盾构掘进作业指导书

1、盾构掘进作业指导书编制目的规范及指导盾构推进施工，使盾构推进处丁受控状态。适用范围适用丁地铁工程盾构区间盾构机掘进施工。盾构掘进参数的初步设定与控制3.1 土仓压力值P的选定盾构在掘进过程中据此取得平衡压力的设定值，具体施工时，根据盾构所 在的位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整。盾构掘进过程中地表隆 陷与工作面稳定的关系以及相应技术对策见下表：表3- 1地表沉降与工作面稳定关系及相应对策地表沉降信息工作面状态P与PO关系措施与对策备注下沉超过基准值工作面塌陷与失水Pmaxv Po增大P值Pmax, Pmin 分别表示P的最大峰值和最小峰值隆起超过基准值支撑土压力过大，土仓内水进入地层P

2、min Po减小P值3.2出磴量的控制每环理论出磴量每（实方）为：（兀？D2 士 4 X L=（兀 X 6. 282） 士 4 X 1.2=37.88m3/ 环盾构推进出磴控制在 98吩100彖问，即37.12m3/环37.88m3/环。3.3掘进速度掘进速度及推力的选定以保持土仓压力为目的，根据施工的实际情况并调整掘进速度及推力。正常情况下应为 2040mm/min3.4盾构轴线及地面沉降控制盾构轴线偏离设计轴线不大丁土 50mm地面隆陷控制在+10mm-30mm0.4%0.4%3.5盾构推进中的磴土改良一般地层土不会自然具有这些特性，从而使刀盘摩擦增大，工作负荷增加。同时，密封仓内磴土塑流

3、状态差时，在压力和搅拌作用下易产生压密固结 等现象，从而无法形成有效的对开挖仓密封和良好的排水状态。当磴土透水性 强时，磴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。当磴土满足不了这些要求时，需通过向刀盘、土仓及螺旋输送机内注入添 加剂对磴土进行改良，采用的添加剂种类主要是泡沫或泥浆。泡沫剂的使用泡沫通过盾构机上的泡沫系统注入。泡沫的组成比例如下(一般为)：泡沫溶液的组成：泡沫添加剂 3%水97%泡沫组成：9095恤缩空气和510%包沫溶液混合而成。泡沫的注入量按开挖方量计算：300600L/m3o泥浆的使用在粉性土层中推进时要考虑往土仓注入泥浆。其配

4、合比为：水：膨润土：粉煤灰：添加剂 =4 : 1: 1: 0.1 ,加泥量为 5防20%t量。注入压力与盾构的土仓压力一致或略高。4施工步骤4.1盾构掘进推进阶段采用100米试推阶段掌握的最佳施工参数。通过加强施工监 测，不断地完善施工工艺，控制地面沉降。施工进度应采用均衡生产办法。推进过程中，严格控制好推进里程，将施工测量结果不断地与计算的三维坐标相校核，及时调整，将里程偏差控制在，缓和曲线、圆曲线 X (隧道 设计纵轴方向即沿里程方向)Y(垂直隧道沿设计轴线方向)50mm盾构应根据当班指令设定的参数推进，推进出土与衬砌外注浆同时进行。不断完善施工工艺，控制施工后地表最大变形量在+10-30

5、mm!l|可。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4.3盾构掘进过程中的蛇行和滚动控制（5）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 深埋、地面载荷、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。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）作好施工记录，记录内容：a、隧道掘进一一环号掘进速度盾构正面土压力刀盘转速、油压、螺旋机转速盾构推力、千斤顶开启数量及位置、油压盾构内壁与管片外侧环

6、形空隙（上、下、左、右）b、同步注浆注浆压力、数量、稠度注浆材料配比注浆试块强度（每天取样实验）实际注浆与理论注浆量的白分比c、测量盾构倾斜度盾构旋速隧道椭圆度推进总距离隧道每环衬砌环轴心的确切位置（X、Y、Z）与设计轴线的偏差。d、隧道渗漏水统计展示图及渗漏水量，每推进 100m提交一次给监理工 程帅。上述记录的副本施工单位及时提交给监理工程师。4.2盾构在曲线地段的掘进在曲线段（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，分别控制和调整推进油缸的油压。盾构机按 预期的方向进行渐进调向运动。按盾构设计本标段曲线施工时，除通过调整推进油缸推力调整盾构机

7、掘进方向外，还采取安装楔形块(平曲线)和在管片环 缝粘贴石棉橡胶板的方法，使推进轨迹符合设计路线的弯道要求。在曲线段推 进时，注意以下几点：进入弯道施工前，调整好盾构的姿态。尽量减少盾构机中心轴线和隧 道中心轴线的夹角和偏移量，避免产生较大的超挖量；精确计算每一推进循环的偏离量与偏转角的大小，合理调整推进推 力、分区与组合方法；加强监控测量工作，及时反馈信息，调整和优化参数。根据陀螺仪导 向系统的测量结果，确定下次推进的纠偏量与推进组合运用方式。经常对盾构 机的姿态进行测量，校对导向系统的测量并进行调整；合理的运用仿形刀，控制好超挖量。尽量使盾构靠近曲线内侧推进， 推进速度控制在3040mm/

8、min内；为防止管片移动错位，要求油缸推力差尽量减少，并尽量缩短同步注 浆浆液的凝胶时间，减少管片的损坏与变形，也可使千斤顶的偏心推力有效地 起作用，确保曲线推进效果；在曲线推进的情况下，应使盾构当前所在位置点与远方的连线设计曲 线相切。纠偏幅度每次不超过4mm对掘进参数实行动态管理，根据开挖地面情况适时的调整掘进数保证 掘进方向的准确，避免引起更大的偏差；施工中，盾构曲线走行轨迹引起的建筑空隙比正常推进大，应加注浆 量，正确选好压注点，并做好盾尾密封；当盾构偏离曲线的设计路线时，应停止盾构推进，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、管片螺栓折断，接头部 件损坏，管

9、片拼装困难，盾构出现较大的滚动、蛇形等；合理选择使用楔形环，楔形环的使用应综合曲线要素、走向及盾构 机姿态、趋势通过计算确定。在竖曲线上掘进时需要通过在管片环缝垫设石棉 胶板进行纠偏，进入竖曲线前，施工人员应明确所处竖曲线的曲线路径并准备 足够的材料。石棉橡胶的使用方法由土木工程师按设计及实际情况编制技术交 底，施工现场严格按交底施工。出现蛇行和滚动主要与地质条件、推进操作控制有关。应针对不同的地质 条件，进行周密的工况分析，制定合适的控制方案和措施。推进期间应注意以 下几个问题：根据盾构通过地层的物理力学性质选定合理的参数，施工过程中要不 断检查盾构机推进系统、监控系统及导向系统的工作正常进

10、行以提供正确的操 作信息：盾构机在掘进过程中要注意变换刀盘的旋转方向，保证盾构机的滚动 变化量/ RM 6%;盾构机通过富水软弱地层时，岩土对盾壳的环向约束性较弱，可向盾 壳压注膨润土悬浮液增大盾壳与地层间的摩擦力；在开挖面地层不一致的情况下，开挖面产生的反力变化频繁或大小不 对称，盾构机的姿态较难控制极易产生蛇行，可根据实际施工情况建立较大的 土仓压力并降低推进速度，调整好油缸推力。同时应注意，在这样的地层中掘 进油缸的推力大小差异一般较大，对管片产生的横向力也较大，为防止管片错 台或破损，应缩短浆液的凝胶时间以给管片尽快提供早期的稳定。质量验收标准盾构设备制造质量，符合设计要求，整机总装调

11、试合格，经现场试掘 进50100m距离合格后正式验收。盾构及其部件吊运中，不损坏和变形。盾构组装时的各项技术指标应达到总装时的精度标准，配套系统符合 规定，组装完毕经检验合格后使用。盾构使用中经常检查、维修和保养。盾构施工前，核对隧道沿线地质资料，对疑难地段，必要时进行复 勘。同时查活沿线地下管线、构筑物及临近建筑物类型，施工中采取保护措 施。盾构掘进采用井点降水和地基加固时，根据地质和地面环境等条件确 定实施办法，并按相应的有关规定施工。盾构掘进法施工，建立完整的测量和监控测系统，控制隧道位置，对 地层及结构进行监测，并及时反馈信息。应急预案在盾构掘进过程中比较容易出现的紧急情况主要有地表塌

12、陷、喷涌和建构 筑物地段地面沉降过大几种，针对两种情况采取不同的应急措施。6.1地表塌陷封闭地表塌陷的区域的交通，疏散人群。根据塌陷的情况回填砂砾。回填砂砾完成之后根据情况可进行地表注浆加固。洞内补充注浆，可采用同步注浆补浆和二次注浆补浆两种方法。恢复掘进，采用土压平衡掘进模式，严格控制每环的出土量和注浆量。6.2喷涌、涌砂出现喷涌和涌砂现象时，可充分利用双级螺旋防喷涌的特点，按照分别开 关两级螺旋机仓门的方法防止喷涌现象，具体操作如下：发生喷涌时，应立即 关闭1、2级螺旋机闸门，先开2级螺旋机闸门，排空2级螺旋机内磴土，关 闭2级闸门开一级螺旋机闸门，将土仓内磴土排入螺旋机，然后关闭1级螺旋

13、机闸门开启2级螺旋机闸门，如此反复操作，达到防喷涌的目的。在此操作过 程中不停止推进，并保持土仓压力，有必要时可以向螺旋机和土仓内注入高分 子聚合物。螺旋机操作流程入下图：图3- 1喷涌发生时螺旋机循环操作流程图6.3建、构筑物区沉降较大在盾构通过地面有建、构筑物的地段前后，要对地面沉降进行严密的监 测，如果发现沉降量较大，需按照以下的步骤来处理根据沉降速率的变化判断是否需要封闭交通和疏散人群；根据沉降量的大小和速率的快慢判断是否需要进行地面注浆加固或者洞 内注浆加固；恢复掘进后，要严格控制盾构掘进参数，采用土压平衡掘进模式，严格 控制土仓土压、每环的出土量和注浆量。安全、环保措施7.1隧道施

14、工通风盾构隧道施工必须进行通风，并达到以下标准：通风目的是保证施工生产正常安全和施工人员的身体健康。必须采用机械通风。一般选用压入式通风。按隧道计划同时工作的最多人数需要的新鲜空气计算需要的风量。按照“铁路隧道施工规范” (TB10204-2002, J163-2002)规定，每人每分钟需供应新鲜空气 3m最小风速不小于 0.15m3/s。参照“铁路隧道施工规范”第15.1.1规定执行，其作业环境应符合下 列卫生及安全标准：空气中氧气含量，按体积计算不得小于20%粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%U上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg瓦斯浓度小于0.75%。有害气体最高容许浓度：一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3二氧化碳按体积计不得大于0.5%;氮氧化物(换算成N。为5mg3/ m2以下。隧道内气温不得高于28C。隧道内噪声不得大于90dB。7.2有害气体控制对于预计将通过存在可燃性、爆炸性气体、有害气体盾构隧道地段，必须 事先对这些地段及周围的地层、水文等采用钻探或其它方法进行预先的详细调 查，查明这些气体存在的范围与状态。应该活楚目前尚无专门对付可燃性