大直径泥水盾构始发前准备工作监理控制要点

姚 浩（上海建科工程咨询有限公司， 上海 200032）

0 引 言

盾构始发是盾构法掘进施工的关键节点、重大风险点，通过对大型盾构施工风险的分析，可以了解到，如盾构进出洞时产生问题，其导致的后果将是灾难性的，必须对始发条件进行验收，满足要求后方可进行始发工作。盾构始发条件验收是指在盾构正式始发前，对盾构始发前工序的准备情况和可能出现风险的预控措施等内容进行验收。本文基于上海轨道交通市域线机场联络线项目的监理实践，对大直径泥水盾构始发前准备工作的控制要点进行分析。

1 工程概况

上海轨道交通市域线机场联络线项目JCXSG2标区间隧道均采用14 m级泥水气平衡盾构机进行施工，盾构机直径14.05 m，整机总重约3 200 t，总长约99 m，其中主机长度约16 m，刀盘切削直径达14.07 m，最大推进速度为60 mm/min。管片外径13.6 m，内径12.5 m，环宽2 000 mm，管片厚度为550 mm，始发段管片楔形量68 mm。每环管片由封顶块F块（1块）、邻接块L块（2块）、标准块B块（6块）共9块管片组成，为双面楔形管片。

2 始发风险分析

本次盾构始发属于大断面泥水盾构始发、复杂地层掘进始发、穿越高压铁塔等建构筑物，始发风险大。

盾构始发时位于⑤1（粉质黏土）层、⑤31（粉质黏土夹粉砂）层和⑤42（粉砂）层，始发段（1～100环）顶覆土19.82 m～20.45 m。其中⑤1层、⑤31层呈流塑状，强度低，不利于轴线控制。⑤42层为微承压水层，渗透性较好。盾构掘进过程中在一定动水压力，一旦洞门封堵、正面压力、加固提质量等方面出现问题，将可能产生涌泥涌砂等灾难后果。

同时，本次盾构始发100环内需侧穿高压铁塔，一旦出现沉降超标，将危及建构筑物及管线安全。

针对上述主要风险，监理需做好盾构始发前的相关准备工作，确保盾构始发的安全。本文主要从以下几个方面进行阐述，包括资料准备、现场准备、始发加固控制、洞门钢环安装、基座安装、后靠安装、盾构机吊装调试、洞门密封装置、洞门脚手架等内容。

3 始发准备工作监理内容

3.1 内业资料核查

始发资料的准备工作是否完备是整个始发验收程序能否顺利执行的基础，监理应对施工等相关参建单位做好资料准备的交底。

监理应在组织验收前检查下列资料是否齐全：全套图纸资料和工程技术文件；盾构设备及相应配套设施技术资料；相关施工组织设计、专项方案、应急预案，相关技术交底；施工区域环境（建构筑物、管线）调查报告；穿越区域的管线交底卡；施工区域内详细的工程地质和水文地质勘查报告；相关测量资料（工作井井位里程及坐标、洞门圈制作精度和安装后的高程和坐标、定向测量数据等）；相关检测报告（加固体、防水材料、管片螺栓等）；相关监测报告，监测点布设、初始数据采集；盾构掘进施工的各类报表。

3.2 现场检查验收

始发现场的准备工作，是保证盾构能够顺利始发并连续推进的重要环节，必须确保现场的准备工作与施工组织设计相关内容一致。监理应根据施工组织设计有关内容，在盾构始发前检查以下内容：

（1）现场应满足行车运行、管片存放、泥浆处理设施、材料、渣土堆放、充电间、供配电站、控制室、库房等生产设施用地和施工运输要求，重点对盾构用电、用水、通风、排水、照明、有害气体检测等设施的安装情况进行检查；

（2）对施工所需设备、材料，包括管片、预制件、连接件、防水材料等是否准备充足进行检查；

（3）井上井下联系测量控制网已建立，相关测量工作、复测工作已完成；

（4）沿线地表、建（构）筑物、管线的沉降监测点已布置到位，为确保出洞安全，可考虑适当加密端头井外沉降监测点；

（5）盾构基座、负环管片和反力设施等设施验收合格；

（6）洞口前土体加固和洞门圈密封止水装置验收合格；

（7）相关安全保障措施根据施组、方案落实到位。

4 始发准备工作监理要点

4.1 始发加固控制要点

始发加固体的质量是始发风险可控最基本的条件，监理务必要清醒地认识到加固体对始发风险的保障。本工程加固采用三轴搅拌桩、与地墙接缝处采用RJP，同时引入了冻结加固、应急降水井等措施。

关于水泥系加固，加固区采用三轴搅拌桩，加固区搅拌桩与地墙之间用RJP加固。监理应密切跟踪桩机的移位、平整性，观察下沉与上提的速度，重点把控水泥浆质量与水泥浆用量，将用量与流量、进出场记录等串联起来，严控用量。施工过程中做好监理巡视检查、材料平行检验、取芯旁站等工作。

关于冰冻加固，为确保盾构始发的安全性，提高开洞门后的墙体稳定，在洞门外边增加垂直冰冻。冻结管施工过程做好监理旁站，对冻结管测斜、打压试漏重点关注，施工完成后督促施工单位做好冻结孔成孔偏斜图。

关于应急降水井，在端头打设8口应急降水井，以备紧急情况使用。

监理应在上述工程施工过程中，加强质量控制，施工完成后根据规范要求开展有关检测与验收工作，保障端头加固与降水措施有效。

4.2 洞门钢环安装要点

洞门钢环的定位对盾构始发阶段的轴线控制影响关键，盾构井施工完成后，监理应及时组织对洞门环的精度进行复测，洞门钢环的实测偏差不应大于10 mm，下井前进行测量复核（施工、监理），确认形成书面成果，以保证盾构机的顺利进入和洞门防水的效果。洞门复测完成后根据复测结果安装始发架。

若发现实测的洞门中心坐标与设计坐标有较大的偏差，应立即上报建设单位和设计单位，改变坐标、标高必须得到书面同意。

4.3 盾构基座安装要点

盾构基座对于盾构机始发姿态的影响十分关键，监理务必做好始发基座的测量复核工作。本工程的始发架采取预制钢结构，基座安放时必须严格按洞门实测中心进行测量放样，确保施工精度。始发架的标高与轴线应由三方进行测量复核（施工、监理、第三方），三方确认形成书面成果。

应注意掌握以下指标：基座纵坡按设计坡度设置；始发时盾构与设计轴线的关系；基座轴线与洞门轴线夹角的推算，做好复核；基座四周加固情况；基座至止水箱体间距。

4.4 盾构后靠控制要点

盾构后靠是提供盾构机始发反力的重要设施，监理应对后靠设计计算书进行审查，检查计算书内荷载取值、模型建立等与实际是否一致。此后，监理必须特别注意后靠的施工质量，尤其是混凝土后靠，各构件配筋、受力验算是否满足盾构始发要求，监理对钢筋施工过程进行巡视检查，对混凝土浇筑过程进行旁站。

4.5 盾构机吊装、调试、验收要点

盾构机厂内验收由施工单位组织验收，监理单位参与，提前熟悉盾构机性能。厂内验收时，监理应检查各系统、部件、电气元件、液压设备的实测数据应符合设计和有关验收规范要求。厂内验收合格后，方可分解、运至施工现场，进行井下安装和调试。监理应要求施工方提供盾构机各系统验收记录和盾构机关键部件质量合格证明文件。

吊装方面，监理应审核吊装专项施工方案，做好重量核对、地基承载力复核、起重机械设备设施检查、吊耳焊缝质量检查等工作。吊装就位后，应及时做好盾构机定位复核，使盾构机能以最佳姿态出洞。

盾构机井下安装完毕后，监理应督促施工单位及时组织业主、设计、监理、盾构机制造（修理）厂对盾构机井下安装、调试进行验收。调试验收时，应以厂家提供的调试验收大纲为基准，先进行各系统空载调试，后进行整机空载调试，要求各系统测试项目实测数据达到规定性能指标，对不满足要求的系统，应进行维修和调试。

监理应重点对始发后检修困难的项目进行验收，包括同步浆管通畅情况、盾尾钢丝刷油脂手涂情况、开挖仓内压力传感器、刀具磨损检测装置、盾尾油脂是否均匀、人闸门的密封情况等内容。

4.6 洞口密封装置制作要点

盾构在始发过程中，洞口与盾构壳体将形成环形的建筑空隙，若此处密封装置施工不到位，将是始发最大的风险。

本次始发单边建筑空隙（洞口与盾构壳体将形成的空隙）达到195 mm，洞门与管片之间单边间隙400 mm。为防止始发时土体大量从洞门外通过此建筑空隙窜入井内，在洞圈预埋钢板上布置一个止水箱体装置。其设计承受泥水压力4.5 Bar。

止水装置包括两道止水橡胶帘布和铰链板，分别采用M22螺栓固定于钢洞圈和箱体环板，设置内外加劲板。焊缝均采用角焊缝双面焊。

监理应对止水装置设计计算书进行审查，荷载取值是否符合规范及设计文件的要求、计算模型的建立是否符合工程实际情况、构件承载力计算是否符合极限状态计算要求；对翻板、加筋板焊接、螺栓扭矩等过程进行巡视检查，重点检查各构件间的焊缝质量，焊脚尺寸是否符合要求；对防水帘布的安装过程进行巡视，其完整性、连接牢固性是否符合要求。

监理还应注意以下事项：由于帘布和扇形压板通过与管片的密贴防止管片背注浆时的浆液外流，所以安装时螺栓必须进行二次旋紧；对于二级焊缝需按照要求进行焊缝检测；盾构机盾壳表面有无凸起物，若有凸起物需清理干净，以免撕裂橡胶帘布；洞门凿除过程中，做好对翻板、橡胶帘布的保护，如上铺钢板等；压板、翻板的安装位置、尺寸应符合设计要求，避免因安装误差导致盾构机无法通过止水箱体。

4.7 洞门脚手架控制要点

洞门脚手架是操作人员安全的保障，监理应检查在洞圈内搭设的脚手架安装质量：脚手架步距纵距1.8 m，横距0.7 m，最大高度14.4 m。搭设扫地杆、剪刀撑等，连墙件二步三跨设置。搭设前，严格对钢管进行筛选，严重锈蚀、薄壁、严重弯曲裂变的杆件严禁使用。

应特别注意洞门凿除过程中，因混凝土块砸落而导致脚手架弯曲变形的情况，应做好日常检查，督促施工单位及时更换。

5 结 语

盾构始发条件验收工作是盾构始发的重要保障工作，不仅是一个验收节点，更是后续掘进的起点，是参建各方提高思想意识，投入紧张战斗的开始。监理应充分学习、掌握始发阶段的相关风险，对各环节逐项进行监督把关，通过实测实量、平行检验与检测等手段，逐项核实盾构始发的相关控制项，并及时参与应急演练，始发前检查应急物资与设备、人员的到位情况，做好一切始发准备工作后，签署始发意见。