超大直徑盾構越江隧道質量管理和控制分析

王 波

（中鐵十四局集團大盾構工程有限公司，江蘇 南京 210000）

隨著我國經濟迅猛發展和城市化進程不斷加快，超大直徑盾構機技術在越江隧道施工中得到了廣泛應用。超大直徑盾構施工技術對施工工藝要求較高、施工技術相對復雜，對參與施工的相關部門和施工監理單位提出了更高的要求。因此，在對超大直徑盾構隧道進行質量控制時，要深入分析實際工程項目施工中的質量通病，并提出相應的控制策略，通過超大直徑盾構技術的應用為工程建設提供技術支持，提高隧道施工整體質量。

1 工程概況與布置

1.1 工程總體布置

艮山東路過江隧道西起12號大街與23號大街交叉口以東、東至大江東濱江二路互通立交（規劃）接線，主要包括過江隧道、綜合管廊（約1 600m）、機電、裝修、地面接線道路等工程。過江隧道主線工程全長4 616m，其中隧道段4 462.26m，路基段153.74m；設風塔2座，管理中心1座。根據功能、路線埋深的不同以及施工需要，分為下沙暗埋段、下沙工作井（接收井）、盾構段、大江東工作井（始發井）、大江東暗埋段、大江東敞開段、路基段等。

1.2 隧道橫斷面布置

越江隧道的橫斷面布置分為兩個階段：第一階段為盾構階段。盾構階段為圓形橫斷面，圓形隧道的橫斷面分為上、中、下三大部分，上部主要布置排煙通道，中間為行車道層，底層是服務層。車道寬3.5×2+3.75=10.75m，路緣帶寬度0.5 m，側凈寬度0.75m，總寬12.25m。隧洞外直徑14.5m，內直徑13.3m，管片厚度0.6m。環徑為2m，環段為9+1，采用普通楔行環方式進行錯縫拼接，以及斜螺栓連接。第二階段為明挖段。主隧道明挖暗埋段橫斷面為兩車道孔+中間管道廊道；開口明挖段為 U形結構，工程設備主要布置在兩側邊墻上。

2 超大直徑盾構越江隧道施工要點

（1）超大直徑盾構駕駛者要熟練掌握機械性能，正確操作盾構機械，避免發生隧道軸線、地面沉降等問題。

（2）實時檢測越江隧道的沉降，一旦發生突發事件，需要在第一時間進行施工參數調整。

（3）需要收集超大直徑盾構實際施工參數，并結合實時監測數據資料進行分析，充分發揮盾構在糾正隧道軸線和地面沉降等方面的作用，從而為江底施工提供數據保障。

（4）相關人員要熟練掌握相關構件拼接工藝技術，以保證整體施工質量。

3 超大直徑盾構越江隧道施工質量管理與控制

3.1 工程管線較長，規模較大

艮山東路過江隧道主線全長4 614m，工程面多、線路長、規模大，越江隧道眼線構造多、管線多、實際施工困難。同時，工程所需施工方法、大型設備較多。在江的兩岸邊段采用明挖現澆鋼筋混凝土結構，施工主要采用SMW工法樁、重力式擋墻及地下連續墻等多種圍護結構。除有關土建工程外，還包括空調、通風、排水、照明供電等多項工程設備的安裝。工程實際規模較大，所采用的施工方法和設備管理是施工中的重點和難點。

交代結構(即鈉長石交代集合體)：主要由葉片狀鈉長石和糖粒狀鈉長石兩種組成，次有石英、針狀電氣石。葉片狀鈉長石(即板柱狀、柱狀)：其粒度為0.1mm×0.1mm，最大粒度為1mm×2mm，一般為0.5mm×1mm，糖粒狀鈉長石晶體大小一般為0.1mm×0.1mm。

根據工程建設特點，無論是政府還是施工監理單位都需要提前介入工程質量管理工作，做好相關重點與難點的溝通。一方面，要加強預控能力。施工單位首先要對實際施工設計方案和監理單位進行統一規劃，對比較重要的方案要提前進行設計，對施工監理、驗收等環節要提前做好準備，對相關技術的應用也要提前協調。另一方面，需要設立專家小組。本工程中專家小組充分利用相關數據資源，為施工項目的全過程提供數據支持，使工程中出現的問題在第一時間得到解決，保證了施工質量。

3.2 參建單位較多，協調困難

艮山東路越江隧道工程是一個較為復雜的系統工程項目，參與單位比較多，如總承包商、施工單位、設計單位、材料供應商、政府部門、分包單位等。因此，在工程實際施工期間，如果需要施工協調則牽涉單位較多，如果無法在一開始就得到協調結果，很可能會延誤施工進度、影響施工質量。所以，如何用科學有效的方法進行協調工作管理是該項目的重點和難點問題。

（1） 成立各單位項目協調小組。由各單位的項目主管下一級成立協調小組，也可由其中一個單位成立施工質量管理小組，配備現代化OA系統和 BIM技術系統，以建立一個工程項目平臺，供各單位主管之間進行溝通協調。

（2）與參與施工的各單位負責人做好內部溝通。主要針對施工項目進行宏觀管理分析，這樣做可以在一定程度上防止工程出現較大質量問題。

（3）明確各參建單位的管理責任。在艮山東路過江隧道工程建設過程中，參建單位較多，各參建單位之間要簽訂相關合同，建立相應的管理制度，細化施工進度計劃和管理制度，明確各責任單位，避免因各參建單位管理責任劃分不清而造成施工質量問題。

3.3 復雜條件下超大直徑盾構推進

艮山東路過江隧道采用單圓雙線盾構形式，盾構段全長3 210m。盾沿地質構造較為復雜，覆土淺、凈距小、盾構埋深大，這種情況對大型盾構設備和工程現場管理都有很高的施工要求。

（1）超大直徑泥水平衡盾構進出洞。在盾構出洞段施工中，覆土層厚度淺、凈距小，雖然屬于淺覆土盾構施工范圍，但安全風險相對較大，在施工質量控制層面無法有效掌握，洞門封堵是施工中的技術重點。在實際施工過程中，相關技術人員必須按要求使用設備性能極高的密封止水設備，在出洞時密封裝置才能起到保護作用，驗收時也要嚴格遵守出洞條件。在這個過程中需要成立管理小組，有效協調、管理現場。

（2）盾構段埋深較大，最大埋深為44.2m，這對盾構施工提出了很高要求。要科學合理地根據工程實際情況選擇合適的盾構機型號，計算盾構機尾部殼體的強度，防止盾構推進過程中出現盾尾變形而引發施工安全問題。

（3）長距離貫通測量分析。艮山東路過江隧道盾構全長3 210m，盾構貫通面在貫通過程中會出現縱向或橫向的錯位問題，為有效避免錯位，需要在越江隧道中心點進行定位。由于施工環境比較復雜，需采用現代化的GPS控制網，在施工控制的基礎上，布設涵蓋沿線單線工程的測量控制網，以保證工程數據的準確性。

（4）盾構穿越沼氣層。根據《艮山東路過江隧道工程有害氣體探測專項報告》得出，艮山東路過江隧道工程下沙段淺層發現明顯有害氣體，③7砂質粉土夾淤泥質粉質黏土、⑥2淤泥質粉質黏土夾粉土、⑥21砂質粉土夾淤泥質粉質黏土、⑥31層淤泥質粉質黏土檢測到有害氣體存在；過江段和江東段淺部地層未發現明顯有害氣體。根據實際的現場探測情況，本工程的⑥2層、⑥31層為氣源層，③5層、③7層、⑥2層、⑥21層、⑥31層、⑥3層為儲集層，淺部粉砂性地層土的孔隙較大，對天然氣的圈閉作用很差，不具備大量存儲有害氣體的條件。

3.4 軸線與地面沉降控制

3.4.1 軸線的控制

（1）管片的選型。合適的管片選型可以更加精確地控制施工軸線，特別是在施工過程中使用的通用環管片，通過管片旋轉時對應不同方向的楔形量，確定管片轉動角度。實際工程中若能正確選擇管片轉動角度，可以提升施工裝配的整體質量，從而保證越江隧道符合軸線設計。此外，在超大直徑盾構機施工中，環形管片作為盾構推進的后盾設備，起著引導盾構推進的作用。

（2）盾構姿態的控制。超大直徑盾構姿態控制是盾構技術施工的主要環節。推進過程中，主要以千斤頂為動力向前推進，這樣便于控制主軸。采用千斤頂推進時應嚴格控制盾構機推進速度，同時，盾構駕駛人員通過實時監控系統隨時查看盾構推進過程的方位信息，及時調整推進姿態和推進方向，以減少糾偏量。

3.4.2 地面沉降的控制

（1）為了使盾構推進的實測資料更加準確，需要建立良好的信息溝通網絡。在盾構推進過程中，要充分利用信息數據的實時反饋控制地面沉降，使盾構各軸線位置的沉降點保持一致，以便及時跟蹤沉降相關數據，及時調整相關參數。

（2）在推進過程中，需要控制切口水壓波動范圍在±0.01MPa內，以使切口和土壤保持穩定，減少對土壤的傷害。

（3）根據現場施工的實際地面沉降情況，及時調整水泥相關數據指標，以保證開挖面的安全穩定。

（4）有效控制漿液質量，同步注漿工藝參數，對于沉降量范圍較大的區域進行補漿。

3.5 同步施工分析

同步施工是艮山東路越江隧道施工重點，也是決定隧道超大直徑盾構推進和整體內部結構質量安全問題的核心部分。該施工工序較多，在大直徑盾構推進過程中，輸送漿料、輸送管片以及運輸車輛往來較為頻繁，同時，在越江隧道內還有許多大型構件吊裝及運輸組織等活動，如果缺乏管理秩序，勢必造成嚴重的安全事故，直接影響施工工序。總承包施工方案中應明確同步施工的管理程序，包括施工技術管理、組織措施、管理措施等內容。艮山東路過江隧道工程中的同步施工管理包括車輛限速、行人通行專區、設立臨時調度員等，這些都是保障施工順利進行的舉措。

3.6 機電安裝分析

（1）預埋、預留量較大。艮山東路過江隧道工程規模較大，因此，需要在機電安裝線路等方面保留較大孔洞。施工過程中，需要機電人員在土建施工前介入，做好機電設備安裝鋪設的前期工作，要建立機電、土建雙重驗收制度，以保證在施工前預留好機電設備安裝位置及孔洞。

（2）施工空間小，交叉作業多。艮山東路過江隧道工程設備安裝空間較小，各類專業施工作業較多，難以同時協調施工。因此，機電人員要提前細化交叉作業的施工安排，做好配合工作，不妨礙整個工程進度。

（3）聯動調試內容多，涉及專業廣。工程涉及單位多，所需施工設備和技術要求多，涉及層面廣，組織協調比較困難。所以，在聯動施工過程中，需要業主和施工單位共同組織各參建單位的領導討論施工聯動調試設備的相關方案，明確各施工單位的分工職責及相關內容，從而保證各施工單位順利施工，提高工程質量，維護各方利益。

4 結語

超大直徑盾構越江隧道工程是一項復雜、系統工程，需要參與方共同明確整個工程質量控制的重點和難點，并針對這些重點、難點問題提出合理解決措施，以保證整個工程的施工質量。