摘要：地铁盾构法施工过程中，隧道的渗漏水现象已经成为地铁建设过程中的一个主要突出问题。为了进一步加强地铁盾构渗漏水的防护，本文通过分析地铁盾构法施工产生的隧道渗漏水及其原因，从项目管理的角度入手，着重分析如何通过项目管理手段，为预防以及减少盾构施工中的渗漏水现象，提供一些思路。
关键词：盾构；渗漏；管理
一、引言
随着社会的快速发展，交通运输压力的逐步扩大，城市地铁相较于其他交通系统具有非常明显的优势。如可以节省大量地面空间；噪声非常小；交通干扰较少，准时准点，速度快，可节省大量时间；节约能源；无尾气的排放，不会污染环境。除此之外，地铁的运输能力大，是任何城市交通工具所不能比拟的。
城市地铁的缺点也不容小觑，建造成本高、建设周期长、部分灾害抵御能力弱，尤其是建设期内的不可控风险因素复杂。在盾构推进过程中，管片渗漏现象就是其中的一个典型现象，其最直接、最严重的影响就是造成隧道周围土层的水土流失，引起隧道沉降和变形，从而进一步加剧渗漏水，产生严重的后果。作为本工程主要项目管理人员，下面以某在建的城市地铁隧道区间建设为背景，谈一谈如何通过项目管理手段，对盾构区间管片渗漏的预防工作进行有效的控制。
二、工程概况
某城市轨道交通隧道区间线路出站后即下穿真如港，并以R=400m曲线下穿成片低矮民房、水果批发市场、淀粉厂车间、低矮公司厂房（现已拆迁），后以R=350m曲线下穿长途汽车站、市政道路，并在公园内接至车站。
本区间盾构线路基本处在④灰色淤泥质粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉质粘土层。
潜水水位埋深离地表面约0.3——1.5m，受降雨、地表水的影响有所变化，年平均水位埋深0.5～0.7m。设计时年平均地下水高水位埋深可按0.5m计，年平均低水位埋深按1.5m计。
本区间沿线揭示的第⑦1-2层草黄——灰黄色砂质粉土及第⑦2层灰黄——灰色粉砂，为第Ⅰ承压水含水层，水位一般呈周期变化，其承压水水头埋深在地表下3——11m，第⑨层为第Ⅱ承压含水层。对本工程有影响的第Ⅰ承压水含水层水位水头呈年变幅1——3m的季节性起伏变化规律。根据本次勘察第⑦层承压水观测数据，观测期间拟建场地承压水头的稳定水位埋深为6.78m。
三、管片渗漏水原因分析
导致盾构管片渗漏的原因有很多，而各个工程项目具有各自的特点。针对该城市地铁隧道区间建设期中可能遇到的渗漏问题及时组织、带领专业工程师按照施工前、施工期间和施工后的时间顺序进行了深入、细致的原因分析。
1.施工前的原因
（1）对地质状况、土层性质缺乏足够的认识。本工程项目处于淤泥质软黏土层区域内。该类土层具有 “天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大”等特性。与其他工艺相比，盾构隧道的特点就是拼装接缝多，客观上存在产生渗漏水的途径多，呈现“量大、面广、点多”特点。
（2）管片在制作时养护不合理，导致管片自防水不过关。管片养护不合理直接可以导致管片表面和内部的裂纹增加，蜂窝麻面现象，造成不可见的渗水点。同时也导致管片局部强度达不到设计强度，在管片运输吊装和拼接环节中更容易造成混凝土脱落、破碎等现象，带来不必要的修补工作，既增加了管片渗漏的风险，也增加了管片渗漏的概率。
（3）弹性密封垫的影响。密封垫出厂时质量不过关，遇水膨胀达不到要求；粘贴不牢固，施工过程中脱落等等，均会导致弹性密封垫的作用有时达不到设计要求。
2.施工期间的原因
（1）管片在运输、拼装中受挤压、碰撞、缺边掉角。管片处理过程中未能将泥浆清理干净，致使管片、止水带间夹有泥沙等；
（2）盾构姿态不好，尤其是本工程有多个小半径圆弧曲线相连，增加施工难度，盾构机在推进过程中控制不好会造成一侧间隙过小，从而影响管片的拼装质量，在挤压力过大的情况下容易致使管片间错位、有台阶差甚至出现裂缝造成破损和渗水。
（3）管片间的对拉螺栓在拼装后没有及时拧紧，引起环缝的扩张，使管片间呈松弛状态，造成拧紧扭矩不足以将止水条挤压密实，致使拱顶渗漏。
（4）手孔、注浆孔等薄弱部位封孔质量差，螺栓孔未加防水密封垫圈或灌浆不密实，嵌缝时工字条环、纵向之间的接头处理不好等；
（5）管片拼装时如果局部止水条破损，而同步注浆时充盈系数偏小或压力不足，就会导致拱顶未填充密实，拱顶渗漏水。进行二次注浆时，壁后注浆质量差、充填不密实，造成受力不均，局部变形过大，首道防水层失去作用，水便从管片薄弱部位开始渗漏。
3.施工后的原因
（1）防水封堵材料不能适应软土地层中隧道的沉降和变形，产生开裂和剥落；
（2）临近隧道一定范围内大量工程项目的加、卸载活动，例如深基坑工程、地面堆载及大口径隧道上下穿越施工等，对隧道纵向、横向变形产生影响。
四、组织管理措施
鉴于上述的原因分析，从施工的前期准备入手，深入施工各个阶段，根据病害所处的不同区段、不同部位、不同成因、不同现状以及不同地质条件，及时制定有预见性、针对性的管理措施，使检查维修规范化和标准化。
1.施工前的项目管理工作
本阶段紧密衔接盾构施工阶段，作为项目主要管理者，带领、指导专业工程师利用现代化管理手段深入调查、严格审核，及时掌握第一手资料，为施工提供指导性、可操作性的依据，也是管理人员进行管理工作的程序标准。
（1）工程地质调查
根据地质勘探报告及物探报告，及时组织各参建单位的主要人员对沿线的重点部位进行深入、细致的地质和物探资料的分析，并督促其落实好如下工作：
1）确认结构影响范围内土层的类型、分布规律及其工程特性，分析和评价土层的稳定性；查明不良地质作用的类型、性质、分布范围、发展趋势和危害程度；
2）明确沿线地下水类型、补给和排泄条件、流速、流向、渗透系数、历年最高水位、枯水水位、勘察时水位及历年最高水位、水质等水文地质资料；
3）根据沿隧道轴线工程地质纵剖面图、横剖面图以及必要数量的勘探点柱状图，分区间分地段分部位预测施工可能遇到的问题，督促形成合理的解决方案和处理措施；
4）查明影响范围内地面建筑和地下构筑物的地基条件、基础类型、结构形式、使用状态，地下管线的埋深、位置、走向与用途等，分析其在施工中的稳定性，并督促形成防护措施；
5）根据所提供的黏性土层的粘聚力、塑性指数、粘粒含量以及物理指标及渗透系数，为注浆压力、注浆配比提供依据；查明在隧道开挖范围是否存在工程废弃物。
（2）优选密封橡胶及管片生产厂家
密封橡胶和管片作为盾构施工中最重要的施工材料及构配件是直接影响盾构渗漏的关键因素，对于生产厂家的选择至关重要。以本工程为例，两种材料及构配件供应方式均为乙供，作为项目管理者就要对乙供材料及构配件的厂家进行考察、把控。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先，两种材料及构配件厂家必须明确在施工单位的合格供应商名录中列有，这是工程中对合格材料及构配件的基本把控，厂家由施工单位自选推荐，每种材料及构配件推荐的厂家数量不得低于2家，以便于进行比选。其次，组织相关人员对施工单位推荐的生产厂家进行现场考察，必要时可要求提供多个主要客户名单对其进行简单评估；最后，根据厂家信誉和经验，生产计划，厂房既有生产状况及场地状况等原则，出具详尽的厂家考察报告，报告中应列明各厂家的优缺点，并客观公正地给出建议选择某个厂家的原因，以便决策人员做出决策。特别指出的是考虑到管片的生产周期，该厂家应提早确定。
（3）严格审查施工组织设计/施工方案
从符合性审查、全面性审查和针对性审查三方面入手严把审查关。
1）符合性审查包括，符合当前国家基本建设方针与政策，突出“质量第一、安全第一”的原则，同时还要符合现行工程建设强制性标准条文的有关要求；造价、工期、质量、安全控制目标应符合施工合同和设计的要求；审批签字齐全，应有承包商编制人签名，项目经理或总工审核，企业技术负责人签字批准，并加盖单位或项目公章；项目主要管理人员和施工机械要符合投标和合同规定要求；申报手续齐全，必须附规定的审批表。
2）全面性审查包括，编制依据和工程概况；施工方法及施工控制要点；施工准备工作；质量保证措施；进度计划；材料、设备投入计划；施工组织构架，组织构架包括管理组织网络和各岗位人员、人员投入计划；安全文明施工、环保措施。
3）针对性审查包括，应结合现场的实际情况，编制有针对性的施工控制措施；施工工艺和措施应该详细、具体，并具有可操作性，要有针对工程重难点的分析和认识，并有针对性措施；施工平面的布置与现场地貌环境、建筑平面协调一致，并符合紧凑合理、文明、安全、节约方便的原则；优先选用目前先进成熟的施工技术，而新技术的使用应对本工程的质量、安全与造价有利；审核网络图的合理性和均衡性，能否满足总进度计划需求，能否做到均衡连续施工；施工机械的选用、配备应经济合理，满足工期与质量等要求。其中应重点组织审查针对性。
（4）审核施工场地总平面布置方案
审核内容主要包括：场地布置是否顺畅，互相干扰最小；一些主要设施布置是否合理和齐全；碴坑、管片堆场、门吊系统、砂浆拌合站、排水系统、冷却塔、通风机、充电间、机修车间、钢构件加工厂、小型机具堆放场、洗车槽、防洪措施、沉淀池等；同时包含井下场地布置。如轨线布置、循环水池布置、井下沉淀池布置、油脂、泡沫堆场等等。
（5）审核工程总进度计划
审核工程总进度计划主要关键节点，包括盾构机进场；盾构始发；盾构过站；盾构到达；附属结构施工；工程验收。其中针对几个需要注意的问题要重点核实：掘进完成和竣工验收之间需要有1个月以上的时间；联络通道施工时间与盾构掘进施工时间的冲突；洞门施工时间与隧道掘进时间的冲突；端头加固时间的确定；掘进过程中始发、到达段与正常段掘进速度不同，长距离后掘进速度不同，不同地层掘进速度不同，换刀等异常时间的考虑；管片生产的开始时间是否满足盾构掘进速度要求；门吊制造安装、联络通道管片制造安装等是否预留了足够时间。
（6）应用工程信息模型化手段，提高项目管理效率及质量。
为进一步提高项目管理的效率及质量，充分运用BIM所具有的可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性可以很好的辅助盾构施工。
1）在BIM盾构模型创建过程中，指导专业工程师对图纸进行仔细审查并进行问题整理，提前反映盾构结构中的薄弱点，形成图纸问题审查报告，针对报告中的薄弱点问题，通过BIM模型直观的进行展示，使问题暴露的更加彻底，在施工前针对所反映出的隐患提前制定措施，提高施工阶段的效率及质量。
2）利用BIM的三维技术可以降低识图误差，对不同专业间的冲突点等问题检查，提前发现问题，有利于现场优化施工流程设计，合理安排专业衔接，从而减少在盾构施工阶段可能存在的错误和工序冲突，加快施工进度。
3）基于BIM技术的施工项目技术交底，可通过三维能真实再现施工过程，甚至将每环盾构施工细节通过三维软件展现出来，提高了施工人员的工作效率，使工程施工变得更加简单，还能有效的将施工技术通过三维模型传递给施工人员，极大的提高了项目交底的质量。
2.施工中的项目管理工作
本阶段进入实质性施工阶段，项目管理工作的重点是施工过程中各环节的动态管控，保证项目管理体系正常、高效运行。
（1）盾构掘进准备的管控
盾构掘进施工前，指派专业工程师检查下列工作完成情况：复核里程及坐标、洞门圈制作精度和安装后的高程和坐标；盾构基座、负环管片和反力架等设施及定向测量数据的检查验收；管片储备；盾构掘进施工的各类报表；洞口前土体加固和洞门圈密封止水装置检查验收。
（2）盾构始发的管控
始发前，指派专业工程师检查下列工作完成情况：对洞门外经改良后的土体进行质量检查，合格后方可始发掘进；审核施工单位洞门围护结构破除方案，方案中应含有采取的密封措施，保证始发安全；反力架应进行安全验算；当负环管片定位时，管片环面应与隧道轴线相适应。拆除前，应验算成型隧道管片与地层间的摩擦力，并应满足盾构掘进反力的要求；当分体始发掘进时，应保护盾构的各种管线，及时跟进后配套设备，并应确定管片拼装、壁后注浆、出土和材料运输等作业方式；盾尾密封刷进入洞门结构后，应进行洞门圈间隙的封堵和填充注浆。注浆完成后方可掘进。
（3）盾构掘进的管控
审核盾构施工参数确定的合理性，特别要求当遇到以下问题时要及时处理：盾构前方地层发生坍塌或遇有障碍；盾构壳体滚转角达到3°；盾构轴线偏离隧道轴线达到50mm；盾构推力与预计值相差较大；管片严重开裂或严重错台；壁后注浆系统发生故障无法注浆；盾构掘进扭矩发生异常波动；动力系统、密封系统和控制系统等发生故障。
（4）盾构姿态的管控
由于本工程连续以小半径曲线连接，盾构姿态的调整很大程度上会影响渗漏情况，故要求施工单位对此制定相应的预案的同时，督促其做好如下工作：通过调整盾构掘进液压缸和铰接液压缸的行程差控制盾构姿态；实时测量盾构里程、轴线偏差、俯仰角、方位角、滚转角和盾尾管片间隙，应根据测量数据和隧道轴线线型，选择管片型号；对盾构姿态及管片状态进行测量和复核，并记录；纠偏时应控制单次纠偏量，应逐环和小量纠偏，不得过量纠偏；根据盾构的横向和竖向偏差及滚转角，调整盾构姿态可采取液压缸分组控制或使用仿形刀适量超挖或反转刀盘等措施；当偏差过大时，在较长距离内分次限量逐步纠偏。纠偏时需防止损坏已拼装的管片和防止盾尾漏浆；盾构掘进施工中，经常测量和复该隧道轴线、管片状态及盾构姿态，发现偏差应及时纠正。纠正横向偏差和竖向偏差时，采取分区控制盾构掘进液压缸的方法进行纠偏；纠正滚动偏差时采用改变刀盘旋转方向、施加反向旋转力矩的方法进行纠偏；曲线段纠偏时可采取使用盾构超挖刀适当超挖增大建筑间隙的办法来纠偏。
（5）壁后注浆的管控
壁后注浆是管片渗漏防治的重点，针对施工单位所采取的措施，指导专业工程师重点审查以下内容：根据工程地质条件、地表沉降状态、环境要求及设备性能等选择注浆方式。以管片与地层间隙填充密实、减少沉降为目的；注浆材料的强度、流动性、可填充性、凝结时间、收缩率和环保等满足施工要求；采取注浆量和注浆压力双控。注浆速度根据注浆量和掘进速度确定；注浆压力根据地质条件、注浆方式管片强度、设备性能、浆液持性和隧道埋深等因素确定；注浆量充填系数根据地层条件、施工状态和环境要求确定，充填系数宜为1.3——2.5；二次注浆的注浆量和注浆压力根据环境条件和沉降监测结果确定。
3.施工后的项目管理工作
施工后管片渗漏现象多与施工中的施工工艺，施工措施效果有关。此时的管理工作主要由预防转为治理，主要以管片的修补以及数据监测为主。因其管片部位、损坏程度的不同均需要施工不同的修补材料、修补步骤，督促施工单位根据不同的状况制定相应的修补措施。同时加强盾构周边土体的监控工作，一旦通过数据反应发现土体失稳，要立即启动相应预案措施，组织人员进行土体加固。
五、结束语
通过上述管理工作及相应措施的及时、有效的全面落实，通过施工过程中的全过程、全方位的动态管控，较好地控制了本工程盾构施工中的渗漏问题。
本文仅从项目管理的角度剖析了如何透过管理的手段更加有效地进行整体把控，为盾构防渗漏工作提供基本的管理依据和方法，为盾构防渗漏工作起到指导作用。
论文作者:刘强
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第12期
论文发表时间:2019/1/4
标签：盾构论文; 管片论文; 隧道论文; 注浆论文; 渗漏水论文; 措施论文; 水位论文; 《建筑细部》2018年第12期论文;