盾構(gòu)下穿敏感建筑物監(jiān)理技術(shù)研究

喻正國(guó)

[鐵四院（湖北）工程監(jiān)理咨詢有限公司，湖北 武漢430061]

0 引言

在城市化進(jìn)程不斷加速的背景下，地下空間的開發(fā)和利用日益重要，而盾構(gòu)作為一種先進(jìn)的地下隧道施工技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于城市交通、供水、排水等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。但是，盾構(gòu)下穿敏感建筑物的工程施工往往面臨著巨大的挑戰(zhàn)。敏感建筑物的保護(hù)、施工質(zhì)量以及監(jiān)測(cè)控制等問題，都需要精確應(yīng)用監(jiān)理技術(shù)，以確保工程施工順利進(jìn)行并保障其質(zhì)量可靠。

1 工程概況

某軌道交通項(xiàng)目建設(shè)長(zhǎng)度為4563.291m，區(qū)間線路出車站后向南前行，側(cè)穿京廣鐵路客運(yùn)專線，下穿東湖后向東偏轉(zhuǎn)，大角度下（側(cè)）穿多座鐵路高架橋（京廣高鐵高架橋、武漢普客聯(lián)絡(luò)線下行高架橋、灄武線上下行高架橋）、多處鐵路路基（武漢普客聯(lián)絡(luò)線上行、動(dòng)車組走行右線、動(dòng)車組走行左線）及三環(huán)線路基后，繼續(xù)向東下穿大量民房、倉(cāng)庫(kù)等建筑物，過青化路后向南偏轉(zhuǎn)下穿廠房、武東編組站后向東偏轉(zhuǎn)沿武東路進(jìn)入武東站。線路平面最小曲線半徑500m，線間距約10～32.4m。該區(qū)間縱斷面線路采用“W”形坡，線路最大縱坡為23.518‰，結(jié)構(gòu)覆土厚度約11.5～30.4m。該項(xiàng)目需要穿越7 路線，是當(dāng)?shù)刂匾牡叵陆煌?xiàng)目，對(duì)于改善道路交通運(yùn)行以及交通狀況有著重要的意義。

工程地質(zhì)：線路所在地段均屬剝蝕堆積壟崗區(qū)（長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地）。地面高程一般在20.2～38.6m 之間，最大高差約18.4m，線路高程由北向南呈增大趨勢(shì)，地形整體較為平坦。隧道主要位于（10-1）粉質(zhì)黏土、（13-1）殘積土、（13-3）殘積土、（15a-1）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、（15a-2）中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

2 盾構(gòu)下穿敏感建筑物監(jiān)理技術(shù)

2.1 管片設(shè)計(jì)監(jiān)理

在軌道交通施工區(qū)域的下方進(jìn)行管片襯砌的設(shè)計(jì)和施工是一項(xiàng)關(guān)鍵的工程環(huán)節(jié)，需要監(jiān)理人員充分把握各項(xiàng)技術(shù)要求，以確保結(jié)構(gòu)的安全和性能符合工程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

第一，監(jiān)理應(yīng)確保管片的設(shè)計(jì)符合工程的具體要求，這包括對(duì)地下交通隧道的負(fù)荷、使用條件和環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行全面掌握，確保管片的設(shè)計(jì)能夠滿足這些需求。監(jiān)理需要檢查設(shè)計(jì)圖紙，包括管片的尺寸、厚度、強(qiáng)度等技術(shù)參數(shù)，以確保其符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。此外，監(jiān)理還需要確保管片的設(shè)計(jì)考慮地下水位、地下巖層、土壤條件等因素，防止日后出現(xiàn)滲水、滲透或地質(zhì)災(zāi)害等問題。

第二，監(jiān)理需要密切關(guān)注管片的材料選擇和質(zhì)量控制。監(jiān)理應(yīng)確保所選用的材料符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并且具有必要的質(zhì)量認(rèn)證。此外，監(jiān)理需要檢查管片材料的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，以確保其性能和強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。監(jiān)理還需要監(jiān)督材料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，以確保在施工過程中不會(huì)受到污染或損壞。

第三，監(jiān)理要關(guān)注管片的配筋布置。監(jiān)理需要檢查配筋圖紙，確保鋼筋的種類、規(guī)格和數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求。特別是需要關(guān)注管片的受力部位，如梁、墻等，確保其有足夠的鋼筋配備，以滿足承載和抗震要求。監(jiān)理還需要確保鋼筋的安裝質(zhì)量，包括鋼筋的間距、嵌入深度和固定方式等，以防止在施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題[1]。

2.2 盾構(gòu)下穿風(fēng)險(xiǎn)分析及評(píng)估

為保證盾構(gòu)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)管理，確保現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員熟悉各個(gè)潛在風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境因素的具體位置，監(jiān)理部門需要組織人員對(duì)盾構(gòu)下穿施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，監(jiān)理人員應(yīng)按照相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施向工程人員做專門的風(fēng)險(xiǎn)說明，特別強(qiáng)調(diào)沿線的潛在風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境點(diǎn)位和對(duì)這些環(huán)境點(diǎn)位的穿越風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2.3 設(shè)置盾構(gòu)下穿試驗(yàn)段，總結(jié)技術(shù)儲(chǔ)備

在盾構(gòu)下穿工程中，監(jiān)理需要合理設(shè)置試驗(yàn)段以總結(jié)技術(shù)儲(chǔ)備。

首先，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況選擇合適的位置，通常選取工程難度相對(duì)較低的區(qū)域，以降低風(fēng)險(xiǎn)。

其次，監(jiān)理團(tuán)隊(duì)要確保試驗(yàn)段的尺寸、地質(zhì)條件、地下水位等要素與實(shí)際工程相符，以保證試驗(yàn)的可比性。在試驗(yàn)段施工中，監(jiān)理需密切關(guān)注施工工藝、機(jī)械設(shè)備的性能、材料質(zhì)量等關(guān)鍵因素，確保其符合工程要求。同時(shí)，監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)施工過程中的問題和挑戰(zhàn)進(jìn)行及時(shí)記錄和分析，并提出改進(jìn)建議。

最后，監(jiān)理要求承包商充分配合，提供必要的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行綜合評(píng)估和總結(jié)技術(shù)儲(chǔ)備的工作。

2.4 微型鉆孔灌注樁施工監(jiān)理控制

在進(jìn)行微型鉆孔灌注樁施工前，監(jiān)理人員需負(fù)責(zé)指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行試成孔操作，通常需要進(jìn)行至少2個(gè)以上的試成孔操作。該步驟的目的是核對(duì)地質(zhì)資料是否符合要求，同時(shí)審查施工設(shè)備和施工工藝是否滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。監(jiān)理人員在檢測(cè)過程中，需著重關(guān)注孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性以及回淤等方面的情況。如果發(fā)現(xiàn)任何不符合要求的情況，需迅速組織技術(shù)人員進(jìn)行整改處理。

2.4.1 鉆機(jī)就位

在具體施工環(huán)節(jié)，當(dāng)工作平臺(tái)搭設(shè)完成，便可以開始進(jìn)行鉆機(jī)的安裝工作。首先，需要將鉆機(jī)移動(dòng)至指定位置，確保鉆機(jī)的轉(zhuǎn)盤中心與護(hù)筒中心完美對(duì)齊。這一步驟至關(guān)重要，因?yàn)殂@機(jī)的準(zhǔn)確對(duì)正直接影響著后續(xù)工作的順利進(jìn)行。在此過程中，起吊鉆頭設(shè)備是必不可少的，其主要作用是確保鉆機(jī)與樁位之間的對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)確無誤，以保證誤差不會(huì)超出設(shè)計(jì)方案規(guī)定的范圍。

按照目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，樁位的偏差應(yīng)該控制在20mm 以內(nèi)，而垂直度誤差則不能超過1%，只有在這些要求得到滿足的情況下，鉆孔才能被認(rèn)為是合格的。在鉆機(jī)就位后，必須確保鉆機(jī)的底盤處于水平狀態(tài)。監(jiān)理人員將對(duì)鉆機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)檢查，以確保其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。只有當(dāng)鉆機(jī)的狀態(tài)完全符合要求時(shí)，方可開始進(jìn)行鉆孔作業(yè)。對(duì)于需要進(jìn)行斜樁成孔的情況，需要采用特殊的方法，通常是通過使用鉆機(jī)腳板進(jìn)行墊高。這樣可以確保鉆孔的傾斜度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而滿足工程的需要。這一過程需要特別小心和精確，以確保斜樁成孔的質(zhì)量和精度[3]。

2.4.2 成孔及清孔

需要監(jiān)理人員全程參與監(jiān)督和指導(dǎo)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，采用適宜的方法進(jìn)行施工。根據(jù)具體情況，選擇干式成孔或者采用泥漿護(hù)壁循環(huán)成孔的方式。此外，監(jiān)理人員應(yīng)確保高壓水槍的壓力和流量在合適范圍內(nèi)，以有效清除掉盾構(gòu)機(jī)前方的土壤和巖石。

同時(shí)，監(jiān)理要密切關(guān)注清孔過程中產(chǎn)生的沉渣，確保它們被有效處理和清除，以避免堵塞和影響盾構(gòu)機(jī)正常推進(jìn)。監(jiān)理還需要檢查清孔工作是否符合環(huán)保要求，包括廢水排放的處理和處理液的儲(chǔ)存等方面，確保施工過程對(duì)環(huán)境沒有負(fù)面影響。此外，監(jiān)理要時(shí)刻關(guān)注清孔工作的安全，確保操作人員采取適當(dāng)?shù)陌踩胧瑴p少意外事件的發(fā)生。

2.4.3 安放加筋材料及回填石料

在該工程中，主要采用鋼筋、鋼管或其他型鋼制作加筋材料，并將它們?cè)O(shè)置于微型鉆孔中。為確保工程質(zhì)量符合要求，監(jiān)理人員需要密切與技術(shù)人員合作，以確保加筋材料的選擇和應(yīng)用符合工程規(guī)范。在這個(gè)過程中，監(jiān)理人員需要引導(dǎo)技術(shù)人員嚴(yán)格控制碎石粒徑，以滿足微型樁的施工標(biāo)準(zhǔn)，通常要求粒徑不超過微型樁直徑的1/10，這可以有效避免粒徑過大導(dǎo)致卡滯等問題。完成鉆孔后，回填石料是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但也容易出現(xiàn)縮徑、塌孔等問題。為掌握這些潛在問題，監(jiān)理人員需要現(xiàn)場(chǎng)督促施工人員加快加筋材料的吊放速度，并縮短注漿時(shí)間，以避免可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞的情況[4]。

2.5 盾構(gòu)下穿鐵路應(yīng)急控制監(jiān)理

為確保盾構(gòu)機(jī)下穿鐵路的安全，監(jiān)理部需要采取一系列措施，包括對(duì)應(yīng)急物資、人員落實(shí)情況進(jìn)行檢查確認(rèn)，并與項(xiàng)目部、應(yīng)急人員合作，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查勘，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)人員的監(jiān)理工作交底，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)情況。

第一，監(jiān)理部需要查驗(yàn)下穿鐵路所需的應(yīng)急物資是否已經(jīng)充分落實(shí)。這些物資包括但不限于緊急救援設(shè)備、防護(hù)用具等，確保在發(fā)生緊急情況時(shí)能夠迅速投入使用，降低事故的影響。

第二，要求項(xiàng)目部及安全監(jiān)理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員在盾構(gòu)機(jī)穿越期間加強(qiáng)巡視，以保證能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，如地面冒漿等。通過密切監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況，可以及時(shí)采取措施來避免事故的發(fā)生。

第三，建議項(xiàng)目部與鐵路維護(hù)單位建立暢通的聯(lián)系機(jī)制，確保在發(fā)現(xiàn)任何異常情況時(shí)，能夠迅速組織人員進(jìn)行搶險(xiǎn)。這種協(xié)作機(jī)制將有助于更快地解決潛在的問題，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

第四，要求所有人員和所需物資都要在工地附近儲(chǔ)備，并能夠在接到通知后的短時(shí)間內(nèi)（例如15min內(nèi)）到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)開展作業(yè)。這確保在發(fā)生緊急情況時(shí)，能夠迅速動(dòng)員人員和物資，采取必要的措施。

第五，監(jiān)理部還應(yīng)要求盾構(gòu)機(jī)廠家對(duì)鉸接螺旋機(jī)閘口進(jìn)行安全檢查，并出具檢查記錄，以確保其正常運(yùn)行。這一步驟有助于預(yù)防機(jī)械故障，確保盾構(gòu)機(jī)能夠順利穿越鐵路。

3 盾構(gòu)下穿敏感建筑物監(jiān)理控制要點(diǎn)

3.1 盾構(gòu)機(jī)的選定和施工方案的制訂優(yōu)化

監(jiān)理人員應(yīng)與設(shè)計(jì)單位和施工方合作，針對(duì)地質(zhì)特點(diǎn)考察和選配盾構(gòu)機(jī)，該段大多穿越泥巖段，應(yīng)選擇直徑6.9m 的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，根據(jù)工期及場(chǎng)地要求，采取兩端始發(fā)同向掘進(jìn)的四臺(tái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工。制訂詳細(xì)的盾構(gòu)下穿敏感建筑物的施工方案，包括施工的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、施工方法、控制參數(shù)等內(nèi)容。在制訂方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)敏感建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地質(zhì)情況和周邊環(huán)境，選擇合適的施工方法和控制策略，以確保施工安全。在該工程中，監(jiān)理人員對(duì)盾構(gòu)方案提出的近十條審查意見均在過程中得到實(shí)施，起到很好的控制作用。

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

因鐵路部門規(guī)定不允許外部單位進(jìn)入線內(nèi)，該項(xiàng)目只能獲取鐵路部門監(jiān)測(cè)結(jié)果。為更加直觀及時(shí)掌握鐵路變形情況，監(jiān)理部要求施工單位采取周邊變形觀測(cè)和軌道間地表監(jiān)測(cè)的方法，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和判斷。倘若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出安全范圍，監(jiān)理人員應(yīng)及時(shí)發(fā)出預(yù)警。下穿鐵路臨近段每5m 設(shè)置一道監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)段共計(jì)11 處，區(qū)間掘進(jìn)期間，每間隔6h 進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。此處節(jié)選左線隧道正上方監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，單點(diǎn)累計(jì)最大沉降均在2.0mm 以內(nèi)。

監(jiān)理人員應(yīng)確保在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝完備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括地面沉降、振動(dòng)、變形等多方面。這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析判斷是否出現(xiàn)異常情況，為及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)和措施提供依據(jù)[5]。

3.3 控制施工參數(shù)

盾構(gòu)下穿鐵路最佳施工參數(shù)如下，土倉(cāng)壓力：1.85～2.05bar（路基段+0.2bar）；注漿量及注漿壓力：6～6.5m3（每4 環(huán)補(bǔ)漿）；油缸伸長(zhǎng)：平均1950mm，出土平均5 斗半，每班每環(huán)渣重平均120±6t；掘進(jìn)速度：50±10mm/min。

監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)盾構(gòu)施工參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，包括刀盤推進(jìn)速度、推力、注漿壓力等。合理控制參數(shù)能夠減小對(duì)敏感建筑物的影響，避免出現(xiàn)過大的地面沉降或振動(dòng)。

3.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析

為能夠更加準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，確保盾構(gòu)下穿鐵路施工平穩(wěn)安全，監(jiān)理人員需24h 對(duì)盾構(gòu)主要參數(shù)、每斗出土方量（精確到0.1m3）、掘進(jìn)時(shí)間、同步注漿方量、盾衛(wèi)間隙等數(shù)據(jù)進(jìn)行旁站登記。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況及數(shù)據(jù)匯總分析，個(gè)別下穿點(diǎn)位變形極大是由同步注漿補(bǔ)漿及二次注漿過于集中造成，其中779 環(huán)注漿約1.33m3、781環(huán)補(bǔ)漿約1m3、782環(huán)注漿約1.3m3，最后通過及時(shí)的補(bǔ)漿作業(yè)控制管片上浮及地面變形，起到很好的控制作用。

4 結(jié)語

總之，在盾構(gòu)下穿敏感建筑物的工程施工過程中，監(jiān)理人員的嚴(yán)格履職是基礎(chǔ)要素，豐富扎實(shí)的監(jiān)理技術(shù)對(duì)盾構(gòu)的順利掘進(jìn)和應(yīng)用至關(guān)重要。通過精確的監(jiān)測(cè)、控制手段，能夠確保盾構(gòu)上部敏感建筑物的結(jié)構(gòu)安全，有效避免因施工而引發(fā)的損害風(fēng)險(xiǎn)。今后，在類似工程開展時(shí)，監(jiān)理人員還要不斷創(chuàng)新監(jiān)理、做好監(jiān)理方案優(yōu)化，為盾構(gòu)下穿敏感建筑物的工程施工提供安全監(jiān)管方案，確保工程能穩(wěn)定開展。