盾构机掘进作业指导手册SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-十二、盾构机掘进作业指导书1.编制目的 (1)2.编制依据 (2)3.适用范围 (2)4.施工准备 (2)4.1场地准备 (2)4.2设备与材料准备 (2)4.3技术准备 (2)5.施工方法 (2)5.1土压平衡盾构工法特点 (3)5.2工艺程序 (3)6.工艺流程 (3)6.1盾构试掘进 (3)6.2始发掘进 (4)6.3掘进工艺 (5)6.4首推100环后掘进 (10)6.5特殊地段掘进施工 (11)6.6蛇行和滚动控制 (14)6.7碴土改良与防泥饼措施 (14)6.8盾构姿态控制 (15)6.9管片安装 (18)6.10同步注浆 (19)7.主要机具及设备 (23)8.劳动力组织 (25)10.安全措施 (28)11.环保措施 (33)1.编制目的指导盾构掘进施工作业，保证盾构推进安全，线路符合设计。

2.编制依据2.1《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999，2003年版）2.2《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）2.3《城市轨道交通工程测量规范》（GB5038-2008）2.4《城市测量规范》（CJJ8-99）2.5《工程测量规范》（GB50026-2007）2.6《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）2.7盾构区间相关文件资料。

2.8《宁波市轨道交通（地下）工程关键工序验收管理程序》（甬轨指〔2009〕57号）2.9《盾构推进质量问题处置规定》（甬轨〔2012〕42号）3.适用范围适用于土压平衡盾构机的隧道施工。

4.施工准备4.1场地准备始发井内的物料已清理，管线按规划布置合理，不影响掘进。

4.2设备与材料准备4.3技术准备5.施工方法区间掘进采用土压平衡盾构，出渣进料均采用有轨运输，工作井处采用龙门吊垂直吊运。

5.1土压平衡盾构工法特点5.1.2根据土压变化调整出土和盾构推进速度，易达到工作面的稳定，减少了地表下沉。

5.1.3对掘进土量和排土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高、施工速度快。

5.2工艺程序6.工艺流程6.1盾构试掘进经过数环负环管片的推进后，刀盘已经抵拢掌子面，即可开始刀盘驱动系统和刀盘本身的负载调试和试掘进了。

盾构始发时进入加固体时若刀盘扭矩过大，可通过在刀盘前方加水等方式降低加固体强度，便于盾构推进。

，并观察反力架是否发生过大变形或移位。

6.2始发掘进从正式进洞的第一环正数管片开始，到盾构机后配套系统完全进洞，负环管片拆除，系统完全达到设计生产能力为止，这一施工阶段称为始发掘进。

始发掘进要完成如下的工作内容：注浆压力控制在1.5bar以内。

在始发掘进结束前，注浆系统应该达到完全的工作能力；要有规划。

6.2.6反力架、负环管片的拆除反力架、负环管片的拆除时间根据设计图纸确定，影响因素主要是管片与注浆体之间摩擦力、盾构始发掘进推力、埋深。

一般情况下，掘进100m以上（同时前50环完成掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负环管片拆除。

6.3掘进工艺盾构始发掘进完成后，盾构隧道进入正常掘进阶段。

正常掘进阶段的重点在于对工程地质、水文地质的变化，地表、地下监测数据的分析，盾构掘进参数的调整等多因素进行综合分析研究，确保盾构在不同地质条件下，不同地表环境条件下安全推进。

6.3.1土压平衡工况的掘进特点土压平衡工况掘进时，是将刀具切削下来的土充满仓室，然后利用土仓内泥土压与作业面的土压和水压相抗衡，与此同时，用螺旋式输送机排土设备进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持正面土体稳定，并防止地下水土的流失而引起地表过大的沉降。

6.3.2盾构掘进作业工序流程6.3.3操作控制程序掘进参数表6.3.5土压力控制在盾构掘进中，保持土仓压力与作业面压力（土压、水压之和）平衡是防止地表沉降、保证建筑物安全的一个很重要的因素。

6.3.5.1土仓压力值P的选定1、P值选定P值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P ＝K×P0，K一般取1.0～1.3，在地层掘进过程中根据地质和埋深情况以及地表沉降监测信息进行反馈和调整优化，一般通过装置在密封土舱内的土压计检测读出。

2、土压力P0设定与管理方法(1)理论估算，经验判断，确定一个较理想的P0值；较为合适的土压力P0范围是：(水压力十主动土压力)<P0<(水压力+被动土压力)。

P0以相应的静止土压力为中心在此范围内作波动。

(2)精心操作，认真量测，及时反馈信息，根据出土量与地表沉降数据对P0相应调整；(3)对已定P0进行动态管理，以适应连续推进情况。

3、地表沉降与工作面稳定关系以及相应措施对策地表沉降与工作面稳定关系以及相应措施对策见下表：6.3.5.2土仓压力P值的保持主要通过维持开挖土量与排土量的平衡来实现。

可通过设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两条途径来达到。

6.3.6排土量的控制排土量的控制是盾构在土压平衡工况模式下工作时的关键技术之一。

碴土的排出量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，使掘进机的工作处于最佳状态。

当通过调节螺旋输送机的转速仍不能达到理想的出土状态时，可以通过改良碴土的塑流状态来调整。

控制程序如下图：6.3.7碴土管理在土压平衡工况模式下碴土应具有以下特性：良好的塑流状态；良好的粘—软稠度；低的内摩擦力；低的透水性。

一般地层岩土不一定具有这些特性，从而使刀盘摩擦增大，工作负荷增加。

同时，密封仓内碴土塑流状态差时，在压力和搅拌作用下易产生泥饼、压密固结等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排土状态。

当碴土具有良好的透水性时，碴土在螺旋输送机内排出时无法形成有效的压力递降，土仓内的土压力无法达到稳定的控制状态。

当碴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、混合仓内注入添加剂对碴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫或膨润土。

对加泥或加水式土压平衡式盾构，需在施工前详细了解与分析工程所遇的地质情况，初步确定盾构推进中加入泥、水，添加剂的浓度和数量，并在施工中根据工作面稳定情况和螺旋机出土状况对添加材料进行调整，以适应盾构正常工作的需要。

加入的制泥材料一般有粘土、膨润土等，其浓度及使用量一般如下表：制泥材料浓度使用量6.4首推100环后掘进盾构机在完成前100环的试掘进后，按《宁波市轨道交通（地下）工程关键工序验收管理程序》（甬轨指〔2009〕57号）要求进行验收。

通过分析前100环掘进质量，对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供条件。

主要内容包括：6.4.1根据地质条件和试掘进过程中的监测结果进一步优化掘进参数，做到施工进度均衡，地面沉降得到有效控制。

6.4.2推进过程中严格控制中线平面位置和高程，允许偏差均为±50mm。

坡度不能突变，隧道轴线和折角变化不能超过0.4%。

发现偏离应逐步纠正，不得猛纠硬调。

6.4.3盾构掘进施工全过程须严格受控，工程技术人员根据地质变化、隧道埋深、地面荷载、地表沉降、盾构机姿态、刀盘扭矩、千斤顶推力等各种勘探、测量数据信息，正确下达每班掘进指令，并即时跟踪调整。

推进出土与衬砌背后注浆同步进行。

不断完善注浆时间和注浆量的控制，确保沉降满足设计要求。

6.4.4盾构机操作人员须严格执行指令，谨慎操作，对初始出现的小偏差应及时纠正，应尽量避免盾构机走“蛇”形，盾构机一次纠偏量不宜过大，以减少对地层的扰动。

6.4.5做好施工记录，内容主要包括：6.4.5.1隧道掘进包括施工进度、油缸行程、掘进速、里程、盾构推力、土压力、刀盘、螺旋机转速、盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左、右）。

6.4.5.2同步注浆包括注浆压力、数量、稠度、注浆配比、注浆试块强度（每天取样试验）。

6.4.5.3测量包括盾构倾斜度，隧道椭圆度，管片姿态（按照20环/天进行测量，及时统计汇总、分析总结管片上浮及偏移情况，通过调整同步注浆材料及掘进参数来控制管片上浮，尽量减小管片上浮对盾构掘进产生的不利影响。

），推进总距离，隧道每环衬砌环轴心的确切位置（X、Y、Z）。

每天测量盾构机位置前30m、后50m的沉降，必要时采用二次补浆控制；导向系统每次移站后须人工复核导线的准确性，每月进行一次导线坐标的联系测量。

6.4.6确保土压平衡的技术措施6.4.6.1拼装管片时，严防盾构机后退，确保正面土体稳定。

6.4.6.2同步注浆充填环形间隙，使管片衬砌尽早支承地层，控制地表沉陷。

6.4.6.3切实作好土压平衡控制，保证掌子面土体稳定。

6.4.6.4利用信息化施工技术指导掘进管理，保证地面建筑物的安全。

6.4.6.5在掘进时向开挖面注入泡沫或膨润土，使搅拌后的切削土体具有止水性和流动性，既可使碴土顺利排出地面，又能提供稳定开挖面的压力。

6.4.7泡沫的注入无论盾构机通过砂性土还是在粘性土地层，都可以通过向土仓内注入泡沫来改善碴土的性状，使碴土具有良好的流塑性。

泡沫的加入还可以起到防水的作用，防止盾构机发生喷涌和突水事故。

但由于泡沫的用量和价格都比较高，所以只有在加泥不满足要求以及发生喷涌、突水的情况下才使用。

当泡沫注入后，可以将螺旋输送机回缩，控制好盾构机推力将盾构机刀盘进行空转，使泡沫充分地和土仓内的碴土拌和，使泡沫剂在改善碴土性状和止水方面发挥最大的功效。

6.5特殊地段掘进施工6.5.1曲线地段及坡度掘进在曲线段（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把液压推进油缸进行分区操作，使盾构机按预期的方向进行调向运动。

曲线段施工时，采用安装楔形环与伸出单侧千斤顶的方法，使推进轨迹符合设计线路的弯道要求。

在曲线段推进时，要注意以下几点：进入弯道施工前，调整好盾构的姿态；精确计算每一推进循环的偏离量与偏转角的大小，根据盾尾间隙和掘进线形，选择合适类型的管片拼装，合理选配推进千斤顶的数量、推进力、分区与组合进行推进；将每一循环推进后的测量结果记入图中与设计曲线相对照，确定是否修正下次推进的偏转量与方位角；合理选择超挖量，尽量使盾构靠近曲线内侧推进，将推进速度控制在20～30mm/min内，或将每一循环分成几次推进，从而减小管片的受力不均；为防止管片的外斜，必须保证管片背后注浆的效果，使千斤顶的偏心推力有效地起作用，确保曲线推进效果，减少管片的损坏与变形；当盾构偏离曲线的设计线路较大时，停止盾构推进，采取相应措施，避免下述现象发生：在曲线推进过程中，出现管片损坏严重、管片螺栓折断，接头部件损坏，管片拼装困难、隧道衬砌超限等问题。

根据掌子面地层情况及时调整掘进参数调整掘进方向避免引起更大的偏差。