地铁项目盾构施工三维信息管理系统研究[全文5篇]

第一篇：地铁项目盾构施工三维信息管理系统研究

摘要: 地铁项目盾构施工三维信息管理系统应用三维信息技术，采用数据库、人工智能、虚拟现实、网络通信以及计算机软件系统集成技术，将地铁隧道施工设计图数据与其施工现场环境资料结合建立 3D 模型，与施工过程中的盾构机全站仪系统数据相链接，形成一套动态的 4D 施工可视化的信息管理系统，实现盾构虚拟隧道及场景的漫游，沿线建构筑物位置信息提醒，盾构机位置偏差预警、报警及盾构推进状态的可追溯功能，为地铁隧道施工项目提供科学、有效的管理手段。

关键词: 盾构施工;三维信息;管理系统;虚拟现实;漫游;预警

0 引言

随着国内城市轨道交通建设的快速发展，盾构法施工被广泛采用。采用盾构法施工的隧道往往处于比较差的地质条件和复杂的周围环境下，对地铁项目施工安全风险的控制要求很高。一方面，盾构施工安全风险控制措施主要还是加强对周围环境的监控，通过监控数据的反馈信息，进行必要的信息分析处理，用于指导盾构施工项目科学管理。监控的过程需要采取人工测量的方式，无法做到实时动态监控，在穿越重要建构筑物时，还需要加大监测频率，防止建构筑物及地表的过大沉降，对监控人员的要求也相对较高。另一方面，地铁盾构施工过程中，主要依靠盾构自动测量导向系统来指导盾构掘进的方向，导向系统显示的界面为二维界面，能够显示盾构的位置偏差，但是对地层条件情况及周围环境情况信息无法进行表述与显示。如何采用三维信息技术与盾构施工管理技术相结合，将工程地质条件及工程环境条件的相关信息纳入系统化管理，是地铁项目盾构施工中重点研究的课题。通过盾构自动测量导向系统的实时数据，开发出一套地铁盾构施工三维信息管理系统，实现盾构掘进施工过程的三维信息集中管理，通过信息系统实现三维导航功能，并对不良工程地质条件及复杂工程环境进行预警和报警，那么盾构施工管理和安全控制的能力就能得到很大提高，从而很好地保障盾构施工安全。项目概况

地铁项目盾构施工三维信息管理系统(以下简称 “盾构三维系统”)的开发依托于南京地铁三号线 TA17 标盾构区间工程，该盾构区间位于南京市江宁区双龙大道下，双龙大道为通往市区的主干道，车流量大，区间需下穿洋山河、侧穿洋山河桥、任家边雨水泵房、绕越匝道桥、绕越主线桥，并且盾构左线需小净距下穿出段线主体结构，区间隧道穿越的地

层有硬质粘土层，粉砂层，淤泥质粉质粘土层，区间含 28‰大坡度段、300m 小半径曲线段、5m 厚度的浅覆土段、3m小净距盾构施工段，面对如此复杂的地面环境、地质条件及特殊地段，需要有较高的盾构施工技术水平，对盾构姿态的控制精度要求较高。应用盾构三维系统来辅助盾构施工管理，利用盾构三维技术可以将地铁项目施工图快速生成三维模型，形象展示隧道施工全过程，对关键施工环节可以模拟预览，可以通过修正系统参数达到理想化施工方案。通过盾构三维系统将大大提高盾构施工水平，防范盾构可能出现的安全风险。工作原理

盾构三维系统应用三维信息技术，采用数据库、人工智能、虚拟现实、网络通信以及计算机软件系统集成技术，将地铁隧道施工设计图数据与其施工现场环境资料建立 3D 信息模型集中管理，并与施工过程中的盾构机全站仪系统数据相链接，形成一套动态的 4D 施工可视化模拟环境的信息管理系统。通过与盾构机自动全站仪系统的实时数据文件的解析和数据接口，实现地铁隧道施工中盾构机的智能导航和动态 3D 进度展示。对盾构机施工过程的速度、精度、动态适应性和运行稳定性等提供三维动态的数据管理，实现盾构机智能导航和盾构三维形象掘进显示，为地铁盾构施工提供科学、有效的管理手段。系统开发的要素

地铁项目盾构施工三维信息管理系统的开发必须确保以下五个要素:

(1)基础: 将设计施工图样、地质详堪图样及周围管线、建构筑物图样集中建立信息管理，并生成相关的三维仿真模型库。

(2)核心: 通过虚拟现实技术再现工程场景及重点部位场景数据集中管理。

(3)重点: 自动采集全站仪数据，实时显示盾构机进程，通过语音、文字及 3D 图像等方式，对盾构机出现的偏差进行预警或报警，对需要穿越的建构筑物及时进行智能提醒。

(4)保障: 需要组建施工方案与三维仿真相匹配的信息管理系统，具备联网功能，确保系统流畅运行。

(5)环境: 建立一套与盾构机全站仪系统实时交互的数据库，为实现施工进度、关键施工参数的动态集成管理提供实时数据。系统模块的组建

首先，需要开发一个能够管理和维护大规模虚拟盾构施工场景的展示信息管理平台系统，实现对施工地质条件和复杂的周围环境信息、二维设计图样和建立的三维模型进行系统化管理。其次通过信息平台的施工信息有效管理，与盾构全站仪数据的实时接口，通过灵活配置的虚拟环境，建立一套完整的地铁盾构掘进施工的信息管理系统，需要充分利用计算机技术及三维信息处理技术，主要涉及数据信息的组织、管理与表示三方面的内容，需要组建后端数据服务模块、地理信息管理模块、前端信息表示模块。4.1 后端数据服务模块

建立后端数据库模块，用于存储系统所需的空间信息和属性信息数据。其中空间数据有二维设计图数据、三维场景模型数据、图像数据及各构件的三维模型数据。属性数据主要包括构件的信息数据及纹理素材数据。4.2 地理信息管理模块

建立地理信息管理模块，把盾构机位置与盾构区间沿线周边环境及地质条件有机地结合起来，可进行系统化快速准确的空间定位、查询管理，还提供信息表示所需的其他服务，如三维漫游时地形数据的调度、多维信息表示时的坐标维转换等。4.3 前端信息表示模块

建立前端信息表示模块，提供用户多种信息的表示形式和用户可以进行的操作。三维的场景图界面给用户一种身临其境的感受，系统可以在盾构机自然推进中根据全站仪系统实时数据方式自动移动和信息调用，同时提供用户浏览场景及各种构造设施和定位查询所处位置的属性数据。二维地图反映了地形上各构筑物的位置及相互之间的地理关系，主要用于三维智能漫游的导航、快速定位漫游位置和查询构件信息等。系统主要功能及应用

结合盾构施工实际需求，该盾构三维系统进行了相应的开发，主要体现了将地铁盾构施工不良工程地质条件和复杂工程环境与二维的 CAD设计图样等信息的集中管理，并建立全景三维仿真模型库，通过与盾构全站仪数据接口交互，实现地铁盾构掘进施工漫游功能、构筑物位置提醒功能、盾构机位置偏差预警、报警功能及盾构掘进状态可追溯功能，实现了地铁盾构施工掘进全过程的信息管理，在南京地铁三号线 TA17 标盾构区间工程得到了应用。

5.1 盾构漫游功能

利用盾构三维系统来虚拟现实的仿真环境，当视点的位置、视向和参考方向发生改变时，场景中的物体相对于观察者的方位也发生了改变，从而产生了 “动感”。漫游过程的实质就是通过不断移动视点或改变视线方向而产生三维动画的过程，能够让系统操作者身临其境，仅需通过鼠标或键盘操作，就能够让操作者行走在仿佛已经提前建成的隧道中，并能够形象直观地看到隧道所处的地质条件及周围的环境，尤其是可以形象直观地检核设计隧道与周围建构筑物之间的相对位置关系，提前发现设计隧道与周围环境在空间位置上是否发生冲突，避免设计缺陷给施工带来的安全风险及经济损失。

利用盾构三维系统的漫游功能，在南京地铁施工现场进行了实际应用，通过操作盾构三维系统，能够随时随地进行盾构漫游功能的演示，有规律地改变视点位置、视角方向，从而能够实时在虚拟的仿真环境里行走，能够形象直观地看到隧道位置及周围建构筑物等环境，而且通过光纤传输及网路传输功能，并设置好相应的传输终端，实现了在地下隧道及地面的多个办公地点同部操作管理系统，进行盾构漫游功能操作，让管理者坐在自己的办公室也能实时了解到盾构施工相关情况，给管理者提供了极大的方便。运用三维信息管理系统进行漫游功能操作如图 1 所示.5.2 沿线建构筑物位置提醒功能

通过三维信息技术将沿线重要的建构筑物位置进行了建模，并将其地理信息位置的数据储存到了三维信息管理系统的相关定位模块当中，盾构在临近及穿越这些建构筑物时，三维信息管理系统会自动调用导向系统全站仪给出的盾构机位置信息数据，与建构筑物位置信息数据进行对比、关联，自动计算出两者之间的净距，动态显示盾构与建构筑物之间的相对位置关系，并将净距以数字形式明确显示在三维信息管理系统的操作界面上，能够及时提醒操作者明了盾构所处的周围环境，方便盾构管理人员及时调整施工参数。三维信息管理系统实时监控模式如图 2所示。

5.3 盾构位置偏差的预警及报警功能

三维信息管理系统对盾构全站仪进行数据解析，实时读取盾构机位置信息数据，与建立的盾构偏差设计预警值及报警值进行比较，如盾构位置偏差值超出设计预警值及报警值

时，将进行相应的语音预警及报警提示，提醒操作者及时调整盾构姿态，防止盾构机位置偏差过大。

5.4 盾构推进过程的可追溯功能

施工过程的可追溯性是项目管理不可缺少的手段之一，盾构三维系统通过三维信息技术处理及盾构全站仪施工数据的解析，建立了自动信息数据储存功能，能够随时对已掘进状态进行回放及施工数据导出，从而实现了盾构掘进过程的可追溯性，有利于施工数据的保存与核对，能够帮助技术管理者进行施工经验的总结。

结语

盾构三维系统是三维信息技术、计算机技术及虚拟现实技术相结合的产物，在盾构施工领域属于创新性应用，能够实现虚拟现实隧道及场景的随意漫游、沿线建构筑物与隧道位置关系的提醒功能、盾构机位置偏差的预警及报警功能及盾构推进过程的可追溯功能。由此，可深入研究地铁盾构施工整个过程的管理，具有可操作性强、人机交互功能，为盾构施工提供科学的理论方法和真实的历史数据，指导工程施工管理和方案优化，具有很好的经济价值和科学进步意义。

第二篇：地铁盾构施工技术试题

地铁盾构施工技术试题

（含选择题80道，填空题25道，简答题10道）

一、选择题：（共80题）

1、刚性挡土墙在外力作用下向填土一侧移动，使墙后土体向上挤出隆起，则作用在墙上的水平压力称为（）。

A．水平推力B．主动土压力C．被动土压力

2、混凝土配合比设计要经过四个步骤，其中在施工配合比设计阶段进行配合比调整并提出施工配合比的依据是（）。

A．实测砂石含水率

B．配制强度和设计强度间关系

C．施工条件差异和变化及材料质量的可能波动

3、盾构掘进控制“四要素”是指（）。

A．始发控制、初始掘进控制、正常掘进控制、到达控制

B．开挖控制、一次衬砌控制、线形控制、注浆控制

C．安全控制、质量控制、进度控制、成本控制

4、盾构施工中，（）保持正面土体稳定

A．可 B．易 C．必须

5、土压平衡盾构施工时，控制开挖面变形的主要措施是控制：（）

A．出土量B．土仓压力C．泥水压力

6、开挖面稳定与土压的变形之间的关系，正确的描述是：（）

A．土压变动大，开挖面易稳定 B．土压变动小，开挖面易稳定

C．土压变动小，开挖面不稳定

7、土压平衡式盾构排土量控制我国目前多采用（）方法

A．重量控制B．容积控制C．监测运土车

8、隧道管片中不包含（）管片

A．A型B．B型 C．C型

9、拼装隧道管片时，盾构千斤顶应（）

A．同时全部缩回B．先缩回上半部 C．随管片拼装分别缩回

10、向隧道管片与洞体之间间隙注浆的主要目的是（）

A．抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形

B．使管片环及早安定，千斤顶推力能平滑地向地层传递 C．使作用于管片的土压力均匀，减小管片应力和管片变形，盾构的方向容易控制

11、多采用后方注浆方式的场合是：（）

A．盾构直径大的B．在砂石土中掘进 C．在自稳性好的软岩中掘进

12、当二次注浆是以（）为目的，多采用化学浆液。

A．补足一次注浆未填充的部分 B．填充由浆液收缩引起的空隙 C．防止周围地层松弛范围的扩大

13、盾构方向修正不会采用（）的方法

A．调整盾构千斤顶使用数量 B．设定刀盘回转力矩

C．刀盘向盾构偏移同一方向旋转

14、以下选项中，不是盾构机组成部分的是（）

A．切口环B．支撑环C．出土系统

15、以下选项中，不是盾构法施工隧道的主要步骤（）

A．在拟建隧道的始发端和到达端各修建一个工作井，盾构在始发端工作井内安装就位。

B．依靠盾构千斤顶推力将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出。C．盾构穿越工作井再向前推进

16、施工组织设计必须经（）方为有效，并须填写施工组织设计报审表

A．上一级技术负责人审批 B．上一级企业的技术负责人审批

C．上一级企业（具有法人资格）的技术负责人审批加盖公章

17、实行监理的工程，工程竣工报告必须经（）签署意见

A．监理工程师B．建设单位C总监理工程师

18、工程竣工报告应（）加盖单位公章

A．项目经理和施工单位有关负责人审核签字 B．经项目经理签字

C．经施工单位有关负责人审核签字

19、施工技术管理的主要工作内容不包括（）

A．科技信息B．工程测量C．技术交底 20、盾构施工时应该有有效措施加以控制的是（）A．刀盘磨损B．油量损耗C．盾构姿态

21、密闭式盾构掘进控制要素不包括（）

A．开挖B．线型C．二次衬砌

22、盾构施工中，对进出洞口外侧的土体进行改良的目的（），保证盾构进出洞安全。

A．减小土体抗剪强度B．提高土体抗压强度C．提高土体刚度

23、盾构进洞前必须做好的工作有（）

A．再次加固进洞口外侧土体B．盾构轴线的方向传递测量 C．检修盾构机

24、开挖面的土压控制值是（）

A．地下水压B．土压C．地下水压，土压，预备压之和

25、土压平衡式盾构机，理想地层的土特征是（）

A．止水性低B．内摩擦大C．塑性变形好

26、控制土压仓内土砂的塑性流动性，是土压平衡式盾构机施工最重要的要素之一，一般根据（）掌握其流动性

A．开挖面稳定性B．地层变化结果C．排土性状，土砂传输速率，盾构机械负荷

27、泥浆性能控制是泥水平衡式盾构机施工的最重要要素之一，泥浆性能包括：物理稳定性，化学稳定性，（）

A．相对密度B．含水率C．液限指数

28、隧道管片连接螺栓紧固的施工要点不包括（）

A．先紧固轴向（环与环）连接螺栓，后紧固环向（管片之间）。连接螺栓

B．先紧固环向（管片）连接螺栓，后紧固轴向向（环与环之间）。连接螺栓

C．采用扭矩扳手紧固，紧固力取决于螺栓的直径与强度

29、一般对注浆材料的性能要求不包括()A．水污染环境

B．良好的填充性，注入时不离析，注入后体积收缩小 C．阻水性高

29、当盾构机掘进遇到（）情况时，应该立即停止掘进

A．盾构本体滚动角不大于3度 B．盾构轴线偏离隧道轴线不大于50mm C．盾构前方地层发生坍塌或者有障碍时 30、闪开式盾构机不包含（）

A．手掘式B．机械挖掘式C．土压平衡式盾构

31、异性盾构不包括（）

A．多圆形B．矩形C．圆形

32、盾构机的主要选择原则中没有（）

A．适用性B．技术先进性C．可靠性

33、盾构机的选择除满足隧道断面形状和外形尺寸外，主要不包含盾构机（）等

A．种类B．性能C．辅助工法

34、土压平衡式盾构机在（）土质应用前，不需要进行辅助工法，辅助设备等等充分验证

A．泥岩B．卵岩C．松散沙砾

35、始发工作井的长度应该大于盾构机主机长度（），宽度应大于盾构直径（）

A．1m,1mB．2m,2mC．3m,3m

36、始发，接收工作井的井底板宜低于进出洞洞门底板标高（）

A．700mmB、600mmC．500mm

37、地铁隧道贯通测量中误差规定：横向中误差为（）mm，高程中误 差（）mm

A．±25，±25 B．±50，±25 C．±50，±50

38、盾构掘进施工过程中，应在盾构起始段（）m进行试掘进，并根据试掘进调整、确定掘进参数。A．50-100 B．60-100C．60-120

39、盾构现场验收不包括（）

A．盾构壳体B．拼装机C．始发架

40、盾构始发掘进前，应该对（）进行检查，合格后方可进行掘进。A．始发架B．拼装机C．洞门经改良后的土体

41、实施盾构纠偏必须逐环，小量纠偏，必须防止过量纠偏而损坏已拼装管片和（）

A．盾尾密封 B．千斤顶 C．拼装机

42、盾构到达接收井（）m前，必须对盾构轴线进行测量并作调整，保证盾构准确进入接收洞门。A．100 B．50 C．30

43、地铁轴线允许偏差为（）mm和高程允许偏差为（）mm A．±50，±50 B．±25，±25 C．±50，±25

44、同步注浆的注浆速度，应该根据注浆量和（）控制 A．掘进速度 B．出土量 C．盾构类型

45、壁后注浆材料应满足（）流动性等要求。A．掘进速度 B．注浆速度 C．强度

46、隧道施工运输不包括（）

A．水平运输 B．垂直运输 C．管片进场运输

47、成型地铁隧道验收规范规定：隧道平面允许偏差（）mm，高程允许偏差（）mm A．±50，±25 B．±25，±25 C．±100，±100

48、成型地铁隧道验收规范规定：相邻管片径向错台()mm,相邻管片环向错台（）mm A．10,10 B．15,15 C．10,15

49、以下选择项那个不是盾构选型的依据（）A．开挖面稳定 B．衬砌类型 C．区间长度

50、使用()盾构隧道施工平面布置时必须设置中央控制室。A．闭胸局部气压式 B．泥水加压平衡 C．土压平衡

51、浅埋式地铁车站的出人口设置不宜少于()个。A．5 B．3 C．4

52、盾构掘进施工必须建立（）和监控量测系统 A．质量体系 B．安全体系 C．施工测量

53、管片错缝拼装时，封顶块先搭接（），径直推上，然后纵向插入。A．1/2 B.1/3 C.2/3

54、盾构推进过程中，地表最大变形量在()之间。A.+30～-10mm B.+10～-30mm

C.+20～-30mm

55、同步注浆的浆液稠度须控制在（）范围内。A.10～11cm B.10.5～11.5cm C.11.5～12.5cm

56、洞口止水帘布装置安装顺序为（）。A.扇形板→帘布橡胶板→圆形板 B.圆形板→扇形板→帘布橡胶板 C．帘布橡胶板→圆形板→扇形板

57、在穿越过程中，应及时加注（）以避免盾尾涌水。A.聚氨酯 B.盾尾油脂 C.惰性浆液

58、螺旋机排土不畅时，在螺旋机或土仓中适量地加注（），提高出土的效率。

A.聚氨酯 B.水或泡沫等润滑剂 C.油脂

59、盾构是否能沿设计轴线（标高）方向准确前进的关键是控制好（）。A.出土量 B.掘进速度 C.千斤顶推力 60、出洞洞门混凝土外层凿除应（）。

A.先下部后上部 B.先左部后右部 C.先上部后下部

61、在曲线段（包括水平曲线和竖向曲线）施工时，盾构机推进操作控制方式是控制和调整（）的油压。A．螺旋机 B.推进油缸

C.牵引油缸

62、盾构掘进的最大坡度不超过（）

A．50 ‰ B.40 ‰ C.28‰

63、盾构区间混凝土管片抗渗等级应≧（）。

A．S10 B.S11 C.S12

64、盾构掘进过程中，坡度不能突变，隧道轴线和折角变化不能超过()。

A.0.4%

B.0.5%

C.0.6% 66、前后两环管片内弧面的不平整度称为（）。A．张角 B.喇叭 C.踏步

67、防止造成管片压坏，管片的堆放层数不可超过（）块。A．三 B.四 C.五

68、施工时必须严格控制管片拼装精度，相邻管片间的“踏步”允许偏差为（）。

A．3mm B.4mm C.5mm 69、管片拼装过程中须注意（），及时纠正环面，防止管片碎裂。

A．盾尾间隙 B.推进速度 C.千斤顶行程 70、传递高程时应该独立进行（）次，高程较差应小于（）A．3，3 B.2，2 C.3，2

71、直线隧道的导线平均边长宜为（）m，曲线隧道的导线平均边长宜为（）m A．150，60 B、200，100 C.150，100 72、导线测量中，2c值不超过（）秒

A．9 B、15C.20

73、导线测量中。左右角各测2测回，左右角平均值之和与360度较差应小于（）秒 A．4 B、6C.9

74、施工控制水准点应该按照（）m,布设一个。A．200 B、120C.150 75、盾构姿态测量不包括（）

A．千斤顶行程 B、横向偏差C.竖向偏差 76、隧道竣工测量不包括（）

A．法面超前量 B、轴线水平偏差C.轴线高程偏差

77、隧道横断面可以采用全站仪极坐标法进行测量，测量误差为（）mm A．±10 B、±20C.±15

78、管片拼装中，第一片管片定位量允许偏差是（）。A.3mm B.4mm C.5mm 79、出洞洞门混凝土外层凿除应（）。

A.先下部后上部 B.先左部后右部 C.先上部后下部 80、出洞防水装置不包括（），A、扇形圆环板 B、连接螺栓和垫圈。C、橡胶止水条

、二、填空题：（共25题）

1、常用盾构机可分为土压平衡盾构机，泥水平衡盾构机。

2、土压平衡盾构机工作原理中的平衡是指：推进压力与地层、地下水压力相平衡。

3、盾构机施工隧道的辅助工法一般有：压力法、冻结法、降水法、注浆法等。

4、工程信息主要从文件资料，现场施工祥勘等方面取得。

5、盾构法施工过程中，同步注浆浆液量控制在建筑空隙的150％~200％.6、工程施工目标主要有工程质量目标，工程安全目标，工程进度目标等

7、盾构法施工中，冷冻法按照其冷却位置的方式，可以分为水平冷冻，垂直冷冻。

8、管片拼装按照其整体组合可以分为通缝拼装，错缝拼装，通用楔形管片拼装。

9、管片拼装顺序可分为先下后上，先上后下。

10、构法施工隧道时所需的监测内容可分为土体介质监测，周围环境监测，隧道变形监测。

11、盾构法施工隧道的注浆可分为同步注浆，二次注浆。

12、同步注浆的浆液类型一般可分为惰性浆液，可硬性浆液。

13、同步注浆惰性浆液的材料粉煤灰，膨润土，黄砂，水。

14、同步注浆可硬性浆液的材料粉煤灰，水泥，黄砂，水。

15、二次注浆的材料水泥，水，水玻璃。

16、盾构姿态包括推进坡度，平面方向，盾构自身的转角。

17、隧道施工测量布设地面控制网可以采用三角锁法，导线法，三角锁和导线结合法。

18、盾构施工测量包括盾构姿态测量，管片姿态测量。

19、盾构施工中的地下导线测量包括井下导线测量，地下水准测量。20、盾构贯通测量包括地面控制网联测，接收井门洞中心位置测定，竖井联系测量，井下导线测量。

21、盾构施工中地层隆沉的原因是土体损失，固结沉降。

22、盾构施工中地层隆沉发展过程是初期沉降，开挖面沉降，尾部沉降，盾尾间隙沉降，长期延续沉降

23、技术交底的方式有口头交底，书面交底，会议交底。

24、测量的基本原则必须遵循整体到局部，实行签字复核制。

25、三级技术负责制是指局，分公司，项目部。

三、简答题：（共10题）

1、施工技术管理的基本任务。

答：1）贯彻执行国家、行业、地方在工程建设方面的法律、法规、方针、政策和标准、规范。

2）做好从施工准备、过程控制到竣工交验、工程保养全过程的技术管理工作。

3）针对具体工程采取先进技术、制定合理的施工技术方案，提出职业健康、安全、质量、环保等措施，面向现场，加强现场检测和施工过程控制，确保项目安全、质量、工期、效益目标的实现。4）做好施工技术调查，施组编制，工程测量，技术交底，变更索赔，技术资料管理，竣工文件编制等工作，努力降低工程成本，创造经济效益。

5）收集施工资料和技术信息，编制工程技术总结，建立技术档案 6）积极引进推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备，认真进行科技创新和公关。

7）加强标准化和计量工作，积极进行工法、专利的开发和申报、应用。

8）积极参与职工培训教育，提高员工队伍的技术素质。

2、施工技术管理的主要工作内容。答：1）设计文件审核 2）施工技术调查 3）工程测量4）实施性施工组织设计 5）施工工艺及临时设施设计

6）技术交底 7）过程控制8）设计变更 9）计量支付10）工程实验11）计量管理 12）技术文件和资料管理13）工程技术总结 14）竣工文件及竣工交验 15）科研开发16）工法和专利

3、施工技术调查的内容。

答：地质水文，交通状况、物质供应，水电通信，机械设备，设计建设，沿线管线等

根据不同类型的工程，还应该增加或者着重突出调查内容。

4、工程测量的工作内容。

答：

1、交接桩

2、施工复测

3、控制测量

4、施工放样

5、竣工测量

5、盾构法隧道施工基本原理

答：盾构法隧道施工的基本原理是用一件有形的钢制组件沿着隧道的设计轴线开挖土体而向前推进。

这个钢质组件在初期或最终隧道衬砌建成前，主要起到防护开挖出的土体，保证工作人员和机械设备安全的作用，这个钢质组件被称之为盾构，它的另外一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水和流沙的入侵。

6、盾构法隧道施工的优缺点。

答：优点：

1、在盾构支护下进行地下工程暗挖施工，不受地面交通，河流等自然条件的影响，能较经济合理的保证隧道安全施工。

2、盾构的推进，出土，衬砌拼装等可实现自动化，智能化和施工远程控制信息化，掘进速度较快，施工劳动强度低。

3、地面人文自然景观受到良好的保护，周围环境不受盾构施工干扰，在松软的地层中，开挖埋置深度较大的长距离、大直径隧道，具有经济，安全，军事等方面的优越性。缺点：

1、盾构机械造价较为昂贵，隧道的衬砌、运输、拼装、机械安装等工艺较为复杂，在饱和含水的松软地层施工，地表沉降风险较大。

2、需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及堵漏、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术配合，系统工程协调复杂。

3、建造短于750m的隧道经济性差，对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时，施工难度较大。

7、盾构法施工中常见的洞门结构形式和进出洞土体加固措施

答：常见的洞门结构形式有：外封门形式，内封门形式，特殊封门形式（井内外封门），SMW工法施工洞口封门，地下连续墙施工洞口封门，钻孔灌注桩施工洞口封门。

加固措施：SMW工法，高压旋喷桩，深层搅拌桩，降水法，分层注浆法，冷冻法。

8、盾构贯通测量包括那些工作？ 答：

1、地面控制网复测

2、接收井洞门中心位置测定

3、竖井联系测量和井下导线测量

9、盾构法隧道施工质量通病

答：盾构基座变形，盾构反力后盾系统变形，凿除钢筋砼封门时产生涌水涌砂，盾构出洞段轴线偏离设计，盾构进洞时姿态突变，螺旋机出土不畅，盾构掘进轴线偏差，盾构过量自转，盾构后退，盾尾密封装置泄漏，运输过程中管片受损。

10、竣工文件的内容。

答：

1、竣工文件一般由竣工图及汇编成册的竣工文件两部分组成。主要内容有：竣工文件封面，、目次、页次、开竣工时间、工程小结、竣工数量汇总表、施工原始记录、检验批验收记录，设计变更资料，封底，竣工图。

2、工程竣工文件组成内容严格按照建设单位或者地方档案管理部门要求办理。格式及成册要求应符合接收单位档案馆的规定办理。文件的交接分数应该根据合同规定办理。另要考虑上交子分公司档案部门的分数。

3、竣工文件编制数量应根据合同要求数量和上报局档案科的数量来确定，应区分正副本，正本应是竣工文件主要材料的原始件。

第三篇：地铁盾构施工材料成本控制策略

地铁盾构施工材料成本控制策略

【摘要】从地铁盾构施工物资管理的材料消耗定额、采购、验收、库存、消耗、以租代购、周转材料维护、进口配件国产化等方面入手，阐述了地铁盾构施工材料成本控制策略。

【关键词】地铁盾构；施工；材料成本；控制

目前，地铁盾构建筑市场竞争日趋激烈，工程中标价越来越低，但工程质量要求却越来越高。我集团公司也正大力推行责任成本管理，其目的就是通过加强成本控制，实现效益最大化。物资部门作为成本控制的关键部门，如何进一步加强管理，降低材料费支出已成为建筑企业内部管理的重要内容。理清物资成本管理的各个关键环节，实施监控，是控制材料成本的关键。

确定材料消耗定额

开工之初，确定材料消耗定额是控制材料成本的首要工作，是工程进行中进行材料消耗核算的依据。确定消耗定额的重点是针对工程中使用数量大和容易超耗的材料。比如盾构施工中盾尾脂的消耗量非常大，由于受多种因素的影响较难控制，那就要分不同地质条件，确定不同品牌盾尾脂的大致消耗量即消耗定额，以达到控制用量的目的。

规范采购行为

2.1 简化采购渠道

物资采购活动中，多一道环节就多一笔费用，所以每类材料都是否做到了简化采购渠道，是衡量物资采购工作做得好坏的标准。我集团公司在广州先后进行的四个盾构项目所需用的管片背后同步注浆用散装水泥，尽管用量不大而且分散，每个月用量仅二、三百吨，但只要资金情况允许，都尽量直接从生产厂家购货，从采购环节上砍掉不必要的开支。

2.2 重视性价比

盾构施工会用到其他工程领域用不到的一些材料，比如盾尾脂、润滑脂、水玻璃等材料，这类材料品牌很多，使用效果也千差万别，在采购中不可一味地追求低价格而不顾使用效果。有些国际品牌的材料，尽管价格较高，但在单位工程消耗量少，且效果好；有些材料则恰恰相反。所以追求低成本、高回报，就要选择采购性价比高的材料。

2.3 物资招标采购中需注意的问题

物资招标采购目前在各建筑企业已较为普遍，但仍有两个方面的问题容易被忽视。招标可分为公开招标和选择性招标两种，目前由于各方面的限制，建筑企业普遍采用的是选择性招标，即招标公告没有对外公开，只是自行选择个别投标单位。那就产生第一方面的问题，即邀请的投标单位是否在该行业是优秀的？所选的投标单位是否有代表性？第二个问题是通过招标最终确定的标价是否与市场价格相符，是否具有合理性？要解决这两个问题就要求招标组织单位一方面要充分了解整个行业大多数供货商的情况，以便于选择到优秀的供货商，另一方面要做到不封闭自己，结合考察全国、同城范围内同种材料的使用情况及价格，不让招标本身蒙蔽眼睛，最终体现材料招标采购的价值和意义。

2.4 完善物资购销合同管理

严格合同管理应该包括两方面的工作，一是要签好合同，合同的各项条款要公正合理，更重要的是要维护好我们企业的利益，规避风险，不因合同条款方面的失误增加我们的材料成本。其次是要切实执行合同。例如我集团公司在广州地铁五号线杨珠盾构项目的管片止水胶条招标过程中，由于考虑到签完物资购销合同后不定能马上开工，而且经过物资人员调查，管片止水胶条（橡胶材料属于石油工业的副产品）的市场价格走向由于受国际原油市场价格的影响呈上升趋势，所以在合同条款中加入了一条，即供方交需方一定数额的履约保证金，该款在供方将第一批材料送到需方工地后，需方无息返还。结果正是在我方即将开工，通知供方送第一批货时，管片止水胶条的市场价格大幅攀升，比照原合同总额上涨近三十万元，但由于供方先交了履约保证金，如果对方违约，不但是丢失信誉，而且没送货就先赔钱，所以对方还是较好的履行了合同。其实不加履约保证金条款，我们企业不见得“吃亏”，可能仅仅是赚不到“便宜”，但如果不重视合同条款的评审，恐怕就要“吃大亏”。可见严格合同管理，对控制材料成本是非常重要的。

2.5 严格执行非合同材料的采购审批

盾构施工的特点，决定了在施工中需要采购大量零星的配件、小型工具、五金材料等，由于这些材料类别太多，开工前很难做出采购计划，面对的供货商也非常多，很难进行合同管理。面对这种情况，如想控制材料成本，严格执行非合同材料的采购审批就显得尤为关键。哪些要采购？何时采购？采购多少？有何质量要求？是否指定专一品牌？大致价格是多少？这些都可以通过非合同材料的采购审批手续来实现，通过这个审批手续，主管工程师、部门主管、物资主管、分管领导直至项目经理都将明确自己的意见，中间哪怕有一个环节提出不同意见，都可能影响甚至决定整个审批意见。操作既简单又清晰、公开，但意义重大。我集团公司在广州先后进行的四个盾构项目均采用了这样的做法，对控制非合同材料的采购成本起到很大作用。

严把材料的验收关

3.1 严格控制材料的数量验收

经常听人说某个施工项目的材料亏损了，什么原因呢？单说采购环节，一种原因可能是材料价格上涨了，增大了材料成本，这叫“明亏”；但还有一种原因叫“暗亏”，即验收数量上的亏损。人们往往只盯住“明亏”不放，却忽视“暗亏”。所以，要控制好材料成本，就要严格把住材料的数量验收关。

盾构施工需要的材料，有些数量容易进行准确的验收，但有些材料就较难准确验收，比如管片背后同步注浆用粉煤灰，用量非常大，车车过磅不可能，不过磅又怕少，怎么办？这就要两方面下手，一方面打开罐车进行观察，另一方面辅以不定期抽查检验，同时还要在合同中规定抽检惩罚原则，近似于“缺一罚十”。这在一定程度上遏制了供方在数量上进行欺诈。

在材料的验收工作中不能怕麻烦，比如验收管片螺栓，没有什么好办法，想图省事可以过磅验收，但不准确，想准确那就只有打开袋子一条一条的清点。

3.2 严格控制材料的质量验收

控制材料的质量验收包括验收材料的外观质量、通过仪器或委外送检来检验材料实体是否合格。避免由于购入不合格材料，加大材料成本，给施工项目造成不必要损失。

合理确定材料库存量

材料库存量过大对材料成本的影响主要表现在两方面，一方面是材料库存量大必然要求施工现场有较大的库房，必然发生较大的建造和维护费用，而目前城市轨道交通业主为了尽量减少扰民，能提供的施工现场是越来越少。另一方面，如果施工设计发生变化，极有可能发生大量库存材料用不上的现象，发生大量库存成本不说，最后还有做为废品处理的风险。

但材料库存量过少又无法满足施工的要求，该如何是好呢？

现代企业库存控制原理在库存控制技术方面分为定量库存控制原理和定期库存控制原理，根据地铁盾构施工进度较为平稳的特点，更适宜采用定量库存控制原理。定量库存控制原理也称订购点控制，是指在库存量下降到一定订购点时按固定的订购批量进行订购的方式。可用公式简单表述如下：订购点＝平均日需求量×备运时间＋安全库存量。通过科学的库存控制原理，可将材料的库存成本及库存风险降到最低。

严格控制材料的消耗过程

可以说，降低盾构施工材料成本的核心就是控制材料的消耗过程。严格控制材料的消耗过程可从以下几方面入手：

5.1 制定材料使用规定和消耗核算制度

盾构施工使用的材料，可分为两大类，一类属于消耗性材料，一类属于周转材料，针对这两类材料制定不同的消耗核算、使用规定，是控制材料消耗过程的关键，同时制定配套的奖惩细则。

针对消耗性材料比如盾尾脂、同步注浆等材料必须制定非常详细的使用及核算规定，规定要非常明确的说明正常施工状态下材料怎么使用，特殊地质情况下材料按何用量使用，同时明确如何对工班的使用情况进行考核。在广州地铁五号线杨珠盾构项目的施工中，由于制定的该种措施、奖惩细则得力，有较强的可操作性，工班人员执行得非常好。尽管盾尾脂的注脂泵无法将桶内的油脂注干净，但工班人员能够手工将每桶剩余的油脂倒桶，管理人员能够及时给予肯定及奖励。正确的措施和规定起到了节约材料成本的促进作用。

针对周转材料，同样要制定相应的核算及使用规定。可倒用的小型材料及机具如控制不好浪费是惊人的。在广州地铁五号线的初期施工中，物资部针对可倒用材料、小型机具及周转材料浪费较明显的情况，分别制定了《小型材料使用及核算管理规定》、《隧道照明材料使用及核算管理规定》及相配套的奖惩细则等规定。工具损坏须以旧换新，丢失要照单赔偿，哪怕是一条几毛钱的螺栓，只要你超用了，整个施工班组要付出代价。可以说材料使用规定及奖惩细则的实施均收到了良好的效果，使一线工人养成了节约材料的良好习惯。

5.2 随时跟踪，定期核算

随时跟踪，定期核算是检验执行材料使用、核算规定做得好坏的手段。

在施工中要定期对所有相关材料进行过程中核算，发现有材料超耗的现象，要准确的分析出原因，及时进行整改。比如同步注浆用细砂在每两个月的核算中亏损了，那就要分析是哪个环节出了问题，是验收时亏了，还是搅拌站称量系统出了问题，还是搅拌站操作人员拌浆时出了问题，还是地质情况发生了变化，知道了原因，就容易做出整改，及时予以纠正。

5.3 规范领发料手续，明确责任

盾构施工材料种类繁多，五花八门，但每种材料都要做到每个工班由指定的专人签收材料出仓单，报销耗时主管工程师要会同物资人员共同计算、复核，工班主管部门的主管、物资部门主管都要签署意见后才由项目经理审批，通过多道手续控制便于发现异常问题，保证各种材料真实的用到了施工中，明确责任。合理利用外部资源，相关材料以租代购

盾构施工项目的特点之一是每台盾构机都有一整套的设备和一定数量的周转材料。有时承揽的工程项目里程较长，有的较短，遇到较长的工程项目时，与盾构机配套的相关周转材料数量往往不够，是租是购就摆在了桌面上，新购或加工倒省事，但如果接下来的工程项目里程都较短，那就造成一次性投入过大，短期内不容易回收成本且将发生保管费。所以，明智的做法是对于有短期缺口的配套周转材料能租就租，减少单个项目新增材料，以达到降低材料成本的目的。

周转材料的回收与修复

在周转材料于隧道内拆卸、运输、吊装之前，工程管理部、机电设备部、物资部等部门要提出正确的材料拆卸、运输、吊装要求，尽量避免周转材料在回收过程中的损失。

周转材料回收完毕后，还要组织人员对材料进行维修和整理，尽量恢复这类材料的使用功能，避免资源浪费，以达到节约材料成本的目的。

盾构机进口配件的国产代用化

盾构机的原有配件大多都是进口的，进货周期长，价格非常高，是同类国产产品价格的十几倍甚至几十倍。完全用国产配件替代进口配件是不可能的，然而盾构机进口配件的国产代用化是个趋势，它要求管理人员分清配件的使用部位的关键程度，充分了解国产配件与进口货的差别有多大，尽量比选优良的国产配件替代进口配件，以节约材料成本。

结束语

以上对地铁盾构施工的材料成本控制策略进行了简单阐述。地铁盾构施工的材料成本控制是一个动态的过程，随着新材料、新技术、新工艺的不断应用而不断发展进步，但不管如何发展，加强管理是控制地铁盾构施工材料成本永恒的主题。

第四篇：地铁盾构建设十大主要施工风险

上海地铁建设所面临的十大主要风险

一、不良地质中盾构施工风险

1、盾构处在承压水砂层中，由于正面压力设定不够高，缺少必要的砂土改良措施以及盾尾密封失效，而引起正面及盾尾涌砂涌水导致盾构突沉、隧道损坏；

2、在盾构上部为硬粘土、下部为承压水砂层时，由于硬粘土过硬很难顶进，而承压水砂层则因受压不足不能疏干而发生液化流失导致盾构突沉；另因过硬粘土卡住密封舱搅拌棒使粘土与砂土不能拌合排出，致使盾构下部砂土液化由螺旋器流出，导致盾构底部脱空下沉；

3、超越沼气层或其他原因形成的含气层时（如气压法施工的隧道或工作井附近），如未探明其范围和压力、未事先进行必要的释放、未采取防备毒气和燃爆的措施，开挖面喷出的气体及其携带的泥沙可能引起盾构姿态突变、隧道突沉以及毒气燃爆的灾害；

4、对沿线穿越地层中的透镜体、洞穴或桩基、废旧构筑物等障碍物。未事先查明并做预处理或备有应急措施，可能引起盾构推进突沉偏移，盾尾注浆流失，致使地面沉陷过大，盾构无法推进。

二、盾构进出洞风险

1、盾构在工作井出洞或进洞时，需要凿除预留洞口处钢筋混凝土挡土墙，而后由盾构刀盘切削洞口加固土体进入洞圈密封装置，此过程中洞口土体及加固土体暴露时间较长，且受前期工作井施工方法及其施工扰动影响，容易因加固土体或洞圈密封装置的缺陷而发生洞口水土流失或坍方。如遇饱和含水砂性土层或沼气以及其他原因形成的含气层（如气压法施工的隧道或工作井附近），更易发生向井内的大量涌沙涌水而导致盾构出洞磕头或盾构进洞突沉，甚至在盾构进洞突沉中拖带盾尾后一段隧道严重变形或坍垮，造成极严重的工程事故，并严重破坏周边环境。由于盾构进出洞事故概率较高，其后果可能极为严重，因此对关系到盾构进出洞风险的每个细节必须严格仔细的采取可靠的风险控制措施。

三、盾构穿越江河水底的风险

当盾构推进挤压导致前方土体隆起过多，或盾构处于饱和含水砂层中发生涌水突沉引起上方江底沉陷，产生涌水裂隙，致使大量河水由盾尾或开挖的缺陷处 涌入而淹没隧道。

四、旁通道施工风险

1、旁通道冻结施工中，隧道钻冻结孔防喷措施不当引发泥水喷涌；

2、旁通道冻结壁由于冻结管断裂、渗漏而未能使冷冻圈全部交圈导致透水失稳；

3、临时支护强度、刚度不够或拆模过早，引起旁通道及连接隧道严重变形或坍塌；

4、旁通道冻结体冻胀融沉引起隧道变形过大而危害隧道安全。

五、盾构穿越重要构筑物的风险

运营地铁隧道、越江公路隧道及立交桥、高速铁路等重要构筑物的变形要求极其严格。在盾构的穿越施工过程中稍有不慎，易对高灵敏度软土产生相对较大的扰动，从而引起较大的地层损失率，导致被穿越的重要交通设施产生过大不均匀的变形，严重威胁城市交通命脉的运营安全，对社会产生较严重的后果。

六、盾构穿越对沉降敏感的居民建筑物的风险

一般居民建筑物为短桩或浅基础，对沉降极为敏感，且事关人民生活及生命财产安全。盾构在其邻近或下方穿越时，盾构上方荷载变化较大且不均匀，且盾构正面压力及推进姿态难以掌控，此时既要避免正面压力及同步注浆压力不足引起沉陷，又要防止正面压力及注浆压力过高导致地层扰动过大或地面冒浆。同时还应注意到盾构隧道渗漏及自身长期沉降可能导致的地面沉降加剧的影响。

七、盾构穿越重要管道的风险

上水、煤气、原水箱涵等管道为城市重要生命线，数量众多，且其走向、埋深、年代、管材、接头形成等变化较多，其允许变形较小且具有较大不确定性，盾构穿越这些重要地下管道可能引起其沉降弯曲而泄漏或燃爆，影响管道的安全使用。

八、盾构穿越邻近桩基的风险

盾构穿越邻近桩基，引起桩身水平或垂直位移超过一定限度而影响桩基承载安全，引起上方建筑物沉降、开裂甚至失稳。

九、盾构穿越地下障碍物的风险

由于预处理措施不当或盾构切削刀具事先配备不足，在盾构穿越地下障碍物 2 时，推进受阻、姿态频动而致前方土体反复、过大扰动导致地层坍陷；刀盘前方清障时引起开挖面失稳和坍塌；推力猛增或刀盘转速较快而致刀盘刀具卡死、损坏甚至盾构机瘫痪而无法正常推进。

十、恶劣气候条件的风险

台风、强暴雨等恶劣天气导致的雷击、邻近河水暴涨、井口灌水、材料运输及供电中断等，风险。

一般风险控制要求

1）施工前仔细调研工程地质和水文地质条件，明确不良地质区段里程，进行风险分析和评估，针对性地制定和实施风险控制措施；

2）对于承压水等特殊环境条件下的盾构进出洞、旁通道施工、复杂环境地质条件下盾构穿越江河及盾构穿越重要建筑设施等高风险工程项目，应针对工程风险编制专项施工组织设计并落实监控措施，且须经专家评审；

3）必须安装隧道原唱监控系统，明确该施工项目监控等级要求及监控指标。切实执行监测反馈、信息化施工，做好盾构同步注浆、正面压力、盾构姿态等盾构施工参数的优化控制，将盾构施工引起的地层损失率及相关的地层沉降值控制在允许范围；

4）将盾构设备故障视为灾害性事故的主要风险源之一，特别注意对盾构设备故障风险的控制。严格按《地铁隧道工程盾构施工技术规程》（STB/DQ-010001-2007）的规定，在出洞前对盾构设备进行全面检验，在推进施工中每日进行检查保养。检验中应该注意：

(1)检验盾尾密封系统（包括刚板刷、钢丝刷、盾尾油脂泵、油脂压注管路及油脂）抵抗盾构最大水土压力和注浆压力的密封性能，对盾尾密封刷质量、盾尾油脂填充效果、随盾构推进的盾尾油脂压注以及衬砌环外周盾尾间隙的控制等关系到盾构施工安危的细节，应做出具体规定和严密检查。当盾构穿越承压水砂层时应做专门的盾尾密封检查；

(2)检验盾构注浆系统中的注浆泵、管路、阀件及清洗管路等，确保其性能 稳定，并备有准确的流量计、压力计；

(3)检验盾构顶进系统中的千斤顶和液压件，防止压力泄漏。5）盾构注浆控制

（1）

盾构注浆应作为保证工程和环境安全最重要的控制措施之一。同步注浆的流量、压力、注浆点位等注浆施工参数，应按，《地铁隧道工程盾构施工技术规程》（STB/DQ-010001-2007）中规定的标准和测定要求而定，不同地层和埋深条件下各区段的每环管片注浆量和注浆压力，均应做明确规定，并如实记录；在任何条件下每环盾尾注浆填充率不得少于140%（双圆盾构不得少于180%）；并应通过每日检测盾尾前方隧道轴线上方的地面沉降数据，随时检查注浆和注浆效果；

（2）

一般应按《地铁隧道工程盾构施工技术规程》（STB/DQ-010001-2007）中同步注浆采用可硬性浆液的有关规定。在特殊情况下，为达到特级和一级的监控要求，经报批，同步注浆亦可采用配比合格的惰性浆液（稠度为9-10）及工艺，但在管片环脱出盾尾5-10环后，需及时以0.6水灰比的水泥浆进行每环不少于0.5m3的壁后补浆。盾构推进300m后，及时对注浆施工质量进行抽检，在隧道拱底范围没10环取一压浆孔，拧开后探查壁后注浆是否结硬；

（3）

为控制建筑物和地铁隧道沉降而对隧道周侧土地进行加固注浆时，须在计划预留的注浆孔中进行多点、少量、多次、均匀的分层双液注浆，加固范围及强度指标按设计要求确定。凡此类注浆应由专业队伍实施，并严密制订和实施合理的注浆工艺和注浆施工参数；

（4）

在掘进施工中，要确保注浆系统和压住盾尾油脂系统的正常运转和准确计量，严防注浆管堵塞及盾尾漏浆，在复杂地质环境条件下施工时尤应加倍注意。6）盾构正面压力的控制

盾构正面压力及其固有波动大小是维持正面稳定及盾构机对前方土体扰动控制的关键参数，对施工期及施工后变形影响较大，对保证达到监控要求至关重要。应注意以下几点：

4（1）穿越前对对管理土压进行正确估计，并必须通过模拟推进试验的方法最终确定正面土压及其在穿越工程中的调整方案，将管理土压维持在实际静止土压力附近。

（2）确认盾构设备能力达到的压力波动范围及其影响，分析判断是否满足控制要求。

（3）在一级以上监控中应详细分析被保护对象荷载及其刚度可能对盾构正面土压力的影响。

7）盾构姿态的控制

盾构姿态控制应做到勤纠患纠，保持轴线平差、高差在最小范围，以减少地层损失及对地层的扰动。在一级监控条件下，应尽快预先调整好盾构姿态，以直线平推姿态进入监控保护区，并始终维持稳定，尽量做好无纠偏动作。即使纠偏也应在多环内分小步均匀进行，在水平和垂直方向的单次纠偏量宜小于2'0"。

8）施工、监测队伍资质控制

施工队伍必须具备与监控等级条件相适应的施工资质，监测队伍必须具备与监控要求相适应的测量等级资质及监控设备条件。现场须配备足够的人力与设备，确保监控数据的准确与及时送达。

9）应急预案制订与准备

总承包单位应统一协调，与设计、盾构、注浆、监测等施工单位和材料供应商共同制定具有针对性的应急预案。在工程施工的全过程中，现场应按预定计划备有应急所需的抢险设备和物质，并在方便、快速取用的部位放置。其中高质量盾尾油脂、聚氨酯、水玻璃堵漏用水泥等为盾构施工必备应急物质。要特别注意台风、强暴雨天气下的雨水、河水倒灌及运输中断等风险，及时收集局部天气预报信息，提前备足防洪排涝设备和物质。

高风险项目的控制要求

一、盾构进出洞风险控制

盾构进出洞应视为高风险工序，对其中各个环节应严格把关，做好洞口地基加固风险控制、洞口土体流失风险控制、盾构基座变形风险控制、盾构后靠变形风险控制、盾构轴线偏离及盾构姿态突变风险控制等五大风险点控制。

1、洞口地基加固风险

根据地质和环境特点，合理选择盾构进出洞地基加固方法，并在工作井结构完成后，严格按相应的规范要求进行地基地基加固。洞口地基加固要求采用合理的顺序及施工参数，严防加固的挤压效应损坏工作井结构及临近建筑。

原则上要求盾构进出洞口的止水加固体部分应在工作井完成后、盾构进出洞前进行施工。若受条件限制而需在工作井基坑开挖前进行洞口地基加固的，则加固体与工作井井壁间的50cm间隙须在井内结构完成后进行高压旋喷密实填充，并确保龄期。

盾构进出洞之前，应对洞口加固体进行斜孔钻芯取样检测，进一步确认洞口加固体范围、强度、水密性与均匀性达到要求。

2、洞口土体流失风险控制

1）洞圈密封橡胶带须安装准确牢固；

2）盾构推进中注意观察、防止刀盘周边损伤橡胶带； 3）洞圈扇形钢板要及时调整，提高密封圈的密封性； 4）盾构进洞时及时调整密封钢板位置，并及时将洞口封好；

5）盾构进洞时正面压力及时下调，防止顶坏洞口装置以致土体坍入井内； 6）洞圈止水达到要求：在承压水或透水砂性地层中，洞圈止水装置应设2道以上，且安装牢固并足以抵抗地层最高水压和注浆压力；双圆盾构隧道还应加强对海鸥块凹槽部位洞圈的防水措施；洞圈中应预留注浆管；

7）在盾尾脱离加固区以及切口进入洞圈前应采用高质量油脂及时填满盾尾钢丝刷直至少量挤出为止，一般高质量油脂注入量不得少于20-30kg/环； 8）在承压水或饱和含水砂性地层中，洞圈止水装置在盾构进出洞后原则上不应拆除，而应采用外包钢筋混凝土结构措施予以永久保留； 9）备好注浆堵漏及承压水井点的施工条件，以应洞口涌水时急用。

3、盾构基座变形风险控制

1）检验盾构基座框架结构的强度和刚度，防止基座变形而导致在盾构出洞时盾构姿态偏斜而影响洞圈止水效果，在盾构进洞时拉坏管片而发生漏水； 2）盾构基座要足以抵抗盾构出洞时过加固区的反向推力；

3）盾构基座的地面与井底面之间垫平垫实，确保接触面积满足基座安放稳定的 6 要求；

4）对多次使用的盾构基座及时保养维修，确保其应有的强度和刚度。

4、盾构后靠变形风险控制

1)效验盾构后靠支撑体系中的各个构件和节点的强度和刚度，尤应注意检验受压构件的稳定性，防止后靠支撑体系失稳而引起盾构推进偏斜，损坏管片及洞圈密封装置

2)尽快安放上部的后靠支撑构件，完善整个后靠支撑体系，以便开启盾构上部千斤顶，实行千斤顶合理编组，使后靠支撑受力均匀；

3)用混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处缝隙时，要填充密实，并养护至足够强度；

4)第一环负环应确保基面平整正圆。负环管片必须采用经验收合格的管片，确保负环拼装的高质量。

5、盾构轴线偏离及盾构姿态突变风险控制

1）盾构出洞前检查后靠支撑体系，确保其牢固；出洞时正确选用千斤顶编组，防止盾构上浮；

2）盾构出洞时，井内范围的管片拼装应尽量利用盾壳与管片间隙作隧道轴线纠偏，改善隧道轴线；

3）盾构进洞前一段管片环上半圈用槽钢相互连接，增加隧道刚度，及时复紧管片拼装螺栓，提高抗变形能力；

4）盾构进洞前调整整个盾构姿态，使盾构底标高略高于基座标高，但盾构下落到基座的距离不超过盾尾与管片的建筑间隙。

二、盾构穿越硬粘土与承压水砂性土交接地层的风险控制

1、按4.4.1要求对盾尾密封进行专项检查，必须确保其密封性能指标达到抵抗盾构底部最最高水土压力及注浆压力的要求；

2、盾构机应具备加泥浆/泡沫功能，螺旋出土器应设有防喷装置。膨润土泥浆或泡沫剂、聚氨酯、海绵板、双快水泥等物质及设备应预备充足，并必须能够在规定时限内达到抢险位置；

3、加大盾构断面内砂性土对应部位千斤顶压力，以平衡承压水压力，并往泥舱中注入润滑泥浆（膨润土、碱水、泥浆等），采用搅拌棒使粘土块与砂土混合，防止流沙。必要是适当伸出仿形刀超挖硬粘土部分并相应减少出土量以减少土体损失，避免盾构刀盘及顶进系统超负荷运转和姿态失控，而导致盾构偏转、刀盘卡死及盾构突沉等风险；

4、按4.5要求确保同步注浆施工质量，砂性地层中盾尾空隙最小填充率为180%；

5、为预防盾构及后方隧道突沉，应分别对盾构姿态及盾构后方15环管片隧道变形进行密切观察和跟踪检测，及时反馈调整盾构姿态、推进速度以及进行必要的补充注浆；

6、一旦发现盾尾有泥沙漏涌迹象，应立即停止推进并进行封堵。一般可采用在管片外弧面敷设满足硬度要求的海绵板进行封堵，必要时可进行壁后补浆，万分紧急时采用聚氨酯进行封堵。

三、盾构近距离穿越运营地铁隧道的风险控制

1、盾构上方或下方穿越运营的地铁隧道，要绝对保证地铁的正常安全运行和地铁隧道结构防水构造的安全。按特级监控等级确定盾构穿越施工引起的地铁隧道变形≤5mm；

2、地铁隧道边缘前后各6环为穿越段，在盾构推进至穿越段10-40环处设盾构穿越前的试验段，试验段一般20-30环；

3、试验段上沿盾构推进轴线上每隔5环布置深层沉降监测点，每3环布置地表沉降监测点，要准确推算出监测点里程及其距地铁隧道的距离；深层沉降点埋深同地铁隧道底点的埋深，地表沉降点要设置在原状土上；

4、试验段上深层隆沉量δd 的控制值为5mm，地表沉降量的控制值【δg】则按盾构中心埋深及盾构施工地层损失率为1‰推算设定。根据地层沉降监测数据，按盾构通过，盾构前方地面隆起δg<1/3【δg】，盾尾后地表沉降δg<【δg】调整优化盾构推进速度、螺旋机转速、注浆量、注浆压力等参数以作为盾构穿越阶段的施工参数之基础依据；

5、盾构穿越段推进时再按地铁隧道中电子水平尺所反映的隧道纵向变形曲线，调整正面压力，微调注浆量、注浆压力、推进速度、螺旋出土量等参数，使最大隧道变形不超过警戒值（3mm）；

6、穿越后应根据4.5之规定进行补浆和双液注浆加固，确保沉降稳定；

7、盾构上方穿越地铁隧道时，除按上述要求做好穿越前试验段及穿越施工的严 密监控之外，还应根据计算确定穿越段隧道的压重大小与范围，以抑制隧道的回单变形。

四、盾构穿越沉降敏感类地面建筑的风险控制

1、对沉降敏感的重要建筑，应在其安全性评估的基础上按一级以上监控等级（含一级）对房屋进行监控，穿越前必须设置试验段，优化盾构施工参数；

2、当盾构与房屋基础之间为流塑、高灵敏度地层时，盾构正面压力应控制在使自然地面微量隆起且不超过2mm的程度，同步注浆压力应维持在垂直覆土压力附近。既要防止注浆压力不足引起沉陷，又要防止注浆压力过大导致地面冒浆；

3、为弥补盾构同步注浆不足及长期沉降对房屋安全的影响，应按4.5的要求对盾构穿越房屋基础过程中及通过后3个月内分别进行壁后跟踪补浆和双液分层注浆加固。其中，双液分层注浆加固应根据盾构与房屋的相对位置关系及地层分布特点谨慎选择注浆孔点位、打管长度、拔管速度、注浆流量等关键施工参数，由有经验的专业单位实施。

第五篇：浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

吕宏权

（中铁隧道集团有限公司第一工程处 河南 新乡 453000）

摘要：本文通过广州地铁二号线三元里～火车站区间、南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间隧道盾构施工的测量过程实施，总结出地铁盾构隧道施工测量管理的几点体会。关键词：地铁 盾构隧道 施工测量 管理 1 前言

进入二十一世纪以来，城市地铁建设发展迅猛，用盾构法修建的地铁区间隧道也呈上升趋势。地铁盾构隧道施工技术含量高、防渗漏、快速安全，但要求准确度高，盾构机只能从预埋好钢环的洞门进出，并且盾构机只能前进、不能后退，这给地铁盾构隧道施工测量技术对地下线性工程的控制提出了更高的要求。从现以营运的广州地铁二号线三～火区间和已贯通的南京地铁南北线一期工程南～许～玄区间隧道的测量过程实施看，地铁盾构隧道施工测量管理的重要性更为突出。在南京地铁南北线一期工程许~玄区间隧道测量实施过程中，结合广州地铁二号线三～火区间盾构隧道施工测量管理和南京地铁南北线一期工程的测量技术规定，对地铁盾构隧道施工测量中的管理和方法作了分析、改进、总结。2 地铁盾构隧道施工测量的特点

采用盾构法施工的地铁隧道，隧道工程机械化程度较高，通过电子全站仪与计算机技术的结合，一种快速、准确地测出盾构机即时姿态的施工测量新技术、新方法——盾构机掘进导向系统被成功应用，如英国的ZED、德国的VMT和日本的GYRO等。广州地铁二号线三元里～火车站区间、南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间隧道盾构施工采用的是德国海瑞克（HERRENKNECHT）公司制造的土压平衡模式盾构机。盾构机沿设计路线向前推进，靠与它相配套的VMT自动测量导向系统来控制，达到盾构推进的线形管理。地铁盾构隧道施工测量管理与山岭隧道相比，技术含量、自动化程度高，过程也较复杂，单位测量项目多，测量人员素质、测量精度要求高。3 地铁盾构隧道施工测量管理

地面控制测量完成后，根据测量成果、区间隧道的设计线路长度和盾构的施工方法，进行区间隧道的贯通误差设计估算，根据估算结果和误差分析后的分配情况，进行盾构井的联系测量、地下控制测量的测量设计。结合区间隧道的贯通长度，根据误差传播定律，隧道横向贯通中误差、导线法测角中误差二者之间的关系可以按下述公式确定： m2=±{mβ*sk/ρ}2*(n±3)/12（1）

以此来确定盾构隧道的测量精度等级、施测参数及测量方法。式中：m为隧道横向贯通中误差（mm）；mβ为导线测角中误差（″）；sk为两开挖洞口间长度（mm）；

ρ为常数206265″；n为导线边数；若计算洞外值时取n-3，洞内值取n+3。依据测量设计进行施工测量的过程管理。地铁盾构隧道施工测量主要包括联系测量、洞门预埋钢环检查测量、盾构机的始发定位测量、地下控制测量、盾构机推进施工测量、盾构机姿态人工复核测量、衬砌环管片拼装检查测量、施工测量资料管理与信息反馈、贯通误差测量、竣工测量。南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间，盾构隧道长度分别为1448.607m、826.274m。在进行地面控制测量时，把两个区间隧道作为一个长

隧道进行控制，平面采用光电测距精密导线闭合环，边长、角度按照三等导线施测，导线环测角中误差mβ=±0.79″,边长相对闭合差md/D=1/1410000，达到三 等导线测量精度要求；高程按城市二等水准测量精度mw=±4.0mm/KM进行。地面 控制测量引起的横向贯通中误差为m =±0.006m小于南京地铁南北线一期工程的测量技术规定的0.025m。3.1联系测量 联系测量工作通常包括地面趋近导线、水准测量；通过竖井、斜井、通道定向测量和高程传递测量以及地下趋近导线、水准测量。在地铁施工中，根据实际情况，进行竖井定向可采用传统的矿山测量中悬吊钢丝的联系三角形法；若地铁车站面积较大、通视条件良好，可采用双竖井投点法；随着陀螺经纬仪精度的提高，也可采用全站仪、垂准仪和陀螺仪组成的联合测量方法；当地铁隧道埋深较浅时，则可采用地上、地下布设光电测距精密导线环的方法，形成双导线来传递坐标和方位，若隧道贯通距离较长时，还可采用在隧道上钻孔，进行钻孔投点、加测陀螺方位角的方法。

南京地铁南北线一期工程南～许～玄区间地铁隧道埋深较浅，贯通距离分别为1448.607m、826.274m，联系测量均采用光电测距精密导线环进行定向。地面趋近测量和地面控制测量同时进行，地面趋近导线点纳入地面高精度控制网进行平差，这样既可减少误差累积又提高了地面趋近点位的精度；定向测量和地下趋近导线测量也同时进行，达到等精度控制，定向测量分别在盾构始发、盾构掘进100m和距贯通面200m时独立定向三次，三次联系测量的地下趋近导线的基线边Z5-Z2的方位角中误差达到≤2.5″，在进行定向测量时，地面、地下趋近导线控制桩点均采用强制观测墩，消除了仪器对中误差，导线网构成有检核条件的几何图形，坐标和方位向下传递时，俯仰角控制在20o左右；高程传递采用钢丝法、光电三角高程法，两种方法相互检核，独立进行三次，互差均达到≤1mm，坐标、方位和高程的三次加权平均值指导隧道的贯通，每次联系测量完成后，以书面资料上报现场监理，监理复测签字再上报业主测量队，业主测量队经复测确认无误后，下发采用成果坐标通知，形成社会性的三级复核制。

3.2 洞门预埋钢环检查测量

洞门钢环的安装定位是在作车站连续墙的过程中进行,由于车站施工往往是另一施工单位，钢环的制作和使用是盾构掘进单位，因此钢环安装定位好后，需进行复核检查测量。经双方施工、监理、业主测量单位复核检查完成后，方可进行连续墙砼的浇注，拆摸后再检查一遍，作为最终的钢环姿态，以此来影响盾构机出洞时始发姿态的测量定位和进洞时盾构机的进洞姿态。

3.3 盾构机始发姿态定位测量

盾构机始发姿态的定位主要通过始发台和反力架的精确定位来实现，始发台为盾构机始发时提供初始的空间姿态（见图1），反力架为钢结构，主要提供盾构机推进时所需的反力，反力架的姿态直接影响盾构机在始发阶段推进时的盾构机姿态。始发台事先用全站仪和水准仪精确定位，然后根据盾构机的前体、中体、后体直径的不同，沿垂直于盾构机始发轴线方向上，在前体与刀盘连接的端面上、前中体连接处端面上、中后体连接处端面上、后体盾尾端面上作出准确的里程标记点，并标注至始发轴线的支距，以此来检查盾构机放在始发台上之后的姿态，一般盾构机出洞就是便于加速的下坡地段，且始发阶段不能调向，所以在始发台定位时要预防盾构机脱离始发台、导轨和驶出加固区后容易出现的叩头现象，因而要抬高盾构机的始发姿态20mm左右；反力架的安装和定位主要做到使反力架 <±2 3.4 长度可以加设副导线，构成导线环，以便检核，也可提高导线的精度。南京地铁南北线一期工程许~玄区间长度860m，洞内控制测量误差估算值为0.015m，考虑洞内轨枕和管线，布设一条直伸支导线，直线和半径大于800m的曲线段导线边长≥150m，测角中误差要求达到±1.8″，测距相对中误差达到1/60000，导线点设置为强制对中点（如图2），用10mm的钢板预先加工好，用三颗Φ14的膨胀螺栓锚在砼管片上，位置靠近边墙以观测方便为原则，避开洞内运渣车辆的干扰，这样同定向测量、地下趋近导线一起，观测时仪器均采用强制归心，由于刚衬砌成形的砼管片不太稳定，避免导线点的空间位置发生变化，强制对中点要距刀盘200m左右布设；水准点可借助安装好的管片螺栓，在螺栓头棱角突出处作一标记点，位置选在导线点附近。观测时采用2″、2+2ppm以上的全站仪，左右角各测6测回，左右角平均值之和与360o较差≤4″，边长往返观测各4测回，往返观测平均值较差≤2mm，每次延伸控制导线前，对已有的相邻三个点进行检核，几何关系无误后再向前传递，水准控制点引测，先检查两个相邻已知点，然后按南京地铁南北线一期工程有3个盾构标，4台盾构机，其中3台是德国海瑞克的土压平衡式盾构机，该机有一套与之相配套的自动测量控制系统VMT（如图3）该系统主要有ELS靶、徕佧TCA系列全站仪+参考棱镜、黄盒子、计算机（PC机）五部分组成，ELS靶安装在盾构机前体上，全站仪和参考棱镜放于锚在砼管片上的吊篮上，PC机安装了SLS-T数据交换、姿态测量、管片拼装软件，盾构机推进时全站仪定时自动发射激光至ELS靶，ELS靶接受的信息通过数据传输电缆传至PC机，经过软件处理转化成较为直观的盾构机姿态，在直角坐标系中形象显示，由于盾构机预留的测量空间和电缆长度有限(120m)，需要不定时地进行全站仪的搬站，即进行施工导线的延伸测量。3.5.2 施工导线延伸测量

盾构机的构造形式及其预留的有限测量空间（如图4），决定了施工导线只能是一条支导线，每次进行施工导线延伸测量时，先在衬砌好管片的适当位置安装吊篮（如图5），全站仪直接利用已复核的导线点测出吊篮的坐标，然后移动全站仪至延伸点，延伸点距刀盘的位置不能太近，以避免衬砌管片初期沉降、盾构机掘进振动而影响延伸点，但是作为延伸点的吊篮不能立即出现在主控制导线的观测范围内，只有当盾构机掘进50m左右时，才能利用主控制导线点进行复

观测中线、水平，只有通过其预留的有限测量空间，精确测出ELS靶下前视棱镜的三维坐标，将坐标转化为棱镜中心至盾构机轴线的平面支距，然后与盾构机制造时的设计值比较，此较差应和PC机桌面上的中线、水平偏差一致，通过复核，使盾构机推进轴线最优化。3.7 衬砌环管片拼装检查、隧道净空限界测量

衬砌环管片拼装完成后，PC机上显示的管片姿态是在即将安装管片时，靠人工量取管片的盾尾间隙，然后输入计算机，通过SLS-T的管片安装软件计算而

得的。由于人工操作误差、推进时管片承受巨大的压力和管片背衬注浆的压力，管片在推进的过程中难免会发生位移，稳定后的管片实际姿态需要用人工方法进行检查测量，直线上每10环、曲线上每5环检测一次。管片姿态检测方法较多，广州地铁二号线三～火区间采用的是最小二乘曲线拟合的方法，需均匀测出同一环管片上任8-12个点的三维坐标，从而计算出管片环的中心坐标和环的椭圆度，这种方法受盾构机零部件的遮挡，不易操作，而且测量工作量大、计算过程复杂；南京地铁南京站～许府巷～玄武门区间采用的是确定管片环端面中心的平面、高程，即将一根带有管水准气泡的5m精制铝合金尺水平横在管片环两侧，尺的中央就是环片的中心，然后用全站仪直接测出其中心坐标，或者测出尺的两端点坐标，取平均值即为环片的中心坐标；高程直接用水准仪配合塔尺，测出环片中央上、下的最大读数，算出环片的实际竖径，然后由下部或上部高程推算即可。3.8施工测量资料管理与信息反馈

盾构机在推进时，VMT时刻都在自动测量，PC机同时也在进行记录，除了人工进行观测和监理、业主测量队下发的测量资料，PC机储存的大量测量资料需要定期的进行备份，并输出来分析检查，特别是管片的资料，在南京地铁许府巷~玄武门区间右线刚开始，通过拼装管片的检查测量，发现稳定后的管片的高程较拼装时高了40mm左右，有的甚至超限，几乎每隔几十环，就会出现这种情况，后来经过仔细调查和跟踪测量，发现管片在注浆后和拖出盾尾时，都要出现上浮，将此信息反馈给盾构操作手，通过调整上、下管道的注浆压力、速度（由于注的是双液浆）和盾构机推进时的高程，逐步解决了这一问题，并为以后掘进提供了值得借鉴的经验。3.9 贯通误差测量 地铁隧道的贯通面一般是盾构机进洞的预留洞门端面。如南京地铁许府巷~玄武门区间的贯通面在玄武门站洞门预埋钢环面上，贯通时进行了隧道的纵向、横向、方位角和高程的误差测量。

3.10 竣工测量

地铁隧道完成后，要进行竣工测量。根据≤南京地铁南北线一期工程测量技术规定≥，南京地铁南京站～许府巷～玄武门区间的竣工测量，主要进行了隧道的断面净空、中心线、高程和隧道掘进长度计算以及竣工测量图的绘制。4 施工测量与盾构施工各工序的衔接管理 在进行盾构隧道的各项施工测量过程中，测量工作常常与盾构的其它施工工序相互交错进行。进行联系测量，在地面趋近点支镜时，尽量避开龙门吊的起吊作业时间，否则，测量时应设2～3人，其中1人专门防护龙门吊的起吊对仪器的操作安全，也确保施工过程的正常、顺利进行；检查预埋钢环的测量，应在钢环固定后、浇注砼连续墙的脚手架搭设前进行，测量时，设专人看护，避免机械、物体伤及人和仪器；在洞内进行各施工测量时，应遵守有轨运输的行车安全规则，如：在轨道上架设登高设备进行导线延伸测量、在轨道内进行管片的检查测量、在盾构机停掘，利用管片安装的间隙时间进行的盾构机姿态人工复核测量等，既要协调好电瓶车的行车（出碴、运输管片）时间，又要把握好管片的安装及注浆时间。5 结束语

5.1地铁盾构隧道施工测量过程导线控制点均采用强制对中点，消除了仪器的对中误差，同时操作方便，节省人员和时间，提高了工作效率，也便于桩点的保护。