浅析盾构进、出洞施工的监理控制.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅析盾构进、出洞施工的监理控制.精品文档.浅析盾构进、出洞施工的监理控制摘要：对盾构进出洞施工中各道工序存在的施工风险进行分析，指出进出洞施工时风险管理的重要性，并指出监理控制方法。关键词：盾构进出洞；施工风险；监理控制前言：盾构进出洞施工既是盾构法隧道施工中的关键环节，也是一道风险性较大的工序。在盾构进出洞过程中，施工环节较多，工作量集中，各工种交叉施工频繁，设备人员众多，工作零乱，对施工的组织和协调要求较高。在盾构进出洞施工中，如稍有疏忽或麻痹就可能造成重大的质量和安全事故，作为盾构法隧道施工的监理单位，在督促施工单位严格按照规范、方案组织施工的同时，如何对的各风险点进行控制是盾构进出洞监理工作的重点。通过对近年来盾构进出洞施工时发生的险情进行分析和总结后，笔者认为在盾构法隧道施工中对盾构进出洞的质量、安全造成较大影响的因素主要有以下几类：1、 盾构进、出洞加固的影响2、 盾构进、出洞区域地质和管线情况的影响3、 盾构进、出洞时轴线偏差的影响4、 地面环境的影响5、 应急预案准备是否充分的影响下面，笔者就针对上述影响因素展开一定的探讨和分析，并就盾构进出洞施工时监理的现场控制提出一些建议，旨在抛砖引玉求教于同行专家。1、抓好盾构进出洞施工加固在盾构进出洞施工时，为确保洞门外土体在洞门凿除后可稳定自立相当长的一段时间，可根据不同的工况条件对洞门处土体进行盾构的进出洞施工中要确保洞门暴露后正面土体的稳定，就必须对洞口的地质状况进行调查，然后采取有效的技术措施对洞门处土体进行必要的加固，以满足盾构进、出洞条件。目前常用的土体加固方法有高压旋喷桩、深层搅拌桩、SMW工法以及冻结法，下面就针对上述加固形式做简要介绍：11高压选喷、搅拌桩以及SMW工法的控制高压旋喷桩、深层搅拌桩以及SMW工法的加固原理大致相同，均为通过旋喷、搅拌等方式向原状土掺入水泥，有效的提高加固区的地基承载力，并改善土质从而达到较好的止水效果。有所区别的是SMW工法加固是在搅拌桩加固的基础上再在加固体中插入H型钢或板桩等加强基材，从而达到在保证加固体强度的情况下尽可能的减小加固范围的效果。在采用上述几种加固方式时，为保证加固体有足够的强度、良好的自立性及抗渗止水性能，现场监理人员在加固施工时应重点控制以下几点：1.1.1 严把进场材料的审核关在进、出洞加固施工时，监理人员首先要对进场的水泥、型钢以及板桩等施工材料的质量进行严格检查。水泥要按相关的材料检测要求要求做好见证取样工作，在复试合格（至少是三天检测合格）后方可用于工程。此外，对用于SMW工法桩的型钢、板桩等加强基材要重点检查强度、垂直度等指标。如加固基材需要对接的，监理人员应按照钢结构焊接规范的要求对焊接质量进行全数检查，以防止基材起拔时出现断桩现象，从而而影响进、出洞的安全。1.1.2 保证加固体的强度和抗渗性进、出洞加固土体的强度、自立性以及止水效果能否达到设计要求是保证洞门凿除后正面土体不会出现坍塌的前提条件。由于加固施工不存在隐蔽验收项目，并且施工的效果仅能通过加固体取芯试验（1%）及洞门探孔（单圆5个，双圆9个）得知，即使加大检查的数量，也不能确保加固体的质量完全符合要求。（毕竟洞门加固与坑底加固的要求相差较远）。所以要想保证进、出洞加固的效果，监理人员就必须加大事中控制的力度和检查频率，必要时可安排人员进行旁站。施工过程中要重点控制好于强度、抗渗性紧密相关的进场水泥用量，水泥浆比重、提升速度注浆压力以及桩间搭接等重要施工参数。尤其是对进场的水泥用量，监理人员要认真做好进场验收和统计工作。1.1.3 控制好加固体渗漏水盾构进、出洞施工时出现的洞门渗漏水及水土流失现象一般情况下多为加固体的桩间搭接不足或桩身垂直度出现较大的偏差导致加固体开叉等原因造成。为避免出现上述情况，监理人员应对施工单位标定的桩位进行放样复核，充分保证桩间的搭接长度满足设计及规范要求。其次在加固施工过程中，监理人员应督促施工单位采用仪器或吊线的方式对桩机的垂直度进行反复校正，发现偏差后及时进行调整。如出现垂直度偏差较大且调整效果不理想时，应在通知设计在偏差部位增加补桩。1.1.4 其他控制项目在采用SMW工法桩作为进、出洞加固时，监理人员还应督促施工单位做好型钢、板桩等基材表面隔离剂的涂刷工作，因为如果此项工作不到位将会造成基材起拔困难或大量水泥加固体包裹在基材上被一起拔出，甚至会发生基材断裂现象（基材本身或对接质量存在缺陷时可能发生）。在加固基材拔除完成后，监理人员还应对原型钢孔洞的充填注浆工作进行旁站监督，以避免因注浆工作不到位造成周边环境出现较大的沉降（在周边环境复杂时此项工作尤为重要）。12 进、出洞冻结法加固的控制冻结法依据冷却地层的方式，可以分为直接冻结和间接冻结两种，而根据冷位置的不同又可分为水平冻结和垂直冻结。虽然冻结加固的施工类型较多，但其施工原理却基本相同，均为利用冷热交换原则，用温度较低的液氮或盐水等媒介循环带走预定加固土体内的热量，最终使冻结土体胶圈并形成具有一定厚度、强度同时又能抗渗的冻土壁。所以在采用冻结法施工时，冰冻土体的强度、冻结壁的厚度及冻结土体的交圈质量是监理人员控制的重点。1.2.1 严格控制冰冻孔的施工质量由于冻土的发展速度基本稳定在23/d之内（根据施工经验确定），且冻土在发展到一定的范围时冻结效果会出现明显的衰减，所以冻结管的排距、间距以及深度的设置是决定冻土壁能够在设计的冻结时间内胶圈，并达到设计强度的关键因素。在冻结孔施工前，对于冻结孔的布设位置监理人员要严格进行复核，避免冰冻孔出现较大的开孔偏差。冻结孔施工过程中，监理人员要采用精密仪器对冻结孔的深度和垂直度进行测量，发现偏差后及时进行调整，从而达到将冻结孔的终孔偏差控制在设计及规范允许范围内的目的。1.2.2 关注积极冻结时的温度变化冻结施工过程中，测温孔温度变化及去、回路盐水温差的变化是表明积极冻结施工是否正常的依据。在进、出洞的冰冻期间，部分施工及监理人员存在麻痹大意思想，疏于对冰冻施工的巡视检查，仅通过上报的施工报表对冰冻施工进行控制，结果出现冻土壁的强度和厚度在预定的冰冻时间内未达到设计要求的情况。冰冻区域的水文地质不良（地下水流速过快）、周边区域内有降水施工或冻结管存在泄露等原因均能导致上述情况的发生。如果在冻结过程中，能够及时发现测温孔或去回路盐水温度的异常变化从而及早采取相应的措施，就能够极大程度的确保施工质量、安全及进度。1.2.3 及时进行盾构施工参数的调整由于冻结法施工具有冻结温度低（一般为-10）、冻结壁强度高（水泥土加固的一般强度在0.5-1Mpa之间，而-10的冻土强度则为2-3MPa）及冻土暴露后强度损失较快等特点，所以在采用冰冻法加固的进出洞施工时要根据实际施工情况及时的调整盾构的各项施工参数，监理人员可以督促施工单位通过减小推进速度、减小正面土压力、适当开启超挖刀以及解除盾构的连锁装置等措施避免出现盾构被冻或大量冻土涌入接收井导致盾构无法爬上发射架等险情的发生。1.2.4 冻胀、融沉的处理不容忽视冻结施工时冻土的膨胀和隆起以及解冻时的地基下沉几乎不可避免，但通过及时、有效的施工措施可以有效的减小冻胀融沉对周边环境的影响。监理部在审核冰冻法施工方案时，应把施工方案中针对环境变形所采取的措施作为审查重点之一。在控制冻土膨胀、隆起时监理部应对泄压孔的布设数量以及布设位置进行检查、验收。在进行融沉注浆施工时，浆液的配比、注浆量以及注浆压力等参数应作为监理巡视、旁站检查的重点，以避免过量注浆造成对周边环境的二次影响。2. 特殊地质和复杂管线情况下的控制措施就上海地区而言，受技术水平和施工风险等因素影响，现有的盾构进、出洞施工基本在层、1及2中进行，局部地质条件较差的进、出洞施工可能会涉及到3-2层微承压水层。此外由于目前在建的轨道交通多集中在城市商业和经济比较发达，人口比较密集的区域，所以在盾构接收和始发井的周边势必存在较多的市政管线，甚至部分管线可能会紧贴盾构进、出洞加固区。在此类恶劣的工况下实施盾构进、出洞施工，稍有不慎即会出现洞口渗漏水、涌砂、以及管线移位变形等险情。如果险情处理不及时或处理措施不当，就会出现路面塌陷、管线变形等事故，不但会造成重大经济损失亦会造成恶劣的社会影响。2.1 事前充分调查，不打无准备之仗。进出洞施工前，监理人员应督促施工单位对进出洞区域处的管线情况做细致的调查，摸清不同管线的分布情况,这包括管线的规格、型号、平面位置以及埋深等。对部分重要管线要配合相应的管线的单位做出有针对性的保护措施（移位、临时封堵等）。尤其是对各管线在进出洞区域内的阀门分布情况要做到心中有数，施工中要安排专人现场监护，一旦发现险情应立即关闭相关的管线阀门，最大程度的减小事故的影响。此外，在盾构进出洞前，监理单位要积极协助配合业主和各市政管线单位协调沟通，通报盾构进出洞的施工安排，尽可能要求他们在进、出洞施工时对重要管线进行现场监控。2.2 做好加固体检测和洞门探孔工作在地质条件复杂的情况下进行进出洞施工时，除了对加固体的施工质量进行严格控制外，在水泥土试块制作和加固取芯时，监理人员必须按要求进行旁站见证，以防施工单位弄虚作假。另外在盾构进、出洞封门凿除前，可要求施工单位适当增加洞门的探孔（尤其是下部探孔）数量、深度，以便较好的了解洞门外加固体的止水和自立性情况。2.3 其他施工措施控制除采取上述措施外，监理部还可督促施工单位在进出洞时增加其他的施工措施以控制进出洞的安全和质量。比如可以采用二次或多次进洞的方式以增加进洞的安全性；或者在盾构机尾部开孔注浆，打环箍，这种方式即可有效的避免盾尾漏水漏砂，又可有效的保证盾构的进洞姿态；另外在承压水层进出洞时，可再在进出洞区域进行降水以降低土层中的含水量，从而增加施工的安全性。3、 盾构进、出洞段轴线的监理控制盾构法施工轴线是盾构法隧道轴线的重要环节，隧道的竣工成型轴线更是标志隧道质量的主要指标，更为关键的是一旦盾构轴线出现偏差，盾构进、出洞就难以顺利实施。就盾构进洞轴线控制与出洞轴线控制相比，盾构进洞轴线只要通过加强进洞段施工轴线复测和根据盾构的进洞姿态适当的调整接收架的角度即可较为准确的控制，但盾构出洞段的轴线却受多种因素的影响，下面就对能够对盾构出洞轴线造成影响的因素做简单的介绍：3.1 控制好盾构发射架安装坡度和千斤顶顶力由于盾构出洞时负环管片的安装一般为开口形式，位于盾构下半部的千斤顶顶力要大于盾构的上半部，盾构机容易出现抬头现象，所以根据以往工程中的监理经验，应通过大于设计坡度的基座安装进行调整。另外，由于加固体比原状土的强度高出数倍，盾构机在脱出加固区切削原状土时，容易出现盾构下沉现象，这时就应通过加大盾构机下部千斤顶的推力来进行调整。3.2 做好进出洞段施工参数的控制盾构出洞前，监理应严格审查各项施工参数设定值，以及在不同地质条件下，为增加土渣的流动性和止水性所需填充的添加剂。施工过程中应根据地层变形量等信息反馈及时对平衡压力设定值、推进速度等施工参数做出调整，从而达到对盾构轴线的控制。3.3 盾构后靠要安装牢靠盾构法施工前100m为盾构出洞段施工区域。盾构出发时的反力通过钢制后靠结构传至后面的井壁，监理应要求施工单位将钢制后靠与井壁结构间的空隙填充密实，保证推力的传递良好。为增强钢制后靠的抗弯变形能力，钢后靠与井壁之间要通过多点焊接牢固，这样盾构出洞推进时千斤顶的区域及油压值可自由选择，便于盾构运动轨迹及轴线的控制。4、 重点关注环境监测，旨在指导盾构施工。监测是施工的眼睛，监测工作能为信息化施工提供准确的数据，并且大部分施工险情的前兆通常都能通过准确的监测数据反映。为保证真实、及时、准确地做好监测数据预报工作，我们应从以下几点抓好施工监测的质量管理工作。4.1 做好监测点的保护工作监测点是获取第一手资料的载体，监测点的保护是做好监测工作的前提。施工现场各工种队伍多、人员多，给监测点保护带来一定的困难。为加强监测点的保护，监理部要督促监测单位做好以下几点：4.1.1 积极与参建各方协调，争取各方的支持，做好监测点的保护。4.1.2 对重要监测点采取措施加以保护，并在监测点上做好醒目的标志。4.1.3加强对监测点的巡视检查，发现问题及时解决。4.2 密切配合工况，实施跟踪监测由于施工风险是动态的、不具有预见性的。为了确保盾构的进、出洞安全，就必须及时了解施工工况的实时变化。为此，监理部可要求监测单位根究现场施工情况，对施工过程进行全过程跟踪监测。同时要根究工况的变化及时调整监测频率，结合工况分析监测数据，增强数据的可靠性。根据以往的经验，建议将施工监测频率增加为：盾构进入进、出洞影响区时4次/d，盾构切削加固区土体时2h/次。5、 应急预案落到实处，发现险情及时处理。施工即有风险，隧道盾构施工也不例外，但只要发现及时、处理得当，险情就能得到较好控制，也不会造成大的经济损失和社会影响。尤其是在进出洞施工时，监理单位更应增强风险应急的预控和管理力度。5.1 做好应急抢险的准备工作在对施工单位编制的应急预案审批的同时，监理单位应重点对现场准备的应急抢险材料、设备以及人员的准备工作等进行检查。该项工作应作为盾构进、出洞验收的主要项目进行检查，以避免施工险情出现时，因为应急措施落实较慢导致险情进一步发展从而造成险情失控。5.2 出现险情及时处理由于施工单位从经济和对外影响等方面考虑，往往对险情的处理抱有侥幸心理，在现场处理无效或效果不佳后才将险情上报，这往往将险情处理的最佳时机白白浪费，从而导致险情的进一步扩大。对于这种情况，就要求监理人员能够对施工过程中出现的险情做出及时、准确的判断，要并督促施工单位及时进行应急处理以控制险情的进一步发展。在无法判断险情的危险性时，切不可轻信施工单位对险情处理的承诺，而应及时的按照预定程序及时启动应急预案，请专业的抢险队伍进场处理以确保施工的安全。参考资料：盾构法隧道施工技术及应用、地下铁路施工及验收规范