超大直徑盾構(gòu)越江隧道質(zhì)量管理和控制分析

王 波

（中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司，江蘇 南京 210000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷加快，超大直徑盾構(gòu)機(jī)技術(shù)在越江隧道施工中得到了廣泛應(yīng)用。超大直徑盾構(gòu)施工技術(shù)對(duì)施工工藝要求較高、施工技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)參與施工的相關(guān)部門(mén)和施工監(jiān)理單位提出了更高的要求。因此，在對(duì)超大直徑盾構(gòu)隧道進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，要深入分析實(shí)際工程項(xiàng)目施工中的質(zhì)量通病，并提出相應(yīng)的控制策略，通過(guò)超大直徑盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用為工程建設(shè)提供技術(shù)支持，提高隧道施工整體質(zhì)量。

1 工程概況與布置

1.1 工程總體布置

艮山東路過(guò)江隧道西起12號(hào)大街與23號(hào)大街交叉口以東、東至大江東濱江二路互通立交（規(guī)劃）接線，主要包括過(guò)江隧道、綜合管廊（約1 600m）、機(jī)電、裝修、地面接線道路等工程。過(guò)江隧道主線工程全長(zhǎng)4 616m，其中隧道段4 462.26m，路基段153.74m；設(shè)風(fēng)塔2座，管理中心1座。根據(jù)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(gòu)段、大江東工作井（始發(fā)井）、大江東暗埋段、大江東敞開(kāi)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(gè)階段：第一階段為盾構(gòu)階段。盾構(gòu)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(wù)層。車道寬3.5×2+3.75=10.75m，路緣帶寬度0.5 m，側(cè)凈寬度0.75m，總寬12.25m。隧洞外直徑14.5m，內(nèi)直徑13.3m，管片厚度0.6m。環(huán)徑為2m，環(huán)段為9+1，采用普通楔行環(huán)方式進(jìn)行錯(cuò)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(kāi)口明挖段為 U形結(jié)構(gòu)，工程設(shè)備主要布置在兩側(cè)邊墻上。

2 超大直徑盾構(gòu)越江隧道施工要點(diǎn)

（1）超大直徑盾構(gòu)駕駛者要熟練掌握機(jī)械性能，正確操作盾構(gòu)機(jī)械，避免發(fā)生隧道軸線、地面沉降等問(wèn)題。

（2）實(shí)時(shí)檢測(cè)越江隧道的沉降，一旦發(fā)生突發(fā)事件，需要在第一時(shí)間進(jìn)行施工參數(shù)調(diào)整。

（3）需要收集超大直徑盾構(gòu)實(shí)際施工參數(shù)，并結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，充分發(fā)揮盾構(gòu)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(shù)據(jù)保障。

（4）相關(guān)人員要熟練掌握相關(guān)構(gòu)件拼接工藝技術(shù)，以保證整體施工質(zhì)量。

3 超大直徑盾構(gòu)越江隧道施工質(zhì)量管理與控制

3.1 工程管線較長(zhǎng)，規(guī)模較大

艮山東路過(guò)江隧道主線全長(zhǎng)4 614m，工程面多、線路長(zhǎng)、規(guī)模大，越江隧道眼線構(gòu)造多、管線多、實(shí)際施工困難。同時(shí)，工程所需施工方法、大型設(shè)備較多。在江的兩岸邊段采用明挖現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工主要采用SMW工法樁、重力式擋墻及地下連續(xù)墻等多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)。除有關(guān)土建工程外，還包括空調(diào)、通風(fēng)、排水、照明供電等多項(xiàng)工程設(shè)備的安裝。工程實(shí)際規(guī)模較大，所采用的施工方法和設(shè)備管理是施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

交代結(jié)構(gòu)(即鈉長(zhǎng)石交代集合體)：主要由葉片狀鈉長(zhǎng)石和糖粒狀鈉長(zhǎng)石兩種組成，次有石英、針狀電氣石。葉片狀鈉長(zhǎng)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(zhǎng)石晶體大小一般為0.1mm×0.1mm。

根據(jù)工程建設(shè)特點(diǎn)，無(wú)論是政府還是施工監(jiān)理單位都需要提前介入工程質(zhì)量管理工作，做好相關(guān)重點(diǎn)與難點(diǎn)的溝通。一方面，要加強(qiáng)預(yù)控能力。施工單位首先要對(duì)實(shí)際施工設(shè)計(jì)方案和監(jiān)理單位進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，對(duì)比較重要的方案要提前進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)施工監(jiān)理、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)要提前做好準(zhǔn)備，對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用也要提前協(xié)調(diào)。另一方面，需要設(shè)立專家小組。本工程中專家小組充分利用相關(guān)數(shù)據(jù)資源，為施工項(xiàng)目的全過(guò)程提供數(shù)據(jù)支持，使工程中出現(xiàn)的問(wèn)題在第一時(shí)間得到解決，保證了施工質(zhì)量。

3.2 參建單位較多，協(xié)調(diào)困難

艮山東路越江隧道工程是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程項(xiàng)目，參與單位比較多，如總承包商、施工單位、設(shè)計(jì)單位、材料供應(yīng)商、政府部門(mén)、分包單位等。因此，在工程實(shí)際施工期間，如果需要施工協(xié)調(diào)則牽涉單位較多，如果無(wú)法在一開(kāi)始就得到協(xié)調(diào)結(jié)果，很可能會(huì)延誤施工進(jìn)度、影響施工質(zhì)量。所以，如何用科學(xué)有效的方法進(jìn)行協(xié)調(diào)工作管理是該項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。

（1） 成立各單位項(xiàng)目協(xié)調(diào)小組。由各單位的項(xiàng)目主管下一級(jí)成立協(xié)調(diào)小組，也可由其中一個(gè)單位成立施工質(zhì)量管理小組，配備現(xiàn)代化OA系統(tǒng)和 BIM技術(shù)系統(tǒng)，以建立一個(gè)工程項(xiàng)目平臺(tái)，供各單位主管之間進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)。

（2）與參與施工的各單位負(fù)責(zé)人做好內(nèi)部溝通。主要針對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行宏觀管理分析，這樣做可以在一定程度上防止工程出現(xiàn)較大質(zhì)量問(wèn)題。

（3）明確各參建單位的管理責(zé)任。在艮山東路過(guò)江隧道工程建設(shè)過(guò)程中，參建單位較多，各參建單位之間要簽訂相關(guān)合同，建立相應(yīng)的管理制度，細(xì)化施工進(jìn)度計(jì)劃和管理制度，明確各責(zé)任單位，避免因各參建單位管理責(zé)任劃分不清而造成施工質(zhì)量問(wèn)題。

3.3 復(fù)雜條件下超大直徑盾構(gòu)推進(jìn)

艮山東路過(guò)江隧道采用單圓雙線盾構(gòu)形式，盾構(gòu)段全長(zhǎng)3 210m。盾沿地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，覆土淺、凈距小、盾構(gòu)埋深大，這種情況對(duì)大型盾構(gòu)設(shè)備和工程現(xiàn)場(chǎng)管理都有很高的施工要求。

（1）超大直徑泥水平衡盾構(gòu)進(jìn)出洞。在盾構(gòu)出洞段施工中，覆土層厚度淺、凈距小，雖然屬于淺覆土盾構(gòu)施工范圍，但安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大，在施工質(zhì)量控制層面無(wú)法有效掌握，洞門(mén)封堵是施工中的技術(shù)重點(diǎn)。在實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員必須按要求使用設(shè)備性能極高的密封止水設(shè)備，在出洞時(shí)密封裝置才能起到保護(hù)作用，驗(yàn)收時(shí)也要嚴(yán)格遵守出洞條件。在這個(gè)過(guò)程中需要成立管理小組，有效協(xié)調(diào)、管理現(xiàn)場(chǎng)。

（2）盾構(gòu)段埋深較大，最大埋深為44.2m，這對(duì)盾構(gòu)施工提出了很高要求。要科學(xué)合理地根據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的盾構(gòu)機(jī)型號(hào)，計(jì)算盾構(gòu)機(jī)尾部殼體的強(qiáng)度，防止盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)盾尾變形而引發(fā)施工安全問(wèn)題。

（3）長(zhǎng)距離貫通測(cè)量分析。艮山東路過(guò)江隧道盾構(gòu)全長(zhǎng)3 210m，盾構(gòu)貫通面在貫通過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)縱向或橫向的錯(cuò)位問(wèn)題，為有效避免錯(cuò)位，需要在越江隧道中心點(diǎn)進(jìn)行定位。由于施工環(huán)境比較復(fù)雜，需采用現(xiàn)代化的GPS控制網(wǎng)，在施工控制的基礎(chǔ)上，布設(shè)涵蓋沿線單線工程的測(cè)量控制網(wǎng)，以保證工程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（4）盾構(gòu)穿越沼氣層。根據(jù)《艮山東路過(guò)江隧道工程有害氣體探測(cè)專項(xiàng)報(bào)告》得出，艮山東路過(guò)江隧道工程下沙段淺層發(fā)現(xiàn)明顯有害氣體，③7砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、⑥21砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥31層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土檢測(cè)到有害氣體存在；過(guò)江段和江東段淺部地層未發(fā)現(xiàn)明顯有害氣體。根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)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(chǔ)集層，淺部粉砂性地層土的孔隙較大，對(duì)天然氣的圈閉作用很差，不具備大量存儲(chǔ)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(guò)程中使用的通用環(huán)管片，通過(guò)管片旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)不同方向的楔形量，確定管片轉(zhuǎn)動(dòng)角度。實(shí)際工程中若能正確選擇管片轉(zhuǎn)動(dòng)角度，可以提升施工裝配的整體質(zhì)量，從而保證越江隧道符合軸線設(shè)計(jì)。此外，在超大直徑盾構(gòu)機(jī)施工中，環(huán)形管片作為盾構(gòu)推進(jìn)的后盾設(shè)備，起著引導(dǎo)盾構(gòu)推進(jìn)的作用。

（2）盾構(gòu)姿態(tài)的控制。超大直徑盾構(gòu)姿態(tài)控制是盾構(gòu)技術(shù)施工的主要環(huán)節(jié)。推進(jìn)過(guò)程中，主要以千斤頂為動(dòng)力向前推進(jìn)，這樣便于控制主軸。采用千斤頂推進(jìn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)速度，同時(shí)，盾構(gòu)駕駛?cè)藛T通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)查看盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程的方位信息，及時(shí)調(diào)整推進(jìn)姿態(tài)和推進(jìn)方向，以減少糾偏量。

3.4.2 地面沉降的控制

（1）為了使盾構(gòu)推進(jìn)的實(shí)測(cè)資料更加準(zhǔn)確，需要建立良好的信息溝通網(wǎng)絡(luò)。在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，要充分利用信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋控制地面沉降，使盾構(gòu)各軸線位置的沉降點(diǎn)保持一致，以便及時(shí)跟蹤沉降相關(guān)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

（2）在推進(jìn)過(guò)程中，需要控制切口水壓波動(dòng)范圍在±0.01MPa內(nèi)，以使切口和土壤保持穩(wěn)定，減少對(duì)土壤的傷害。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際地面沉降情況，及時(shí)調(diào)整水泥相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，以保證開(kāi)挖面的安全穩(wěn)定。

（4）有效控制漿液質(zhì)量，同步注漿工藝參數(shù)，對(duì)于沉降量范圍較大的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)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(diǎn)，也是決定隧道超大直徑盾構(gòu)推進(jìn)和整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全問(wèn)題的核心部分。該施工工序較多，在大直徑盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中，輸送漿料、輸送管片以及運(yùn)輸車輛往來(lái)較為頻繁，同時(shí)，在越江隧道內(nèi)還有許多大型構(gòu)件吊裝及運(yùn)輸組織等活動(dòng)，如果缺乏管理秩序，勢(shì)必造成嚴(yán)重的安全事故，直接影響施工工序?？偝邪┕し桨钢袘?yīng)明確同步施工的管理程序，包括施工技術(shù)管理、組織措施、管理措施等內(nèi)容。艮山東路過(guò)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(qū)、設(shè)立臨時(shí)調(diào)度員等，這些都是保障施工順利進(jìn)行的舉措。

3.6 機(jī)電安裝分析

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

（2）施工空間小，交叉作業(yè)多。艮山東路過(guò)江隧道工程設(shè)備安裝空間較小，各類專業(yè)施工作業(yè)較多，難以同時(shí)協(xié)調(diào)施工。因此，機(jī)電人員要提前細(xì)化交叉作業(yè)的施工安排，做好配合工作，不妨礙整個(gè)工程進(jìn)度。

（3）聯(lián)動(dòng)調(diào)試內(nèi)容多，涉及專業(yè)廣。工程涉及單位多，所需施工設(shè)備和技術(shù)要求多，涉及層面廣，組織協(xié)調(diào)比較困難。所以，在聯(lián)動(dòng)施工過(guò)程中，需要業(yè)主和施工單位共同組織各參建單位的領(lǐng)導(dǎo)討論施工聯(lián)動(dòng)調(diào)試設(shè)備的相關(guān)方案，明確各施工單位的分工職責(zé)及相關(guān)內(nèi)容，從而保證各施工單位順利施工，提高工程質(zhì)量，維護(hù)各方利益。

4 結(jié)語(yǔ)

超大直徑盾構(gòu)越江隧道工程是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)工程，需要參與方共同明確整個(gè)工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并針對(duì)這些重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題提出合理解決措施，以保證整個(gè)工程的施工質(zhì)量。