地铁盾构法施工监理的理论与实践

1、地铁盾构施工监理的理论与实践作者 田世文 王晓刚摘要 本文通过对地铁盾构施工的发展和各施工阶段的施工工艺介绍，以及结合北京地铁8号线实际施工监理情况，提出质量、安全控制要点共勉，以不断提高盾构施工监理的技术水平。关键词 盾构 施工 工艺 质量 安全 监理 控制一、盾构法的概念目前，北京市在建地铁线路共有13条，在建项目总里程达到300公里，项目总投资将高达2000亿元。到2015年将建成并运营18条线路，形成“三环、四横、五纵、七放射”总长 561公里的城市轨道交通网络。北京轨道交通建设正处于又好又快建设基本网络的快速发展时期。地铁施工工法种类繁多，其中以明挖、盖挖、暗挖、盾构施工为主，区间施

2、工多采用盾构法。盾构法以其安全、快速的优点被广泛应用。盾构法是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作为支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制管片作为衬砌，从而形成隧道的施工方法。盾构机的类型有多种，根据工程的地质特点，目前北京地铁区间隧道建设以土压平衡式盾构应用最为广泛。二、盾构法的历史与发展采用盾构法修建隧道已有180多年的历史。最早进行研究的是法国工程师布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高

3、6.8米)。 在修建过程中遇到很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才于1843年完工。其后巴洛于1865年在泰晤士河底,用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道。1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工，并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整的气压盾构法施工工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。20世纪3040年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19 条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从18971980年，在世界范围内用盾构法修建

4、的水底道路隧道已有21条。德、日、法、 苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。1969年起，在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构直径最小的只有1米左右,适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。盾构机问世180多年，但得到迅速发展是在20世纪60年代以后。纵览当今世界各国，盾构机综合技术水平首推日本和欧洲最高。盾构机由初期的手掘式发展到半机械式、全机械式，以及近30多年来高速发展的泥水式平衡盾构机和加泥式土压平衡盾构机等。现代盾构机已在自动控制、激光导向、液压传动、开挖面压力控制、壁后同步注浆、盾尾密封、管片 拼装、计算机数据采集等方面得到

5、很大发展。进入20世纪80年代后期，世界上又开发出既可用于软土地层又可用于岩石围岩的复合式盾构机；开发出可转任意角度的复合子母式盾构机。另外，盾构法隧道成型断面除圆形之外，多圆形、椭圆形、矩形及多室矩形也在实际工程中得到应用。当今世界盾构机的技术水平已发展到 相当高的阶段。中国于第一个五年计划期间，首先在辽宁阜新煤矿，用直径 2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工。中国自行设计、制造的盾构，直径最大为11.26米,最小为3.0米。盾构法因其具有明显的优越性，故在施工得到广泛使用。其优越性在于在盾构的掩护下进行开挖和衬砌作业，有足够的施工安全性；地下施工不影响地面交通,在河底下施工不 影响河道

6、通航;施工操作不受气候条件的影响;产生的振动、噪声等环境危害较小;对地面建筑物及地下管线的影响较小。目前正在修建的北京地铁区间隧道大部分都采用盾构法施工，盾构法因为比传统的矿山法安全、快速而受到广大施工单位的青睐，很有发展前景，目前被广泛用于地铁隧道施工。 三、盾构机的主要工作原理（一）土压平衡工艺原理土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，井使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降或隆起，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土碴排出。土舱土压力衡盾构的开挖土舱由

7、刀盘、切口环、隔板及添加剂注入系统组成。将刀盘切削下来的碴土填满土舱室，在切削刀盘后面装有使土舱室内土砂强制混合的搅拌臂。借助盾构掘进油缸的推力通过隔板进行加压，产生泥土压，这一压力通过碴土及刀盘作用于整个作业面，使作业面稳定，同时用螺旋输送机排土，螺旋输送机排土量与盾构掘进出土量相适应，掘进过程中始终维持开挖土量与排土量平衡，维持土舱内土压力稳定在预定范围内。土舱内的土压力通过土压传感器进行测量，为保证预定的土压力可通过控制掘进力、掘进速度、螺旋输送机转速来控制。当土舱内的土压力大于地层土压力和水压力时，地表将会隆起；当土舱内的土压力小于地层土压力和水压力时，地表将会下沉；因此土舱内的土压力

8、应与地层土压力和水压力平衡。盾构尾部的空隙通过注浆系统进行同步回填浆液，注浆压力及数量应与地层水土压力及空隙量相适应，有效控制地表的沉降。（二）碴土改良工作原理土压平衡盾构维持工作面稳定的介质为碴土，为维持土舱内土压力的稳定和碴土的排出，土舱内的碴土必须具有良好的塑性和流动性；良好的粘软稠度；且内摩擦力和透水性较低。一般情况下碴土不一定具有这些特性，刀盘扭矩较大，碴土流动困难，在土压力作用下易压实固结，容易产生泥饼或泥团，在透水性土层中，在水的作用下碴土在螺旋输送机内排出无法形成有效的压力递减，土舱内的土压力难以稳定，因此需要对开挖后的碴土进行改良，使其具有上述特性。根据地层情况，向开挖土舱内

9、注入泡沫、粘土或添加剂，进行强制搅拌，使碴土具有可塑性和不透水性，以使螺旋机排土顺畅，土舱内的压力容易控制和稳定。四、土压平衡盾构机功能特点和施工工艺（一）土压平衡盾构机功能特点(1)、刀具选型刀盘结构与布局应适应土层性质并防止磨损，刀盘可通过最大碴土粒径，开口率等要满足工程需要。刀盘前面安装切削刀具，沿刀盘侧面，刀盘钢结构圆周面焊有耐磨条。刀盘可沿顺时针及逆时针两个方向旋转，在刀盘背面装有四根搅动臂，可避免牛腿部位形成泥饼，刀具刀头镶嵌硬质合金头，刀具周围焊接耐磨层。(2)、推进千斤顶推进千斤顶安装在中盾，油缸侧装在中盾前法兰上，顶杆侧支承端装有特氟龙垫。推进千斤顶在与管片接触端装有支承靴，

10、通过支承靴作用于管片环上。 推进千斤顶可以通过单个控制或通过分组控制以达到调整掘进方向的功能。(3)、尾盾、铰接油缸 尾盾焊接成一个整体，通过被动跟随的铰接式油缸与主盾体相连。尾盾驱动系统中包括铰接油缸的驱动泵。注浆管线埋于盾尾钢板中。主要通过盾构机掘进姿态来进行被动式控制铰接油缸的伸长量；在掘进过程中，可手动伸长或收缩铰接油缸的伸长量。(4)、尾盾密封与润滑尾盾后部装有两室三排钢丝刷环密封，以防止地下水浸入，只有在两个密封室都充满密封油脂时，才能真正起到密封的作用。在隧道掘进过程中，当密封室内的油脂开始变得稀薄时，就必须保证有油脂被连续补充注入。 (5)、土压传感器土压传感器可以显示出土仓的

11、压力，土压力传感器可以拆卸下来，根据所提供的测试数据进行重新校准和调试，同时盾构机也将进行相应的调整。传感器的零配件在重新调试时可以更换。根据地表沉降测量的反馈信息调整土仓压力的设定，通过调整盾构机的掘进速度和排土速度之间的平衡来调节土压平衡。 (6)、人闸气压调节 由于换刀需要，要求定期查看刀具磨损情况，并针对磨损情况进行换刀。在气压法换刀情况下需要通过人闸进行气压调节，在开式换刀或查看刀具磨损的情况下，直接把土仓压力降为0bar，对土仓进行降温，旋转刀盘进行作业。在气压换刀的情况下，需要对双室的气压进行调整。（二）、盾构机始发主要工艺（1）盾构机组装 （2）洞门密封 （3）洞门加固与破除

12、（4）安装反力架及负环管片（1）盾构机组装后配套台车及其它设备下井示意图盾构机安装示意图（一） 盾构机安装示意图（二）盾构机安装示意图（三） 北京地铁8号线01标1#台车及电瓶车吊装就位（2）洞门密封由于洞圈与盾构外径有一定的间隙，为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由橡胶帘布、扇形压板等组成的密封装置、并增设注浆孔，作为洞口的防水措施。 安装止水帘幕及扇形压板（3）洞门加固与破除在盾构机下井、到达以前，对始发井、接受井端头进行加固，加固方法采用地面旋喷桩加固，旋喷桩采用直径900mm、间距700mm的三重管。加固目的：稳固土体，防止塌方；止水；保持盾构机始发阶段的正

13、确姿态。 始发前破除洞门 出洞前破除洞门盾构进、出洞加固1）盾构进出洞前，应对工作井端头一定范围内土体进行加固,加固措施采用旋喷桩、水泥搅拌桩。地铁多用旋喷桩加固，加固范围一般端头69m,地铁8号线为6m长。2 ）经加固后的土体应有很好的均质性、自立性、无侧限抗压强度为大于2MPa，渗透系数小于10-8cm/sec。盾构始发前监理应对旋喷桩加固效果进行钻芯见证检验，及洞门各部位打探孔检查确认地质情况。（4）安装反力架及负环管片负环安装示意图北京地铁8号线反力架及负环管片示意图（三）土压平衡盾构机掘进工艺土压平衡盾构施工工艺示意图盾构掘进目前，国内轨道交通区间盾构法施工用盾构设备多为德、日、法盾

14、构机（海瑞克、小松、维尔特），盾构掘进第一个100米，一般由总承包单位机施人员同外方技术人员一同操作运行，之后由中方独立操作施工。如遇问题再请外方厂家及时配合处理。因此确保设备的熟练使用和维护的及时性是成功掘进的关键。 中央控制室（一） 司机操作（二）碴土运输 碴土运输（三）管片拼装管片生产过程中，监理应驻场监理，试生产应做三环拼装试验的检查验收，并按生产环的批次进行检漏等试验，确保生产质量。 管片拼装 管片连接 管片与管片拼装示意图 三环拼装试验 检漏试验 测量内径 检漏试验 检测缝宽4、管片同步注浆与二次注浆为填补盾尾间隙、超挖及施工过程中的地层损失，有效控制地基变位，采用盾尾同步注浆，辅

15、以管片后注浆。本工程盾构同步注浆系统，利用搅拌站在地面进行浆液搅拌后，运送至盾构机的浆液罐中，用4个注浆泵通过盾体中预设的管路注入管片与土体间空隙。通过管片背后注浆，可以减少地基沉陷量，保证环境安全；确保管片衬砌稳定性；作为隧道衬砌防水的第一道防线，提供长期、均质、稳定的防水功能。注浆材料选择充分考虑土体条件及满足盾构机注浆方式要求，拌制的浆液应具有泵送性好、不离析、压注后收缩小、凝结强度大于土体强度等特性。工程中选用由砂、粉煤灰、膨润土、水、水泥组成浆液。浆液配比先根据经验、试验、理论计算求出，施工中视地质与施工情况适当进行调整。注浆压力选择以能充足填充盾尾间隙、超挖及施工过程中其他因素造成

16、的地层损失为原则，根据相应部位土压力、水压力、泥浆压力以及衬砌的强度选择合适的压力，一般出口处压力为0.10.3Mpa。压浆量考虑其渗透性、收缩性、脱水、超挖等因素，取间隙的150%250%，对注浆的管理一般结合地基变位情况进行注浆压力及注浆量的综合管理。二次（或多次）注浆是弥补同步注浆的不足，减少地表沉降的有效辅助手段，主要视地表沉降情况和其它具体情况而定。 搅拌站 地面浆液搅拌 同步注浆5、盾构掘进方向控制与监测盾构机配备一套VMT自动激光导向系统，主要由激光全站仪、电子激光靶、控制箱、计算机及其它配套硬件和软件组成。用于盾构掘进方向控制。激光全站仪第一次定位采用人工测量，随后的定位可由自

17、动导向系统自己确定，激光全站仪与激光靶的距离一般在100200m范围内，具体还受洞内空气折射能力、激光能量的大小和隧道曲线半径等的影响。盾构机的传感器分别测量推进千斤顶和铰接千斤顶左、右、上、下四个位置的伸长量，并将结果传到控制室内的计算机中。上述各项测量结果可以不断地以数据和图表形式反映到控制室内的操作屏幕上，及时指导盾构机操作手进行操作。结合专门的管片排列软件，每环掘进结束后，还可以自动确定未来若干环需要的管片的型式，从而指导管片的吊装和运输。（四）盾构机接收工艺盾构机到达与接收：盾构推至最后50100 m时，是盾构到站的施工阶段。在盾构机到达前完成端头土体加固、安装接受托架、破除洞门。五

18、、盾构机选型考虑的因素（一）工程地质条件(1)粘性土及粉土层盾构机在该地层中施工时，一般较容易控制，但常会发生刀盘粘附导致增大阻力和螺旋输送机的粘附堵塞，因而盾构机选型时应通过刀盘形式、开口率、刀具、加泥位置等考虑解决办法。(2)砂性土层盾构机在砂性土层施工比在粘土层施工稍为困难。砂性土一般摩擦阻力大，渗透性好，在盾构机推进挤压下水分很快排出，土体强度提高，故不仅盾构机推进摩擦阻力大，而且开挖面土压力也较大，常会导致盾构机刀盘扭矩和总推力不足的问题。另外，盾构机密封舱内刀具切削下来的砂土不易搅拌成均匀的塑流体，特别是在无水砂性土层中施工，有时甚至实现不了与开挖面土压力保持动态平衡的需要，操作不

19、当会出现开挖面上方的局部坍塌。再有，北京地区砂性土中石英含量较大，刀具磨损较严重，并伴有损坏盾尾密封系统的现象。因此盾构机选型时，应将设备的推力、刀盘的扭矩、形式、开口率，以及加泥加泡沫系统等内容作为重点统筹考虑。(3)砂卵石地层北京地区的砂卵石地层一般级配良好，含砂率在25 40之间盾构机在此地层中施工远比在砂性土层中施工困难：首先是盾构机密封舱内建立土压平衡比较困难，甚至盾构机实现不了土压平衡的功能；其次是大粒径砂卵石不但切削或破碎困难，而且切削下来的碴土经螺旋输送机向外排出也十分困难；再次是刀盘(刀具)和螺旋输送机以及密封舱内壁磨损严重，而且盾构机 掘进过程中产生的震动和噪音对周边环境影

20、响较大等等。因此盾构机选型时，必须从如何解决上述三个问题出发，对刀盘支撑方式、刀盘形式，刀具形状及布置方式，加泥加泡沫系统等方面认真研究，保证所选机型适应砂卵石地层的施工。(4)粉质粘土、粘质粉土、中细砂互层对于此类地层，盾构机施工比较容易有时甚至不用加泥只需加水即能顺利施工。(5)中砂、粉质粘土、砂卵石互层对于此类地层，盾构机施工比砂性土层困难，而远比砂卵石层容易，所需注重问题与前三项类似，但因为几类地质交互的原因，情况有较大变化。（二）工程水文条件对于采用密闭式盾构机技术施工，除工作井施工需要考虑降水外，区间隧道盾构机施工时对地下水只需稍加注意即可(对于密封0.6MPa以下的水压力， 就目

21、前盾构机技术水平已很容易)。对于城市特殊水，因其产生原因和作用于土体的状况复杂多变，不应一概而论。有些情况其对地层土体物理力学性能的影响较 大，如土体被特殊水长期浸泡变软或由于管道渗漏其周围土体不断被水带走后形成不规则空穴等等，给盾构施工沉降控制造成很大困难。因此盾构机选型时对城市特 殊水的影响需特别加以考虑。（三）曲线施工根据城市地铁的使用要求以及城市交通网的规划，地铁隧道必然存在曲线部分，而节能型车站通常为进站上坡出站下坡，也有坡度较大的竖曲线部分；另外地 铁隧道线形设计或施工时，常为避开既有构筑物，不得已改变线形，也会出现曲线。因此盾构机所装备的功能，应满足曲线推进的要求。设计在曲线段一

22、般采用楔形 管片，但为减少曲线施工对土层的干扰，除采用楔形管片外，设计盾构机时还可以考虑采用油压分区控制、实现千斤顶可自由编组；或采用仿形刀装置、铰 接机构等功能综合解决。（四）地下构筑物众多北京是一个拥有一千多万人口的特大城市，地下修建了大量的构筑物，如上下水管道、煤气、热力、电力、通讯、人防工程等。北京又是一个古老的城市，除地下可能有大量文物外，旧繁华市区还可能存在一些年代久远、损坏严重、存在严重渗滑的各种管道。而由于历史的原因，北京市城市建设档案管理相对滞后，很难 弄清地下各种构筑物的分布状况。工程勘测时，因钻孔距离的局限，隧道沿线总存在勘测的空当，实际上还存在地铁隧道上方地面现有大量房

23、屋建筑，不能实施勘 测。因此盾构法施工过程中，会遇到各种障碍物或异物，并且往往不具备从地面进行处理的条件，给盾构掘进施工带来意想不到的困难。盾构机选型时，应考虑北京 地下构筑物众多的现实，提出相应的解决办法。（五）浅覆土及隧道穿越建筑物下方隧道穿越建筑物下方，特别是旧有民房(穿越其它现存构筑物两者距离过近的情况也可划归此类)，是城市隧道采用盾构法施工的首选原因；另由于种种原因，地铁 隧道总会有局部埋深不大，隧道覆土较浅的地段，故盾构机在上述条件下施工不可避免。对此稍作分析即可知道，这两种情况下盾构法施工所需要考虑的问题都是如 何控制土体(地面)沉降或变形，避免引起地面建筑物下沉、倾斜、开裂或者

24、避免造成相邻构筑物损坏。根据盾构法施工经验如果施工控制不好，确实会引起隧道 前方或周边土体产生较大沉降与变形，造成地面房屋开裂或严重干扰相邻构筑物。因而盾构机选型时，将盾构机配备控制土体沉降与变形的功能以及具有操作简便、 灵巧等性能作为重点考察内容。（六） 同一台盾构机多次解体、搬运、组装调试与掘进根据北京地区地质条件，盾构机的使用寿命一般可达6km甚至10km以上，而盾构法隧道工程标段划分不会过大，估计在两个区间左右，即单线长度不大于 4km，低于盾构机的使用寿命。笔者认为应考虑我国国情，尽可能增加盾构机用于工程施工的长度。故所选盾构机在确保适应北京各类地层施工的前提下，须充分 考虑盾构机分

25、块的合理性，既要保证盾构机的整体质量，又要满足便于组装、解体和搬运的要求。六、盾构法施工的质量控制要点1.盾构始发（出洞）阶段盾构始发（出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发（出洞）前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。1.1盾构始发井及土体加固盾构始发井一般建在车站端头，结构尺寸要严格按设计要求建成。始发井后推力墙在盾构起步时，承受千斤顶巨大的反推力，因此该推力墙必须具备足够的强度和刚度，在千斤顶反推力的作用下，不产生过大变形。为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的

26、地下管线和建（构）筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。根据地质情况，加固做法通常采用地面旋喷注浆法，提高土体的抗剪、抗压强度，减少地层渗透性，通常要求加固后的土体单轴抗压强度不低于1MPa,加固范围在始发井周边盾构长度加三层管片环宽的范围进行，同时加固后，地面应满足盾构机整体吊装进洞的需要（盾构整体重在300T左右）盾构进洞时要凿除前进方向始发井壁上的钻孔桩，加固土体后，在凿桩时地层仍能保持稳定。盾构接收井除无推力墙外，其余结构尺寸加固要求，基本同始发井。监理人员对始发井（接收井）的监理要特别关注加固范围和效果。在确保加固效果满足设计要求前提下，才能同意盾构出洞，否则应督促承包方及时

27、采取补救措施。针对土体加固监理人员应重点关注以下三方面： 加固土体与围护结构间隙封闭由于加固土体与围护结构之间存在间隙，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，并监督承包方予以落实。加固土体的强度加固土体的强度是否满足设计要求是衡量加固效果的首要指标，可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员应对承包方钻芯取样过程进行见证，确保取样工作的真实性。加固土体的均匀性检验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。监理人员应监督承包方在洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后，合理布

28、置探孔（选择有代表性部位、数量一般不少于58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。1.2盾构始发基座设置盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否，直接影响到盾构机始发姿态好坏。监理在检查盾构始发基座时，应重点复核以下内容：洞门位置及尺寸在基座设置前，监理人员应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。盾构始发基座位置盾构始发基座的设置依据不仅包括洞门中心的位置、还包括设计坡度与平面方向。在始发基座设置完毕，为确保盾构机

29、能以最佳的姿态出洞。监理人员应复核基座顶部导向轨的位置（平面位置及高程），确保盾构搁置位置和方向满足设计轴线的要求。1.3盾构机及后配套设备吊装、调试、井下验收盾构机进场前,必须向监理报验产品合格证明,经监理验收合格后方可进场。吊装必须有专项施工方案报监理审批后方可吊装。大吊车进场前,大吊车设备合格证及吊车司机上岗证必须报监理审批,审批合格后,方可进场,按照吊装专项方案进行吊装,监理对盾构机吊装全过程进行安全监理,发现安全隐患和不符合吊装要求,立刻制止，保证吊装安全顺利。盾构机吊装井下施工现场后,进行安装工作。组装完毕后进行调试,调试合格后报监理验收,验收合格后投入使用。盾构法隧道施工主要依靠

30、盾构掘进机及配套设备完成掘进任务，由于受工作井内空间限制，需将盾构机及后配套台车分节吊装运至井下，并在井下安装、调试和试运转。土压平衡式盾构机及后配套设备构成主要由盾构壳体（包括刀盘及切口环、支撑环、盾尾）、推进系统、拼装系统、油脂润滑系统、监控系统等组成。监理在井下验收工作中的重点是对盾构机及后配套设备主要部件和系统检查和核对，并对试运转情况进行见证，在验收合格前提下可批准盾构机及配套设备投入使用。1.4 后盾支撑系统安装盾构前进的动力是通过千斤顶来提供，而盾构始发时千斤顶顶力是作用在后盾支撑系统之上。一般后盾支撑体系是由钢反力架、钢支撑、临时衬砌（负环管片）等组成，监理在监督过程中应重点关

31、注后盾支撑系统是否满足其技术要求，即后盾支撑系统必须有足够的刚度和强度，确保在顶力作用下不发生变形。1.5洞门围护结构凿除（出洞侧）地铁盾构法隧道施工一般以车站主体结构两端端头井作为盾构始发井和接收井。盾构在始发前需对始发井出洞侧洞口围护结构进行分次凿除(一般分为两次，第一次先割除背水面钢筋及凿除围护结构砼至迎水面钢筋，第二次出洞前再清除剩余部分)，一方面清除盾构出洞前障碍，另一方面第一次凿除围护结构后通过打探孔可进一步直观的观察盾构出洞土体加固的效果。监理在洞门围护结构凿除后应对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断出洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全出洞的要求。1.6盾构出洞装置安

32、装由于隧道洞口与盾构之间存在建筑间隙，易造成泥水流失，从而引起地面沉降及周围建筑物、管线位移，因此需安装出洞装置。一般包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈等。监理应重点对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漏。1.7盾构始发出洞盾构出洞准备工作就续后，为减少正面土体暴露时间，盾构从始发基座导轨上应及时向前推进，使盾构切口切入土层直至盾构壳体进入洞口的过程称为“盾构始发出洞”。该关键环节监理应进行旁站监督，并重点做好以下工作：观察割除围护结构迎水面钢筋后盾构机应迅速靠上洞口正面土体。观察盾

33、构出洞期间洞口有无渗漏的状况，发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。检查前仓土压力设置是否合适，观察土仓有无砼块，发现后督促承包单位及时清除。第一环正环拼装前检查最后一环负环管片的拼装位置。检查千斤顶使用状况，防止盾构出洞后出现姿态“上飘”现象。2.盾构试掘进和正式掘进阶段根据盾构法施工工艺的特点，盾构安全出洞后需通过前100环试推进寻求最佳施工参数，为全线的正常推进提供符合实际土层特点的技术参数。不论在试掘进还是正式掘进阶段，监理可以通过观察盾构机控制室内仪器仪表显示的数据、审查承包单位上报的盾构掘进施工报表、通过监测数据分析隧道及地面沉降情况等手段进行动态监控，及时掌握和分析施工技术参数变化，

34、检查盾构掘进中的姿态、管片拼装的质量、注浆作业的效果等，督促承包单位采取相应的措施确保盾构掘进施工质量和周边环境的安全。盾构推进及调整主要依靠盾构千斤顶，为了保持盾构姿态、方向、高程准确无误，要加强激光导向，并定期跟进中线控制桩，加密施工中线、标高的测量频率，并据以随时调整输入数据，保证激光导向的正确无误，使盾构的前进始终按预定目标进行。在砂卵石地段，除刀头容易磨损外，由于卵石粒径不同，分布不均，容易产生较大扭矩，对盾构姿态，方向均会产生不利影响，此段地质情况，要加强超前探测，力求详细掌握卵石情况，提前制定可靠措施。在曲线段，主要依靠盾构机内不同方位千斤顶推力的调整，达到曲线线型的要求。为此要

35、根据不同区段地层的力学特性，根据已有盾构推进的经验，精确地调整千斤顶的推力值，盾构机轴线与设计轴线的偏差，应始终控制在50mm范围内，管片拼装的允许最大偏差，径向相邻管片错台应4mm环向5mm，衬砌环的椭圆度控制在5D范围内（D为管片环外径）。盾构推进过程中，要加强监控量测，防止推力过大引起地层隆起，同时也要防止出土量过大，引起地层沉降量加大。并应严格落实盾片背后的同步注浆，及时填充管片与地层间的空隙，减少地层的沉降。注浆材料应选用微膨胀型，以保证注浆效果。盾构推进过程中，发生下列情况，应停止推进，查明情况，措施到位后再施工。当盾构前方发生坍塌或遇有障碍时；盾构自转角度过大或位置偏离过大；盾构

36、推力比预计值增大；可能危及管片防水，运输或注浆遇到障碍时等。盾构姿态方向、高程发生偏差，应逐步微量予以调整，直至调整到正确状态，严禁硬调猛纠。当盾构需要暂停推进时，在前方土压力的作用下，盾构可能产生后退情况，并造成开挖面地表沉陷，因此应采取对开挖面和盾尾进行封闭等措施防止盾构后退造成的不良影响。盾构掘进与地下建（构）筑物或地下管线下穿或靠近，推进过程中，除加强监控量测外，有些地段还应提前进行加固处理。当遇到这种超近距离穿越，为保证各方面的安全，应采取得力措施，这些措施主要有：进入该区段之前，停止掘进，全面检查盾构机正常否；对盾构施工参数进行调整，达到最佳优化的匹配；盾构穿越构筑物下方时，严格控

37、制土舱压力，严格掌握推进量、出土量等；严格控制同步注浆，达到最佳填充效果；严格控制盾构的姿态，变化不应过大，过频，少量调整应慎重操作；从地面提前对结构物周围地层进行旋喷注浆加固，改善结构周边围岩性能，控制施工时产生变形，同时加强监控量测工作。2.1盾构机施工参数管理由于土压平衡式盾构采用电子计算机控制系统，能自动控制刀盘转速、盾构推进速度及前进方向，并及时反映掘进中的施工参数。这些施工参数的确定是根据地质条件情况、环境监测情况，进行反复量测、调整和优化的过程，若发现异常需及时调整。因此，对盾构施工参数的管理应贯穿于盾构掘进过程的始终。监理在监督过程中可通过审查承包方施工报表，观察盾构机控制室内

38、监控设备等手段，及时收集和分析有关施工参数的信息，通过信息反馈，动态掌握施工参数的变化。盾构机监控系统能反映的施工参数很多（如土压力、刀盘油压和转速、盾构掘进速度等），对于这些施工参数的管理监理在工作中应重点关注以下几项：土压力土压平衡式盾构机掘进的原理是建立开挖面前后水土压力平衡。在盾构掘进不同阶段，盾构机工况是从非土压平衡通过在初始出洞阶段逐步过渡到土压平衡，再到进洞阶段由土压平衡逐步过度到非土压平衡，即土压力设定是变化的（在理论数值上它与土体容重、覆土深度、侧向土压力系数有关），施工中需要不断通过不同的土质、覆土厚度、结合环境监测的数据进行调整。因此，平衡土压值的设定是土压平衡式盾构施工

39、关键，监理应予以重点关注，并通过计算理论土压力与实际设定土压力进行比较，判断实际设定土压力是否满足施工的需要，督促承包方合理的设定土压力。出土量土压平衡式盾构是以切口环作为密闭土仓，盾构推进中切削后土体进入密闭土仓，随着进土量增加建立一定的土压力，再通过螺旋输送机完成排土，而土仓压力值是通过出土量来控制的。因此，出土量的多少直接影响土仓压力。掘进速度掘进速度快慢与设定的土压力值密切相关，监理人员可通过计算每环理论出土量与实际每环出土量相比较，判断出土量是否正常。盾构掘进的速度主要受盾构设备进、出土速度的限制，若进出土速度不协调，极易出现正面土体失稳和地表沉降等不良现象。因此，监理应重点督促承包

40、方均衡连续组织掘进作业，当出现异常情况时（如遇到阻碍、遇到不良地质、盾构姿态偏离较大等），应及时停止掘进，封闭正面土体，查明原因后采取相应的措施处理。千斤顶推力盾构是依靠安装在支撑环周围的千斤顶推力向前推进的，推力的大小与盾构掘进所遇到的阻力有关，正确的使用千斤顶是盾构是否能沿设计轴线（标高）方向准确前进的关键。因此，在每环推进前，监理应根据前面几环承包方申报的盾构推进的现状报表，分析盾构趋势，督促承包方正确的选择千斤顶的编组，合理地进行纠偏。2.2盾构掘进姿态控制盾构姿态测量数据所谓盾构姿态具体是指盾构掘进中现状空间位置（包括高程和平面位置）。盾构姿态控制就是将盾构轴线控制在与设计允许偏差范

41、围内。盾构姿态控制的好坏，不仅关系到盾构轴线是否能在已定的空间内在设计轴线允许偏差内推进，而且还影响到后续工序管片拼装的质量（只有盾构掘进姿态控制在允许误差之内，才能确保管片拼装能在理想的位置）。因此，在盾构掘进阶段对盾构姿态的控制始终应做为监理人员监督的重中之重。根据地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）条（2003版）规定“盾构掘进中应严格控制中线平面位置和高程，其允许偏差均为50mm，发现偏离应逐步纠正，不得猛纠硬调”。监理在实施对盾构姿态控制时，应严格以规范要求为控制准则。监理在工作中针对盾构姿态的控制，首先应熟悉和掌握设计线型要求，即隧道平面曲线和竖曲线的线型情况（包

42、括里程、长度、坡度、半径等），其次还应重点监控以下内容：盾构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、安全地推进。盾构纠偏量盾构在推进过程中不可能一直处于理想状况（尤其是在曲线段），会产生不同程度的偏向。影响盾构的偏向的因素很多，也很复杂（如地质条件的因素、机械设备的因素、施工操作的因素等等），施工中一般可通过调整千斤顶编组或纠偏材料（粘贴在管片上）进行纠偏。监理工程师不仅应做到及时根据盾构姿态测

43、量数据，分析盾构姿态，督促承包商控制好掘进方向，平稳地控制盾构推进的轴线。而且在每环管片拼装前对盾构姿态进行复查，发现偏差，督促承包方合理的制定纠偏方案和纠偏量，及时采取纠偏措施，避免误差累积。2.3管片制作拼装控制根据盾构法施工工艺管片成环的特点：管片是盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的。它是盾构法施工的关键工序，管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。因此，为确保管片拼装的质量满足设计和规范的要求，监理应重点抓好以下环节：管片制作监控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。地下铁道工程施工及验收规范（G

44、B50299-1999）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，在满足以下条件的前提下才能允许管片出厂。制作管片模具的精度符合规范要求；制作管片类型、管片脱模后成品外观质量及尺寸偏差满足设计和规范要求；管片的砼抗压强度及抗渗指标满足设计要求；管片的检漏检测和三环试拼装检验符合规范要求；管片进场检查管片制作合格后需根据现场施工需要分批由预制厂运输至现场。监理对进场管片的检查是对管片制作质量的第二次复查。检查的重点包括：根据管片排序图核对进场管片规格是否满足施工需要。审查进场管片出厂质量合格证明文件。复查进场管片外观质量，若发现缺陷应及时督促

45、承包单位进行修补。管片拼装前检查根据管片接缝防水设计要求一般需粘贴防水密封垫，监理工程师应在管片拼装前对密封垫粘贴位置和粘贴质量逐块检查。管片成环后检查管片成环后的质量是衡量和判断盾构法隧道质量合格与否的主要依据。（地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）条对管片拼装质量提出了具体的要求（本工程以20环为一个检验批进行验收）。监理在进行检查中应重点检查以下内容：（1）高程和平面偏差。（2）纵、环向相邻管片高差和纵、环向缝隙宽度。（3）纵、环向相邻管片螺栓连接。2.4注浆作业监控盾构法工艺施工隧道，由于盾构壳体与拼装管片之间存在“建筑空隙”，如不及时填充，势必产生土层扰动变形，造成

46、地面变形（严重的危及到地面建筑和地下管线的安全使用）或隧道结构变形。注浆作业是盾构法隧道施工控制地面和隧道结构变形主要技术措施之一，通过压浆填充“建筑空隙”控制变形量。施工中的注浆工艺分为同步注浆、衬砌后补注浆，无论采用哪种工艺，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。3 盾构接收（进洞）阶段盾构接收（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

47、工的成败。在盾构进洞前后监理需监督承包单位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，就位在盾构接收基座上。3.1盾构进洞土体加固盾构进洞区域土体加固一般与出洞区域土体加固是同时进行，对盾构进洞土体加固效果的检验可参照对盾构出洞土体加固。3.2盾构接收基座设置盾构接收基座用于接收进洞后的盾构机，由于盾构进洞姿态是未知的。在盾构接收（进洞）前监理仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面为原则），确保盾构机进洞后能平稳、安全推上基座。3.3进洞前盾构姿态监控在盾构进洞前100环监理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，是准确评估盾

48、构进洞前的姿态和拟定进洞段掘进轴线的重要依据。监理复核数据应通过与承包方复核数据的比较，分析误差是否在允许偏差之内，从而正确的指导进洞段盾构推进的方向。3.4洞门围护结构凿除（进洞侧）盾构进洞前需对接收井内围护结构背水面钢筋进行割除及砼凿除，通过打探孔实际验证盾构进洞区域土体加固的效果。监理在洞门围护结构凿除后同样需对其后土体自立性、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，否则应督促承包方采取补救措施。3.5盾构接收进洞盾构接收（进洞）准备工作就续后，盾构机向前推进，在前端刀盘露出土体直至盾构壳体顺利推上接收基座的过程称为“盾构接收进洞”。该关键环节监理应进行旁站监督，并重点做好以下工作：观察进洞洞口有无渗漏的状况，发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。督促承包方及时安装洞口拉紧装置，并检查其牢固性。七、盾构法施工的安全控制要点1、盾构施工监理控制 (1)盾构隧道施工中临时用电很多，必须采用三级配电，二级保护，尤其要配备足够的分配电箱，电箱要用铁皮制作，不能用木板或胶板等其它材料代替，并要真正做到一机、一闸、一箱、一漏等四个一。往