盾構下穿敏感建筑物監理技術研究

喻正國

[鐵四院（湖北）工程監理咨詢有限公司，湖北 武漢430061]

0 引言

在城市化進程不斷加速的背景下，地下空間的開發和利用日益重要，而盾構作為一種先進的地下隧道施工技術，被廣泛應用于城市交通、供水、排水等基礎設施建設中。但是，盾構下穿敏感建筑物的工程施工往往面臨著巨大的挑戰。敏感建筑物的保護、施工質量以及監測控制等問題，都需要精確應用監理技術，以確保工程施工順利進行并保障其質量可靠。

1 工程概況

某軌道交通項目建設長度為4563.291m，區間線路出車站后向南前行，側穿京廣鐵路客運專線，下穿東湖后向東偏轉，大角度下（側）穿多座鐵路高架橋（京廣高鐵高架橋、武漢普客聯絡線下行高架橋、灄武線上下行高架橋）、多處鐵路路基（武漢普客聯絡線上行、動車組走行右線、動車組走行左線）及三環線路基后，繼續向東下穿大量民房、倉庫等建筑物，過青化路后向南偏轉下穿廠房、武東編組站后向東偏轉沿武東路進入武東站。線路平面最小曲線半徑500m，線間距約10～32.4m。該區間縱斷面線路采用“W”形坡，線路最大縱坡為23.518‰，結構覆土厚度約11.5～30.4m。該項目需要穿越7 路線，是當地重要的地下交通項目，對于改善道路交通運行以及交通狀況有著重要的意義。

工程地質：線路所在地段均屬剝蝕堆積壟崗區（長江Ⅲ級階地）。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，地形整體較為平坦。隧道主要位于（10-1）粉質黏土、（13-1）殘積土、（13-3）殘積土、（15a-1）強風化泥質粉砂巖、（15a-2）中風化泥質粉砂巖。

2 盾構下穿敏感建筑物監理技術

2.1 管片設計監理

在軌道交通施工區域的下方進行管片襯砌的設計和施工是一項關鍵的工程環節，需要監理人員充分把握各項技術要求，以確保結構的安全和性能符合工程標準的要求。

第一，監理應確保管片的設計符合工程的具體要求，這包括對地下交通隧道的負荷、使用條件和環境特點進行全面掌握，確保管片的設計能夠滿足這些需求。監理需要檢查設計圖紙，包括管片的尺寸、厚度、強度等技術參數，以確保其符合規范和標準。此外，監理還需要確保管片的設計考慮地下水位、地下巖層、土壤條件等因素，防止日后出現滲水、滲透或地質災害等問題。

第二，監理需要密切關注管片的材料選擇和質量控制。監理應確保所選用的材料符合相關規范和標準，并且具有必要的質量認證。此外，監理需要檢查管片材料的質量檢測報告，以確保其性能和強度滿足設計要求。監理還需要監督材料的儲存和運輸，以確保在施工過程中不會受到污染或損壞。

第三，監理要關注管片的配筋布置。監理需要檢查配筋圖紙，確保鋼筋的種類、規格和數量符合設計要求。特別是需要關注管片的受力部位，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。監理還需要確保鋼筋的安裝質量，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質量問題[1]。

2.2 盾構下穿風險分析及評估

為保證盾構施工過程中的風險管理，確保現場監理人員熟悉各個潛在風險環境因素的具體位置，監理部門需要組織人員對盾構下穿施工進行風險分析和評估。根據風險評估的結果，監理人員應按照相應的風險控制措施向工程人員做專門的風險說明，特別強調沿線的潛在風險環境點位和對這些環境點位的穿越風險[2]。

2.3 設置盾構下穿試驗段，總結技術儲備

在盾構下穿工程中，監理需要合理設置試驗段以總結技術儲備。

首先，應根據工程的具體情況選擇合適的位置，通常選取工程難度相對較低的區域，以降低風險。

其次，監理團隊要確保試驗段的尺寸、地質條件、地下水位等要素與實際工程相符，以保證試驗的可比性。在試驗段施工中，監理需密切關注施工工藝、機械設備的性能、材料質量等關鍵因素，確保其符合工程要求。同時，監理人員應對施工過程中的問題和挑戰進行及時記錄和分析，并提出改進建議。

最后，監理要求承包商充分配合，提供必要的技術資料和數據，以便進行綜合評估和總結技術儲備的工作。

2.4 微型鉆孔灌注樁施工監理控制

在進行微型鉆孔灌注樁施工前，監理人員需負責指導設計人員進行試成孔操作，通常需要進行至少2個以上的試成孔操作。該步驟的目的是核對地質資料是否符合要求，同時審查施工設備和施工工藝是否滿足現場實際需求。監理人員在檢測過程中，需著重關注孔徑、垂直度、孔壁穩定性以及回淤等方面的情況。如果發現任何不符合要求的情況，需迅速組織技術人員進行整改處理。

2.4.1 鉆機就位

在具體施工環節，當工作平臺搭設完成，便可以開始進行鉆機的安裝工作。首先，需要將鉆機移動至指定位置，確保鉆機的轉盤中心與護筒中心完美對齊。這一步驟至關重要，因為鉆機的準確對正直接影響著后續工作的順利進行。在此過程中，起吊鉆頭設備是必不可少的，其主要作用是確保鉆機與樁位之間的對準準確無誤，以保證誤差不會超出設計方案規定的范圍。

按照目前的技術標準，樁位的偏差應該控制在20mm 以內，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，鉆孔才能被認為是合格的。在鉆機就位后，必須確保鉆機的底盤處于水平狀態。監理人員將對鉆機的各項參數進行仔細檢查，以確保其達到設計要求。只有當鉆機的狀態完全符合要求時，方可開始進行鉆孔作業。對于需要進行斜樁成孔的情況，需要采用特殊的方法，通常是通過使用鉆機腳板進行墊高。這樣可以確保鉆孔的傾斜度能夠達到設計要求，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量和精度[3]。

2.4.2 成孔及清孔

需要監理人員全程參與監督和指導，綜合考慮現場的地質條件，采用適宜的方法進行施工。根據具體情況，選擇干式成孔或者采用泥漿護壁循環成孔的方式。此外，監理人員應確保高壓水槍的壓力和流量在合適范圍內，以有效清除掉盾構機前方的土壤和巖石。

同時，監理要密切關注清孔過程中產生的沉渣，確保它們被有效處理和清除，以避免堵塞和影響盾構機正常推進。監理還需要檢查清孔工作是否符合環保要求，包括廢水排放的處理和處理液的儲存等方面，確保施工過程對環境沒有負面影響。此外，監理要時刻關注清孔工作的安全，確保操作人員采取適當的安全措施，減少意外事件的發生。

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，并將它們設置于微型鉆孔中。為確保工程質量符合要求，監理人員需要密切與技術人員合作，以確保加筋材料的選擇和應用符合工程規范。在這個過程中，監理人員需要引導技術人員嚴格控制碎石粒徑，以滿足微型樁的施工標準，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致卡滯等問題。完成鉆孔后，回填石料是一個關鍵環節，但也容易出現縮徑、塌孔等問題。為掌握這些潛在問題，監理人員需要現場督促施工人員加快加筋材料的吊放速度，并縮短注漿時間，以避免可能導致結構損壞的情況[4]。

2.5 盾構下穿鐵路應急控制監理

為確保盾構機下穿鐵路的安全，監理部需要采取一系列措施，包括對應急物資、人員落實情況進行檢查確認，并與項目部、應急人員合作，對現場進行查勘，同時進行相關人員的監理工作交底，以應對可能出現的突發情況。

第一，監理部需要查驗下穿鐵路所需的應急物資是否已經充分落實。這些物資包括但不限于緊急救援設備、防護用具等，確保在發生緊急情況時能夠迅速投入使用，降低事故的影響。

第二，要求項目部及安全監理、現場監理人員在盾構機穿越期間加強巡視，以保證能夠第一時間發現任何異常現象，如地面冒漿等。通過密切監測現場情況，可以及時采取措施來避免事故的發生。

第三，建議項目部與鐵路維護單位建立暢通的聯系機制，確保在發現任何異常情況時，能夠迅速組織人員進行搶險。這種協作機制將有助于更快地解決潛在的問題，降低事故風險。

第四，要求所有人員和所需物資都要在工地附近儲備，并能夠在接到通知后的短時間內（例如15min內）到達現場開展作業。這確保在發生緊急情況時，能夠迅速動員人員和物資，采取必要的措施。

第五，監理部還應要求盾構機廠家對鉸接螺旋機閘口進行安全檢查，并出具檢查記錄，以確保其正常運行。這一步驟有助于預防機械故障，確保盾構機能夠順利穿越鐵路。

3 盾構下穿敏感建筑物監理控制要點

3.1 盾構機的選定和施工方案的制訂優化

監理人員應與設計單位和施工方合作，針對地質特點考察和選配盾構機，該段大多穿越泥巖段，應選擇直徑6.9m 的土壓平衡盾構機進行掘進，根據工期及場地要求，采取兩端始發同向掘進的四臺盾構機進行施工。制訂詳細的盾構下穿敏感建筑物的施工方案，包括施工的時間節點、施工方法、控制參數等內容。在制訂方案時，應根據敏感建筑物的結構特點、地質情況和周邊環境，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，監理人員對盾構方案提出的近十條審查意見均在過程中得到實施，起到很好的控制作用。

3.2 實時監測系統建設

因鐵路部門規定不允許外部單位進入線內，該項目只能獲取鐵路部門監測結果。為更加直觀及時掌握鐵路變形情況，監理部要求施工單位采取周邊變形觀測和軌道間地表監測的方法，根據實時監測系統采集的數據，進行分析和判斷。倘若監測數據超出安全范圍，監理人員應及時發出預警。下穿鐵路臨近段每5m 設置一道監測斷面，監測段共計11 處，區間掘進期間，每間隔6h 進行一次監測。此處節選左線隧道正上方監測點進行統計，具體監測數據顯示，單點累計最大沉降均在2.0mm 以內。

監理人員應確保在施工現場安裝完備的實時監測系統和監測設備，包括地面沉降、振動、變形等多方面。這些設備能夠實時采集數據，并通過數據分析判斷是否出現異常情況，為及時調整施工參數和措施提供依據[5]。

3.3 控制施工參數

盾構下穿鐵路最佳施工參數如下，土倉壓力：1.85～2.05bar（路基段+0.2bar）；注漿量及注漿壓力：6～6.5m3（每4 環補漿）；油缸伸長：平均1950mm，出土平均5 斗半，每班每環渣重平均120±6t；掘進速度：50±10mm/min。

監理人員應對盾構施工參數進行嚴格控制，包括刀盤推進速度、推力、注漿壓力等。合理控制參數能夠減小對敏感建筑物的影響，避免出現過大的地面沉降或振動。

3.4 實時數據分析

為能夠更加準確掌握現場情況，確保盾構下穿鐵路施工平穩安全，監理人員需24h 對盾構主要參數、每斗出土方量（精確到0.1m3）、掘進時間、同步注漿方量、盾衛間隙等數據進行旁站登記。根據現場實際施工情況及數據匯總分析，個別下穿點位變形極大是由同步注漿補漿及二次注漿過于集中造成，其中779 環注漿約1.33m3、781環補漿約1m3、782環注漿約1.3m3，最后通過及時的補漿作業控制管片上浮及地面變形，起到很好的控制作用。

4 結語

總之，在盾構下穿敏感建筑物的工程施工過程中，監理人員的嚴格履職是基礎要素，豐富扎實的監理技術對盾構的順利掘進和應用至關重要。通過精確的監測、控制手段，能夠確保盾構上部敏感建筑物的結構安全，有效避免因施工而引發的損害風險。今后，在類似工程開展時，監理人員還要不斷創新監理、做好監理方案優化，為盾構下穿敏感建筑物的工程施工提供安全監管方案，確保工程能穩定開展。