盾构及监理要点.doc

杭州市庆春路过江隧道工程盾构施工工艺及监理工作要点一、工程概况1、工程位置和环境庆春路过江隧道是杭州市实现西湖杭州到钱塘江杭州跨越发展的重要组成部分，是杭州市重点建设工程。隧道工程起点自杭州市江干区庆春东路一新塘路交叉口，向东略偏南直至江边，过江后继续沿线路方向（从规划休闲广场下穿过）接江南萧山侧市心路，主线于滨江一路交叉口北侧（K3+440）预留与钱塘江世纪城综合地下空间开发系统的接口。本工程东线隧道长3025m，西线隧道长3022m；盾构隧道总长3532.64单线米，其中东线长为1765.72m，西线长1766.92m，而钱塘江底段约1241m。 其地理位置见图1 。图1 杭州庆春路隧道工程地理位置图庆春路过江隧道是首条穿越钱塘江隧道，是杭州市城市发展从“西湖时代”迈入“钱塘江时代”的重要标志之一，也是贯彻杭州市委，市政府“沿江开发，跨江发展”战略的重大举措。隧道总投资19.5亿元，位于钱塘江二桥与三桥之间，全长5352米，其中隧道主线全长3024米，将连接起杭州未来行政中心“钱塘新城”与对岸萧山区的“钱塘世纪城”。隧道为双洞双向四车道，设计行车时速60千米，将于2010年11月28日建成通车。隧道由中国中铁隧道集团设计施工总承包，盾构施工段总长为3532米，采用两天具有国际先进水平的直径11.65米大断面泥水盾构钱塘江一号，钱塘江二号掘进。盾构隧道采用管片拼装式单层衬砌，管片外径11300mm，内径10300mm，环宽2.0m，采用9块“6+2+1楔形封顶”分块构成。盾构隧道防水采用管片自防水结合两道环纵缝防水。隧道设计有足够的安全度，能满足防水，防火，人防，抗震的等要求，并考虑到关键部位防腐蚀，耐久性，确保100年的使用年限要求。2、工程地质根据浙江省工程勘察院2005年12月提交的杭州市庆春路过江隧道工程岩土工程勘察报告，可将勘探深度内地基土划分为9个工程地质层，共20个亚层和5个夹层。见下表1。表1 沿线各土层一览表层号土层名称层厚平均标高-1杂填土0.507.806.93-2素填土0.507.605.25-1砂质粉土0.709.303.99-2粉土夹淤泥质土1.109.20-0.87-1粉砂夹粉土1.005.80-4.72-2砂质粉土0.606.50-5.533粉砂夹粉土1.508.20-7.78-3夹粉土夹淤泥质土1.303.0-7.41-4粘质粉土0.803.90-11.57淤泥质粉质粘土0.5010.30-12.97夹粘质粉土1.203.8016.01-1粉质粘土0.506.00-18.16-2粉质粘土0.5012.40-18.31-2夹粉，细砂0.701.20-21.55-1粘土0.905.90-20.85-2粉质粘土0.809.80-23.83-1含粉砂粉质粘土0.504.90-27.54-2粉，细砂0.807.70-28.64-1圆砾1.708.60-31.41-1夹粉，细砂1.101.20-34.22夹粉质粘土夹细砂1.104.20-34.09-2卵石10.8019.6-35.42-1全风化含砾砂岩3.909.30-50.64-1强风化含砾砂岩5.108.80-56.05-1中风化含砾砂岩10.0-62.93 本路段主要位于钱塘江水域内，上部粉性土因河道冲刷作用，沉积厚度较薄，其中-1层，-1层多缺失，浅部土层主要为-2层，-2层，-3层，该层位于钱塘江水利联系密切。，层空间分布较稳定，其中层一般厚度 为35m，呈自北向南渐厚趋势；-1层浅灰绿色粉质粘土层在k1+950以北段缺失，而以南段-1层普遍出现，且厚度一般大于2m，局部达6m（DZ24孔揭露）；-2层底本路段全线均有出露，且性状，厚度相对较稳定，在k1+475.0kk1+650.0段，k1+900k2+100段-2层底板标高略有起伏。本路段层在k1+475.0kk1+650.0段，k1+900k2+100段区间下部有沉积，厚度子北向南趋薄，且在k2+200以南段基本缺失。 本路段盾构主要开挖层层圆砾。卵石层顶板标高-32.83-30.02m，南端较北端略高，在本中段北端江北工作井附近-1层圆砾层顶板有明显下倾，下倾幅度达四米。本层位分布总体上较稳定，空间上具上细下粗的“二元结构”，上部24米颗粒略小，以圆砾为主，与下部卵石层呈渐变趋势。本层空间上均一性较差，局部存有夹层：k1+575处DZ4孔揭露-1层圆砾层底部夹有细砂透镜体检层，厚度约为1.2米；在k1+625处DZ5孔揭露，-2层局部存在有粉质粘土夹层，厚度达1.90米；k2+900k3+000段层圆砾与卵石界面存在“粉质粘土夹细砂”夹层，多呈薄层状或互层状，厚度达4.2米。3、水文及潮汐 钱塘江是我省第一大河，干流长度668千米，流域面积达55558平方千米，其洪汛受梅汛控制，汛期时，江水面暴涨，据芦茨？站多年观察资料统计，多年平均流量为952m3/s，最大洪峰流量29000m3/s。据闸口水文站资料，重汛期高潮位百年一遇为10.35m，五十年一遇为10.50m，二十年一遇为9.50m（吴淞高程）钱塘江属感流型河流，呈不规则半日潮型，水位直接受潮汐影响，变幅较大，场地地处强潮河口，独特的地理环境形成了举世闻名的钱塘江涌潮。拟建隧道钱塘江域段受潮汐影响，每天有两次涨落，历史平均涨潮时间1小时32分，落潮时间10小时53分。据闸口水文站资料，平均潮差0.49米；最高潮位9.94米，平均6.28米；最低潮位3.87米，平均5.79米（吴淞高程）；最高水位8.03米，最低水位1.24米。由于水动力复杂，钱塘江杭州段河槽极不稳定，历史曾形成大冲大淤的变化。随着近几年两岸标准塘的建成，岸线受堤塘制约，目前河岸一基本趋于稳定。根据前人资料分析，杭州七格以上河段围涂缩窄后径流作用相对加强，江道出现了明显的冲刷，1955年7月该河段面主槽最低高程为-6.83m，而1955年7月主槽最低高程为-13.83m由此可见本隧道位置钱塘江受围涂缩窄后径流相对加强，江道出现了明显的冲刷。二、盾构施工工艺1、施工工艺 盾构是在隧道施工期间，进行地层开挖及衬砌拼装时起支护作用的施工设备。由于开挖方法及开挖面支撑方法的不同，盾构种类很多，但其基本构造均由盾构壳体与开挖系统，推进系统和衬砌拼装系统等三大部分组成，盾构壳体由切口环，支撑环和盾尾三部分 组成，盾构开挖系统设于切口环中；盾构推荐系统有液压设备和千斤顶组成；衬砌拼装式在盾尾随着盾构的推进将预置管片纵向依次拼接成环盾构法施工工艺为：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出推出；4)盾构在底层中沿设计轴线推进，在推进的同时不断的出土和安装衬砌管片；5）及时向衬砌背后的空隙注浆，防止底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，也可以穿越工作井再向前推进。2、本工程盾构类型 盾构的分类方式很多，根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构，机械式盾构（机械开胸式盾构，局部气压盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。 本工程采用泥水加压平衡盾构。泥水加压平衡盾构是在盾构密封隔内注入泥水，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，泥水加压盾构靠密封舱内的泥浆平衡开挖面的土体，遇到粉土，砂质粉土，砂土，粉砂，沙砾等粗颗粒土体，必须向开挖面注入添加膨润土，黏土的新鲜泥浆，在开挖面形成以个薄膜（对粉粒地层）或以个饱和区（粗粒底层），从而可以传递压力，保持开挖面平衡。开挖下的渣土，混合泥浆和水自密封舱泵入地面渣土分离设备。渣土分离设备提取新鲜的膨润土泥浆，调制后循环后进入开挖工作面。大部分泥渣沉淀后弃置到固定堆场。泥水加压平衡盾构实现了管道的连续出土，也可防止开挖面的坍塌，可大大改善盾尾泄漏。三、盾构始发及监理工作要点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。两座工作井结构基本相同， 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顿购机拆卸或调头。拼装好的盾构机从始发井开始掘进，故在始发井内需设置临时支承结构，为盾构的推进提供必要的反力。盾构始发（接收）井的监理工作要点：（1）审查承包商提交的施工组织设计，内容包括：主要操作人员盾构工作经历；进度计划；施工工艺；质量保证措施；防水措施；安全措施；监测方案；地层加固方案；应急预案等。（2）盾构始发井是用于组装，调试盾构，隧道施工期间作为管片，其他施工材料，设备，出渣的垂直运输及作业人员的出入通道。井的平面尺寸必须满足上述各项的要求。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。盾构的前后应留出洞口封门拆除、初期推进时出渣、管片运输和其他作业所需的空间，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）由于盾构的安装、拆除作业、洞口与隧道的接头处理作业等需要，因此决定始发（接收）井的井底板宜低于净、出封门底标高700mm。(4)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。2、始发（接收）端土体加固盾构始发前应对土体的加固质量进行检查，包括土体加固范围、加固土体的止水效果和强度，土体强度提高值和止水效果应达到设计要求。盾构进出工作后50m是隧道用盾构法施工最困难的地段之一，当盾构工作井周围地层为自稳能力差、透水性强的松散沙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，危机地下管线和附近建筑物。加固方案可根据洞口附近隧道埋深、工程地质和水位地质条件、盾构内型、盾构外径、地面环境等外界条件确定，目前常用的加固方法有：注浆、旋喷、搅拌桩、冻结法、降水法等。加固的主要目的是提高土体强度，并形成防渗止水幕。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。加固的深度和范围可根据土体种类（黏土、砂土、沙砾石、腐殖土）、工程规模及环境要求等确定。 始发（接收）端土体加固的监理工作要点： （1）盾构工作井施工时对周围土体进行了一次扰动，盾构始发或到达时再次对工作井周围土体扰动，使这一区域很容易发生土体失稳。国内外盾构施工多次因工作井周围土体加固不到位而发生大小事故。所以盾构掘进前，必须对洞门外一定范围内的土体进行加固处理。围岩的加固，可根据地质状况、周围环境及盾构的特点确定，近年来多采用高压喷射搅拌法，这种方法强度较高，能长时间稳定，且与连续墙能充分粘接。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，应采用降水、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。打桩前应先探查地下管线。监理人员在掘进前一定要采取钻芯取样检测的方式，对洞口段土体现场取芯做强度、抗渗和土工试验对加固效果加以验证，并对钻芯取样进行见证，确保取样工作的真实性。如不能满足设计要求，应分析原因并采取补强措施，以保证盾构始发和接收的安全。 （4）监理人员应对加固土体的均匀性进行检查。检查加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、手段，可通过打探孔方式进行观察。但是监理人员应监督承包方在洞口割除维护结构背土面钢筋及凿除混凝土后，合理布置探孔（选择有代表性部位、数量一般不少于五个），现场观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况，作为判断土体加固效果的辅助手段。 （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，如不能满足设计要求，应分析原因并采取补强措施，以保证盾构始发和接收的安全。3、管片制作管片是地下工程采取盾构法施工时的衬砌结构，其精度、强度、抗渗性及外观等必须符合规范要求。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，管片易碎等问题。或者管片的抗渗性较差，也有可能造成渗漏。因此管片制作是直接关系到工程质量和安全的重要因素。管片制作监理工作要点：（1）管片制作质量好坏是确保管片拼装质量的首要环节，一般管片制作均由预置构建厂提前生产，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料反应技术管理规定。（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。其宽度及弧长允许偏差为+（-）0.4mm。并在使用中经常维修、保养。（4）管片混凝土的配合比必须经过试验合格后才能使用。在常规条件下混凝土抗压、抗渗及耐久性能指标取决于水泥标号、用量、水灰比、骨料的种类以及硬化时间等。水灰比的大小与混凝土的强度成正比，水灰比越小，强度越高。混凝土塌落度为23cm，每次搅拌需做好记录。（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，并且保证钢筋不受外界影响而引起腐蚀。钢筋的加工主要有以下相继的工序：钢筋的调直、校正、切断、钢筋网片成型以及总体骨架的焊接成型。管片钢筋骨架的装配在钢筋成型架上进行，在装配钢筋骨架时，应严格控制电焊机的电流量，尽量以较小的电流来加以焊接成型，以防止钢筋接头“咬肉”现象的产生。钢筋制作应符合表2和表3的规定。表2 钢筋加工允许偏差和检验方法项目允许偏差（mm）检验工具检验数据主筋和构造筋长度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箍筋内净尺寸5表3 钢筋骨架制作、安装允许偏差和检验方法项目允许偏差（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，且每件检验四点宽+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 （6）严格混凝土搅拌、灌注、振捣、养护施工工艺。按砂、水泥、石子顺序倒入料斗，同时加水搅拌，时间严格控制在33分钟，塌落度应为23cm，并要求施工人员做好记录。先两侧后中间，分层摊铺，振捣应先中间后两侧，两侧振捣后盖上压板再加料振捣。10min后才可拆除压板。混凝土终凝后应及时进入养护池进行7d水养护，然后进堆场水喷淋养护至28d。 （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及预埋件、预留螺栓孔位置、尺寸。对加工或采购的钢模的尺寸行严格检查，尺寸偏差必须在允许偏差范围内，不合格的严禁使用。钢筋混凝土管片尺寸应符合表4的规定。表4 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 （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。堆放管片的场地，地坪必须坚实平整。管片应侧立堆放整齐，堆放高度以四块为宜，并应堆放成上大下小状。运输时管片应侧向平稳的放于运输车辆的车厢内，严禁叠放，管片之间应附有柔性材料的垫料。 （10）管片每生产一环应抽查一块做检漏测试；生产10环应抽检3环做水平拼装检验。其水平拼装检验标准应符合下表5规定表5 钢筋混泥土管片水平拼装检验允许项目允许偏差（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 （11）管片出场前应进行检查控制，在满足以下条件的前提下才能允许管片出场：强度，抗渗性达到设计要求；管片无缺角掉边，无麻面露筋；管片预埋件，预埋孔完好，位置正确；管片型号和生产日期醒目，无误。4、始发掘进 盾构始发段施工一般为50100m，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，布设地表变形测量点，施工时跟踪测地表的沉隆 隆起变形，防止变形过大，引起地表建筑物开裂。盾构起始阶段施工中还应随时分析调查盾构掘进推力，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。 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，为一步推进带来不良的影响。针对可能出现的问题，要重点对一下几个方面实施监理： 盾构始发掘进的监理工作要点：1) 始发前应对盾构机定位，反力安装，洞口橡胶密封条和断墙凿除，临时管片固定方式，盾构机操作方式，同步和背衬注浆方式进行检查。2) 应检查洞门位置尺寸检查验收基座的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，合格后方可进行掘进；应制定封门维护结构破除方案，采取适当的密封措施，保证始发安全。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，监理人员要确认盾构机的姿态位置正确无误，为防止盾构出井后出现“栽头”现象，可根据地质状况，预留13cm沉降量。应对盾构的始发姿态进行检查，盾构机的垂直姿态应略设计轴线，的030mm，防止“栽头”，尤其是进入软土是，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，确保负环正确定位，确保盾构始发进入底层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，应之下而上进行，才比较安全。钢筋割除后，监理人员和质检人员到掌子面确定盾构机进洞的范围内有没有残余的钢筋后，盾构机方可始发。6) 始发掘进过程中，应保护盾构的各种管线，及时跟进后配套车台，并对管片拼装，壁后注浆，出土材料运输等作用工序进行妥善管理。7) 应重点对洞门密封措施检查，帘布橡胶板上锁开螺栓孔位置、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液泄漏。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。四、盾构正常掘进及监理工作要点1、盾构机姿态控制盾构机在掘进时，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有：盾构前进遇到的阻力不均衡；盾构制作安装误差；已拼装好的管片圆环质量差；测量精度不高。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底层的软硬分布界面。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渣土进行改良。在推进施工中必须精心作业，放慢掘进速度，以便更好的保护设备和控制轴线。对每一环都必须提交全切口，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。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；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。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。盾构机姿态控制的监理工作要点：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（盾构机装有自动测量系统，能反映盾构运行的轨迹和瞬时姿态，动态监测盾构姿态数据）和人工测量复核数据（对自动测量数据正确性进行检测和校正），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） 尽可能的油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） 当采用压浆法来调整管片与盾构两者相对位置关系，以改善的纠编条件时，要注意对地表隆陷的影响。4） 盾构每环的纠偏幅度应从小到大到小的规律控制，以免造成管片开裂和影响下一环管片的拼装。由以往施工经验可知，这三个阶段的划分，一般为每环推进距离各1/3范围为最佳。5） 盾构轴线控制纠偏必须要按“及时、连续”的原则，在施工时发现盾构轴线偏移应及时采取措施进行纠正，决不能到量大时再进行。一旦纠偏应连续进行直到纠正为止。6） 当施工产生过大偏移时，其纠偏要合理，逐步纠正，使盾构纠偏轴线和顺。7） 盾构掘进中实行旁站监理，当发现下列问题之一时，即令停止掘进，并会同施工单位分析原因，采取对策：盾构前方坍塌盾构自转角度过大；盾构位置偏离过大；盾构推力较预计增大较多；可能危及管片防水机注浆遇到事故等。2、管片拼装原理 管片在脱模、贮存、运输过程中发生碰撞，致使管片的边角缺损或裂缝，会使管片结构强度受到影响，且产生渗漏。因此在管片拼装前一定要进行现场检查。检查内容包括：管片表面损坏情况；管片生产日期；管片类型与编号；止水密封条的粘结（位置和牢固性）；承压垫的粘结（位置和牢固性）。 管片由于拼装出现质量问题也有可能产生裂缝，形成渗漏。例如拼装时前后两环管片间夹有杂物会使相邻块管片环面不平整，使后拼上的管片受力不均匀，后拼装的管片在推进的时候可能被顶断，对于隧道的防水、管片的受都造成严重的危害。拼装时管片在盾尾中的偏心量太大，管片与盾尾易发生磕碰现象，甚至盾构推进时盾壳卡坏，并影响到盾构推进轴线的控制。拼装质量不好，导致相邻管片之间错位严重，有的螺栓无法穿进。因此管片拼装管理要严格控制管片拼装的垂直度、真圆度、拧螺栓的扭矩、曲线地段和修正蛇行时楔形管片或垫块的拼装位置等，防止接缝张开漏水。 管片拼装管理的监理工作要点：1） 监理人员对进场管片进行质量检查，检查应在施工单位对管片质量自检合格后进行。重点检查管片出厂质量证明，主要材料质量证明、复试报告，混凝土强度、抗渗试验报告及管片的外形尺寸、预埋件、螺栓预留孔位置和尺寸。管片拼装的螺栓型号、规格、材质、外观应符合设计要求，并有出厂证明。2） 拼装前，应检查管片是否贴好接缝弹性密封垫，检查前一环环面防水材料是否完好，还应结合前换拼装的纠偏量，必要时提出新一环采用的纠正措施。3） 组装管片时，应依照组装管片的顺序，从下部开始逐次收回千斤顶，防止围岩压力及工作面泥浆压力使盾构后退。4） 纵向螺栓以设计标准测力扳手检查拧紧程度，在掘进时，一次拧紧将出工作车架的纵向螺栓。5） 拼装工程中要保持已成环管片环面及拼装管片各面的清洁。6） 曲线段时，各块管片的环向定位要正，以保证衬砌环符合设计轴线要求，同时注意管片型式的选择。7） 管片拼装后无贯穿裂缝，裂缝宽度不得超过设计和规范要求，不许由混凝土剥落现象。环向、纵向螺栓必须全部拧进，每环相邻管片允许高差10mm，纵向相邻管片允许高差15mm。衬砌环直接椭圆度小于5D。3、刀具更换当盾构施工的地层条件发生变化或长距离掘进，尤其在砂卵石地层中掘金时，刀盘的磨损会非常严重，为保证盾构施工安全，需要更换刀具。由于更换刀具作业复杂而且时间较长，容易造成盾构整体下沉、地层变形、地表沉降、损坏地表和地下建（构）筑物等，因此，更换刀具作业要特别慎重。更换刀具的地段要求隧道围岩比较均匀，力学性能好，自稳性强，隧道埋深合适，并且覆盖层无不良岩层。同时应采取必要的底层加固措施，保持开挖面的稳定。更换刀具作业的顺序一般为先出去土仓中的泥水，渣土，清除刀头上粘附的砂土，设置脚手架。确认需要更换的刀头，运入工具、刀具、器材，进行拆卸，更换刀具。开仓换刀前应确认和换刀作业的各种工具和辅助设备到位，现场的通风照明条件具备，应急物资准备到位，人闸通道满足疏散要求；盾机各个部件可以正常运转，土仓向外排土正常，降压过程各参数记录正常；盾构机和随后的配套设备曲线段防滑移措施到位。带压换刀施工前还应确认在开仓前加气排土过程中，主控室内必须有专人密切注意土仓内压力的变化速率及压力保持情况。土仓内压力每下降一级，必须进行保压以判断土仓内渣土及加固体的密闭性。刀具更换的监理工作要点：1) 应预先确定刀具更换的地点与方法，并做好相关准备工作。2) 刀具更换宜选择在工作井或地质条件较好、地层较稳定地段进行。3) 在不稳定地层更换刀具时，必须采取地层加固或压气法等措施，确保开挖面稳定。4) 带压进仓庚换刀具前，必须完成下列准备工作：对带压进仓作业设备进行全面检查和试运行；采用两种不同的动力装置，保证不间断供气；气压作业严禁采用明火。当确需使用电焊气割时，应对所用设备加强安全检查，还必须加强通风并增加消防设备。5) 带压更换刀具必须符合下列规定：通过计算和实验确定合理气压，稳定工作面和防止地下水渗漏；刀盘前方地层和土仓满足气密性要求；由专业技术人员对开挖面稳定状态和刀盘、刀具磨损状况进行检查，确定刀具更换专项方案与安全操作规定；作业人员应按照刀具更换专项方案和安全操作规定更换刀具；保持开挖面和土仓空气新鲜；作业人员进仓工作时间符合表5的规定。表5 进仓工作时间仓内压力（Mpa）工作时间仓内工作时间（h）加压时间（min）减压时间（min）0.010.1356140.130.174.57240.170.25539516）应做好刀具更换记录。4、壁后注浆注浆可分一次注浆和二次注浆。当地层条件差、不稳定，且盾尾空隙一出现就会发生坍塌时，宜采用一次注浆。注浆材料以水泥、黏土砂浆为体，终凝强度不低于0.2Mpa。二次注浆是当盾构推进一环后，先向壁后的空隙注入粒径为35mm的石英砂或石粒砂，连续推进58环后，再将水泥浆砂石中，使之固结。注浆宜对称于衬砌环进行，注浆压力一般为0.60.8Mpa。无论采取何种注浆，监理在监督过程中应通过分析监测资料（以控制地面和隧道结构变形为原则）、审查拌制和注浆施工记录、对每作业班拌制注浆液试块制作见证送检等手段来综合分析注浆作业的效果，判断注浆作业是否达到控制变形的成效，并重点监督浆液配合比、注浆量、注浆压力等主要技术指标，并做好检查记录。目前，衬砌背部注浆，一般都采用在衬砌脱出盾尾及盾构掘进时的盾尾同步注浆，且在60min内完成。它是在盾尾的表面设置了若干块凸板，每格凸板内装置同一根同步注浆管、一根备用管、一根为盾尾密封刷的油膏注入管。必须注意的是，为了防止地层中水泥和注浆的浆液从盾尾间隙中漏入盾构，同步注浆时盾尾密封装置必须完好。目前，盾尾密封装置都是由23道琼斯弹簧钢丝刷组成。盾构起步时密封刷上必须涂足密封油膏，推进中还应按要求压注油膏，以提高密封效果，减少密封刷与衬砌外面上的摩擦，延长密封刷寿命。采用同步注浆时，要求在注入口的注浆压力大于该点的静水压力和土压力之和，做到尽量填充而不是劈裂，注浆压力过大，将会造成较大的地层后期沉降和隧道本身沉降，还易跑浆。注浆压力过小，则浆液填满速度慢，填充不充分。壁后注浆的主要目的是防止围岩松弛和下沉，另外，还有防止衬砌漏水、保持衬砌环早期稳定的作用，同时，还可以防止隧道蛇形变形。壁后注浆的监理工作要点：1） 注浆材料的选择。注浆材料要完全适合围岩条件和盾构形式，要具有完全填充首尾空隙的流动性，浆液压注后不产生离析且强度很快超过围岩的强度，具有不透水性质。2） 注浆时机。盾构推进时，应进行同步注浆；衬砌管片脱出盾尾后，应配合地面量测及时进行壁后注浆。为控制地表沉陷，要特别注意同步注浆和壁后及时注浆的效果，必要时要根据土体加固和隧道稳定状况以及地表监控情况适当进行二次注浆或多次注浆。3） 注浆方法。注浆前应对注浆孔、注浆管路和设备进行检查并将盾尾封堵严密。注浆过程中严格控制注浆压力，使壁后空隙全部充填密实，注浆量应控制在130-180%。壁后注浆应从隧道两腰开始，注完顶部再注底部，注浆后应将壁孔封闭。完工后及时将管路、设备清洗干净。在注浆施工中尤其要注意管片与管片接头的变形、盾尾密封环损伤等问题，要严格控制管片拼装的质量，注重对压浆的管理确保盾尾密封效果。5、防水含水层中的盾构施工，其钢筋混凝土管片支护除应满足强度外，还应解决防水问题。隧道主要渗、漏水通道是管片和管片环接缝。管片拼接缝是防水的关键部位。目前多采用纵缝、环缝设防水弹性密封垫的方式。防水材料应具有抗老化性能，在承受各种外力而产生往复变形的情况下，应具有良好的粘结力、弹性恢复力和防水性能。（1）管片防水管片防水即管片自身防水，根据隧道所处的水文地质条件，应对管片本体的抗渗性能做出明确规定，一般要求其抗渗标号不小于S8。（2）管片接缝防水管片接缝防水包括管片间的弹性密封垫防水，隧道内侧相邻管片间的嵌缝防水，以及必要时向接缝内注入聚氨脂浆液等。其中弹性密封垫防水最可靠，是接缝防水的重点。当然，管片制作精度对接缝防水的影响不可忽视，一般要求接缝宽度不应大于cm。1） 弹性密封垫防水。一般情况下，要求弹性密封垫能承受实际最大水压的3倍。同时，还要求密封垫传给密封槽接触面的应力大于设计水压力。接触面应力是由扭紧连接螺栓、盾构千斤顶推力、密封垫膨胀等因素产生的，此外，当密封垫一侧受压力作用时也会产生一定的接触面应力。即所谓“自封作用”。2） 接缝嵌缝防水。嵌缝槽的形状要考虑拱顶嵌缝时，不致使填料坠落、流淌。嵌缝材料应具有良好的水密性、耐侵蚀性、伸缩复原性，硬化时间短，收缩小，便于施工等特性。满足上述要求的材料有以环氧类、聚硫橡胶类、尿素树脂类为主的材料。变形缝的嵌缝槽形状和填料必须满足在变形情况下，亦能止水的要求。3） 接缝注浆。接缝注浆是在管片的四边端面上设置灌注槽，管片拼装成环后，由隧道内向管片的灌注槽内压注砂浆或药液。要求压注的材料流动性好，具有膨胀性，固结后无收缩，如聚氨脂类浆液。但应注意，接缝注浆常易引起衬砌变形，反而降低防水效果，故需对管片的形状和压注方法仔细考虑。也有文献建议，只有当接缝的密封垫防水和嵌缝防水施作后仍有漏水现象时才使用。4） 螺栓孔和压浆孔防水。螺栓与螺栓孔或压浆孔之间的装配间隙是渗水的重要通道，所采取的防水措施就是在螺栓和螺孔口之间，使用塑性（合成树脂类、石棉沥青或铅）和弹性（橡胶或聚氨酯水膨胀橡胶等）密封圈垫，由于拧紧螺栓时，密封圈受挤压变形充填在螺栓与孔壁之间，从而达到止水效果。另一种防水方法是采用一种塑料螺栓孔套管，浇注混凝土预埋在管片内，与密封圈结合起来使用，防水效果更佳。密封圈应具有良好的伸缩性、水密性、耐老化性能。由于螺栓垫圈会因蠕变而松弛，为了提高止水效果，有必要对螺栓进行二次拧紧，必要时也可对螺栓孔进行注浆。防水施工监理工作要点：1） 监理的重点放在管片防水材料的进场验收、拼装过程中的保护、嵌缝施工以及注浆孔的封堵上。防水密封垫应按管片的型号施工，严禁尺寸不符或有质量缺陷。2） 钢筋混凝土管片拼装前，应逐块对粘贴的防水密封条进行检查验收，检查重点放在粘贴是否牢固、平整、严密，位置是否正确，对有起鼓、超长和缺损等现象的一律禁止使用。3） 管片采用嵌缝防水材料时，槽缝应清理，应使用专用工具填塞平整、密实。4） 采用注浆孔进行注浆时，注浆结束后应对注浆孔进行密封防水处理。5） 拼装时不得损坏防水密封装置，尤其注意管片拼装“T”形部位处的防水质量，该处若施工时存在疏忽，往往给隧道防水带来隐患。6） 隧道与工作井、联络通道等附属构筑物的接缝防水处理应按设计要求进行。6、地表变形采用盾构法施工时，一般在地表均会有变形，这在松软含水地层或其他不稳定地层中尤为显著。地表变形的程度与隧道埋深、隧道直径、地层特征、盾构施工方法、地面建筑物基础形式等都有关系。盾构法施工时，沿隧道纵向轴线所产生的地表变形，一般在盾构前方约与盾构深度相等的距离内地表开始产生隆起，在盾构通过此段以后逐渐下沉，其下沉量随着时间的推移由增加而最终趋于稳定。不同的盾构施工方法，其变形规律和影响范围大致相同，但变形量的差异较大。一般全闭胸挤压盾构推进时，地表隆起幅度最大。气压盾构或局部挤压盾构等施工时，地表隆起现象相对较小。一般隆起越多，盾构通过后沉降越大。盾构隧道的沉降是不可避免的，当隧道衬砌成环，离开盾壳后，便开始出现沉降现象，随时间推移沉降量逐渐减小，并趋于稳定。盾构选型合理，施工工艺先进，不断优化施工技术参数，可以将地表沉降量可以控制在较小范围（+13cm之间）。引起隧道沉降的原因很多，主要有土体受到扰动后的重新固结以及防水处理不当导致的底部水土流失和土层在地下水压作用下产生的塑性（淤泥粘土）或液化（粉细砂及细砂）。在盾构施工中，导致地表变形的主要影响因素有：1） 盾构掘进时，开挖面土体的松动和坍塌，破坏了地层的平衡状态，造成土体变形而引起地表变形。2） 当采用降水疏干措施时，因地下水浮力消失土体自重压力增加，地层固结沉降加速，引起地表沉降。3） 盾构尾部建筑空隙充填不密实导致地表下沉。施工纠偏及弯道掘进的局部超挖，均会造成盾构与衬砌之间建筑空隙的不规则扩大，而这些扩大有时难以估计或无法及时填充，从而影响地表沉降。4） 施工速度慢，衬砌结构的受力变形等也会导致地面的微量沉降。总之，盾构法施工导致地表变形是一个综合性的技术问题，目前，世界各国仍在进行研究。在城市地下工程中应用时，一定要采取多种辅助措施，合理选择施工方法。盾构法施工中地表变形问题应予以足够的重视，特别是在城市街道或建筑群下施工时，更应采取各种技术措施，严格防止地表下沉或隆起危及地表建筑的正常使用。控制地表变形的监理工作要点：1） 密封舱压力的正确选择，以及与之相适应的工作面稳定条件。2） 控制排土量，推进速度和螺旋输送机转速的匹配问题。3） 严格控制开挖面的挖土量，防止超挖。4） 加强盾构与衬砌背面间建筑间隙的充填措施。保证压注工作及时，衬砌环脱出盾构后立即压注充填材料。5） 提高隧道施工速度，减少盾构在地下的停搁时间，尤其要避免长时间停搁。6） 为了减少纠偏推进对土层的扰动，应限制盾构推进时每环的纠偏量。7） 为了防止由于隧道下沉而使竣工后的隧道高程偏离设计轴线，影响隧道的正常使用，通常按经验估计一个可能的沉降值，施工时可用适当提高隧道的施工轴线，以使产生沉降后的轴线接近设计轴线。五、盾构接收及监理工作要点1、接收盾构接收（进洞）阶段掘进是盾构法隧道施工最后一个关键环节。盾构能否顺利进洞关系到整个隧道掘进施工的成败。在盾构进洞前后需要做好充分的盾构接收的准备工作，确保盾构以良好的姿态进洞，就为在盾构接收基座上。在盾构进洞前对已贯通隧道内布置的平面导线控制点及高程水准基点做贯通前复核测量，从而准确评估盾构进洞前的姿态和拟定进洞段掘进轴线的重要依据。盾构接收区域土体加固一般与始发区域的土体加固是同时进行，对盾构接收土体加固效果的检验可参照对盾构始发土体加固。盾构进洞前需对接收井内维护结构背水面钢筋进行割除及混凝土凿除，通过打探孔实际验证盾构进洞区域土体加固的效果。在洞门维护结构凿除后同样需要对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断进洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全进洞的要求，否则应采取补救措施。盾构接收（进洞）准备工作就绪后，盾构机向前推进，刀盘漏出土体直至盾构壳体顺利推上接收基座。 盾构接收阶段监理工作要点：1） 盾构机在到站之前，应提前考虑与车站承包商的施工接口要求，以便及时解决。2） 盾构在到站之前，监理人员应审查承包商提交的盾构机到站的进度计划和接收方案，包括：接收掘进；管片拼装；壁后注浆；洞门外土体的加固；洞门维护破除；洞口钢圈密封等。3） 审查承包单位提供的对盾构机进站过程产生的不良后果的补救方案，如管片破裂、隧道漏水、地面沉陷等。4） 在周线控制方面由于进井时往往会产生盾构“上飘”现象，因此要进行动态控制，更具盾构姿态相应调节土压力设定值、推进速度、进出土量等，保证周线的正常。盾构到达接收井100m之前，必须对盾构周线进行测量并做调整，保证盾构准确进入接收洞门。5） 盾构到达接收井10m内，应控制盾构掘进速度，开挖面压力等，当切口离洞门0.30.5m时盾构应停止掘进，并使切口正面土压力降到最低值，确保洞门破除施工安全。6） 接收井到达面井壁的安全。由于土压力平衡或盾构密封土舱内充满土体，故在进洞口处将有一个较大的力作用于接收井到达面的挡土墙上，因此在进井前应根据隧道掘进情况对井壁（封门）进行强度验算，决定是否需要补强措施。7） 盾构主机进入接收井后，应及时密封管片环与洞门间隙。8） 盾构到达接收井前，应采取适当措施，使拼装管片环缝挤压密实，确保密封防水效果。9） 洞门钢筋割除后，监理人员和质检人员到掌子面确认盾构机出站的范围内没有残余钢筋后，盾构机慢速进站，直到盾构安全上到托架。10） 盾构接收全过程进行地面构筑物变形监测。2、盾构机调头和过站盾构机调头和过站可选择方案较多，可根据竖井尺寸、盾构直径、重量及移动距离等决定。由于盾构重量大、体积大，起吊，移动调头工作时间长，因此必须预先编制安全、可靠的调头和过站技术方案。当盾构在工作井内调头时，可采用临时转向台调头；小直径且重量轻的盾构，可用起重机直接起调头。当盾构在井下通过车站移动到另一个区间掘进施工时，其移动距离较大，可采用移车台，或在预设轨道上使用预推、牵引等方法。盾构调头和过站监理工作要点：1) 盾构机在过站之前，审查承包商提供的盾构机过站的进度计划和施工方案。调头和过站设备必须满足盾构安全调头和过站要求。2) 盾构调头和过站时必须有专人指挥，专人观察盾构转向或移动状态，避免方向偏离或碰撞。3) 审查承包商提供的盾构机过站或调头期间盾构机的维修保养方案，如刀具的更换与保养、螺旋输送机耐磨块的更换和盾尾密封刷的更换、千斤顶的维修等。4) 承包商的检查维修工作完成后进行检查，合格后才能进入下一道工序。5) 盾构机调头、过站完毕后应重新按始发前的检查要求进行检查，符合要求后才能再次始发。六、盾构特殊地段施工及监理工作要点盾构在特殊地段施工与在一般地段施工不同，其掘进施工难度大、控制沉降要求严、安全风险高。如对穿过建（构）筑物施工时必须严格控制地表沉降保证建（构）筑物的安全；遇到地下障碍物盾构可能无法掘进；穿过江河时，若措施不当，可能引起突水或灾难性后果。因此，盾构在特殊地段的施工技术及管理应遵守的规定比一般地段的施工要求更严格，必须制定并落实更详细的针对性计划和措施。盾构进入下列特殊地段，必须采取相应措施，确保施工安全：覆土厚度不大于盾构直径的