中铁土压平衡盾构隧道施工技术,113

土压平衡盾构隧道施工技术中铁工程装备集团技术服务有限公司前言盾构法施工一般包括：盾构整体筹划、组装调试、盾构始发、盾构隧道掘进、盾构到达、盾构解体吊出等过程。前言盾构施工工艺图目录第一部分：盾构施工准备第二部分：盾构始发第三部分：盾构正常掘进第四部分：盾构到达目

录第五部分：质量通病与防范措施第六部分：工程事故案例盾构施工准备盾构施工准备主要包括以下几个方面：u技术准备u物资准备u人员准备u场地准备盾构施工准备一、技术准备n

了解工程条件，包括水文地质条件，施工场地条件，管片运输与渣土消纳条件，噪音影响，供电、供水、排污条件，民扰、扰民问题，拆迁占地等；n

地面建筑物与地下管线调查，地下管线必须逐一现场核实；在盾构掘进前必须进行地下空洞探测；n

编制施工组织设计和临时用电施工组织设计；n

风险源识别与分析，编制专项方案（包括工程自身风险和盾构开仓检查、换刀带来的风险）盾构施工准备n

编制项目进度计划（特殊地层必须考虑刀盘、刀具检修以及由其引起的施工占地协调、管线改移等对整个工程工期的影响）；n

制定盾构施工过程管理措施与控制目标；n

编制盾构施工辅助工程专项施工方案（包括盾构机及龙门吊、砂浆搅拌站等大型设备运输、组装及解体方案、盾构始发和接收端头加固方案、始发与接收方案、联络通道和其他附属工程施工方案、渣土坑施工方案、盾构防水等方案、需要中途进行刀盘刀具检修的还需编制专项方案）n

建立质量保证体系与绿色、环保、文明施工体系盾构施工准备二、物资准备n

盾构机及大型运输、吊装设备选用n

盾构施工配套垂直运输设备、水平运输设备选型与采购（龙门吊、电瓶车、管片车、渣土车等），需注意点•

制造与采购周期•

电瓶车的选择必须考虑多个工程的使用以及隧道纵坡对其牵引力的影响n

砂浆制备与泵送设备（搅拌站、砂浆输送泵、砂浆车）盾构施工准备n

盾构始发、过站、接收用钢结构（反力架、反力环、基座、过站小车）n

盾构机后配套管线及运输通道（供水管、排水管、盾构机供电电缆、隧道内照明、轨道、枕木、走道板等）n

盾构配件及耗材（刀具、常用配件、盾尾密封油脂、泡沫、膨润土、润滑油脂等）n

现场临时用电、临时用水材料，应急发电设备n

场地内装载、搬运设备（装载机、叉车、挖掘机）n

工地通用机械（空压机、电焊机、切割机等）盾构施工准备三、人员准备n

建立组织机构n

制定岗位职责n

管理人员安全教育、业务培训n

作业工人安全教育、业务培训n

持证上岗n

所有人员签订劳动合同，办理工伤等各项保险盾构施工准备四、施工现场准备盾构施工场地布置应统筹考虑，协调合理，绿色施工。主要包括：垂直运输系统、拌浆系统、临时水电系统、排水系统、消防系统、弃土坑、管片存放场及其他设施等。盾构施工准备盾构施工准备目录第一部分：盾构施工准备第二部分：盾构始发第三部分：盾构正常掘进目

录第四部分：盾构到达第五部分：质量通病与防范措施第六部分：工程事故案例盾构始发一、始发阶段工作内容始发技术包括始发端头处理，洞门凿除，盾构始发基座的设计加工、定位安装，反力架的设计加工、就位，洞门密封

的安装，盾构组装调试，其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等。盾构始发始发流程盾构始发二、始发准备工作1、洞门凿除（1）、始发洞口的地层处理在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层具体情况而定，并且严格控制整个过程。盾构始发（2）、洞门的取芯检测盾构始发前需在洞门上开16个观察孔，观察是否有渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长冻结时间。采用旋喷桩加固的洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗漏水为止。盾构始发芯样的连续性，芯样的强度测试。观察取芯孔等，建议取样孔的位置在桩与桩的搭接处。盾构始发（3）、始发洞口维护结构的凿除整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前将保护层混凝土凿除。在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。盾构始发251436879盾构始发2、始发托架的安装在洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态的空间位置，始发托架安装原则为盾构机轴心线必须与隧道轴心线重合，遵循此原则可以反推出始发台架的安装高程。同时始发托架的安装高程比线路标高统一抬高20mm。使盾构机始发能保持一种抬头趋势。始发托架安装高程误差控制在±5mm之内，左右偏差控制在±10mm之内。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之前，必须对始发托架两侧用型钢加固。盾构始发10018900200钢轨安装面钢轨安装面14B槽钢14B槽钢25b工字钢14941494钢

轨

支

架

加

强

板

151413986350*250H型

钢710312124302200盾构始发3、盾构的组装与调试在车站范围内盾构掘进相反方向80米铺设盾构机台车行走钢轨，并将钢轨延伸到始发架上。盾构分段吊入井下，在井下始发托架上进行正确组装就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试验收。盾构下井吊装顺序：组装下井的顺序依次是6#台车→5#台车→4#台车→3#台车→2#台车→1#台车→连接轿→管片运输车→螺旋输送机→中盾→前盾→刀盘→管片安装机→盾尾。盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2‰，水平趋势偏差＜±3‰盾构始发中、前盾合拢盾尾下井组装盾构始发分体组装盾构始发4、反力架的安装在盾构主机组装完毕后，进行反力架的安装。由于反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，安装原则为纵向轴线应与隧道设计轴线重合，反力架端面应与始发台轴线垂直，反力架端面法线与始发台轴线的夹角应＜±2‰，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持相对平行。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙用钢板要垫实并焊接好，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。盾构始发盾构始发5、洞门密封的安装洞门密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发之前，应先清理完洞口的碴土，再完成洞口密封的安装。盾构始发扇形压板式洞门密封盾构始发折页式洞门密封盾构始发6、洞口始发导轨的安装在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞内安设洞口始发导轨，以防止盾构在始发时产生前倾现象。在安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间，以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘旋转。盾构始发防磕头装置洞圈正面图防磕头装置侧视图防磕头装置详图盾构始发7、负环管片的安装a、负环管片安装准备一般情况下，负环管片在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾尾尾刷、保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾壳内安设厚度不小于盾尾间隙的方木（或型钢），以使管片在盾壳内的位置得到保证。盾构始发b、负环管片后移第一环负环管片拼装成圆后，用4～5组油缸完成管片的后移。管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，保证每组推进油缸的行程差小于10mm。在管片的后移过程中，要注意不要使管片从盾壳内的支撑上滑落。c、负环管片与负环钢管片的连接负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。d、负环管片的拼装类型在安装井内的负环管片的拼装类型一般采用通缝拼装，主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工过程中要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般采取错缝拼装，以提高管片拼装的成圆度和管片拼装施工的安全。盾构始发整环拼装半环拼装盾构始发三、始发掘进随着负环管片和正环管片的安装，刀盘开始切削到土体，螺旋输送机开始出土，盾构开始掘进，直至初始掘进完成。a、空载推进盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，确保盾构安全的向前推进。b、始发时盾构姿态的控制盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩。盾构始发一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，可以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠偏趋势值原则上不大于±2‰。c、始发时盾构推进参数的控制始发掘进时应严格控制总推力、推进速度、刀盘扭矩、刀盘转速等参数。盾构始发四、反力架、负环管片的拆除反力架、负环管片的拆除时间根据洞口地段的围岩条件、背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力决定。（当然包括与盾构机主机和后配套全部进入区间隧道、负环管片拆除工作结合来决定）一般情况下，要根据管片与围岩之间摩擦力的大小来决定（管片与围岩之间存在着摩擦力、背衬注浆材料与管片的胶着力、注浆材料与管片之间的咬合力。胶着力因砂浆早期强度低，咬合力因管片背面比较光滑，二者都可以忽略不计），当盾构掘进推力小于管片与围岩之间的摩擦阻力后，即可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。盾构始发管片与围岩之间的摩擦力计算公式为：F=π×D×f0×E0式中：F――为管片与围岩之间的摩擦力；D――为管片的直径；f0――砂浆与围岩之间的摩擦系数，一般取0.1～0.15；E0――隧道中间位置的松弛土压力。根据经验，掘进100m以上（同时前50环管片完成掘进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、负环管片的拆除。盾构始发五、始发机具与材料始发过程所需用的主要机具与材料如下表：序号1名称空压机型号数量1台4把2台1辆1辆3辆1辆1台1个1付1环1套备注10m/min2风镐3电焊机4管片运输车砂浆运输车出渣矿车机车56m3616m378门吊40T9始发台101112反力架负环钢管片洞门密封盾构始发六、劳动组织在始发过程中按工序劳动力组织如下表：序号工种班次2班“人数1人备注12主司机管片司机3人345678注浆司机调车员““““““1人1人1人1人2人2人机车司机门吊司机材料供应搅拌司机9值班工程师工班长““1人1人10盾构始发七、始发准备及初始掘进控制要点n

洞口端头加固应达到设计要求。n

洞门破除前要进行加固区域的取芯试验和洞口水平打孔观察，确保洞门破除安全。洞门破除后，检查洞门内周边的钢筋等是否清除干净，以免妨碍盾构掘进时刀盘转动。n

洞口密封装置的安装要牢固，采用压板式密封装置时，随着盾尾脱离或进入竖井，及时调整压板的位置。n

负环管片拼装位置要准确，脱出盾尾后必须及时支撑、固定。盾构始发n

盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发基座、始发洞口发生干涉或是否有其它异常情况，确保盾构安全的向前推进。n

为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。n

盾尾钢丝刷需安装牢固,在拼负环前人工将盾尾钢丝刷中填充满盾尾油脂。n

盾构在未完全进入洞门前，在盾壳上焊接防扭转装置，并随盾构的推进逐次割除。盾构始发n

始发时盾构坡度可略大于设计坡度,在穿越加固区域施工时,土压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜过快,施工过程中根据地层变形量等信息反馈,对土压力设定值、推进速度等施工参数进行调整。盾构完全进入洞门1～2环后可进行初始注浆，选取注浆压力时要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承受能力。前10环注浆压力不宜过高，宜采用速凝型浆液。n

在洞口开始注浆时，要在盾构两侧派人严密监测洞口密封是否有异常情况，是否需要封堵，或者采取其他加固措施。盾构始发n

在中心刀距离土面30～40cm时，开始转动刀盘，并及时加入添加剂，并注意推力、刀盘扭矩的控制。n

盾构在初始掘进阶段须对地表变形进行监测，沿轴线方向须布设沉降点，并加设横断面监测点。n

盾构始发阶段应注意控制盾构推进的初始推力、刀盘扭矩等参数。目录第一部分：盾构施工准备第二部分：盾构始发第三部分：盾构正常掘进目

录第四部分：盾构到达第五部分：质量通病与防范措施第六部分：工程事故案例盾构正常掘进盾构正常掘进一、渣土改良渣土改良是盾构顺利掘进的重要环节，常用的渣土改良材料有泡沫、膨润土、高分子材料等，施工中根据不同的地层，加入不同的渣土改良材料。北京地区的砂卵石地层一般通过同时添加泡沫和高密度膨润土也来改良土体，增加土体流动性和粘滞力，降低刀盘、刀具磨损，并使砂子和卵石同时排出土仓。盾构正常掘进二、土压管理n土压设定与土压修正土压力P=P0=K0×σcz=K0(∑γi×hi)，γi、hi为上覆土层的天然容重和土层厚度，K0为侧压力系数。在掘进施工之前，应根据沿线隧道埋深、地质和水文等参数，计算出土压设定值，列表以指导施工。盾构施工中的土压及其管理影响因素多、涉及面广、每个项目甚至不同的区段都有很大的变化，需要综合考虑方能取得一个合理的初始值，并在实施过程中逐步获得一个有效的土压值。一般按照静止土压值进行推进控制，土体自稳性好的以松弛土压值进行控制，特殊地段按照主动土压控制。n盾构掘进的出土管理满足土压管理下的合理出土速度，主要靠控制螺旋输送机的转速来调节，出土管理是进行土压管理的有效措施。盾构正常掘进三、掘进控制掘进时应控制好掘进方向，在直线掘进时避免盾构蛇行，在曲线掘进时适当设置变向提前量，尽量减小纠偏幅度。在盾构掘进中常纠偏、小角度纠偏从而达到减少地层扰动和地面沉降的效果。提前量的大小应在实践中不断总结，提前量应与隧道稳定时的反方向偏移量相吻合。隧道曲线掘进和大角度纠偏易引起管片安装的错台和整体隧道的反方向偏移，也应引起高度重视。盾构正常掘进四、注浆管理n惰性浆液与硬性浆液惰性浆液：优点--满足充填空隙的要求；对盾尾刷的危害小；不会“糊住”盾尾；缺点--凝固慢；稳定管片作用差；易造成隧道的偏移，尤其是隧道纠偏和曲线掘进时。硬性浆液：优缺点与惰性浆液正好相反。n注浆量及注浆压力考虑到纠偏引起的地层损失、盾构壳体拖泥引起的地层损失、浆液体积收缩和具体的地层特点等因素，注浆时实际注浆量应为理论空隙体积的120％－180％，通常采用150％。注浆压力应为保证足够注浆量的最小值，同时应与开挖仓内的土压力相匹配。注浆速度应是使浆液充填速度与盾构掘进速度一致。注浆速度过快，注浆压力必然上升，易造成盾尾漏浆；注浆速度过慢，注浆充填效果不易达到要求，易引起地面沉降。盾构正常掘进n二次补浆盾构施工后期沉降(盾尾后30-40米范围内)主要来自土体固结。虽然沉降发展速度较慢，但累计值占到总沉降量的30-50％左右，及时二次补浆（特殊情况要三次补浆）是防止隧道后期沉降的有效措施。盾构正常掘进五、管片拼装n管片安装头必须拧紧，为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将四条压板均匀地接触管片，避免拼装过程中吊装头被拔出，破坏管片引起安全隐患。n管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定本环其他管片的位置及缝的宽窄。管片高于前一环相邻管片则C块的位置不够，若低于相邻块，则造成纵缝过大，防水性能降低。因此，第一块应平整好，防止形成喇叭口。n连接螺栓应先逐步初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧，拧紧力矩达到300N·M。n管片C块安装方法为先纵向搭接1/3，然后安装器环向将C块推顶到预定位置再纵向插平。C块及B1，B2相应相邻面止水条，应在安装前涂润滑剂，润滑剂为黄油或肥皂液，在管片纵向止水条上涂抹好。n安装时注意小心轻放，避免损坏管片和止水条；其他非操作人员不得进入安装区；吊运管片时，吊运范围内不得站人。盾构正常掘进盾构正常掘进六、开仓作业盾构掘进过程中会遇到刀具磨损、刀盘结泥饼、泡沫管堵塞等情况，在广州、深圳等复合性地层中和北京砂卵石地层中施工时这些问题较易发生，需要进仓作业才能解决问题，开仓作业分为常压开仓和带压开仓。n

常压开仓盾构正常掘进n

带压开仓（1）首先视开挖面地质情况决定是否向刀盘前方注入稠膨润土液，如开挖面为风化岩层不需注入，如松散地层则需注入，待挖掘室内排土完成后开始通风进行仓内气体监测，方法同常压开仓。排土完成后向挖掘室内充入压缩空气，调节到设定压力后观察压力是否稳定，压力稳定到设定值后需要进行地层稳定性试验，保压2小时后压力无变化且地层无异常方可进行下一步操作。（2）压气人员3人一组，仓门开启后组长首先在仓门口观察开挖面的稳定情况，如发现围岩不稳定则立即关闭仓门，同时上报，待项目部及相关方研究后再进行下一步行动；初步判断围岩稳定后方可进行下一步工作。（3）依据减压规范的来安排仓内作业人员的工作时间和减压时间；在压气作业过程中若有人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员安排该人员减压出仓。加、减压过程中人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员应降低加、减压的速度。盾构正常掘进七、正常掘进控制要点n

高度重视渣土改良：砂卵石地层必须注意卵石和砂子一起排出土仓，膨润土添加量不宜过大，防止刀盘“结泥饼”；粘土层中注意适当提高泡沫中空气的含量，防止刀盘“结泥饼”

。砂卵石地层刀盘照片粘土地层刀盘照片盾构正常掘进n

减小刀盘扭矩，降低刀盘磨损，可通过调整添加剂注入量、降低推进速度、选取合理的土压值来控制。一般刀盘扭矩控制在盾构机设计额定扭矩的60％以内。n

推力控制在盾构设计范围内，一般在设计总推力的80％以内。控制盾构的转动角，及时纠偏，保持良好的盾构掘进姿态。n

加强管片等物资进场检查和管片拼装质量控制，做好管片选型。n

加强出土管理与注浆管理，严格控制地面沉降。n

如需进仓作业、严格按程序进行开仓作业。n

做好盾构机及配套的龙门吊、砂浆站、电瓶车等设备的维修保养，确保连续快速施工。n

加强对电瓶车驾驶人员的安全责任心教育，严格按照操作规程操作，严禁超速、超载运行，确保施工安全。n

加强安全用电管理，尤其是对盾构机10KV高压电的管理。目录第一部分：盾构施工准备第二部分：盾构始发第三部分：盾构正常掘进目

录第四部分：盾构到达第五部分：质量通病与防范措施第六部分：工程事故案例盾构到达n

到达接收方式一般采用直接接收的方式，特殊情况下可采用接收装置接收。直接接收接收装置接收盾构到达到达施工流程洞门密封的安装接收托架安装与固定掘进参数调整掘进方向控制渣土清理到达段掘进洞门凿除贯通同时锁紧洞口密封盾构机推进至接收托架盾构到达一、准备工作u盾构机定位及接收洞门位置复核测量u始发段的土体加固u洞门破除u洞门密封的安装u接收基座的安装盾构到达1、盾构机定位及接收洞门位置复核测量在盾构推进至盾构到达范围时，对盾构机的位置进行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中心轴线的关系，同时对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构机的贯通姿态时注意两点：一是盾构机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。盾构到达2、洞门密封的安装为防止盾构机始发时推出的碴土损坏帘布橡胶板，洞门防水装置在洞门第一次破除，碴土被完全清理干净后安装。安装方法同于始发洞门。钢环板A板钢环板A板钢环板A板钢环板B板折叶压板螺母钢环板B板钢环板B板折叶压板螺母折叶压板螺母双头螺栓双头螺栓双头螺栓钢筋环钢丝绳钢筋环帘布橡胶板钢丝绳帘布橡胶板钢筋环钢丝绳推进方向帘布橡胶板推进方向推进方向盾构盾构盾构管片管片管片（一）

盾头未到前（二）

盾尾未出前（三）

盾尾出来后盾构到达3、接收基座的安装接收基座的中心轴线应与隧道设计轴线一致，同时还需要兼顾盾构机到达姿态。接收基座的轨面标高除适应于线路情况外，适当降低20mm，以便盾构机顺利上基座。为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有足够的反力，将接收基座以盾构始发方向+5‰的坡度进行安装。要特别注意对接收基座的加固，尤其是纵向的加固，保证盾构机能顺利到达接收基座上。盾构到达二、到达施工1、贯通前测量盾构到站前50m，要对洞内所有的测量控制点进行一次整体的、系统的控制测量复测，对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。2、盾构姿态调整盾构到达前50m地段即加强盾构姿态和隧道线形测量，及时纠正偏差确保盾构顺利地从到达口进入车站。并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通时的盾构刀盘位置。盾构到达3、到达掘进控制盾构进入到达段后，首先减小推力、降低推进速度和刀盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值，避免较大的地表隆陷。贯通前5～6环，进一步降低盾构掘进推力，掘进推力维持在400t左右，推进油缸压力不大于40bar。在掘进的同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下，不采用开敞式模式掘进。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于60bar（特别是在管片安装时）。在贯通前的最后3环，要求掘进速度控制在5～10mm/min。在到达阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降低，碴土粒径突然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机。在对现场进行确认和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。盾构到达4、最后几环管片的安装当隧道贯通后，一般还需要安装5～6环管片才能完成区间隧道的管片安装。同时这几环管片随着隧道贯通后，盾构前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连接不紧密，容易漏水。为确保管片接缝防水要求，在到达地段安装每一环管片时，在每环管片的72°、144°、226°、312°位置用∠60×60×6的角钢与上一环管片相连，并点焊连接牢固。在最后几环管片安装时，根据现场实际情况，要在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾构刀盘向前滑动。盾构到达待盾尾即将从区间最后一环管片滑落之前，再次检查洞口密封情况，可从管片注浆孔向管片背后注入双液水泥净浆。为确保浆液的饱满程度，水泥净浆的水灰比不小于2：1，水泥净浆凝结时间不大于2min。注浆时，必须从所有管片的注浆孔自下而上逐孔注入。盾构到达六、到达施工控制要点n

盾构推进至距接收井80～100m时，进入盾构推进的到达施工阶段，进行全线贯通测量，根据盾构的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。n

在盾构距离接收井50～60m时，选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，以确保盾构掘进姿态良好为控制重点。n

盾构刀盘距离贯通里程小于10m时，专人负责观测接收洞口的变化情况，始终保持与盾构司机联系，及时调整掘进参数。如发现加固的混凝土或维护桩有较大的震动时，立即通知主司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形成坍塌。盾构到达n

在拼装的管片进入加固区域后，浆液宜改为速凝型浆液。n

当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，如发现有漏浆可立即停止注浆，等待浆液凝固后方可继续补注。n

盾构机进入接收井后及时对洞门口附近土体进行二次回填注浆，避免洞口地面下沉。n

盾构接收基座高程宜比隧道轴线略低20mm。n

合理的管片选型应坚持倒盾构完全出洞，以确保洞口地段管片拼装质量。盾构到达n

盾构贯通前后，应通过降低推进速度、降低刀盘转速、调整刀盘转动方向等方法使刀盘尽量靠近或到达贯通岩面，停机后清除洞口碴土，割除洞口最后的支撑结构，支撑结构切割顺序为先切割底部，后切割上部。隧道贯通之后，要使盾构尽快全部出洞，避免盾构在洞口长时间停留，以保证洞口地段围岩稳定。n

盾构到达前，现场准备砂袋、水泵、水管、方木等应急物资和工具。目录第一部分：盾构施工准备第二部分：盾构始发第三部分：盾构正常掘进目

录第四部分：盾构到达第五部分：质量通病与防范措施第六部分：工程事故案例质量通病与防范措施质量通病与防范措施：1.

盾构基座变形9.

管片端面不平整2.

盾构反力支撑位移及变形10.纵缝质量不符合要求3.

盾构始发（进洞）段轴线偏离设计4.

盾构到达（出洞）时姿态突变5.

盾构掘进轴线偏差11.环缝质量不符合要求12.错缝拼装管片碎裂13.管片整环旋转14.管片椭圆度过大15.管片接缝渗漏6.

注浆效果不佳7.

单液注浆管路堵塞8.

双液注浆管路堵塞质量通病与防范措施一、盾构基座变形n

原因分析：①

盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生了过大的侧向力；②

盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足；③

盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基座受力不均匀；④

对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠。质量通病与防范措施n

预防措施：①

盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放置，切点必须取洞口内侧面处；②

基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力；③

合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致；④

盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。质量通病与防范措施二、盾构反力支撑位移及变形在盾构始发进洞过程中，盾构反力支撑体系在受盾构推进顶力的作用后发生支撑体系的局部变形或位移。n

原因分析：①

盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对称，产生应力集中；②

盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够；③

组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够，各构件间的焊接强度不够；④

后靠与负环管片间的结合面不平整。质量通病与防范措施n

预防措施：①

在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀受力；②

采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁。在构件受力前还应做好填充混凝土的养护工作；③

对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并确保电焊质量以及螺栓连接的强度；④

尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。质量通病与防范措施三、盾构始发（进洞）段轴线偏离设计盾构始发（进洞）推进段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大，待推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内。n

原因分析：⑴

洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高。而盾构刚出洞时，开始几环的后盾管片是开口环，上部后盾支撑还未安装好，千斤顶无法使用，推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，盾构姿态产生向上的趋势；⑵

盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形，引起盾构轴线上浮；质量通病与防范措施⑶

未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，将导致盾构沿着向上的趋势偏离轴线；⑷

盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足。n

预防措施：①

正确设计出洞口土体加固方案，设计合理的加固方法和加固强度。施工中正确把握加固质量，保证加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障碍物等；②

施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压；③

及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控制，防止盾构上浮现象；④

正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的完好。质量通病与防范措施四、盾构到达（出洞）时姿态突变盾构到达（出洞）后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差，影响了隧道的有效净尺寸。隧道设计位置车站管片错台示意图质量通病与防范措施n

原因分析：①

盾构出洞时，由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生突变，盾尾使在其内的圆环管片位置产生相应的变化；②

最后两环管片在脱出盾尾后，与周围土体间的空隙由于洞口处无法及时地填充，在重力的作用下产生沉降。n

预防措施：①

盾构接收基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙；②

将出洞段的最后一段管片，在上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度；③

在最后几环管片拼装时，注意对管片的拼装螺栓及时复紧，提高抗变形的能力；④

出洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。质量通病与防范措施五、盾构掘进轴线偏差掘进过程中，盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线，影响成型隧道的轴线。n

原因分析：①

盾构超挖或欠挖，造成盾构在土体内的姿态不好，导致盾构轴线产生过量的偏移；②

盾构测量误差，造成轴线的偏差；③

盾构纠偏不及时，或纠偏不到位；④

盾构处于不均匀土层中，即处于两种不同土层相交的地带时，两种土的压缩性、抗压强度、抗剪强度等指标不同；质量通病与防范措施⑤

盾构处于非常软弱的土层中时，如推进停止的间歇太长，当正面平衡压力损失时会导致盾构下沉；⑥

拼装管片时，拱底块部位盾壳内清理不干净，有杂质夹杂在相邻两环管片的接缝内，就使管片的下部超前，轴线产生向上的趋势，影响盾构推进轴线的控制；⑦

同步注浆量不够或浆液质量不好，泌水后引起隧道沉降，而影响推进轴线的控制；⑧

浆液不固结使隧道在大的推力作用下引起变形。n

预防措施：①

正确设定平衡压力，使盾构的出土量与理论值接近，减少超挖与欠挖现象，控制好盾构的姿态；质量通病与防范措施②

盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站；③

发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏，使盾构正确地沿着隧道设计轴线前进；④

盾构处于不均匀土层中时，适当控制推进速度，多用刀盘切削土体，减少推进时的不均匀阻力。也可以采用向开挖面注入泡沫或膨润土的办法改善土体，使推进更加顺畅；⑤

当盾构在极其软弱的土层中施工时，应掌握推进速度与进土量的关系，控制正面土体的流失；⑥

拼装拱底块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，影响隧道轴线；⑦

在施工中按质保量做好注浆工作，保证浆液的搅拌质量和注入的方量。质量通病与防范措施n

案例：某市地铁某标段，施工中由于盾构测量数据录入错误（曲线要素少输入“-”号），造成盾构机向反方向推进，成型隧道最大偏离设计轴线达到了1793mm，虽经调线处理，仍有70m隧道无法满足设计要求，需对成型隧道凿除后重建。既延误了工期，又造成了极大的经济损失。质量通病与防范措施六、注浆效果不佳在盾构推进过程中，由于注浆浆液质量不好，使注浆效果不佳，引起地面和隧道的下沉。n

原因分析：①

注浆浆液配合比不当，与注浆工艺、盾构形式、周围土质不相适应；②

拌浆计量不准，导致配合比误差，使浆液质量不符合要求；③

原材料质量不合格；④

运输设备的性能不符合要求，使浆液在运输过程中产生离析、沉淀。质量通病与防范措施n

预防措施：①

根据盾构的形式、压浆工艺、土质情况、环境保护的控制要求及经济效益正确设计浆液配比，并通过试验，使其符合施工要求；②

应在满足合理的精度前提下，考虑使用简单可靠的计量器具。同时应保养好计量器具，定时作检定。发现计量器具精度误差超标，应及时校正或换新③

对拌浆材料的质量进行有效的管理。保证各种材料采购的渠道，并附有相应的质量保证单。应按规定对材料进行质量抽检；④

拌浆设备的工作环境差，使用中要注意定期维修保养，经常清洗拌浆机。如在使用中机械发生故障应及时修复，不能让设备带病作业；⑤

浆液的输送应视浆液的性能而定，选择合理的输送方法。用管路输送时，管子的直径要适当；用拌浆车输送时，拌浆车上的拌浆机应有充分的搅拌能力⑥

加强对拌制后浆液的检测，要确保浆液的质量符合施工所需。质量通病与防范措施七、单液注浆管路堵塞采用单液浆注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度。n

原因分析：①

停止注浆的时间太长，留在浆管中的浆液结硬，引起堵塞；②

浆液中的砂含量太高，沉淀在浆管中，使浆管通径逐渐减小，引起堵塞；③

浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长了就沉淀凝固。质量通病与防范措施n

预防措施：①

停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉淀。长期停止推进，应将管路清洗干净；②

拌浆时注意配比准确，搅拌充分；③

定期清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土泥浆压注，使注浆管路的管壁润滑良好；④

经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。质量通病与防范措施八、双液注浆管路堵塞双液注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度。n

原因分析：①

长时间未注浆，浆管没有清洗，浆液在管路中结硬而堵塞管子；②

两种浆液的注浆泵压力不匹配，B

液浆的压力太高而进入A

液的管路中，引起A液管内浆液结硬，堵塞管子；③

管路中有支管时，清洗球无法清洗到该部位，使浆液沉淀而结硬。质量通病与防范措施n

预防措施：①

每次注浆结束都应清洗浆管，清洗浆管时要将橡胶清洗球取出，不能将清洗球遗漏在管路内引起更厉害的堵塞；②

注意调整注浆泵的压力，对于已发生泄漏、压力不足的泵及时更换，保证两种浆液压力和流量的平衡；③

对于管路中存在分叉的部分，清洗球清洗不到，应经常性用人工对此部位进行清洗。质量通病与防范措施九、管片端面不平整同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之间有凹凸现象存在，给下一环的拼装带来影响。导致环向螺栓穿进困难，并造成管片碎裂等问题。n

原因分析：①

管片制作误差尺寸累积；②

拼装时前后两环管片间夹有杂物；③

千斤顶的顶力不均匀，使环缝间止水条压缩量不相同；④

止水条粘贴不牢，拼装时翻到槽外，与前一环的环面不密贴，引起该块管片凸出；⑤

成环管片的环、纵向螺栓没有及时拧紧及复紧。质量通病与防范措施n

预防措施：①

拼装前检测前一环管片的环面情况，决定本环拼装时纠偏量及纠偏措施；②

清除环面和盾尾内的各种杂物；③

控制千斤顶顶力均匀；④

检查止水条的粘贴情况，保证止水条粘贴可靠；⑤

盾构推进时骑缝千斤顶应开启，保证环面平整。质量通病与防范措施十、纵缝质量不符合要求同环相邻的管片相互位置发生变动，致使纵缝出现了前后喇叭、内外张角、内弧面产生错台、纵缝过宽、两块管片相对旋转等质量问题。对隧道的防水、管片的受力都造成严重的危害。n

原因分析：①

拼装时管片没有放正，盾壳内有杂物，使拱底块管片放不到位或产生上翘、下翻，环面有杂物夹入环缝，也会使纵缝产生前后喇叭；②

拼装时管片未能形成正圆，造成内外张角；③

前一环管片的基准不准，造成新拼装的管片位置也不准；④

隧道轴线与盾构的实际中心线不一致，使管片与盾壳相碰，无法拼成正圆，只能拼成椭圆，纵缝质量也就无法保证。质量通病与防范措施n

预防措施：①

拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间；②

推进时勤纠偏，使盾构的轴线与设计轴线的偏差尽量减少，保证管片能够居中拼装，管片周围有足够的建筑空隙使管片能拼装成正圆；③

环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少，管片始终能够在盾尾内居中拼装；④

管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住；⑤

盾构推进时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。质量通病与防范措施十一、环缝质量不符合要求拼装完成的两环管片间内弧面不平，环高差过大。质量通病与防范措施n

原因分析：①

管片拼装的中心与盾尾中心不同心，管片与盾尾相碰，为了将管片拼装在盾尾内，将管片径向内移，造成过大的环高差；②

管片拼装的椭圆度较大，造成环高差过大；③

管片的环面与隧道轴线不垂直，如继续上一环的方向拼装将会与盾尾相碰，将管片向相反方向位移，造成过大的环高差；④

管片在脱出盾尾后建筑空隙没有及时填充，管片在自重的作用下落低，造成环高差过大。质量通病与防范措施n

预防措施：①

将管片在盾构内居中拼装，使管片不与盾构相碰；②

保证管片拼装的整圆度；③

纠正管片环面与隧道轴线的不垂直度；④

及时、充足地进行同步注浆，用同步注浆的浆液将管片托住，减少环高差；⑤

严格控制盾构推进轴线和盾构姿态，确保管片能拼于理想的位置上。质量通病与防范措施十二、错缝拼装管片碎裂错缝拼装的管片在拼装和盾构推进过程中产生裂缝，甚至断裂的情况。质量通病与防范措施n

原因分析：①

管片环面不平整，相邻管片迎千斤顶面有交错现象，使后拼上的管片受力不均匀，管片的表面会出现裂缝，盾构的推力较大时，会顶断管片；②

拼装时前后两环管片问夹有杂物，使相邻块管片环面不平整，后拼装的管片在推进的时候就可能被顶断；③

管片有上翘或下翻，使管片局部受力，造成破碎；④

封顶块管片插入时，由于管片开口不够而使管片受挤压产生碎裂；⑤

背后注浆压力过大，使管片受力过大而碎裂。质量通病与防范措施n

预防措施：①

每环管片拼装时都对环面平整情况进行检查，发现环面不平，及时地加贴衬垫予以纠正，使后拼上的管片受力均匀；②

及时调整管片环面与轴线的垂直度，使管片在盾尾内能居中拼装；③

拼装前做好清理工作；④

封顶块拼装前，调整好开口尺寸，使封顶块管片顺利插入到位；⑤

做好管片背后注浆压力管理，保证既能充分填充又不至于损坏成型管片。质量通病与防范措施十三、管片整环旋转拼装成环的管片与设计要求的拼装位置相比较，旋转了一定的角度，使盾构的后续车架及电机车轨道的铺设不平整，影响设备的运行，增加封顶成环的拼装难度，也使千斤顶在管片端面的支顶位置与设计不符而增加管片碎裂的风险。质量通病与防范措施n

原因分析：①

千斤顶编组不合理使管片受力不均匀，管片产生相对转动；②

管片环面不正，千斤顶的顶力方向与环面不垂直，盾构推进时就会产生使管片转动的力矩，导致管片旋转；③

拼装时管片的位置安放不准确，导致拼装时形成旋转；④管片上的螺栓孔和螺栓之间由于拼装需要，一般留有5～8mm

的间隙，这样就给两环管片之间相互错动留有了条件，如果在管片就位时随意操作，就会引起旋转偏差；⑤后拼装的管片与已就位的管片发生碰撞，使已拼装的管片发生移位，如果长时间采用相同的顺序拼装管片，管片向同一方向发生旋转偏差，累积的偏差量就较大。质量通病与防范措施n

预防措施：①

控制好盾构推进的姿态，千斤顶编组情况要使推力的变化均匀，调整好管片环面的角度，减少推进过程中产生的转动力矩；②

拼装管片时管片要放置正确，千斤顶靠拢时要有足够的顶力使管片不发生相对滑动；③

拼装机操作时要动作平缓，旋转缓慢，这样有利于拼装的准确性；④

对已成环的管片的旋转情况要经常进行测量，并及时纠正；⑤

经常变换管片拼装的顺序。质量通病与防范措施十四、管片椭圆度过大拼装完成的管片的水平直径和垂直直径相差过大，导致椭圆度超过标准。n

原因分析：①

管片的拼装位置中心与盾尾的中心不同心，管片无法在盾尾内拼装成正圆，只能拼装成椭圆形；②