盾构工程监理实施细则.docx
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盾构工程监理实施细则
北京市丰台区
马家堡西路等3条（柳村路东～槐房再生水厂）
再生水及污水管线工程
盾构工程监理实施细则
（2#盾构始发井—2#盾构接收井）
北京北咨工程管理有限公司
马家堡西路等3条管线工程项目监理部
2016年11月10日
北京市丰台区
马家堡西路等3条（柳村路东～槐房再生水厂）
再生水及污水管线工程
盾构工程监理实施细则
（2#盾构始发井—2#盾构接收井）
编制人：
审批人：
北京北咨工程管理有限公司
马家堡西路等3条管线工程项目监理部
2016年11月10日
1编制依据
1.1《北京市丰台区马家堡西路等3条（柳村路东~槐房再生水厂）再生水及污水管线工程监理规划》
1.2规范、标准、图籍
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
《混凝土结构结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141-2008
《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
《建设工程监理规范》GB/T50319-2013
《预制混凝土衬砌管片》GB/T22082-2008
《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008
《建筑工程资料管理规程》DB11/T695-2009
《市政基础设施工程资料管理规程》DB11/T808-2011
《市政基础设施工程质量检验与验收标准》DB11/1070-2014
《排水管（渠）工程施工质量检验标准》DB11/1071-2014
《轨道交通盾构隧道工程施工质量验收标准》QGD—008—2005
《轨道交通预制混凝土管片质量验收标准》QGD—010—2014
《盾构隧道管片质量检测技术标准》CJJ/T164-2011
《预制混凝土衬砌管片生产工艺技术规程》JC/T2030-2010
《建设工程监理规程》DBJ01-41-2002
《北京市给水与排水工程施工安全技术规程》DBJ01-88-2005
《北京市给水排水管道工程施工技术规程》DBJ01-47-2000
《建筑工程冬期施工规程》JGJ104-2011
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012
《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ46-2005
1.3《北京市丰台区马家堡西路等3条（柳村路东~槐房再生水厂）再生水及污水管线工程盾构始发、掘进、接收施工方案》
1.4北京市丰台区马家堡西路等3条（柳村路东~槐房再生水厂）再生水及污水管线工程施工图设计
1.5委托监理合同、总承包合同及工程招标文件
1.6国家及北京市相关法规性文件要求
北京市住房和城乡建设委员会关于印发《市政基础设施工程暗挖施工现场防坍塌质量安全管理十项规定》的通知京建法〔2014〕19号
2工程概况及盾构工程介绍
2.1工程概况
北京市丰台区马家堡西路等3条（柳村路东~槐房再生水厂）再生水及污水管线工程，管线设计起点为京九铁路东侧，设计终点为槐房再生水厂。
新建再生水管线起点位于槐房再生水厂内，采用盾构施工，断面外径D=4000mm，内穿DN1800*16mm钢管，沿马家堡西路东侧布置，位于设计污水管北侧8m处。
向北至南四环路，向西穿越马家堡西路后沿南四环路南侧，位于设计污水管北侧8m处。
在京开东侧路东侧穿越南四环路，过路段采用暗挖法施工，内穿DN1800mm钢管，位于污水管线以北9m处，终点为京九铁路东侧的2号接收井。
2.2工程水文地质条件
本工程位于北京市漯水河故道中上部，地形基本平坦，勘察期间实测钻孔孔口处地面标高为38.64~40.02m。
根据现场勘察及室内土工试验成果，将勘探深度（最大30.00m）范围内的地层划分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪沉积层三大类，并根据各地层岩性及工程性质指标进一步划分为6个大层及亚层。
2.2.1人工堆积层
表层为厚度较大的人工堆积层，一般厚度约0.80～2.90m，部分附近填土厚度达3.10~4.40m。
岩性包括砂质粉土素填土、粘质粉土素填土①层及房渣土、碎石填土，①1层。
2.2.2新近沉积层
人工堆积层以下为新近沉积的粘质粉土、砂质粉土②层，粉质粘土、粘质粉土②1层及粘土、重粉质粘土②2层；粉砂、细砂③层，粘质粉土、砂质粉土③1层，有机质重粉质粘土、有机质粉质粘土③2层；卵石、圆砾④层，细砂、中砂④1层，粉质粘土、粘质粉土④2层及砂质粉土、粘质粉土④3层。
2.2.3第四纪沉积层
新近沉积层以下为第四纪沉积的卵石⑤层，细砂、粉砂⑤1层，粉质粘土、砂质粉土⑤2层及粘土、重粉质粘土⑤3层；卵石、圆砾⑥层，细砂⑥1层及粘质粉土、粉质粘土⑥2层。
本工程隧道穿越地层主要为粉砂、细砂③层，卵石、圆砾④层，细砂、中砂④1层，粘质粉土、砂质粉土⑤2层及粘土、重粉质粘土⑤3层。
2.2.4水文地质
本工程地勘资料，地下水稳定水位标高为15.66~16.49m（埋深26.20~27.10m），地下水类型为潜水，其水位年变幅一般为1~3m。
施工范围内无地下水，若遇到上层滞水及时排出。
2.3盾构工程介绍
本盾构区间段为2#盾构始发井～2#盾构接收井第二盾构施工段（南国水乡美食广场~柳村路东）再水管线施工，本段盾构施工管线总长度约1559m。
施工时盾构机先后由2#盾构始发竖井分体始发，经过2处工作井（其中在1#换刀井进行刀盘检修、刀具更换；2#换刀井盾构通过后施做），在2#盾构接收井接收、解体、吊出、撤场。
隧道覆土厚度为9.2～20.1m，隧道最大纵坡为1.19%，最小曲率半径为150m。
2#盾构始发井位于丰台区南四环路北侧南国水乡美食广场前绿地及道路，净空尺寸为16*9米，深约15.2米，呈长方形，采用围护桩+二次结构形式，围护桩直径0.8m，间距1.4m，C30混凝土浇筑，目前场地内管线改移已完成、二次结构已施工完成。
两处换刀井位于南四环北侧绿地，净空尺寸为9*9米，Z11竖井深约21米、采用围护桩+二次结构形式，围护桩直径0.8m，间距1.4m，C30混凝土浇筑。
Z12竖井深约18.6米，采用倒挂井壁法施工，目前场地内管线改移已完成。
2#盾构接收井位于京九马家楼桥区东侧南四环北侧绿地，竖井净空尺寸为14*16米，为污水和再生水共用井，竖井深约17米，呈长方形，采用桩间二次结构形式，围护桩直径0.8m，间距1.4m，C30混凝土浇筑。
盾构区间线路平面示意图
2.4小松TM421PMX土压平衡盾构机简介
2.4.1影响盾构机选型的主要因素
根据地质条件要求，本项目选用辐条式土压平衡盾构机，本盾构机能满足以北京地区无水砂、卵地层条件。
通过对本工程地质的详细分析，针对施工中可能出现的特点、重点、难点、盾构机的要求以及结合以往的施工经验，土压平衡式盾构机能满足本工程的施工要求。
2.4.2盾构机特点
根据盾构机生产厂家通过对本工程地质的详细分析，针对施工中可能出现的特点、重点、难点、盾构机的要求以及结合小松投资（中国）有限公司以往的施工经验，本次设计的土压平衡式盾构机具有以下这些特点，能满足本工程的施工要求。
（1）盾构机为能满足从砾石层、砂、及软土层的铰接型土压式平衡盾构机，同时具备土压平衡掘进模式、敞开式掘进模式，半敞开式掘进模式3种掘进模式；
（2）在土仓内上下左右配置了2个具有高灵敏度的压力传感器（可在隧道施工过程可更换），通过PLC能将土仓内的土压传送到操作台上的触摸显示屏显示，并且能自动地与设定土压进行比较，调节螺旋输送机的转速，土压过高过低都会在操作台上报警，因此操作人员能很好地控制土压平衡，减少地面沉降，适合本工程砂、卵石地层掘进的需要；
（3）刀盘结构辐条式,刀盘开口率68％，刀盘设计能满足用户对应更广泛的地质情况；
（4）刀盘的设计及刀具的配置考虑会出现大砾石，配置贝壳型先行刀。
刀盘及刀具选择及布局合理，具有足够的寿命；
（5）配置2把仿形刀用于超挖；
（6）盾构机刀盘采用6台90kW液压泵，通过9台液压马达驱动。
具有较大的扭矩和转速，刀盘转速0～3.0rpm，最大扭矩为2038kN-m{208tf-m}（α=27.3）；
（7）推进系统14个推进油缸分为4个独立的区域，每个区域中有1个油缸配置了行程传感器，总推力为14×1177=16474kN，14个油缸同时伸出时速度为0~8cm/min；
（8）铰接系统为主动形式，即铰接油缸安装在支撑环上，铰接油缸10个，铰接角度左右2.0°，上下1.0°，布置具备良好的纠偏性能，保证能在不均匀复合地层中的轴线控制；
（9）具有超前钻探加固的能力，容易在地质复杂区段对前方地层进行超前钻探，甚至注浆加固。
在盾构机胸板上安装2个摆动注浆钻探口、前壳体上安装有14个2英寸固定注浆钻探口，具有超前钻探、注浆加固的能力。
前壳体及中壳体各安装6个径向注浆口；
（10）管片拼装机具有6个自由度，二档速度0.2/1.2rpm，具有有线及无线2种操作模式，保证管片容易拼装及拼装的质量；
（11）管片运输系统采用双轨梁机构，齿轮齿条运输，配置2台起吊能力15.7kN电动环链葫芦；
（12）盾尾刷3道。
管片拼装机通过辅助装置可以在盾尾密封刷位置进行管片安装，便于在隧道内实现盾尾密封刷的更换；
（13）螺旋输送机采用无轴式，能够伸缩，伸缩行程1000mm，能输送理论最大粒径Φ460mm的卵石，后部尾部处排土，具有二道闸门，前部（土仓处）具有二个封闭闸门，且螺旋输送机前端叶片及前筒体堆有耐磨材料，抗磨性能优越；
（14）具有良好可靠的单管单泵泡沫和膨润土注入系统，膨润土注入系统流量10.2m3/h用于开挖面、土仓及螺旋输送机中土体的改善。
设有自动控制的膨润土及添加剂注入设备和管路，刀盘上设置4个添加剂注入口，能对开挖面的土体进行充分的改善，并且在土仓胸板处、人行闸处及螺旋输送机上也设置若干个膨润土及添加剂的注入口，从而达到改善碴土性质。
具有良好可靠的同步注浆注入系统，采用1台德国施维英公司生产的活塞泵，流量12m3/h，最大压力6MPa，能及时充填管片与地层的间隙，减小沉降。
同步注浆注入系统采用单液浆，并且能对注浆管道进行清洗，改善及防止管道的堵塞；
（15）在胸板中部设置气压人行闸，设置土仓自动调压装置，配置有满足操作人员呼吸的压缩空气的过滤装置，保证更换刀具的便利及人员的安全，以适应在掘进中的换刀要求；
（16）盾构机主机的密封装置（刀盘驱动密封、铰接密封及盾尾密封等）在较高水土压力状态下具有良好的密封功能，铰接密封、刀盘驱动密封在模拟施工的试验条件下能满足1.0MPa的压力；
（17）电气和液压元件，液压元件及主要电气系统（电动机、变频器、电控柜等）由日本进口，质量可靠、响应迅捷，防水性能好，适应隧道内的高温、高湿工作环境。
（18）在液压系统中设置蓄能器，如紧急停电时螺旋输送机出土闸门可以通过操作台边上的开关关闭。
并且在主机内及操作室内的操作台上共有3个紧急停止开关；
（19）控制系统的自动化程度高且具有连锁功能，减少了劳动强度和错误操作的发生。
（20）盾构机具有故障自诊断及故障内容显示功能，方便维修人员的检修；
（21）具备高精度的盾构机导向测量系统。
系统有日本演算工房设计集成，配备由莱卡公司LeicaVivaTS15全站仪，精度2秒，导向精度高，能实时反映盾构机的当前位置和理论位置，并提供调整指示。
2.4.3刀盘的特点和适应性
主体结构为辐条式，采用Q345B钢材，4辐条，支撑旋转臂4个，外圈板贴耐磨钢板，正面堆焊网格状硬质合。
开盘开口率68%。
配置用于砾石等软土层切削的刀具，可以切削破碎天然单轴抗压强度在10MPa以下的各类风化岩和软土。
配置40把主切削刀，8把刮刀，16把焊接贝壳先行刀、12把焊接贝壳先行刀、外周轨迹上布置2把、8把外周焊接贝壳先行刀。
先行刀比其它刀具高于面板，其主要作用是先于切削刀、刮刀切削开挖面，将开挖面松弛，降低开挖面土体的强度，然后切削刀、刮刀再切削开挖面，这样可以大大减轻切削刀、刮刀的磨损，提高其掘进距离。
2.4.4盾构机主要性能参数
主部件名称
细目部件名称
参数
盾构类型
（辐条式）土压平衡盾构
盾构型号
TM421PMX
适应工作条件
地层土质种类
卵石层、中粗砂、粉细砂、粉土、粉质粘土、粘土。
最小转弯曲线半径（非超挖）
整机120m
最大坡度
±5%
管片
内径×外径×宽度
3500×4000×1200mm
最大单片重量
2.5吨
整机综述
整机总长（包括后配套）
123m
主机长度
7.8m
最大掘进速度
80mm/min
最大推力
1862t
装备总功率
约871.6kW
开挖直径
Φ4240mm
前盾外径、盾壳厚度
Φ4210mm、40mm
中盾外径、盾壳厚度
Φ4200mm、40mm
尾盾外径、盾壳厚度
Φ4200mm、40mm
盾尾间隙
29mm
盾尾密封
3道
刀盘及刀具
型式与支撑方式
辐条式刀盘，周边支撑
刀盘直径
Φ4240mm
刀盘厚度
350mm
开口率
68%
泡沫注入口
4个
中心鱼尾刀
1把
切削刀
40把
周边刮刀
8把
焊接先行贝壳刀A
16把
焊接先行贝壳刀B
12把
周边焊接保径刀
8把
仿形刀
2把
超挖刀形式
油缸驱动
最大超挖量
100mm
耐磨设计
刀盘外圈板焊耐磨钢板
换刀方式
除焊接先行刀外，可在土仓中换刀
刀盘驱动
驱动型式
液压驱动
驱动功率
90kW×6=540kW
液压泵
6台
液压驱动马达数量
10台
最大转速
3.0rpm
额定扭矩
2400kNm
扭矩系数
α=32.2（100%）
轴承设计计算寿命
10000h
主轴承密封形式
外密封
机械迷宫密封+1道唇形（4唇齿）密封+3道MY形密封
内密封
机械迷宫密封+1道唇形（4唇齿）密封+3道MY形密封
刀盘驱动密封工作压力
设计实验压力1.08MPa工作压力0.7MPa
刀盘驱动密封温度传感器
内外密封各一
刀盘驱动密封油脂传感器
4个
推进系统
最大总推力
16474kN
油缸数量
14根
油缸行程
1950mm
最大推进速度
80mm/min
工作压力
34.3MPa
推进油缸分区数量
4区
行程传感器数量
内置式4个
铰接系统
型式
主动形
铰接油缸数量
10根
铰接油缸行程
200mm
最大总推力
14710kN
工作压力
34.3MPa
位移传感器数量
外置式4只
铰接油缸分区数量
4区
最大转角-垂直/水平
±1°/±2°
密封形式
中空凸形
密封数量
1道
铰接密封最大承压力
设计实验压力1MPa工作压力0.7MPa
管片拼装机
型式
圆盘型，托轮、挡轮支撑
驱动方式
液压驱动
自由度
6个
平移行程
800mm
提升行程
650mm
旋转角度
左右200°
控制方式
有线、无线2种
旋转速度
0.2/1.2rpm
起吊能力
提升
141kN
推出
138kN
管片吊机行走及吊机
管片运输型式
双轨梁+喂片机（人工）管片吊机行走为齿轮齿条传动
管片吊机形式
电动环链葫芦
数量
2台
起吊能力
15.7kN×2
控制方式
无线
螺旋输送机
型式
无轴式，前后伸缩，2道出土闸门
驱动功率
150kW
最大扭矩
130kNm
最大转速
15.2rpm
输送能力
130m3/h
外径
Φ711.2mm
叶片外径×节距
Φ640mm×P600mm
伸缩行程
1000mm
闸门配置方式
2个闸门
通过最大理论粒径
Φ460mm
皮带输送机
型式
变频电机驱动
驱动功率
22kW（变频）
皮带宽度
650mm
带速
Max130m/min
输送能力
Max280m3/h
人舱
安装位置
盾构机胸板中上方
舱室数量
双舱
直径×长度
Φ900mm×1960mm
舱门数量
3个
工作压力
3bar
人行闸土仓自动压力调整装置
配置
同步注浆系统
浆液类型
单液浆
盾壳上注浆管布置形式
内置式
注浆管路数量
2处（每处：
1根A液管、1根盾尾油脂管，另外每处备用1根A液管）
能力
1台德国施维英公司的活塞泵（流量12m3/h，压力MAX6MPa，功率30kW）。
压力传感器数量
2只
同步注浆箱
同步注浆箱搅拌驱动
液压，卧式搅拌
搅拌容量
4m3
盾尾密封及管路布置形式
形式
钢丝刷型
数量
3道
盾壳上盾尾油脂管路布置形式
内置式
腔室×注入点数量
2×6
盾尾油脂压力传感器
12个
盾尾油脂注入系统
泵站形式
气动（林肯泵），100L大桶
流量×压力
0.9L/min×8.8MPa
泡沫注入系统
形式
单管单泵
泡沫原液泵数量
2台
泡沫混合液箱
1.0m3
泡沫混合液注入泵
4台
发泡枪
4个
注入口数量
刀盘上4个、土仓上2个、螺旋机上3个
膨润土注入系统
膨润土泵数量
流量170L/min，压力MAX2.5MPa，功率15kW，数量1台。
注入口数量
与泡沫系统共用
能力
10.2m3/h
膨润土箱
膨润土箱搅拌驱动
电动
数量
3
功率
2.2kW×3
膨润土箱容量
5.0m3
径向注浆注入口
前盾6个，中盾6个
超前注浆注入口
前盾全周：
14个；土仓胸板上：
2个2英寸摆动式。
集中润滑油脂系统
泵站形式
电动
流量×压力
0.03L/min×15.7MPa
注入点
刀盘驱动密封、螺旋机驱动密封、螺旋机闸门、中心回转接头。
导向系统
型式
莱卡公司LeicaVivaTS15全站仪
精度
2秒
监视系统
摄像头数量
4台（拼装机、螺旋机出土口、皮带机尾部、台车中央）
显示屏数量
4
后配套
拖车数量
13节
后配套台车净空间距
1500mm
空气压缩机
型号
BL20A
功率
15kW
容量
1.95Nm3/min
额定压力
1MPa
数量
2
储气罐
0.5m3×2个
有害气体检测
一氧化碳、二氧化硫、甲烷、硫化氢
3监理组织机构及工作流程
3.1监理组织机构
3.2盾构工程质量控制监理人员组成及职责分工
序号
姓名
监理岗位
职责分工
1
张润峰
总监理工程师
负责监理全面工作
2
杨俊秋
总监理工程师代表
协助总监并行使部分总监职责
3
崔学超
土建监理工程师
土建及盾构工程监理负责人
4
刘海军
专业监理工程师
负责工序质量验收、检查、旁站等
5
孔祥利
专业监理工程师
负责见证试验、物资材料验收等
6
王有臣
测量监理工程师
负责工程测量复核、监控量测等
7
刘启龙
安全监理工程师
负责现场安全监督、机械设备验收、文明施工、风险源管理及临电管理
8
李刚
监理员
负责内业资料收集、管理
3.3工作流程图
3.3.1分部工程施工流程图
3.3.2盾构施工流程
4质量控制指标
4.1钢筋混凝土管片制作质量控制指标
表4.1-1模具允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验工具
检查数量
宽度
±0.4
内径千分尺
6点/个
弧、弦长
±0.4
样板、塞尺
2点/个，每点2次
内腔高度
-1~+2
高度尺
4点/个
表4.1-2钢筋加工允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验工具
检查数量
主筋和构造筋长度
±10
钢卷尺
每班同设备生产15环同类型钢骨架，应抽检不少于5根
弧、弦长
±0.4
内腔高度
-1~+2
表4.1-3钢筋骨架制作、安装允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验工具
检查数量
钢筋骨架
长
+5，-10
钢卷尺
按日生产量的3%进行抽检，每日抽检不少于3件，且每件检验4点
宽
+5，-10
高
+5，-10
主筋
间距
±5
层距
±5
保护层厚度
+5，-3
箍筋间距
±10
分布筋间距
±5
表4.1-4管片允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验工具
检查数量
宽度
±1
卡尺
3点
弧、弦长
±1
样板、塞尺
3点
厚度
+3，-1
钢卷尺
3点
表4.1-5管片水平拼装允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验频率
检验工具
环向缝间隙
2
每缝测6点
塞尺
纵向缝间隙
2
每缝测2点
塞尺
成环后内径
±2
测4条（不放衬垫）
钢卷尺
成环后外径
+6，-2
测4条（不放衬垫）
钢卷尺
4.2管片验收及拼装质量控制指标
表4.2-1管片拼装允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验方法
检查频率
水工隧道
衬砌环直径椭圆度
±8‰D
尺量后计算
4点/环
相邻管片的径向错台
8
用尺量
4点/环
相邻环片环面错台
9
用尺量
1点/环
注：
D指隧道的外直径，单位：
mm。
表4.2-2隧道轴线和高程允许偏差和检验方法
项目
允许偏差（mm）
检验方法
检查频率
水工隧道
隧道轴线平面位置
±100
用经纬仪测中线
1点/环
隧道轴线高程
±100
用水准仪测高程
1点/环
表4.2-3混凝土管片外观质量缺陷等级
缺陷
缺陷描述
等级
露筋
管片内钢筋未被混凝土包裹而外露
严重缺陷
蜂窝
混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露
严重缺陷
孔洞
混凝土内孔穴深度和长度均超过保护层厚度
严重缺陷
夹渣
混凝土内夹有杂物且深度超过保护层厚度
严重缺陷
疏松
混凝土中局部不密实
严重缺陷
裂缝
可见的贯穿裂缝
严重缺陷
长度超过密封槽、宽度大于0.1mm，且深度大于1mm的裂缝
严重缺陷
非贯穿性干缩裂缝
一般缺陷
外形缺陷
棱角磕碰、飞边等
一般缺陷
密封槽部位在长度500mm的范围内存在直径大于5mm、深度大于5mm的气泡超过5个
严重缺陷
外表缺陷
管片表面麻面、掉皮、起砂、存在少量气泡等
一般缺陷
注：
不应有严重缺陷，存在一般缺陷的管片数量不得大于同期生产管片总数量的10%。
4.3成型隧道验收质量控制指标
表4.3-1隧道轴线和高程偏差
项目
允许偏差（mm）
检验方法
检查频率
水工隧道
隧道轴线平面位置
±150
用全站仪测中线
10环
隧道轴线高程
±150
用水准仪测高程
10环
表4.3-2隧道允许偏差
项目
允许偏差（mm）
检验方法
检查频率
水工隧道
衬砌环直径椭圆度
±1%D
尺量后计算
10环
相邻管
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