TBM水工隧洞施工监理重点

白 凡

（山西省水利水电工程建设监理有限公司）

TBM水工隧洞施工监理重点

白 凡

（山西省水利水电工程建设监理有限公司）

全断面岩石掘进机（TBM）是一次成型的掘进设备，在水工隧洞施工中应用广泛。根据监理实践，详细介绍了导线点测量、施工质量、洞内预制管片衬砌、豆砾石回填灌浆等施工质量监理控制重点，可为同类工程施工提供参考。

TBM施工 管片衬砌 豆砾石 灌浆

全断面岩石掘进机（TBM）是一次成型的掘进设备，每一阶段成果都是永久性的，在施工中的各个环节，必须密切配合，严格控制质量。现根据监理实践，谈谈如何控制施工质量。

1 测量监理控制

由于掘进隧洞内的空气中粉尘含量较大，施工单位应及时对测站进行前移，每次以30-50 m为宜。测站每次前移都会存在误差，为把累计误差控制在允许范围内，应时常对测站进行复核。一般每500 m在两侧管片布设施工导线点，并经常进行复测。通过施工导线把坐标传递到TBM测量系统的全站仪上，全站仪通过前盾体的3个棱镜进行自动测量，将得到的TBM掘进姿态信息反映到操作室电脑中，以指导操作手掘进。

2 TBM施工质量监理控制

2.1 TBM掘进导线监理控制

TBM在掘进过程中，会因地质围岩变化等原因，而发生横向和纵向的偏移，不能完全按照输入的导线直线掘进。因此，在掘进过程中要不断对TBM的姿态进行调整。由于调向时会对管片安装造成影响，为保证管片的安装质量，应对TBM姿态的纠偏率及TBM偏差的极限值提出要求，纠偏率一般不得超过4 mm/1 m，横向偏差不超过100 mm，纵向偏差不超过50 mm。现场监理须经常去操作室对TBM的掘进导线进行监控。

2.2 TBM掘进参数监理控制

TBM掘进参数是决定TBM掘进效率及后期管片安装质量的一项重要因素。在TBM掘进过程中，监理应该配合操作手对TBM的掘进参数进行控制。TBM掘进参数主要由地质因素决定，包括：刀盘转速、油缸推力、扭矩、贯入度和压力差等。现以推进速度80 mm/min，岩石类别3类为例：刀盘转速一般应控制在8.0 rpm，转速不能过高，否则影响主轴承寿命；油缸推力7 000-8 000 kn，推力过高，导致扭矩过高，影响减速器、齿轮箱寿命；扭矩600-700 knm；贯入度9.5-10.5 mm（推进速度/转速）。其中的刀盘转速和推力是可以设定控制的。

3 TBM洞内预制管片衬砌监理控制

预制管片衬砌是影响工程质量的重要环节之一，是TBM施工的最终成果展现。预制管片由厂家生产，经过28 d养护合格后，用机车运输进洞，在TBM掘进完成一个行程之后，岩石未暴露出护盾之前及时进行衬砌，形成永久性支护。

3.1 进洞管片监理控制

管片质量合格达到进洞要求，管片型号与目前掘进地质条件相适应。监理人员要检查管片上的止水条是否粘结牢固，止水条粘接不牢固会影响隧洞衬砌的防渗效果和管片的安装效果，对隧洞衬砌结构也不利。要求施工单位在洞内放置备用胶，以便对止水条粘结不牢固的管片当场进行加固粘结。

3.2 管片安装监理控制

管片安装要满足结构稳定及内表面过水糙率、衬砌管壁防渗的要求，这是监理控制的重点。

3.2.1 影响管片拼装质量的因素

影响管片拼装质量的主要因素，包括：管片制作误差尺寸累计；拼装时前后两环管片中有杂物；辅助推进油缸的推力不均匀，使环缝间的止水条压缩量不相同；管片拼装时纠偏操作不符合要求；管片拼装及纠偏时操作不当等。

3.2.2 管片拼装质量监理控制

在管片安装前，应对定位销和导向杆安装是否到位、连接是否牢固等做认真检查，要求施工单位将底拱处浮渣清理干净，以确保管片能达标安装。在管片安装过程中，应采用曲线仪及水平尺检查管片安装的平整度，以便及时调整。管片的安装质量要求一般为：管片径向误差±20 mm（每班测4个点），管片接缝宽度≯5 mm（纵向每5环测2点，环向1点），管片错台≯5 mm（纵向每5环测2点，环向1点）。本环拼装前，应检查前一环管片的拼装情况，以便决定本环拼装时的纠偏量及纠偏措施。如果管片在安装完出护盾时出现错台、接缝超标等情况，要求施工单位采取千斤顶法、侧拉法等措施进行处理。

3.3 管片修补监理控制

在管片安装过程中，很难避免出现管片破损的情况，因此，对安装后破损管片的修补，也是监理控制的重点。若修补不到位，会对将来的通水运行造成很大的影响。

3.3.1 管片产生破损的原因

主要为：围岩条件不好，塌方或者不均匀沉降造成管片裂缝；管片安装时定位不准，导致结合面破裂；管片拼装时相互位置错动，管片之间没有形成正面接触，辅推油缸顶推时，在接触点处应力集中而使管片角出现破损；拼装器操作时转速过大，管片发生碰撞，导致边角损坏。

3.3.2 管片破损后的修补

要求施工单位在开工前报送管片的修补方案及配合比，符合规范或设计要求时，方可施工。当管片出现破损时，对破损不影响止水效果的进行修补，破损范围较大影响止水效果的则应立即更换。洞内施工干燥，要求施工单位对修补的管片及时进行洒水养护，防止出现干缩性裂缝。若管片出现裂缝，首先应对裂缝进行判定，若非贯穿性裂缝，则应该按照合同或者方案中的约定进行修补，若为贯穿性裂缝则应立即拆除更换。

3.4 管片勾缝监理控制

在管片安装完后，一般要对两片管片之间的缝隙进行勾缝。管片的勾缝也是监理控制的要点之一。由于管片勾缝工程量小，为控制拌和配合比，要求施工单位制作专用称量仪器进行配合比的控制。勾缝前应检查缝内是否清理干净，并洒水润湿管片缝隙。制作专门的压实工具，确保勾缝的密实度。由于TBM设备内温度较高而且干燥，要求及时对勾缝进行洒水养护，防止干缩性裂缝及剥落。勾缝表面与管片应平整，若出现错台，应按流水方向光滑的过渡，防止在通水运行过程中由于水流冲刷而剥落。若出现裂缝、剥落等现象，要及时凿除，并规范处理。

4 豆砾石回填灌浆监理控制

豆砾石回填灌浆，是在管片安装后，立即用豆砾石对管片背部与围岩间的间隙进行充填，然后再回填水泥浆液对充填的豆砾石固结的施工工艺。这种工艺，可使固结豆砾石、管片和围岩共同承担内外荷载，同时形成一封闭的防渗圈，以提高隧洞的防渗性能。

4.1 豆砾石回填监理控制

水工预制管片在生产中预留工作孔，一般为一环9个，用以豆砾石回填灌浆和管片的抓举。在安装底管片前，要求将底部浮渣清理干净，然后人工铺一层豆砾石再进行底部管片的安装。若安装管片后再从5、6号工作孔吹入豆砾石，则无法保证管片正底部豆砾石回填密实度。管片背部豆砾石回填一般滞后管片安装的2-3环，从底往上每安装一环进行一环的回填。豆砾石回填应先回填5、6号孔，当孔内不再进料时停止充填；然后进行3、8号孔的豆砾石充填，当4、7号孔有豆砾石滑出时停止充填，并将4、7号孔进行封堵；再将喷头插入2、9号孔，当3、8号孔有豆砾石流出时则停止；最后插入1号孔，直至管道内无豆砾石流动时，完成一环的豆砾石充填。现场监理人员应对豆砾石的回填密实度进行严格监理，重点是回填灌浆封闭孔的封孔质量，包括配合比、密实度、平整度、强度及养护等。预留孔则用木桩等进行暂时封闭。

4.2 回填灌浆监理控制

在豆砾石充填完成后，需要进行回填灌浆，将松散的豆砾石固结到一起。回填灌浆分为前部灌浆和后部灌浆两种：前部灌浆主要是对底拱90°范围内进行回填灌浆，将底部进行固结硬化，确保管片不会下沉；后部灌浆是对边顶拱270°范围内进行灌浆，使管片、豆砾石、围岩形成一个整体。

4.2.1 前部灌浆监理控制

衬砌管片及豆砾石充填结束后，在位于管片吊运机位置处进行底部回填灌浆。水泥浆回填时，监理人员要严格控制注浆压力，避免由于压力过大浆液顺缝隙流入盾体内。

4.2.2 后部灌浆监理控制

在TBM掘进机后配套尾部，进行隧洞侧顶拱的水泥注浆。灌浆工序一般采用自下而上、左右对称、阶梯跳孔注浆的方式进行。4、7号工作孔注浆一般每隔2环注一个孔，为1、4、7、10环次序；3、8号工作孔每隔2环注一个孔，从第二环开始，按2、5、8、11环次序；2、9号工作孔每隔3环注一个孔，从第一环开始，按1、5、9、13环次序；1号工作孔从第一环开始每隔4环注一个孔，按1、6、11、16环次序。现场监理人员一定要注意注浆的串浆情况，当孔位一样的相邻作业孔有浆液冒出时方可停止注浆，并严格控制注浆压力及吃浆量。

4.2.3 封闭环作业监理控制

豆砾石回填灌浆时，水泥浆液为自泳式运动，浆液以渗透形式进入豆砾石。施灌时液面较高，停灌后浆液继续渗透液面下降，部分豆砾石成为无砂混凝土状。浆液凝结后，继续灌浆很难充满豆砾石的空隙，会形成疏松体。为保证水泥浆液灌浆质量，封闭环的施作必不可少。一般为每20环左右施作一道封闭环，遇到特殊地质时，应减小为5-10环。监理人员应该严格要求封闭环配合比并按方案施工。

4.3 豆砾石回填灌浆质量检查

一是压水试验。压水试验孔直径48 mm，在规定压力下，初始10 min内注入量不超过5 L为合格。检查孔的位置应布置在脱空较大、串浆集中、灌浆情况异常以及地质条件不良的部位。每100 m检查一次，且每次不少于4个钻孔，顶拱、仰拱、左右边拱各一个。

二是钻孔取芯。在回填灌浆结束28 d后，由监理工程师指定取芯位置，重点抽查灌浆异常的部位。一般每200 m取5个芯样进行试验，强度应达到设计要求。

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1008-0120（2017）02-0042-03

2017-05-18

白 凡（1987-）：男，助理工程师；通讯地址：太原市桃园四巷2号，030002