引言
    近年來，為適應城市發展需要和滿足城市居民日益增長的出行需求，北京市地鐵規劃為三環五縱七放射的格局。工期緊，任務重。為適應形式的需要，先進的工法、工藝、新的技術在廣泛使用。根據北京地區的地質特點，地鐵區間隧道建設一般都采用盾構法施工和暗挖法施工。盾構機的類型有多種，目前在北京地鐵區間隧道建設中以土壓平衡式盾構應用最為廣泛。
    本人參加了北京地鐵xx號線xx站至xx站區間的施工監理工作。該區間隧道采用（泥土加壓式）土壓平衡式盾構掘進施工。以下就以土壓平衡式盾構為例，對隧道掘進施工中監理應監控的重點及采取的對策，談幾點體會。
一、盾構機的選型
（一）地質分析與機具的選擇
    本區間隧道在K1+822.316~K2+013.966（隧道管片1~160環）、K2+271.966~K2+396.414（隧道管片376~480環）范圍內主要穿越卵石⑤層【卵石⑤層：雜色密實濕低壓縮性標高33.0～34.0m以上卵石最大粒徑不小于260mm，標高33.0～34.0m以下卵石最大粒徑不小于420mm（依據探井資料），一般粒徑20～70mm，粒徑大于20mm顆粒含量約為總質量50～80％，亞圓形，中粗砂充填】；隧道在K2+013.966~K2+271.966（隧道管片161~375環）范圍內開挖斷面內大部處于卵石⑦層（最大粒徑不小于650mm，一般粒徑30～80mm，粒徑大于20mm顆粒含量約為總質量60～70％，亞圓形，中粗砂填充）。卵石⑦層較卵石⑤層卵石粒徑大，盾構掘進過程中對刀具的磨損更為不利。
在采用土壓平衡式盾構時，必須根據圍巖條件建立一個施工系統，使開挖推進裝置，開挖面穩定裝置、添加劑注入裝置、攪拌裝置、渣土運出裝置等設備能切實發揮各自功能。
（二） 監理關注重點
1、根據圍巖條件選用土壓平衡式盾構。本工程選用泥土壓式盾構，以形成塑性流動化狀態的開挖推進系統。
2、選用復合刀盤，注意刀盤的開口率。開口率應滿足地質條件的要求，特別是主導粒徑的要求。本工程的刀盤開口率為40%。
3、選用復合刀具，注意刀具的配置。在砂層、砂卵石地層施工時，需設置（寬幅）切刀、周邊刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于開挖面大部分斷面的開挖；周邊刮刀也稱保徑刀，用于切削外周的土體，保證開挖斷面的直徑；先行刀在開挖面沿徑向分層切削，預先疏松土體，降低切刀的沖擊荷載，減少切削力矩，同時重型撕裂刀用于破碎強度較低和粒徑較小的卵石和礫石；中心刀用于開挖面中心斷面的開挖，起到定心和疏松部分土體的作用；仿形刀用于曲線開挖和糾偏，滾刀用于破碎粒徑較大的礫石或漂石。
4、 選用螺旋排土器。螺旋排土器應與地質條件相適應，應關注螺旋排土器的直徑、耐磨性等。本工程螺旋排土器的直徑為500。
5、曲線的曲率半徑與中折裝置及輔助工法的選擇。為確保隧道曲線施工，將盾構本體分成前驅和后驅，讓1處或2處曲折，以易于盾構彎曲，減小推進阻力。
6、針對砂卵石地層條件配備刀具磨損探測裝置，建立合理的掘進參數，達到減少盾構刀具磨損、延長掘進距離、減少換刀次數的目的。
二、盾構始發（出洞）階段
土壓平衡式盾構機掘進的原理是建立開挖面前后水土壓力平衡。在盾構掘進不同階段，盾構機工況是從非土壓平衡通過在初始出洞階段逐步過渡到土壓平衡，再到進洞階段由土壓平衡逐步過度到非土壓平衡。
    盾構始發（出洞）階段是盾構機工況是從非土壓平衡通過在初始出洞階段逐步過渡到土壓平衡，是控制盾構掘進施工的首要環節。在盾構始發（出洞）前、后各項準備工作中監理需監督承包單位做好充分的技術、人員、材料、設備準備，并對盾構是否具備出洞條件予以審查，確保盾構在安全可靠的前提下能順利出洞。
（一）盾構出洞土體加固
    為了確保盾構出洞施工的安全和更好地保護附近的地下管線和建（構）筑物，盾構始發與接收是盾構施工的關鍵環節，也是危險多發環節。為了保證盾構始發與接收的安全，需要根據地層條件、水文條件、隧道埋深及周邊環境等因素對盾構始發、接收端頭土體進行有針對性的加固處理，提高土體的自穩性和承載力，確保洞門破除的施工安全，確保盾構機進、出洞的姿態。
1、土體加固的原則和要求
（1）根據隧道埋深及盾構隧道穿越地層情況，依據設計和規范要求確定土體加固在隧道及四周的范圍，加固區域內應沒有管線。
（2）洞門破除與盾體始發相協調，盡量縮短洞門土體的暴露時間，確保洞門破除和盾構機進、出洞的安全。
（3）加固后土體無側限抗壓強度≥0.8Mpa。但也不宜過高一般不大于1.0Mpa。
（4）滲透系數≤1.0×10-7cm/s。
2、土體加固監理的重點
（1）加固土體與豎井維護結構間隙封閉。由于加固土體與豎井維護結構之間存在間隙，監理在審查土體加固專項方案時應審查承包方是否在方案中有相應的措施（一般可采用注漿、旋噴等方法）封閉該間隙，并監督承包方予以落實。
（2）加固土體的強度。 加固土體的強度是否滿足設計要求是衡量加固效果的首要指標，可通過對進出洞加固范圍內不同深度土體采用鉆芯取樣檢測的方式加以驗證，監理人員應對承包方鉆芯取樣過程進行見證，確保取樣工作的真實性。
（3）加固土體的均勻性。檢驗加固土體的均勻性目前尚無相應的工具、手段，可通過打探孔方式進行觀察。監理人員應監督承包方在洞口割除圍護結構背土面鋼筋及鑿除砼后，合理布置探孔（選擇有代表性部位、數量一般不少于5個），現場觀察探孔有無滲漏或流砂等異常情況，作為判斷土體加固效果的輔助手段。
（4）監理應認真審核加固土體的施工方案，并采取巡視、旁證等監理方法，對加固過程進行全方位、全過程的監控。
3、采取合理的加固方法（實例）
    土體加固的方法很多，但一定要與地質條件相適應。加固的根本要求是要保證加固土體的強度，加固土體的均勻性及止水性。本工程在盾構始發和到達的土體加固分別采用了袖閥管注漿工法和旋噴樁工法。袖閥管注漿工法能達到加固土體的強度，但加固土體的均勻性得不到保證。不均勻性的砂、卵石地層采用旋噴樁加固工法能夠保證加固土體的強度，加固土體的均勻性。但一定要控制加固土體的強度。
（二）盾構始發基座設置
     盾構始發前需將盾構機準確的擱置在符合設計軸線的始發基座上，待所有準備工作就緒后，沿設計軸線向地層內掘進施工。因此，盾構出洞前盾構始發基座定位的準確與否，直接影響到盾構機始發姿態好壞。監理監控的重點：
1、洞門位置及尺寸
在基座設置前，監理人員應采用測量工具對洞口實際的凈尺寸、直徑、洞門中心的平面位置及高程進行復核。
2、盾構始發基座位置
盾構始發基座的設置依據不僅包括洞門中心的位置、豎井的大小、還包括設計坡度與平面方向、盾構機的長度、反力架和反力環的尺寸等。在始發基座設置完畢，為確保盾構機能以最佳的姿態出洞，監理人員應重點復核基座頂部導向軌的位置（平面位置及高程），確保盾構擱置位置和方向滿足設計軸線的要求及施工規范的要求。
（三） 盾構機及后配套設備井下調試與驗收
盾構法隧道施工主要依靠盾構掘進機及配套設備完成掘進任務，由于受工作井內空間限制，需將盾構機及后配套臺車分節吊裝運至井下，并在井下安裝、調試和試運轉。盾構機的調試分為空載調試與驗收和負荷調試與驗收。
1、空載調試與驗收監理監控重點
盾構機組裝和連接完畢后，即可進行空載調試。主要調試內容為：液壓系統，潤滑系統，冷卻系統，配電系統，注漿系統，以及各種儀表的校正。
（1）要求施工單位編制詳細的調試與驗收報告 。
（2）重點是對盾構機及后配套設備主要部件和系統檢查和核對。
（3）著重觀測刀盤轉動和端面跳動是否符合要求。
（4）重點部位進行旁站監理。
2、負荷調試與驗收監理監控重點
    負荷調試的主要目的是檢查各種管線及密封的負載能力，使盾構機的各個工作系統和輔助系統達到滿足正常生產要求的工作狀態。
    通常試掘進時間(一般為100米掘進長度）即為對設備負載調試與驗收時間。通過試掘進應確定合理掘進參數和土體改良的方法，確保盾構刀盤前方開挖面的穩定，做好掘進方向的控制，確保隧道軸線符合設計要求。監理重點監控：
（1）要求施工單位編制詳細的試掘進方案及驗收項目、標準。
（2）監理應依據驗收項目、驗收標準逐項進行檢查和核查。
（3）監理對重點項目進行旁站。
（4）要求施工單位編制詳細的驗收報告。
3、盾構機驗收的主要項目
（1）機械外觀：盾構機、臺車、皮帶運輸機、操作臺。
（2）液壓系統：刀盤泵運轉、螺旋輸送機泵運轉、液壓管路情況、液壓閥門情況、操作臺各儀表反應情況、黃油泵運轉、盾尾密封油脂泵轉。
（3）機械運轉情況：刀盤轉動（順、逆時針）、擴挖刀伸縮、千斤頂伸縮、螺旋輸送機轉動、管片拼裝機運轉、注漿孔開關。
（4）控制系統：操作臺控制。
（四） 后盾支撐系統安裝
    盾構前進的動力是通過千斤頂來提供，而盾構始發時千斤頂頂力是作用在后盾支撐系統之上。一般后盾支撐體系是由反力架、反力環、臨時襯砌（負環管片）等組成。后盾支撐系統必須有足夠的剛度和強度，確保在頂力作用下不發生變形。這是確保盾構始發成功的關鍵控制因素之一。
1、反力架的安裝監理監控重點
    反力架端面必須與盾構機座軸線（即盾構機軸線）垂直，確保盾構機軸線與隧道設計軸線平行，是反力架安裝的關鍵控制點。
（1）反力架要有計算書，確保頂力的要求并有足夠的安全儲備。
（2）反力架的定位尺寸、平面與豎向安裝精度必須滿足設計及規范要求，監理要做測量復核。
（3）反力架底腳及反力架后背支撐與始發井內預埋件采用焊接連接，嚴格控制焊口焊接質量，保證反力架安全穩定。
2、反力環的安裝與定位監理監控重點
    反力環由上下兩個半圓組成，采用螺栓進行連接。在負環管片與反力環接觸面上鋪設5mm厚橡膠板，消除負環和反力環之間由于反力環面不平整或負環環面不平整造成的接觸不密實。
（1）反力環端面必須與盾構機座軸線（即盾構機軸線）垂直，確保盾構機軸線與隧道設計軸線平行，是反力環安裝的關鍵控制點。
（2）反力環的定位尺寸、平面與豎向安裝精度必須滿足設計及規范要求。（3）反力環與反力架采用焊接連接，嚴格控制焊口焊接質量，保證反力環與反力架接觸緊密無空隙。確保反力環安全穩定 。
（五） 洞門圍護結構鑿除（出洞側）
地鐵盾構法隧道施工一般以車站主體結構兩端端頭井作為盾構始發井和接收井。盾構在始發前需對始發井出洞側洞口圍護結構進行分次、分塊鑿除。監理在洞門圍護結構鑿除后應對其后土體自立性、滲漏等情況進行觀察，判斷出洞區域土體的實際加固效果是否滿足盾構安全出洞的要求。監理重點監控：
1、要求施工單位嚴格執行分層、分塊剔除的施工工藝。
2、要求施工單位編制相應的應急預案，并準備必要的應急物資。
3、在剔除過程中監理要加強現場巡視并在關鍵部位采取旁站。
（六） 盾構出洞洞口裝置安裝
由于隧道洞口與盾構之間存在建筑間隙，易造成泥水流失，從而引起地面沉降及周圍建筑物、管線位移，因此需安裝出洞裝置。一般包括簾布橡膠板、圓環板、扇形板及相應的連接螺栓和墊圈等。監理監控的重點：
1、做好始發洞門預埋件的埋設工作，預埋件必須與端墻結構鋼筋連接在一起，嚴格控制洞口預埋件的埋設質量，（從位置、標高、焊接質量等）為下一步的安裝打好基礎。
2、對簾布橡膠板上所開螺孔位置、尺寸進行復核，對出洞裝置安裝的牢固情況進行檢查，確保簾布橡膠板能緊貼洞門，防止盾構出洞后同步注漿漿液泄漏。
（七）盾構出洞安裝臨時支撐及負環管片安裝
1、安裝臨時支撐監理監控重點
 臨時支撐為負環管片提供臨時支撐；要求臨時支撐必須安裝位置準確，并具有足夠的強度、剛度和穩定性。監理重點監控：
（1）嚴格臨時支撐的材料的質量控制。
（2）嚴格臨時支撐的安裝質量控制，確保強度、剛度和穩定性。
（3）嚴格臨時支撐的測量控制，確保負環管片位置準確。
2、負環管片監理監控重點
負環管片的環數應根據始發場地的大小、盾構機的長度等來確定。本工程為7環（閉口環）始發。第一環負環管片的定位非常重要，為確保負環管片的定位準確，需在盾尾殼體內安裝管片支撐墊塊（采用高50mm，長1500mm槽鋼，環向間距1.5m），為管片在盾尾內的定位做好支撐。監理重點監控：
（1）要求施工單位以閉口負環始發，確保盾構姿態的控制。
（2）嚴格始發負環管片的質量控制。
（3）嚴格第一環負環管片的定位控制。在第一塊A形管片就位后，要求施工單位用全站儀檢查其位置是否準確，監理要做好復核。
（4）做好負環管片的連接、加固的質量監控，確保在始發過程中穩定、不變位。
（八）盾構始發出洞
盾構出洞準備工作就續后，為減少正面土體暴露時間，盾構從始發基座導軌上應及時向前推進，使盾構切口切入土層直至盾構殼體進入洞口的過程稱為“盾構始發出洞”。
一般工程始發掘進分為2個階段。第一階段：是指盾構空推掘進，拼整環負環管片，刀盤未接觸土體。第二階段：是指掘進開始，刀盤接觸土體，盾尾已脫離始發基座并進入土體，此后開始按照隧道軸線進行盾構掘進。該關鍵環節監理應進行旁站監督，并重點做好以下工作：
1、觀察割除圍護結構迎水面鋼筋后盾構機應迅速靠上洞口正面土體。要求施工單位嚴格工序管理，減少土體的暴露時間。
2、觀察盾構出洞期間洞口有無滲漏的狀況，發現洞口滲漏督促承包單位及時封堵。
3、檢查前倉土壓力設置是否合適，觀察土倉有無砼塊，發現后督促承包單位及時清除。
4、第一環正環拼裝前檢查最后一環負環管片的拼裝位置。
5、檢查千斤頂使用狀況，防止盾構出洞后出現姿態“上飄”或“磕頭”現象。
6、盾尾通過洞門，盾構機在VMT系統指導下，開始沿盾構軸線掘進，此時整個始發支撐系統承受較大的側向力，因此，反力架、始發基座、負環的加固極為重要，在始發過程中，如發現支撐系統出現變形，應立刻停機加固。
7、在始發階段要注意推力、扭矩的控制，并利用左右千斤頂編組的推力差來控制盾構機的姿態，同時要注意各部位油脂的有效使用。掘進總推力應控制在反力架承受能力以下，同時確保在此推力下刀具切入地層所產生的扭矩小于始發基座提供的反扭矩。
8、盾構進入洞門前把盾殼上的焊接棱角打平，防止割壞洞門防水簾布。
9、進行曲線段掘進時，盾構機產生強大的側向力，將對盾構機的姿態控制和始發支撐系統的穩定以及成環管片的質量產生不利影響，因此盾尾脫離洞口密封后，同步注漿及利用洞口預埋注漿管進行雙液漿封堵極為重要。同步注漿采用凝結時間短的配比。
三、結論與體會
盾構始發是盾構施工的首要環節，能否順利始發是工程成敗的關鍵之一。盾構始發是一個很復雜的過程，其施工技術難度大、施工風險高、質量要求高、不可預測因素多。因此，監理人員應熟悉和掌握盾構法隧道施工監理監控重點及相應對策，在監理工作中才能真正做到有效地對施工質量進行監控，從而為業主提供優質的監理服務。