度、半徑等),其次還應(yīng)重點監(jiān)控以下內(nèi)容:
    2.2.1盾構(gòu)姿態(tài)測量數(shù)據(jù)
    盾構(gòu)姿態(tài)測量數(shù)據(jù)包括自動測量數(shù)據(jù)(盾構(gòu)機裝有自動測量系統(tǒng),能反映盾構(gòu)運行的軌跡和瞬時姿態(tài),動態(tài)監(jiān)測盾構(gòu)姿態(tài)數(shù)據(jù))和人工測量復(fù)核數(shù)據(jù)(對自動測量數(shù)據(jù)正確性進(jìn)行檢測和校正),監(jiān)理人員可對兩類數(shù)據(jù)綜合分析、比較,動態(tài)掌握數(shù)據(jù)變化情況,正確指導(dǎo)盾構(gòu)正確、安全地推進(jìn)。
    2.2.2盾構(gòu)糾偏量
    盾構(gòu)在推進(jìn)過程中不可能一直處于理想狀況(尤其是在曲線段),會產(chǎn)生不同程度的偏向。影響盾構(gòu)的偏向的因素很多,也很復(fù)雜(如地質(zhì)條件的因素、機械設(shè)備的因素、施工操作的因素等等),施工中一般可通過調(diào)整千斤頂編組或糾偏材料(粘貼在管片上)進(jìn)行糾偏。監(jiān)理工程師不僅應(yīng)做到及時根據(jù)盾構(gòu)姿態(tài)測量數(shù)據(jù),分析盾構(gòu)姿態(tài),督促承包商控制好掘進(jìn)方向,平穩(wěn)地控制盾構(gòu)推進(jìn)的軸線。而且在每環(huán)管片拼裝前對盾構(gòu)姿態(tài)進(jìn)行復(fù)查,發(fā)現(xiàn)偏差,督促承包方合理的制定糾偏方案和糾偏量,及時采取糾偏措施,避免誤差累積。
    2.3管片拼裝控制
    根據(jù)盾構(gòu)法施工工藝管片成環(huán)的特點:管片是盾殼的保護下在盾尾拼裝成環(huán)形成隧道的。
    它是盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵工序,管片拼裝的質(zhì)量好壞直接影響到隧道結(jié)構(gòu)的安全和使用功能。因此,為確保管片拼裝的質(zhì)量滿足設(shè)計和規(guī)范的要求,監(jiān)理應(yīng)重點抓好以下環(huán)節(jié):
    2.3.1管片制作監(jiān)控
    管片制作質(zhì)量好壞是確保管片拼裝質(zhì)量的首要環(huán)節(jié),一般管片制作均由預(yù)制構(gòu)件廠提前生產(chǎn),以滿足現(xiàn)場盾構(gòu)掘進(jìn)施工的需要?!兜叵妈F道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50299-1999)8.11條對管片制作質(zhì)量提出明確的要求。監(jiān)理對管片制作監(jiān)理人員在監(jiān)督管片制作過程中應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),在滿足以下條件的前提下才能允許管片出廠。
    ⑴制作管片模具的精度符合規(guī)范要求。
    ⑵制作管片類型、管片脫模后成品外觀質(zhì)量及尺寸偏差滿足設(shè)計和規(guī)范要求。
    ⑶管片的砼抗壓強度及抗?jié)B指標(biāo)滿足設(shè)計要求。
    ⑷管片的檢漏檢測和三環(huán)試拼裝檢驗符合規(guī)范要求。
    2.3.2管片進(jìn)場檢查
    管片制作合格后需根據(jù)現(xiàn)場施工需要分批由預(yù)制廠運輸至現(xiàn)場。監(jiān)理對進(jìn)場管片的檢查是對管片制作質(zhì)量的第二次復(fù)查。檢查的重點包括:
    ⑴根據(jù)管片排序圖核對進(jìn)場管片規(guī)格是否滿足施工需要。
    ⑵審查進(jìn)場管片出廠質(zhì)量合格證明文件。
    ⑶復(fù)查進(jìn)場管片外觀質(zhì)量,若發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時督促承包單位進(jìn)行修補。
    2.3.3管片拼裝前檢查
    根據(jù)管片接縫防水設(shè)計要求一般需粘貼防水密封墊,監(jiān)理工程師應(yīng)在管片拼裝前對密封墊粘貼位置和粘貼質(zhì)量逐塊檢查。
    2.3.4管片成環(huán)后檢查
    管片成環(huán)后的質(zhì)量是衡量和判斷盾構(gòu)法隧道質(zhì)量合格與否的主要依據(jù)。(《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50299-1999)8.6.5條對管片拼裝質(zhì)量提出了具體的要求(本工程以20環(huán)為一個檢驗批進(jìn)行驗收)。監(jiān)理在進(jìn)行檢查中應(yīng)重點檢查以下內(nèi)容:
    ⑴高程和平面偏差。
    ⑵縱、環(huán)向相鄰管片高差和縱、環(huán)向縫隙寬度。
    ⑶縱、環(huán)向相鄰管片螺栓連接。
    2.3注漿作業(yè)監(jiān)控
    盾構(gòu)法工藝施工隧道,由于盾構(gòu)殼體與拼裝管片之間存在“建筑空隙”,如不及時填充,勢必產(chǎn)生土層擾動變形,造成地面變形(嚴(yán)重的危及到地面建筑和地下管線的安全使用)或隧道結(jié)構(gòu)變形。注漿作業(yè)是盾構(gòu)法隧道施工控制地面和隧道結(jié)構(gòu)變形主要技術(shù)措施之一,通過壓漿填充“建筑空隙”控制變形量。施工中的注漿工藝分為同步注漿、襯砌后補注漿,無論采用哪種工藝,監(jiān)理在監(jiān)督過程中應(yīng)通過分析監(jiān)測資料(以控制地面和隧道結(jié)構(gòu)變形為原則)、審查拌制和注漿施工記錄、對每作業(yè)班拌制注漿液試塊制作見證送檢等手段來綜合分析注漿作業(yè)的效果,判斷注漿作業(yè)是否達(dá)到控制變形的成效,并重點監(jiān)督漿液配合比、注漿量、注漿壓力等主要技術(shù)指標(biāo)。
    3.盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)階段
    盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)階段掘進(jìn)是盾構(gòu)法隧道施工最后一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盾構(gòu)能否順利進(jìn)洞關(guān)系到整個隧道掘進(jìn)施工的成敗。在盾構(gòu)進(jìn)洞前后監(jiān)理需監(jiān)督承包單位做好充分的盾構(gòu)接收的準(zhǔn)備工作,確保盾構(gòu)以良好的姿態(tài)進(jìn)洞,就位在盾構(gòu)接收基座上。
    3.1盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固
    盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固一般與出洞區(qū)域土體加固是同時進(jìn)行,對盾構(gòu)進(jìn)洞土體加固效果的檢驗可參照對盾構(gòu)出洞土體加固。
    3.2盾構(gòu)接收基座設(shè)置
    盾構(gòu)接收基座用于接收進(jìn)洞后的盾構(gòu)機,由于盾構(gòu)進(jìn)洞姿態(tài)是未知的。在盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)前監(jiān)理仍需復(fù)核接收井洞門中心位置和接收基座平面、高程位置(一般以低于洞圈面為原則),確保盾構(gòu)機進(jìn)洞后能平穩(wěn)、安全推上基座。
    3.3進(jìn)洞前盾構(gòu)姿態(tài)監(jiān)控
    在盾構(gòu)進(jìn)洞前100環(huán)監(jiān)理對已貫通隧道內(nèi)布置的平面導(dǎo)線控制點及高程水準(zhǔn)基點做貫通前復(fù)核測量,是準(zhǔn)確評估盾構(gòu)進(jìn)洞前的姿態(tài)和擬定進(jìn)洞段掘進(jìn)軸線的重要依據(jù)。監(jiān)理復(fù)核數(shù)據(jù)應(yīng)通過與承包方復(fù)核數(shù)據(jù)的比較,分析誤差是否在允許偏差之內(nèi),從而正確的指導(dǎo)進(jìn)洞段盾構(gòu)推進(jìn)的方向。
    3.4洞門圍護結(jié)構(gòu)鑿除(進(jìn)洞側(cè))
    盾構(gòu)進(jìn)洞前需對接收井內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)背水面鋼筋進(jìn)行割除及砼鑿除,通過打探孔實際驗證盾構(gòu)進(jìn)洞區(qū)域土體加固的效果。監(jiān)理在洞門圍護結(jié)構(gòu)鑿除后同樣需對其后土體自立性、滲漏等情況進(jìn)行觀察,判斷進(jìn)洞區(qū)域土體的實際加固效果是否滿足盾構(gòu)安全進(jìn)洞的要求,否則應(yīng)督促承包方采取補救措施。
    3.5盾構(gòu)接收進(jìn)洞
    盾構(gòu)接收(進(jìn)洞)準(zhǔn)備工作就續(xù)后,盾構(gòu)機向前推進(jìn),在前端刀盤露出土體直至盾構(gòu)殼體順利推上接收基座的過程稱為“盾構(gòu)接收進(jìn)洞”。該關(guān)鍵環(huán)節(jié)監(jiān)理應(yīng)進(jìn)行旁站監(jiān)督,并重點做好以下工作:
    ⑴觀察進(jìn)洞洞口有無滲漏的狀況,發(fā)現(xiàn)洞口滲漏督促承包單位及時封堵。
    ⑵督促承包方及時安裝洞口拉緊裝置,并檢查其牢固性。   
    ㈢結(jié)束語
    盾構(gòu)法隧道工程是一項綜合性施工技術(shù)(如包括盾構(gòu)機械技術(shù)、隧道測量技術(shù)、地下防水技術(shù)、盾構(gòu)施工安全技術(shù)等),通過多年來前人的不斷摸索和實踐已經(jīng)形成了一套比較成熟的施工技術(shù),尤其是近年來在上海地鐵建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用,盾構(gòu)法施工技術(shù)也在原有的基礎(chǔ)上不斷的發(fā)展(單元、小直徑逐步向多元、大直徑),而且國產(chǎn)盾構(gòu)的制造及施工技術(shù)也取得了可喜的成績。這些都對監(jiān)理人員的素質(zhì)提出了更高的要求,更需監(jiān)理人員通過不斷學(xué)習(xí)和實踐,熟悉這些相關(guān)的施工技術(shù),掌握盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量監(jiān)控重點及相應(yīng)的對策,才能為今后盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量、施工安全提供有力的監(jiān)督管理。