大直徑泥水盾構(gòu)始發(fā)前準(zhǔn)備工作監(jiān)理控制要點(diǎn)

姚 浩（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

0 引 言

盾構(gòu)始發(fā)是盾構(gòu)法掘進(jìn)施工的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、重大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，通過對(duì)大型盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)的分析，可以了解到，如盾構(gòu)進(jìn)出洞時(shí)產(chǎn)生問題，其導(dǎo)致的后果將是災(zāi)難性的，必須對(duì)始發(fā)條件進(jìn)行驗(yàn)收，滿足要求后方可進(jìn)行始發(fā)工作。盾構(gòu)始發(fā)條件驗(yàn)收是指在盾構(gòu)正式始發(fā)前，對(duì)盾構(gòu)始發(fā)前工序的準(zhǔn)備情況和可能出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)控措施等內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)收。本文基于上海軌道交通市域線機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目的監(jiān)理實(shí)踐，對(duì)大直徑泥水盾構(gòu)始發(fā)前準(zhǔn)備工作的控制要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 工程概況

上海軌道交通市域線機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線項(xiàng)目JCXSG2標(biāo)區(qū)間隧道均采用14 m級(jí)泥水氣平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，盾構(gòu)機(jī)直徑14.05 m，整機(jī)總重約3 200 t，總長(zhǎng)約99 m，其中主機(jī)長(zhǎng)度約16 m，刀盤切削直徑達(dá)14.07 m，最大推進(jìn)速度為60 mm/min。管片外徑13.6 m，內(nèi)徑12.5 m，環(huán)寬2 000 mm，管片厚度為550 mm，始發(fā)段管片楔形量68 mm。每環(huán)管片由封頂塊F塊（1塊）、鄰接塊L塊（2塊）、標(biāo)準(zhǔn)塊B塊（6塊）共9塊管片組成，為雙面楔形管片。

2 始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)分析

本次盾構(gòu)始發(fā)屬于大斷面泥水盾構(gòu)始發(fā)、復(fù)雜地層掘進(jìn)始發(fā)、穿越高壓鐵塔等建構(gòu)筑物，始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大。

盾構(gòu)始發(fā)時(shí)位于⑤1（粉質(zhì)黏土）層、⑤31（粉質(zhì)黏土夾粉砂）層和⑤42（粉砂）層，始發(fā)段（1～100環(huán)）頂覆土19.82 m～20.45 m。其中⑤1層、⑤31層呈流塑狀，強(qiáng)度低，不利于軸線控制。⑤42層為微承壓水層，滲透性較好。盾構(gòu)掘進(jìn)過程中在一定動(dòng)水壓力，一旦洞門封堵、正面壓力、加固提質(zhì)量等方面出現(xiàn)問題，將可能產(chǎn)生涌泥涌砂等災(zāi)難后果。

同時(shí)，本次盾構(gòu)始發(fā)100環(huán)內(nèi)需側(cè)穿高壓鐵塔，一旦出現(xiàn)沉降超標(biāo)，將危及建構(gòu)筑物及管線安全。

針對(duì)上述主要風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)理需做好盾構(gòu)始發(fā)前的相關(guān)準(zhǔn)備工作，確保盾構(gòu)始發(fā)的安全。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述，包括資料準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、始發(fā)加固控制、洞門鋼環(huán)安裝、基座安裝、后靠安裝、盾構(gòu)機(jī)吊裝調(diào)試、洞門密封裝置、洞門腳手架等內(nèi)容。

3 始發(fā)準(zhǔn)備工作監(jiān)理內(nèi)容

3.1 內(nèi)業(yè)資料核查

始發(fā)資料的準(zhǔn)備工作是否完備是整個(gè)始發(fā)驗(yàn)收程序能否順利執(zhí)行的基礎(chǔ)，監(jiān)理應(yīng)對(duì)施工等相關(guān)參建單位做好資料準(zhǔn)備的交底。

監(jiān)理應(yīng)在組織驗(yàn)收前檢查下列資料是否齊全：全套圖紙資料和工程技術(shù)文件；盾構(gòu)設(shè)備及相應(yīng)配套設(shè)施技術(shù)資料；相關(guān)施工組織設(shè)計(jì)、專項(xiàng)方案、應(yīng)急預(yù)案，相關(guān)技術(shù)交底；施工區(qū)域環(huán)境（建構(gòu)筑物、管線）調(diào)查報(bào)告；穿越區(qū)域的管線交底卡；施工區(qū)域內(nèi)詳細(xì)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘查報(bào)告；相關(guān)測(cè)量資料（工作井井位里程及坐標(biāo)、洞門圈制作精度和安裝后的高程和坐標(biāo)、定向測(cè)量數(shù)據(jù)等）；相關(guān)檢測(cè)報(bào)告（加固體、防水材料、管片螺栓等）；相關(guān)監(jiān)測(cè)報(bào)告，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)、初始數(shù)據(jù)采集；盾構(gòu)掘進(jìn)施工的各類報(bào)表。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收

始發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備工作，是保證盾構(gòu)能夠順利始發(fā)并連續(xù)推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)，必須確?，F(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備工作與施工組織設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容一致。監(jiān)理應(yīng)根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容，在盾構(gòu)始發(fā)前檢查以下內(nèi)容：

（1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)滿足行車運(yùn)行、管片存放、泥漿處理設(shè)施、材料、渣土堆放、充電間、供配電站、控制室、庫(kù)房等生產(chǎn)設(shè)施用地和施工運(yùn)輸要求，重點(diǎn)對(duì)盾構(gòu)用電、用水、通風(fēng)、排水、照明、有害氣體檢測(cè)等設(shè)施的安裝情況進(jìn)行檢查；

（2）對(duì)施工所需設(shè)備、材料，包括管片、預(yù)制件、連接件、防水材料等是否準(zhǔn)備充足進(jìn)行檢查；

（3）井上井下聯(lián)系測(cè)量控制網(wǎng)已建立，相關(guān)測(cè)量工作、復(fù)測(cè)工作已完成；

（4）沿線地表、建（構(gòu)）筑物、管線的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)已布置到位，為確保出洞安全，可考慮適當(dāng)加密端頭井外沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

（5）盾構(gòu)基座、負(fù)環(huán)管片和反力設(shè)施等設(shè)施驗(yàn)收合格；

（6）洞口前土體加固和洞門圈密封止水裝置驗(yàn)收合格；

（7）相關(guān)安全保障措施根據(jù)施組、方案落實(shí)到位。

4 始發(fā)準(zhǔn)備工作監(jiān)理要點(diǎn)

4.1 始發(fā)加固控制要點(diǎn)

始發(fā)加固體的質(zhì)量是始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)可控最基本的條件，監(jiān)理務(wù)必要清醒地認(rèn)識(shí)到加固體對(duì)始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的保障。本工程加固采用三軸攪拌樁、與地墻接縫處采用RJP，同時(shí)引入了凍結(jié)加固、應(yīng)急降水井等措施。

關(guān)于水泥系加固，加固區(qū)采用三軸攪拌樁，加固區(qū)攪拌樁與地墻之間用RJP加固。監(jiān)理應(yīng)密切跟蹤樁機(jī)的移位、平整性，觀察下沉與上提的速度，重點(diǎn)把控水泥漿質(zhì)量與水泥漿用量，將用量與流量、進(jìn)出場(chǎng)記錄等串聯(lián)起來，嚴(yán)控用量。施工過程中做好監(jiān)理巡視檢查、材料平行檢驗(yàn)、取芯旁站等工作。

關(guān)于冰凍加固，為確保盾構(gòu)始發(fā)的安全性，提高開洞門后的墻體穩(wěn)定，在洞門外邊增加垂直冰凍。凍結(jié)管施工過程做好監(jiān)理旁站，對(duì)凍結(jié)管測(cè)斜、打壓試漏重點(diǎn)關(guān)注，施工完成后督促施工單位做好凍結(jié)孔成孔偏斜圖。

關(guān)于應(yīng)急降水井，在端頭打設(shè)8口應(yīng)急降水井，以備緊急情況使用。

監(jiān)理應(yīng)在上述工程施工過程中，加強(qiáng)質(zhì)量控制，施工完成后根據(jù)規(guī)范要求開展有關(guān)檢測(cè)與驗(yàn)收工作，保障端頭加固與降水措施有效。

4.2 洞門鋼環(huán)安裝要點(diǎn)

洞門鋼環(huán)的定位對(duì)盾構(gòu)始發(fā)階段的軸線控制影響關(guān)鍵，盾構(gòu)井施工完成后，監(jiān)理應(yīng)及時(shí)組織對(duì)洞門環(huán)的精度進(jìn)行復(fù)測(cè)，洞門鋼環(huán)的實(shí)測(cè)偏差不應(yīng)大于10 mm，下井前進(jìn)行測(cè)量復(fù)核（施工、監(jiān)理），確認(rèn)形成書面成果，以保證盾構(gòu)機(jī)的順利進(jìn)入和洞門防水的效果。洞門復(fù)測(cè)完成后根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果安裝始發(fā)架。

若發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)的洞門中心坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)有較大的偏差，應(yīng)立即上報(bào)建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位，改變坐標(biāo)、標(biāo)高必須得到書面同意。

4.3 盾構(gòu)基座安裝要點(diǎn)

盾構(gòu)基座對(duì)于盾構(gòu)機(jī)始發(fā)姿態(tài)的影響十分關(guān)鍵，監(jiān)理務(wù)必做好始發(fā)基座的測(cè)量復(fù)核工作。本工程的始發(fā)架采取預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)，基座安放時(shí)必須嚴(yán)格按洞門實(shí)測(cè)中心進(jìn)行測(cè)量放樣，確保施工精度。始發(fā)架的標(biāo)高與軸線應(yīng)由三方進(jìn)行測(cè)量復(fù)核（施工、監(jiān)理、第三方），三方確認(rèn)形成書面成果。

應(yīng)注意掌握以下指標(biāo)：基座縱坡按設(shè)計(jì)坡度設(shè)置；始發(fā)時(shí)盾構(gòu)與設(shè)計(jì)軸線的關(guān)系；基座軸線與洞門軸線夾角的推算，做好復(fù)核；基座四周加固情況；基座至止水箱體間距。

4.4 盾構(gòu)后靠控制要點(diǎn)

盾構(gòu)后靠是提供盾構(gòu)機(jī)始發(fā)反力的重要設(shè)施，監(jiān)理應(yīng)對(duì)后靠設(shè)計(jì)計(jì)算書進(jìn)行審查，檢查計(jì)算書內(nèi)荷載取值、模型建立等與實(shí)際是否一致。此后，監(jiān)理必須特別注意后靠的施工質(zhì)量，尤其是混凝土后靠，各構(gòu)件配筋、受力驗(yàn)算是否滿足盾構(gòu)始發(fā)要求，監(jiān)理對(duì)鋼筋施工過程進(jìn)行巡視檢查，對(duì)混凝土澆筑過程進(jìn)行旁站。

4.5 盾構(gòu)機(jī)吊裝、調(diào)試、驗(yàn)收要點(diǎn)

盾構(gòu)機(jī)廠內(nèi)驗(yàn)收由施工單位組織驗(yàn)收，監(jiān)理單位參與，提前熟悉盾構(gòu)機(jī)性能。廠內(nèi)驗(yàn)收時(shí)，監(jiān)理應(yīng)檢查各系統(tǒng)、部件、電氣元件、液壓設(shè)備的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)和有關(guān)驗(yàn)收規(guī)范要求。廠內(nèi)驗(yàn)收合格后，方可分解、運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行井下安裝和調(diào)試。監(jiān)理應(yīng)要求施工方提供盾構(gòu)機(jī)各系統(tǒng)驗(yàn)收記錄和盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件質(zhì)量合格證明文件。

吊裝方面，監(jiān)理應(yīng)審核吊裝專項(xiàng)施工方案，做好重量核對(duì)、地基承載力復(fù)核、起重機(jī)械設(shè)備設(shè)施檢查、吊耳焊縫質(zhì)量檢查等工作。吊裝就位后，應(yīng)及時(shí)做好盾構(gòu)機(jī)定位復(fù)核，使盾構(gòu)機(jī)能以最佳姿態(tài)出洞。

盾構(gòu)機(jī)井下安裝完畢后，監(jiān)理應(yīng)督促施工單位及時(shí)組織業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、盾構(gòu)機(jī)制造（修理）廠對(duì)盾構(gòu)機(jī)井下安裝、調(diào)試進(jìn)行驗(yàn)收。調(diào)試驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)以廠家提供的調(diào)試驗(yàn)收大綱為基準(zhǔn)，先進(jìn)行各系統(tǒng)空載調(diào)試，后進(jìn)行整機(jī)空載調(diào)試，要求各系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定性能指標(biāo)，對(duì)不滿足要求的系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行維修和調(diào)試。

監(jiān)理應(yīng)重點(diǎn)對(duì)始發(fā)后檢修困難的項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，包括同步漿管通暢情況、盾尾鋼絲刷油脂手涂情況、開挖倉(cāng)內(nèi)壓力傳感器、刀具磨損檢測(cè)裝置、盾尾油脂是否均勻、人閘門的密封情況等內(nèi)容。

4.6 洞口密封裝置制作要點(diǎn)

盾構(gòu)在始發(fā)過程中，洞口與盾構(gòu)殼體將形成環(huán)形的建筑空隙，若此處密封裝置施工不到位，將是始發(fā)最大的風(fēng)險(xiǎn)。

本次始發(fā)單邊建筑空隙（洞口與盾構(gòu)殼體將形成的空隙）達(dá)到195 mm，洞門與管片之間單邊間隙400 mm。為防止始發(fā)時(shí)土體大量從洞門外通過此建筑空隙竄入井內(nèi)，在洞圈預(yù)埋鋼板上布置一個(gè)止水箱體裝置。其設(shè)計(jì)承受泥水壓力4.5 Bar。

止水裝置包括兩道止水橡膠簾布和鉸鏈板，分別采用M22螺栓固定于鋼洞圈和箱體環(huán)板，設(shè)置內(nèi)外加勁板。焊縫均采用角焊縫雙面焊。

監(jiān)理應(yīng)對(duì)止水裝置設(shè)計(jì)計(jì)算書進(jìn)行審查，荷載取值是否符合規(guī)范及設(shè)計(jì)文件的要求、計(jì)算模型的建立是否符合工程實(shí)際情況、構(gòu)件承載力計(jì)算是否符合極限狀態(tài)計(jì)算要求；對(duì)翻板、加筋板焊接、螺栓扭矩等過程進(jìn)行巡視檢查，重點(diǎn)檢查各構(gòu)件間的焊縫質(zhì)量，焊腳尺寸是否符合要求；對(duì)防水簾布的安裝過程進(jìn)行巡視，其完整性、連接牢固性是否符合要求。

監(jiān)理還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：由于簾布和扇形壓板通過與管片的密貼防止管片背注漿時(shí)的漿液外流，所以安裝時(shí)螺栓必須進(jìn)行二次旋緊；對(duì)于二級(jí)焊縫需按照要求進(jìn)行焊縫檢測(cè)；盾構(gòu)機(jī)盾殼表面有無凸起物，若有凸起物需清理干凈，以免撕裂橡膠簾布；洞門鑿除過程中，做好對(duì)翻板、橡膠簾布的保護(hù)，如上鋪鋼板等；壓板、翻板的安裝位置、尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，避免因安裝誤差導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)無法通過止水箱體。

4.7 洞門腳手架控制要點(diǎn)

洞門腳手架是操作人員安全的保障，監(jiān)理應(yīng)檢查在洞圈內(nèi)搭設(shè)的腳手架安裝質(zhì)量：腳手架步距縱距1.8 m，橫距0.7 m，最大高度14.4 m。搭設(shè)掃地桿、剪刀撐等，連墻件二步三跨設(shè)置。搭設(shè)前，嚴(yán)格對(duì)鋼管進(jìn)行篩選，嚴(yán)重銹蝕、薄壁、嚴(yán)重彎曲裂變的桿件嚴(yán)禁使用。

應(yīng)特別注意洞門鑿除過程中，因混凝土塊砸落而導(dǎo)致腳手架彎曲變形的情況，應(yīng)做好日常檢查，督促施工單位及時(shí)更換。

5 結(jié) 語

盾構(gòu)始發(fā)條件驗(yàn)收工作是盾構(gòu)始發(fā)的重要保障工作，不僅是一個(gè)驗(yàn)收節(jié)點(diǎn)，更是后續(xù)掘進(jìn)的起點(diǎn)，是參建各方提高思想意識(shí)，投入緊張戰(zhàn)斗的開始。監(jiān)理應(yīng)充分學(xué)習(xí)、掌握始發(fā)階段的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)各環(huán)節(jié)逐項(xiàng)進(jìn)行監(jiān)督把關(guān)，通過實(shí)測(cè)實(shí)量、平行檢驗(yàn)與檢測(cè)等手段，逐項(xiàng)核實(shí)盾構(gòu)始發(fā)的相關(guān)控制項(xiàng)，并及時(shí)參與應(yīng)急演練，始發(fā)前檢查應(yīng)急物資與設(shè)備、人員的到位情況，做好一切始發(fā)準(zhǔn)備工作后，簽署始發(fā)意見。