重庆地铁复合式TBM掘进施工监理方法探讨
【摘 要】地铁复合式丁BM掘进施工具有施工周期长、施工项目多、施工技术复杂、不可预见的风险因素多以及对社会环境影响大等特点,因此地铁施工属于一项高风险的建设工程。上海建科工程咨询有限公司在承建重庆市轨道交通六号线二期复合式试验段工程盾构工程监理中,组织科研及技术人员对此进行了复合式丁BM掘进施工监理方法的研究,为盾构机实现快速掘进高效优质建设该工程创造了条件。
【关键词】地铁盾构法监理方法工作流程
1.前言
随着我国经济的持续快速发展,城市化进程的不断加快,为了缓和城市交通拥挤的状况,国内很多大城市相继修建了地铁。一般来说,地铁隧道的施工方法主要包括盾构法、矿山法、明挖法等,而每种方法都有其优缺点和适用条件。其中,盾构法是一种施工过程中依靠盾构自身刚性支护,不断地在前方开挖土体,并在盾尾进行管片拼装和壁后注浆的隧道施工方法[1]l2]。由于盾构法具有施工速度快、机械化程度高以及对周围环境扰动小等优势,因此成为了城市地铁建设采用较多的施工方法,并先后在上海、北京、广州、深圳、天津、南京等城市的地铁建设中被广泛应用。但是,地铁盾构法施工具有施工周期长、施工项目多、施工技术复杂、不可预见的风险因素多以及对社会环境影响大等特点,因此地铁施工属于一项高风险的建设工程[3][4]。
重庆市轨道交通六号线二期复合式试验段工程茶园段工程地质条件复杂,各种地层相互交错,岩石强度差异大。隧道所穿越的地层主要有砂岩、砂质泥岩、泥岩、泥质砂岩、粘性土回填层,因此施工中引进了复合式TBM,上海建科工程咨询有限公司在承建重庆市轨道交通六号线二期复合式试验段工程盾构工程监理中,组织科研及技术人员对此进行了研究,为盾构机实现快速掘进,高效优质建设该工程创造了条件。
2.工程概括及特点
复合式TBM试验段标段区间线路总长巧.26双线公里,共分为:茶园段、蔡家段和北暗段。本工程拟投人的8台复合式TBM,刀盘直径6.28m,其中茶园段2台、蔡家段3段、北暗段3台。
2.1复合式TBM穿越地下管线
该工程主要管线有煤气、上水、电力等,施工难度较大,施工方应编制相应的施工方案,监理方对复合式TBM机穿越各类管线时加强监测数据分析。
2.2既有建筑物、道路的保护
区间复合式TBM北暗沿线附近的建筑物、道路较多,特别是复合式TBM机穿越北暗老城、居民区及城市道路,这里的建筑物多为多层建筑,部分建筑有桩基,对地面变形较敏感,复合式TBM推进过程中对该区域的建筑物影响较大,施工方应及时进行复合式TBM推进参数调整和做好同步注浆工作。
2.3复合式TBM机穿越土层
复合式TBM机推进中影响范围土层茶园段主要是砂岩与砂岩泥岩混合段;蔡家段主要是中砂岩、泥岩;北暗段中砂岩、泥岩、砂泥岩各30%,由于以上各种岩层抗压强度变化较大,砂岩最高可达41.1MPa,平均在30MPa,泥岩平均在8MPa。在复合式TBM推进过程中控制推进压力、推进速度、同步注浆量,确保复合式TBM机正常推进。
3.复合式丁BM推进质量控制监理控制要点
3.1复合式TBM推进质量控制监理工作流程

3.2复合式TBM出、进洞施工的监理控制
复合式TBM机进、出洞前,监理工程师应检查洞门是否按照设计进行管棚、超前小导管施做情况,检查注浆记录是否满足规范、设计要求,检查管棚、超前小导管验收记录。核对洞门测量记录、复测洞门位置标高等;复核始发台、接受台标高、轴线;复核反力架位置和与TBM轴线垂直度等相关记录。
组织业主、设计、地勘、施工对始发条件进行相关验收。认真审核施工单位提交的经施工单位技术负责人认可的进出洞方案,并提出监理意见。掌握复合式TBM进、出洞影响范围内的地下管线和周围建筑物的分布情况,在进、出洞施工方案中应有相应的技术措施对其保护。质量、安全监理工程师应督促施工单位按复合式TBM进、出洞方案落实施工措施,并认真检查落实情况。
复合式TBM出洞时,其后座管片拼装必须做到环端面平整,不得出现十字缝错缝、环缝出现张角等现象。复合式TBM应加快靠上洞门,同时向密封仓内加注泥浆,建立起土压。在复合式TBM进、出洞过程中,发现不安全因素,及时向施工单位提出,督促其立即整改,确保安全生产。
3.3复合式TBM轴线的监理控制
测量、质量监理工程师应针对施工单位所提交的复合式TBM轴线报表和管片轴线报表及时进行分析,确认复合式TBM轴线有否连续性向某一方向偏离,若有并且偏离值有继续扩大的现象,监理组应及时通知施工单位注意,并组织参建各方分析原因,及时采取有效技术措施予以纠偏。
复合式TBM推进施工过程中隧道轴线允许偏差值:

控制导线测量,地下施工控制导线是TBM掘进的依据,在管片底部的相应位置埋设洞内导线控制点,以始发井联系测量的井下起始边为支导线的起始边,沿隧道设计方向布设导线,直线段导线边长)200m,曲线段导线边长)100m布设一点,导线测量采用11级全站仪施测,左、右角各测三测回,左、右角平均值之和与3600较差应小于6’’,边长往返观测各三测回,往返观测平均值较差应小于7mm,每次延伸施工控制导线测量前,应对已有的施工控制导线前三个点进行检测。检测点如有变动,应选择另外稳定的施工控制导线点进行施工控制导线延伸测量。施工控制导线在隧道贯通前应测量三次,其测量时间与竖井定向同步。重合点重复测量的坐标值与原测量的坐标值较差小于10mm,应采用逐次的加权平均值作为施工控制导线延伸测量的起算值。施工控制导线如果≥1000m,应该布设施工控制导线网,以满足TBM施工的需要。
隧道贯通后利用始发井和接收井控制点进行贯通隧道导线的附合路线测量,并重新平差作为测量依据。隧道竣工测量内容包括隧道横向偏差值、高程偏差值、水平直径、竖直直径、椭圆度以及纵、横断面测量等。隧道直线段每12m,曲线段每5m测量一个净空断面,断面上的测点位置、数量按设计要求确定。断面测量可采用断面仪或全站仪极坐标等测量方法,断面点测量精度小于10mm。
3.4复合式TBM掘进施工的监理控制
复合式TBM切口切人土体后,根据岩土情况,督促施工单位及时向复合式TBM密封仓内灌人泥浆,建立起土压平衡系统。测量监理工程师应认真分析复合式TBM推进测量报表,严格控制复合式TBM推进轴线位置,并及时复核,对出现的轴线偏差及时通知施工单位进行纠偏,并控制每一环的纠偏量。充分了解复合式TBM掘进的沿途土质分布情况,会同施工单位设定相应的推进压力、推进速度。复合式TBM推进过程中应向刀盘内注膨润土或泡沫剂,改良开挖面的土质。加强复合式TBM掘进时的地质预测和泥土管理,特别是在泥岩中掘进时,要注意开挖面的地质情况和刀盘的工作状态。在泥岩地层掘进时应适量增加泡沫剂的注人量和选择比较大的泡沫加人比例,减小碴土的粘附性,降低泥饼产生的机率。一旦产生泥饼,督促施工单位及时采取对策,必要时采用人工处理的方式清除泥饼。必要时螺旋输送机内也要加人泡沫剂, 以增加碴土的流动性,利于碴土的排出。
督促施工单位做好同步注浆压浆位置、压浆量、压浆压力的记录。同时质量监理工程师每日应进行浆液稠度的检查。二次注浆应根据要求及监测情况进行壁后二次注浆,注浆材料和配合比必须按设计图纸的要求严格控制。对于隧道施工分段隧道的防迷流值,在隧道贯通后进行整个区间隧道防迷流测试。以上测试不合格,应及时上报建设单位,未得到建设单位同意的情况下,不得进行推进施工。
4.结束语
盾构施工技术在世界上的发展和应用已有上百年的历史,目前已经成为一种国际上较为普遍的地铁隧道工程施工方法。本文根据重庆地铁复合式TBM掘进施工情况,制定了复合式TBM推进质量控制监理工作流程,并从复合式TBM出、进洞施工、轴线、掘进施工三个方面对复合式TBM在重庆地区施工过程的监理控制方法进行分析,以期达到预期的质量控制目标。并为重庆地区以及其他类似地质条件的地铁隧道施工监理方法提供了很好的借鉴依据,具有很大的应用和参考价值,具有良好的经济与社会效益。
参考文献
「1]彭立敏,刘小兵.地下铁道.中国铁道出版社,2006,10
「2]刘建航,侯学渊.盾构法隧道.北京:中国铁道出版社,1991:329一639
「3]高俊强,胡灿.盾构推进和地表沉降的变化关系探讨.南京工业大学学报,200三,7,4(27)
「4〕谈小龙.盾构隧道施工行为控制的研究.南京:河海大学硕士学位论文.2002