土压平衡盾构施工技术规程 (2)

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1、南昌轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程（征求意见稿）南昌轨道交通集团有限公司2019年4月目 录1 总则42 盾构施工准备52.1 一般规定52.2 前期调查52.3 技术准备62.4 设备、设施准备62.5 作业准备73 盾构选型和验收83.1 选型依据83.2 刀具的选择83.3 技术规格要求93.4 组装和调试93.5 验收94 盾构始发、接收和隧道施工运输124.1 一般规定124.2 工作井124.3 端头土体加固134.4 安装基座154.5 安装反力架、洞门密封164.6 负环管片的安装174.7 盾构到达施工控制174.8 盾构到达监测、测量与姿态调整184.9 盾构解体19

2、4.10 施工运输195 盾构掘进技术205.1 一般规定205.2 洞门破除和加固区掘进215.3 掘进参数215.4 刀具更换275.5 盾构调头过站295.6 特殊地段施工305.7 管片拼装356 盾构渣土改良技术396.1 一般规定396.2 泡沫剂396.3 膨润土406.4 水416.5 高分子聚合物416.6 效果评价426.7 渣土改良和开仓426.8 开仓437 盾构隧道注浆、防水和缺陷处理457.1 隧道注浆457.2 隧道防水487.3 缺陷处理488 盾构施工测量498.1 一般规定498.2 地面控制测量498.3 联系测量508.4 地下控制测量508.5 掘进施

3、工测量518.6 竣工测量529 监控量测529.1 一般规定529.2 隧道环境监控量测539.3 资料整理和信息反馈5410 施工管理5410.1 一般规定5410.2 作业管理5510.3 质量管理5510.4 安全管理5510.5 作业环境管理551 总则1.0.1 为加强南昌轨道交通工程区间隧道盾构掘进施工技术管理，保证施工质量和安全，满足技术先进、安全可靠、经济合理的要求，特制定本规程。1.0.2 本规程适用于南昌地区轨道交通工程采用单圆土压平衡盾构掘进、预制管片拼装的区间隧道施工。1.0.3 地铁区间隧道的承包合同和施工组织设计、监理合同和工作大纲中应严格执行本规程的规定。1.0

4、.4 应制订安全制度和措施，针对土压平衡盾构开挖面地层特点，要加强施工人员安全教育，并预防塌方事故，保护施工人员身体健康和安全。1.0.5 必须执行质量检查制度，严格遵守操作规程，做好材料试验工作。施工中应做好技术交底工作，进行技术、质量、安全教育，确保工程质量，并坚持文明施工。1.0.6 地铁工程盾构法隧道施工质量的验收应按相关标准执行。1.0.7 土压平衡盾构施工应编写全面和单项施工技术总结，工程竣工后应和时提交竣工文件。1.0.8 地铁工程盾构法隧道施工除执行本规程外，尚应同时满足国家地方相关技术规范标准、规范的规定。2 盾构施工准备2.1 一般规定2.1.1 在地铁区间隧道施工前， 应

5、具备下列资料1) 工程地质和水文地质勘察报告；2) 施工沿线的环境、构筑物、地下管线和障碍物等的调查报告；3) 施工所需的设计图纸资料和工程技术要求文件；4) 工程施工合同文件、分包合同文件、监理合同文件;5) 隧道工程施工组织设计和风险应急救援预案。2.1.2 工程所使用的原材料、半成品或成品的质量应符合国家现行的有关标准、设计要求和本规程的规定；2.1.3 盾构掘进施工，应建立完整的施工测量和监控量测系统，以控制隧道和地层变形。2.1.4 盾构工作竖井设置时，应满足盾构相关作业的要求。2.1.5 采用盾构掘进施工前，应完成如下主要准备工作：1) 记录竖井井位坐标；2) 记录洞圈制作精度和就

6、位后标高、坐标；3) 进行盾构机掘进前的组装、调试与验收；4) 始发基座、临时管片和反力架等设施的检查验收；5) 检查预制管片的质量；6) 准备盾构推进施工的各类报表。7 洞口前土体加固改良情况检查验收；2.2 前期调查2.2.1 工程地质和水文地质调查工程勘察除应符合有关规定外，还应满足下列特殊要求：1) 工程勘察的勘探孔位置，应离隧道外3m为宜。勘探孔勘探后应做好回填封孔工作；所有勘探孔均不得布置在隧道、联络通道等永久结构的空间范围内；2) 对于地层变化小、地质较稳定的地段，勘探孔间距宜为50m。而对地质条件复杂、地层变化较大的地段，应合理加密勘探点，其勘探孔间距不宜大于25m；3) 对盾

7、构进出洞和联络通道处应作控制勘探孔；4) 提供地下水位的变化、渗透系数、地下水的化学成分等资料；5 )室内土工试验项目除常规要求外，尚应提供颗粒分析的不均匀系数d60/d10和d70；6) 必要时应提供土的基床系数等参数。2.2.2 地表地貌和建（构）筑物调查隧道施工前应对地表、地貌和地面建（构）筑物进行现场踏勘和调查研究，调查道路和交通流量、地面建筑物和文物等，调查范围视具体工程情况而定，必要时可对施工影响范围内的重要建（构）筑物进行详细调查和鉴定。2.2.3 地下管线和地下构筑物调查隧道施工前应对地下管线和地下构筑物进行调查研究，调查地下障碍物、地下构筑物和地下管线等，调查范围视具体工程情

8、况而定，必要时可进行物探和施工详勘。2.2.4 环境保护调查隧道施工前应对工程环境保护的内容和方法进行调查研究，调查范围视具体工程情况而定。2.3 技术准备2.3.1 盾构掘进施工前必须根据地质、工况、环境条件等编制施工组织设计和风险应急救援预案。2.3.2 根据工程和盾构性能特点，对施工作业人员进行上岗前的技术培训和技术考核。2.3.3 盾构法隧道施工前应进行技术交底。2.3.4 特殊地段的施工方案准备。2.3.5 按工程特点、环境条件和调查现状做好测量和监测的准备工作，确定施工影响范围，布置监测测点，提前取得初始读数。2.4 设备、设施准备2.4.1 盾构和配套设施的选型和配置1) 盾构选

9、型应根据隧道外径、衬砌结构形式、埋深、地质条件、沿线环境条件等，经综合比较分析后决定；选择盾构形式应满足开挖面稳定和控制沉降等要求。2) 盾构机械设备应在符合资质要求的工厂制造；整机制造完成后应经总装调试合格方可出厂，并应提供盾构成品质量保证书；3) 根据盾构掘进方法和隧道施工中各项工艺的特点，在地面设置必要的辅助设施；4) 应设置符合盾尾同步注浆施工要求的拌浆站，同时符合环境保护要求；5) 选择合理的水平和垂直运输设备，须具有质保和安全证书；6) 供电设备应满足盾构掘进施工的要求。2.4.2 盾构始发/接收设施的准备1) 始发井内盾构基座应满足盾构组装，试运转和始发要求；2) 接收井内的基座

10、应保证安全接收盾构，并能进行盾构检修、解体的作业或整体位移；3) 设置盾构始发反力支撑系统，满足强度刚度要求； 4) 洞口设置满足盾构始发和接收要求的洞圈密封装置。2.5 作业准备2.5.1 工作竖井施工1) 竖井施工方法应依据地质条件、路面条件、交通量、工程噪音和振动对四周的影响等选择安全且经济的施工方法；2) 始发井的平面内净尺寸应满足盾构安装和始发推进的要求；3) 接收井的平面内净尺寸应满足盾构接收、解体或整体位移的要求；4) 始发、接收井的进出洞洞口底标高应高于井底板0.65m；井的宽度应大于9.4m（盾构直径+1.5m2）；5) 工作井预留洞口直径应满足盾构始发和接收的要求。2.5.

11、2 工作竖井洞门外土体加固和洞圈密封 盾构始发和接收时，应视地质和现场等条件对工作井洞门外的一定范围内的地层进行必要的地层加固，并对洞圈间隙采取密封措施，确保盾构始发和接收安全。2.5.3 土压平衡盾构施工准备1) 场地布置：根据工程规模、现场条件、周边环境和使用的盾构机的数量等对现场进行规划和布置，合理规划满足工程施工所需的垂直和水平运输系统，并依此布置管片堆放场地、碴土存放场地、拌浆站和材料设备堆放场地等。2) 弃碴土的方法：刀盘切削下来的碴土通过螺旋输送机和皮带机排放至运输土箱内，然后通过洞内水平运输和竖井或车站端头井垂直运输的方式运送至地面的碴土储存坑内。3 盾构选型和验收3.1 选型

12、依据3.1.1 盾构区域内的工程地质条件和水文条件。 3.1.2 地面沉降控制。3.1.3 施工占地面积、组装场地小，并能适应市区道路狭窄、设备、转移难度大的现场实际条件。3.1.4盾构和辅助设备容易组装、调头和拆装：经组装、调头和拆装后仍能保持原来的工性能和使用要求。3.2 刀具的选择3.2.1 基于盾构掘进区域的工程地质情况，进行针对性设计刀盘刀具，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案，以获得良好的切削效果和掘进速度。3.2.2 在地质条件以淤泥、粘土和粉质粘土为主的地层中盾构掘进，一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具应对称

13、性布置。刀具安装采用螺栓固定，便于更换。在切刀或刮刀的刃口和刃口背面镶嵌有合金和耐磨材料，以延长刀具的使用寿命。3.2.3 在地质条件以砂，卵石地层为主的地层中，需设置（宽幅）切刀、周边刮刀、先行刀（重型撕裂刀）、中心刀、仿形刀等刀具。切刀是主刀具，用于开挖面大部分断面的开挖；周边刮刀也称保径刀，用于切削外周的土体，保证开挖断面的直径；先行刀在开挖面沿径向分层切削，预先疏松土体，降低切刀的冲击荷载，减少切削力矩，同时重型撕裂刀用于破碎强度较低和粒径较小的卵石和砾石；中心刀用于开挖面中心断面的开挖，起到定心和疏松部分土体的作用；仿形刀用于曲线开挖和纠偏。滚刀用于破碎粒径较大的砾石或漂石。3.2.

14、4 在上软下硬、地质不均的复合地层中，且局部岩石的单轴抗压强度较高（150200Mpa）， 除配置切削型刀具外包括宽幅切刀、先行刀，还需配置滚刀，因而刀盘结构相对复杂。对于岩层首先通过滚刀进行破岩，且滚刀的超前量应大于切刀的超前量，在滚刀磨损后仍能避免切刀进行破岩，确保切刀的使用寿命。在曲线半径小的隧道掘进时，为了保证盾构的调向和避免盾壳被卡死，需要有较大的开挖直径，因此刀盘上需配置滚刀型的仿形刀（或超挖刀）。3.3 技术规格要求3.3.1 盾构机技术规格必须满足南昌轨道交通工程、周边环境和地质条件要求，兼顾满足南昌轨道交通其他线路区间、周边环境和地质条件要求和各项施工条件。3.3.2 盾构机

15、的各项安全性能指标必须满足国家和南昌地区相关安全使用和施工规范要求。盾构机应满足南昌地铁管片规格：外径6000mm，内径5400mm，宽度1200/1500mm，纵向螺栓分度36。3.3.3 盾构机最大推进速度应80mm/min。3.3.4 盾构机最小掘进转弯半径应250m；适用隧道纵向坡度应45。盾构机最大工作压力应0.5Mpa。3.3.5 盾构机主要部件和总成使用寿命应10km或10000小时。3.3.6 盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌和产品，盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌和产品。3.3.7 其他未尽事宜具体以招标和设计文件要求为准。3.4 组装和调试3.4.1 组装前应

16、完成下列准备工作：1）根据盾构部件情况、场地条件，制定详细的盾构组装方案；2）根据部件尺寸和重量选择组装设备。3.4.2 大件吊装作业必须由具有资质的专业队伍负责。3.4.3 盾构组装应按相关作业安全操作规程和组装方案进行。3.4.4 现场应配备消防设备，明火、电焊作业时，必须有专人负责。3.4.5 盾构组装后，必须进行各系统的空载调试，然后进行整机空载调试。3.5 验收3.5.1 盾构现场验收：1）盾构壳体应符合下列规定： 外径符合设计要求； 长度符合设计要求； 盾壳表面平整； 在盾构推进千斤顶活动范围内，盾尾内表面平整，无突出焊缝，盾尾椭圆度在允许的范围内。2）切削刀盘应符合下列规定：空载

17、测试时，各部件的行程、回转角度、提升距离、平移距离、调节距离应符合设计要求，各系统的工作压力必须满足设计要求；负载测试时，拼装机作回转、平移、提升、调节等动作运行平稳，回转运动停止可靠，各滚轮、挡轮安装定位准确、安全可靠，各系统的工作压力正常。3）螺旋输送机应符合下列规定：应在掘进过程中进行验收，驱动部分负载运转平稳，不应有卡死、异常响声，液压工作压力应小于设计值；手动调节比例阀时，螺旋输送机的转速应有相应的变化；螺旋输送机伸缩油罐、前后仓门的相关传感器灵敏度应符合设计要求。4）皮带运输机应满足下列要求：空载测试时，不得有皮带跑偏现象；负载测试时，运转平稳，无振动和异常响声；全部托堒和滚筒均运

18、转灵活。输送系统的泵压力、流量应符合设计要求，电气系统操作灵敏、可靠、安全。5）同步注浆系统应符合下列规定： 搅拌机安装完毕；系统管路布置合理。6）集中润滑系统应符合下列规定：系统管路布置合理；各润滑部位无油脂溢出；各循环开关动作次数达到设计值。7) 液压系统应符合下列规定：系统管路配管布置合理；系统的泵组工作声音正常，无异常振动；各系统的调定压力符合设计要求各系统空载压力正常；所有系统工作的泄油压力正常；各传感器、压力开关、压力表等工作正常；对系统经耐压试验，无泄露； 系统处于正常状态时，邮箱温度正常。8) 铰接装置应符合下列规定：铰接液压缸配管线路、阀组等布置合理，状态良好；铰接液压缸的伸

19、缩动作状况、动作控制和油缸行程良好；铰接液压缸工作压力符合设计要求；密封装置集中润滑工作正常，密封圈充满油脂。9) 电气系统应符合设计下列规定： 电器型号、规格符合设计要求； 高、低压箱柜等符合要求； 电器安装牢固、平正； 电器接地符合设计要求； 电器和电缆绝缘电阻符合安全标准。 操作动作宜灵活、可靠； 电磁器件无异常噪声； 线圈和接线端子温度不超过规定值10) 渣土改良系统应符合下列规定： 泡沫泵性能符合设计要求，运转状况正常； 积压式输送泵能力符合设计要求，管路布置连接正确。 11) 盾尾密封系统应符合下列规定： 密封刷的安装质量符合要求； 密封油脂注入泵性能符合设计要求，运转状况正常。4

20、 盾构始发、接收和隧道施工运输4.1 一般规定4.1.1始发指利用临时拼接管片等承受反作用力的设备，将盾构机推上始发基座，由此始入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。4.1.2始发掘进前，应对洞门前方加固地层进行质量检查，合格后方可始发；应制定洞门围护结构破除方案，采取适当的密封措施，保证始发安全。4.1.3 始发掘进前，应将基座和反力架安装在设计规定位置。4.1.4 负环管片拼装、壁后注浆、出土和材料运输等作业工序进行妥善管理。4.1.5盾构机在现场组装后，必须首先对各个系统进行空载调试，使其满足设计功能要求，然后必须进行整机联动调试，使盾构整机处于正常状态，以确保盾构始发掘进的顺利进行。

21、4.1.6 洞圈、密封和其他预埋件等应在盾构始发或接收前按要求安设完成，并应符合质量要求。4.1.7 始发掘进过程中应严格控制盾构的姿态和推力，并加强监测，根据监测结果调整掘进参数。4.1.8 盾构接收前应制定接收方案，主要内容包括接收掘进、管片拼装、壁后注浆、洞门外土体加固、洞门维护破除、洞门钢圈封闭等。4.1.9 盾构到达接收工作井100m前，必须对盾构轴线进行测量并作调整，保证盾构准确进入洞门。4.1.10 盾构到达接收工作井10m内，应控制盾构掘进速度、开挖面压力、排土量等。4.1.11 盾构接收时，应严格按照预定的拆除方法与步骤拆除洞门。4.1.12 盾构主机进入接收工作井后，应和时

22、密封管片环与洞门间隙。4.1.13 盾构到达接收工作井前，应采取适当措施，使拼装管片缝挤压密实，确保密封防水效果。4.2 工作井4.2.1 工作井应符合下列规定：1） 依据地质条件、环境条件选择安全、经济、对周边影响小的施工方法；2） 始发工作井的长度应大于盾构主机长度3m，宽度应大于盾构直径3m；3） 接收工作井的平面净尺寸应满足盾构接收、解体或整体位移的要求；4） 始发、接收工作井的底板宜低于进、出洞洞门底标高700mm；5）工作井预留洞门直径应满足盾构始发和接收的要求，并应按下式计算： （4.2.1）式中 Ds工作井预留洞门直径（m）H洞门井壁厚度（m）；隧道轴线与洞门轴线的夹角（）；D

23、盾构的外径（m）；De设计规定的始发或接收工作井预留口直径大于盾构外径的差值（m）(通常始发工作井为0.10m，接收工作井为0.2m)；测量误差（m）（通常为0.1m）；盾构基座安装高程误差（m）（通常为0.05m）。4.2.2 就构筑竖井的施工方法而言，有沉箱法、沉井法、入土挡土墙工法和球体盾构工法四种，由地层状况、地下水位和其对周边环境的影响进行选择。5.2.3 控制地下水位的技术分为抽取地下水的排水工法和防止地下水渗入的防渗工法两大类，可据地层的渗水性能和其层厚、要求的水位下降量、施工场地、工程规模等条件采用其中一种方法，或者两方法并用。4.3 端头土体加固4.3.1洞口段地层不能满足盾

24、构始发和接收对防水、防坍等安全要求时，必须采取加固措施。4.3.2始发端头土体加固的常用方法：有注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等，可根据土体种类、渗透系数、加固深度和加固的主要目的、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。4.3.3 当采用常用方法不能满足始发接收安全要求时，可考虑采用钢套管工艺辅助接收。4.3.4 当洞口处于砂性土或有承压水地层时，应采取降水、堵漏等措施，以防止涌水、涌砂。4.3.5必须对加固的钻孔位置进行复核，当确认钻孔位置无地下管线后方能开钻。孔位允许偏差为40mm，垂直度允许偏差为1%，并应确保桩体相互搭接；4.3.6 端头土体加固范围，当洞口直径：5.0mD8

25、.0m范围时, 孔洞口周围土体的最小加固宽度和高度如下：B2.0m，一般取0.5Ds(Ds盾构体外径)：H125m；H21.0m；加固纵向长度L：L=盾构长度+a，其中a由改良后土体渗透系数确定。4.3.7 加固土体的强度和整体稳定验算1）强度的验算 加固土体视为厚度为f的周边自由支撑的弹性圆板，中心处的最大弯曲应，其强度验算公式： （4.3.1） （4.3.2） 式中：Y工作井墙开洞半径，Y=0.5D； f加固土体厚度； qu加固土体的极限抗拉强度，一般可取起极限抗压强度的10； K1安全系数，一般取k=1.5； 作用于开洞中心处的侧向水土压力； 加固后土体的泊桑比，一般为=0.2。2）抗剪

26、强度验算公式： （4.3.3） （4.3.4） 式中：c加固后土体的极限抗剪强度；k2抗剪安全系数，一般取k2=15。3）整体稳定验算加固土体在上部土体和地面荷载P作用下，会沿着某滑动面向洞内整体滑动，假定滑动面是以端墙开洞外顶点O为圆心，开洞直径D为半径的圆弧面，见图4.3.1，此时，引起下滑的力矩为： ， (4.3.5) (4.3.6)式中：M1地面堆载P引起的下滑力矩，M1=PD22；M2上覆土体自重Q上引起的下滑力矩，M2=Q上D/2；M3滑移圆弧线内土体下滑力矩，M3=1D33，此处的1为加固后土体的重度； Cu加固前土体的粘结力； Cut加固后的土体的粘结力；h上覆土体的高度。4.

27、3.8 应对加固土体钻孔取样以检查其强度、透水性以和均质性。1）从地面钻孔对加固强度进行取芯，以确认加固质量，芯样单轴无侧限抗压强度为0.3MPa1.0MPa为宜。2）从洞口处进行水平钻孔检查，打孔数量为洞周边8个孔，中心一个孔，看其固结和渗水情况，一般渗水量每昼夜不得大于30L。若加固质量不佳，有流水、流砂、涌泥现象是，应进行补充加固。图4.3.1计算简图 4.4 安装基座4.4.1 始发基座导轨必须顺直，严格控制标高、间距和中心轴线。 4.4.2 始发前在基座钢轨上涂抹黄油等润滑剂，以减少盾构推进阻力。4.4.3 始发架基座安装位置按照测量放样的基线，吊入井下定位加固结实，基座上的轨道按实

28、测洞门中心居中放置。4.4.4 盾构始发接收基座宜采用钢结构形式，结构必须具有足够的强度、刚度和稳定性。4.4.5 基座设计还需考虑盾构前后移动施工的便捷和结构受力。4.4.6 盾构始发基座与反力架应连接在一起组成整体结构，钢梁上设置钢轨作为导向轨道，基座就位后通过横向和斜向进行加固，两边使用横梁与始发洞口的预埋件进行焊接加固。4.4.7 盾构接收基座应定位准确，定位后应固定牢靠。其中心轴线应与盾构进接收井的轴线一致，同时兼顾隧道设计轴线。4.4.8 接收基座的轨面标高应适应盾构姿态。可将接收基座的轨面坡度适当加大，确保盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力。4.5 安装反力架、洞门密封4.5.1

29、 定位放线，根据方案和几何尺寸放出反力架位置，施工范围内干扰物体应和时进行清除。4.5.2 固定立柱，使立柱靠管片面与洞门在同一平面以确保良好的始发姿态。4.5.3 依据测量定位线进行定位焊接，靠管片面应保证与立柱平面相平。4.5.4 反力架左右偏差控制在10mm之内，高程偏差控制在5mm之内，上下偏差控制在10mm之内。始发托架水平轴线的垂直方向与反力架的夹角2，盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差2，水平趋势偏差3。4.5.5盾构机始发过程中，反力架上部支撑受力小于中下部支撑受力，在反力架设计时必须加强中下部支撑，以保证盾构机始发时反力架的安全。4.5.6 斜撑支点处、钢环盖板和反力架主梁处应力

30、小于允许应力。4.5.7 立柱与横梁采用高强螺栓连接，要求连接处强度不得低于母体强度。4.5.8 洞门防水密封施工前，检查材料的完好性，尤其是帘布橡胶、径向尼龙线密集排列和螺栓孔。4.5.9 安装前清理完洞口的渣土和疏通预埋钢板的孔并涂黄油。4.5.10 将螺栓旋入预先埋设的井圈周边的螺母内， 安装帘布橡胶板和圆环板，并用薄螺母固定在井壁上，防止安装扇形压板时损坏帘布橡胶板。4.5.11由于帘布橡胶板和扇形压板通过它与管片的密贴防止管片背注浆时的浆液外流，所以安装时螺栓必须进行二次旋紧螺栓。4.5.12 检查盾构机头外壳表面是否有凸起物，若有凸起物需清理干净并在机头外壳表面涂上黄油，以免撕裂帘

31、布橡胶板和利于盾构机顶入。4.6 负环管片的安装4.6.1 在负环管片拼装中对脱出的管片应进行加固，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位，确保力能均匀传递到反力架上。 4.6.2 负环管片脱出盾构机后，应在管片两侧用型钢与车站结构连接加固，并使其与始发托架和基座加固、箍紧。 4.6.3 进洞之前，应在壳体上焊接防扭转装置，并随盾构机的推进逐次切除。 4.6.4 相邻管片高差控制在4mm，环面间隙小于1mm，纵缝相邻间隙在02mm，对应环向螺栓孔的不同轴度小于1mm。4.6.5 管片底部与钢轨间用木塞或钢塞塞紧，以防管片下沉。 4.6.6 管片拼装作业，要正确伸、缩千斤顶，严格控制油压和伸出千

32、斤顶的数量，确保拼装时盾构不后退。 4.6.7拼装管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片间。4.6.8管片的运输翻转，要用专门机具，保证管片在运输翻转过程中平稳。 4.6.9地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木。4.7 盾构到达施工控制4.7.1 在距离接收端洞门10m时，应遵循“小推力，低速度，低转速，少出土”的原则，并时刻监视土舱压力值，在保证顺利出渣，地表稳定的前提下逐步降低压力，若发现土压无法建立，应严格控制出渣量，以防止地表沉降。4.7.2 在距离接收洞门10m时应增加盾尾油脂的压注，防止盾尾漏浆。4.7.3 合理安排到达洞门凿除施工计划，确保洞门凿除后不暴露过久，

33、并针对洞门凿除制定专项施工方案。如果洞门墙体中的钢筋为纤维钢筋，则只需凿除钢筋表面混凝土，而无需切割纤维钢筋。4.7.4 盾构出洞前，应在接收井内准备好砂袋、水泵、水管、方木、风镐等应急材料和工具。4.7.5 盾构出洞前，应铺设好盾构机移动托架轨道；安装好所有扇形压板、环形板和帘布橡胶密封板。4.7.6 拆除临时墙前，应在临时墙上开几个检查口，以确认地层状况和盾构机到达位置。4.7.7 为保证近洞管片稳定，盾构贯通时需对近洞口1015环管片做纵向拉紧。4.7.8 帘布橡胶板内侧涂抹油脂，避免刀盘刮破影响密封效果。4.7.9 最后5环推进时，同步注浆采用加强型水泥砂浆，一定要保证注浆和时，饱满。

34、4.7.10 当盾构全部进入接收井内基座上后，应和时做好管片与洞门间隙的密封，同时进行填充注浆，做好洞门堵水工作，控制洞口周围土体沉降。4.7.11 盾构到达时，各工序衔接要紧密，以避免土体长时间暴露。4.7.12 当采用钢套筒工艺进行盾构接收工作时，应注意以下几点：1）确保钢套筒的安装精度和质量，钢套筒定位时必须严格控制钢套筒底部高程，确保洞门中心线与钢套筒中心线重合，钢套筒组装完成后，应在筒体内加气检查其密封性；2）在原洞门环板预埋板的基础上，钢套筒与洞门环板之间设一过渡连接板，洞门环板与过渡连接板采用烧焊连接，钢套筒的法兰端与过渡连接板采用螺栓连接；3）根据实测的洞门姿态，修正盾构掘进姿

35、态，确保盾构机能够顺利进入钢套筒；4）根据钢套筒顶部安装的压力表的读数，和时调整推进压力，避免推进压力过大，对钢套筒密封处出现渗漏状况，压力过大时，打开钢套筒后板盖上的排浆口，进行卸压。4.8 盾构到达监测、测量与姿态调整4.8.1 盾构贯通前20m时，应提前检查硬化地面有无裂缝，车站端墙和其他结构有无变形，裂缝等。应派人24小时对车站端墙和洞门处进行观察。4.8.2 盾构贯通前20m时，在加强地面监测的同时对车站端墙和洞门进行监测，监测频次每天两次以上；并和时将监测结果反馈至掘进施工现场。4.8.3 在盾构贯通前300m对盾构到达洞门进行复核测量。测量项目包括：洞门中心位置偏差、洞门全圆半径

36、等。必要时根据测量结果对洞门进行相应处理。 4.8.4 在距离贯通面150200m时进行包括联系测量的线路复测。洞内所有测量控制点进行一次系统的控制测量复核，对所有控制点的坐标进行精密、准确的平差计算。 4.8.5 在盾构贯通前100m、50m处分两次对盾构姿态进行复核测量。4.8.6 根据盾构姿态测量与洞门复测结果，制定盾构姿态调整方案，并逐渐将盾构姿态调整至预计位置。4.9 盾构解体4.9.1 盾构解体前，应制定详细的解体方案，并准备解体使用的吊装设备、工具、材料等。4.9.2 盾构解体前，应按起重作业安全操作规程和盾构制造商的拆卸技术要求进行班前交底。盾构的拆卸按先电气系统，后液压系统，

37、再机械构件的原则进行。4.9.3 拆机前应对各部件进行检查，并对液压系统和电气系统进行标识和登记，确保再次组装时不缺件和不错装。4.9.4 对液压油管除进行标识外，拆卸后应立即安上堵头，以防污染。4.9.5 对已拆卸的零部件应做好清理和维护保养工作，所有管线和接头必须做好相应的密封和保护。4.9.6 盾构主机吊耳布置必须使吊装时受力平衡，吊耳焊接必须由专业技术工人操作，同时必须有专业技术人员进行检查监督。4.10 施工运输4.10.1盾构隧道施工运输应根据隧道直径、长度、纵坡、盾构的类型、掘进速度选择合理的运输方式、运输设备和其配套设施。运输能力应满足盾构掘进与管片拼装要求。4.10.2 隧道

38、内水平运输宜采用轨道运输方式，垂直提升宜采用门吊、悬臂吊等提升方式。4.10.3应根据最大起重重量对提升机的能力和索具、挂钩、杆件承载力等进行验算。4.10.4 水平运输和垂直提升应采取防溜和防坠落措施。4.10.5 水平运输应满足以下要求：1 ) 轨道应保持平稳、顺直、牢固，并应进行养护；2 ) 长距离掘进时，宜在适当位置设置会车道；3 ) 牵引设备的牵引能力应满足隧道最大纵坡和运输重量的要求；4 ) 车辆配置应满足出渣、进料和盾构掘进速度的要求。4.10.6 垂直提升应满足一下要求：1 ) 垂直提升方式应根据工作井深度、盾构施工速度等因素综合考虑；2 ) 提升设备的提升能力应满足出渣、进料

39、的要求；3 ) 垂直提升时，应根据安全需要采取稳定措施；4 ) 垂直提升通道内不得有任何障碍物。4.10.7 管道运输应满足以下要求：1 ) 长距离掘进时，应在适当距离设置管道运输接力设备；2 )对输送泵和管道应经常进行检查和维修。5 盾构掘进技术5.1 一般规定5.1.1 盾构在起始段应试掘进50200m，并根据试掘进调整、确定掘进参数。5.1.2 盾构掘进施工必须严格控制排土量、盾构姿态和地层变形。5.1.3 盾构掘进至一个管片环宽度时，应停止掘进，进行管片拼装。管片拼装时，应采取措施保持土舱内压力，防止盾构后退。5.1.4 盾构掘进过程中必须对成环管片与地层的间隙充填注浆。5.1.5 盾

40、构掘进过程中应保持盾构与配套设备、抽排水与通风设备、水平运输与垂直提升输送设备、泥浆管道输送设备、供电系统等正常运转，并保持盾尾密封。5.1.6 盾构掘进过程中遇到下列情况时，应和时处理：1 ）盾构前方地层发生坍塌或遇有障碍；2 ) 盾构本体滚动角不小于3；3 ) 盾构轴线偏离隧道轴线不小于50mm；4 ) 盾构推力与预计值相差较大；5 ) 管片严重开裂或严重错台；6 ) 壁后注浆系统发生故障无法注浆；7 ) 盾构掘进扭矩发生异常波动；8 ) 动力系统、密封系统、控制系统等发生故障；5.1.7 在曲线段施工时，应考虑已成环管片竖向、横向位移对隧道轴线的影响。5.1.8 应按照设定的掘进参数沿设

41、计轴线进行盾构掘进，并做好详细记录。5.1.9 根据横向偏差和转动偏差，应采取措施调整盾构姿态，并应防止过量纠偏。5.1.10 盾构暂停掘进时，应采取措施稳定开挖面，防止坍塌。5.2 洞门破除和加固区掘进5.2.1洞门凿除应做完一层后再施作下步工序，上下不可同时施工。5.2.2露头的钢筋应清理干净，钢筋上混凝土残渣清除。如果洞门墙体中的钢筋为纤维钢筋，则在凿除纤维钢筋表面的混凝土后无需人工切割纤维钢筋，直接掘进采用刀盘切割。5.2.2凿除中发生险情，立即停止洞门混凝土凿除，同时进行临时封堵，以控制险情，采取双液浆或聚氨酯堵住漏点。5.2.3 洞门凿除后，盾构机应加快靠上洞门。刀盘切入土体时必须

42、保持运转。 5.2.4 在端头加固土体中掘进时，应以磨为主，推进速度宜小于10mm/min，使加固土被充分切削。5.2.5对刀盘扭矩重点监控，扭矩应缓和上升，并不得超过最大限制值，防止盾构侧翻。5.2.6 掘进时适当加水或改良剂，防止螺旋输送机卡死。土压不宜过大（根据推力具体调整，以满足最大限制推力为主）。 5.2.7在端头加固土体中掘进时，可适当超挖，应该分段超挖，使其保证盾尾在进入加固区后不出现局部受挤变形，避免盾构磕头现象。 5.2.8 土舱压力的建压：通过刀盘位置和土体情况同时确定土舱建压时间和土舱压力提升速度，在正常情况下，始发第一环可空仓掘进（以现场土质情况确定），在掘进过程中逐步

43、建压直至到达正常土压。 5.2.9刀盘在到达加固区终端（主加固区长8米）前必须完成建压，在加固区内如出现刀盘扭矩变化（在辅助条件不变的前提下扭矩变小）便可逐步提升土舱压力。 5.2.10 土舱最终压力值以经验公式计算得出后的压力值为基础，再根据监测数据进行调整。5.3 掘进参数5.3.1 盾构掘进参数的选取应当体现出工程施工的特点和影响因素的作用，并考虑具体分析问题的需要。当盾构隧道采用土压平衡模式进行掘进，掘进过程中由盾构数据采集系统记录盾构操作过程中的全部掘进参数。5.3.2 对于施工参数的管理，在现场施工过程中应重点关注：土舱压力；推进速度；总推力；排土量；刀盘转速和扭矩；注浆压力和注浆

44、量。5.3.3 土压平衡盾构的土舱压力一般根据刀盘正面的侧向土压力乘以传递系数来设定，土舱压力控制采取以下两种操作模式：1 ) 通过螺旋输送机来控制排土量的模式：即通过土压传感器检测，改变螺旋输送机的转速控制排土量，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时盾构的推进速度人工给定，掘进过程中根据需要可以不断转化控制模式，以保证开挖面的稳定；2 ) 通过推进速度来控制进土量的模式：即通过土压传感器检测来控制盾构千斤顶的推进速度，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时螺旋输送机的推进速度人工事先给定。5.3.4 水土压力的计算1）土压力计算我国铁路隧道设计规范和相关文献中，在Terzaghi理论基础上提出

45、了岩体综合分类方法，将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道，不同类型隧道采用不同的土压力计算方法。城市地铁隧道一般埋深较浅，一般可以判定为浅埋隧道，计算土压力适合采用浅埋隧道土压力计算方法，可采用上覆土重理论或太沙基理论进行计算。上覆土重理论计算简图见图6.2.1，计算公式如下：(5.3.1)(5.3.2)其中：为竖向应力，kPa；水平应力，kPa；土体侧压力系数，；岩土泊松比；土体重度，kN/m3；上覆土层厚度，m。图5.3.1 上覆土重理论计算简图太沙基理论计算简图见图，计算公式如下： (5.3.3)其中：太沙基松动土压力，kPa；，为滑动土体的宽度，m；为隧道直径，m；为上覆荷载，Pa；。普氏理论

46、计算公式为：(5.3.4)其中：普氏土压力，kPa；，为压力拱高度，m；、为隧道高度、宽度，m；为普氏系数，对松散土和粘性土取。图5.3.2 太沙基理论计算简图2）水压力计算盾构掘进过程中，刀盘并非完全开口，而是有60%80%左右的支挡结构，刀盘向前推进时土舱内的压力介于原始土压力值附近，考虑水在土中流动时的阻力，掘进时地层中的水压力可以根据地层的渗透系数酌情进行折减。开挖面水压力计算公式为： (5.3.5)其中，为根据土层渗透系数确定的经验值，砂土中，粘性土中，风化岩层中。对于粘土层而言，通常采用水土合算将水压力计在土压力中；为水的容重，kN/m3；为地下水位距刀盘顶部的高度，m。3）预留压

47、力由于施工存在诸多不可预见的因素，致使施工土压力小于原状土体中的静止土压力。根据施工经验，在对沉降要求比较严格的地段计算土压力时，通常在理论计算的基础上再考虑1030kPa的压力作为预留调整压力。土压平衡盾构在软土中掘进时，由于静止土压力与主动土压力相差甚微，如以主动土压力控制，压力稍一降低，即有可能发生主动破坏，需适当增大预留压力。5.3.5 排土量控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。根据对渣土的观察和监测的数据，要和时调整掘进参数，不能出现渣土量与理论值出入较大的情况，一旦出现，立即分析原因并采取措施。5.3.6 螺旋输送机的理论排土量Q0由螺旋输送机的转速决定，实际排土量Qs根

48、据渣土车的体积刻度来确定，Qs应与Q0相当，即 (5.3.6)式中：A切削断面面积； n0松散系数； v推进速度。5.3.7 渣土出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的土舱压力值，使盾构工作处于最佳状态。当通过调节螺栓输送机转速仍达不到理想的出土状态，可以通过改变渣土的可塑性来调整。5.3.8 盾构总推力按下式计算： (5.3.7)式中：盾构推进时的正面推进阻力；盾构外壳与周围地层的摩擦阻力；管片与盾尾间的摩擦阻力；盾构机切口环的贯入阻力；变向阻力；后接台车的牵引阻力。一般情况下认为盾构机推进时的正面推进阻力F1和盾构外壳与周围地层的摩擦阻力F2之和占盾构总推力的95%99%，其它

49、几项阻力在总推力中所占比重极小，可忽略不计。F1和F2的简化计算公式如下：a、盾构机推进的正面阻力： (5.3.8)式中：H盾构轴线埋深，m；D刀盘直径，m；K土体的侧压力系数；土体重力密度，kN/m3。b、盾构外壳与周围地层的摩擦阻力： (5.3.9)式中：f 盾体与周围土体之间的摩擦系数；K主动土压力系数；L盾构机壳体的长度，m；G盾构主机的重量，kN。由公式(8-2-8)(8-2-11)可得盾构总推力的计算公式为： (5.3.10)盾构设计时，盾构机的实际装备推力通常在公式(8-2-12)计算结果的基础上，考虑23倍的安全系数。5.3.9 刀盘扭矩按下式进行计算： (5.3.11)式中：

50、刀盘正面与土体之间的摩擦阻力扭矩；刀盘背面与压力舱内土体的摩擦阻力扭矩；刀盘侧面与土体之间的摩擦阻力扭矩；刀具切削土体时的地层抗力产生的扭矩；刀盘搅拌阻力扭矩；刀盘主密封摩擦阻力扭矩；主轴承摩擦阻力扭矩。根据已有研究成果和实例计算、经验估计等，、和之和约占总刀盘扭矩的95%以上，因此刀盘扭矩计算时一般忽略其他几项。、和的简化计算公式如下：a、刀盘正面与土体之间的摩擦阻力扭矩(5.3.12)式中： 刀盘开口率。b、刀盘背面与压力仓的土体摩擦阻力扭矩：(5.3.13)式中：刀盘背面摩擦阻力扭矩计算与刀盘正面相比的调节系数，一般取 c、摩擦阻力扭矩： (5.3.14)式中：W刀盘圆周侧面的宽度，m。

51、d、刀具切削土体时的地层抗力产生的扭矩： (5.3.15)式中：Vmax盾构机的最大推进速度，m/min；ne刀盘的额定转速，r/min；qu土体的单轴抗压强度，kPa。由公式(8-2-12)(8-2-15)可得盾构刀盘扭矩的计算公式为： (5.3.16)实际设计时，刀盘扭矩通常在公式(6-2-16)计算结果的基础上考虑1.11.4倍的安全系数。5.4 刀具更换5.4.1 应预先确定刀具更换的地点与方法，并做好相关准备工作。5.4.2 刀具更换宜选择在工作井或地质条件较好、地层较为稳定的地段进行。5.4.3 在不稳定地层更换刀具时，必须采取地层加固或压气法等措施，确保开挖面稳定。5.4.4 带

52、压进仓更换刀具前，必须完成下列准备工作：1 ） 对带压进仓作业设备进行全面检查和试运行；2 ） 采用两种不同动力装置，保证不间断供气；3 ） 气压作业区严禁采用明火，当确需使用电焊气割时，应对所有设备加强安全检查，还必须加强通风并增加消防设备。5.4.5 若带压开仓后发现掌子面不够稳定，则应辅以带压作业的方式进仓。启动带压开仓具体条件如下：1 ） 开仓后发现刀盘开口和切口环处没有彻底封闭，掌子面和切口以上土体仍然存在坍塌可能；2 ） 掌子面前方土体注浆加固没有达到预期效果；3 ） 清仓过程中发现掌子面因渗水带动土体脱落。5.4.6 带压更换刀具必须符合下列规定：1 ） 通过计算和试验确定合理气

53、压，稳定工作面和防止地下水渗漏；2 ） 刀盘前方地层和土舱满足气密性要求；3 ） 由专业技术人员对开挖面稳定状态和刀盘、刀具磨损状态进行检查，确定刀具更换方案与安全操作规定；4 ） 作业人员应按照刀具更换专项方案和安全操作规定更换刀具；5 ） 保持开挖面和土舱空气新鲜；6 ） 作业人员进仓工作时间符合表6.3.1的规定。表5.4.1 进仓工作时间仓内压力(MPa)工作时间仓内工作时间(h)加压时间(min)减压时间(min)0.010.1356140.130.174.57240.170.2553951 注：24h内只允许工作1次。5.4.7 关于土舱关闭有如下规定：1 ） 在换刀完毕（或刀盘检

54、查完毕）后，由机电部派人按照刀具更换和刀盘修复表的要求栏对落实情况进行检查，确认落实；2 ） 由盾构队换刀负责人对领取的换刀工具进行清点，确定无工具和其他杂物（尤其是金属物件）遗留在土舱内。5.4.8 关于带压作业应急措施有如下规定：1 ） 如果在加压过程中，有人出现任何疾病或不舒服的征兆（如耳痛等），加压过程必须立刻停止，闸操作人员询问仓内人员情况并保持当前压力水平，如有需要把压力降低到0.05bar左右，直至症状已经消失。再次缓慢加压，如果不适症状再次出现，此时必须结束加压让不适人员出仓。2 ） 在出闸过程中，如果有人出现任何疾病或者不舒服的征兆，出闸过程必须立刻停止。应保持当前压力水平，

55、直至症状消失。如果在数分钟之后不适继续，人闸孔的压力必须提高到先前的压力水平。5.4.9 换刀作业的应急措施如下：1 ） 如果发现土体有塌方现象，人员必须立即返回人闸关闭闸门，进行0.5h的观察后根据情况做出下一步安排；2 ） 如果土舱内着火，用喷淋系统灭火，如果火势太大，人员返回人闸关闭闸门，向土舱内注入浆液灭火；3 ） 如仓内气压出现不稳或泄露量超过预警值，人员立即返回人闸，等待观察结果进行下一步安排；4 ） 如果有人出现不适症状，仓内人员立即通知操闸人员。不适人员通过前仓减压出仓。5.4.10 进仓和换刀过程中，需在地面采取如下措施：1 ） 在换刀里程对应地面位置10m范围内设置警戒线，

56、派人24h巡视；2 ） 在换刀里程位置增设3个监测断面，监测断面范围内为刀盘位置左右两侧各外放6m，监测断面间隔5m，同一断面监测点间隔3m；3 ） 准备好注浆材料和设备，当地表监测出现异常沉降时，马上进行地面注浆，防止地面出现塌陷；4 ） 当发现地面土体有塌陷的现象，作业人员应立即撤离土舱，关闭仓门，马上进行砂浆回填，建立土舱压力，同时加强地表监测。5.4.11 应做好刀具更换记录。5.5 盾构调头过站5.5.1 调头和过站前，应做好施工现场调查、技术方案以和现场准备工作，调头和过站设备必须满足盾构安全调头和过站要求。5.5.2 盾构掉头和过站必须有专人指挥，专人观察盾构转向或移动状态，避免

57、方向偏离或碰撞。5.5.3 盾构过站主要技术措施如下：1 ） 到达前，对接发托架进行加固和精确定位，确保盾构机过站时托架的刚度；2 ） 到达前，将站台板预埋钢筋和其他影响盾构过站的预埋件埋平，确保底板的平整；3 ） 在底板先用细砂找平后铺设钢板，钢板上涂抹黄油等润滑剂，减少盾构滑动的摩擦力；4 ） 定时校正千斤顶油缸的行程，使千斤顶行程同步。5.5.4 盾构掉头注意事项如下：1 ） 对盾构机进洞洞门混凝土进行凿除后，清理掉钢板上的渣土，确保盾构机进洞时前方没有障碍，也减小了盾构机主体调头和平移时阻力；2 ） 焊接在盾构机前体和中体的支座一定要焊接牢固，支座底部要比油缸接触面大，支座底部保持水平

58、；3 ） 拆机前要将油管的油放尽，避免油外流影响拆机场地；4 ） 盾构机主体在调头和牵引过程中，在托架两侧必须设专人进行观测与查看，当发现有异常情况时，立即停止卷扬机，待重新调整托架和轴承位置后继续进行调头和牵引。5 ） 如果卷扬机对盾构机的牵引速度较慢，可在钢板上涂上一层润滑油，减少盾构机在移动中的摩擦力。6 ） 在对后配套台车进行轨道铺设时，由于工作井和站台有高差，需要利用工字钢垫起做桥进行过渡，且作为右线电机车从隧道进入站台的必经过道，所以必须对桥进行加固处理，以免长期行走引起变形造成电机车脱轨。5.5.5 调头和过站完成后完成盾构管线的连接工作，连接后，必须进行各系统的空载调试，然后进

59、行整机空载调试。5.6 特殊地段施工5.6.1 盾构进入下列特殊地段，必须采取相应施工措施，确保施工安全：1 ） 覆土厚度不大于盾构直径的浅覆土层地段；2 ） 小半径曲线地段；3 ） 大坡度地段；4 ） 地下管线和地下障碍物地段；5 ） 建（构）筑物地段；6 ） 平行盾构隧道净间距小于盾构直径70%的小净距地段；7 ） 江河地段；8 ） 地质条件复杂地段（软硬不均互层地段）和砂卵石地段。5.6.2 特殊地段和特殊地质施工应符合下列规定：1 ） 必须详细查明和分析地质状况和隧道周边环境状况，确定专项施工技术措施；2 ） 应根据隧道所处位置与地层条件，合理设定开挖面压力，控制地层变形；3 ） 应根

60、据隧道所处位置与工程地质、水文地质条件，确定壁后注浆的材料、压力与流量，在施工过程中根据测量结果，进行相关调整；4 ） 应对地表和建（构）筑物等沉降进行评估，必要时，应加密监测测点、提高监测频率，并根据监测结果和时调整掘进参数。5.6.3 浅覆土层地段施工应符合下列规定：1 ） 控制掘进参数，减小施工对环境的影响；2 ） 控制盾构姿态，防止发生突变。5.6.4 小半径曲线地段施工应符合下列规定：1 ） 控制推进反力引起的管片变形、移动、渗水等；2 ） 使用超挖装置时，应控制超挖量；3 ） 壁后注浆应选择体积变化小、早期强度高、速凝型的注浆材料；4 ） 增加施工测量频率；5 ） 采取措施防止后配套车架脱轨或倾覆；6 ） 防止管片错台或严重开裂。