《隧道掘进机法技术规程》团体标准征求意见稿

ICS67.040

T/CSPSTCX-2020

X18CSPSTC

团体标准

T/CSPSTCX-2020

隧道掘进机法技术规程

TechnicalspecificationforTBM

（征求意见稿）

2020-xx-xx发布2020-xx-xx实施

发布

中国科技产业化促进会1

T/CSPSTCX-2020

前  言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则进行起草。

本标准由中铁隧道局集团有限公司提出。

本标准由中国科技产业化促进会归口。

本标准起草单位：（中铁隧道局集团有限公司）。

本标准主要起草人：（洪开荣、陈文義、）。

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隧道掘进机法技术规程

1范围

为规范掘隧道进机法建设的隧道勘察、设计、施工、验收技术要求，做到安全适用、质量可靠、技

术先进、经济合理、绿色环保，制定本规程。

本规程适用于采用全断面岩石掘进机法新建隧道的勘察、设计、施工和工程质量验收。新建独头掘

进长度大于8km的隧道、新建隧道设置辅助坑道特别困难或连续穿越2座隧道总长度大于10km，且地质条

件适合，满足场地布置、设备运输、水电供应及连续步进等条件时，宜采用掘进机法。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

3术语

3.1.1全断面岩石隧道掘进机fullfacerocktunnelboringmachine

通过旋转刀盘并推进使滚刀破碎岩石，集支护或结构安装于一体的全断面隧道施工设备。

3.1.2敞开式岩石隧道掘进机opentypetunnelboringmachine

在稳定性较好的岩石中，利用撑靴撑紧洞壁以承受掘进反力及扭矩，不采用管片支护的岩石隧道掘

进机。

3.1.3单护盾岩石隧道掘进机singleshieldtunnelboringmachine

具有护盾保护，仅依靠管片承受掘进反力的岩石掘进机。

3.1.4双护盾岩石隧道掘进机doubleshieldtunnelboringmachine

具有护盾保护，依靠撑靴撑紧洞壁或油缸顶推管片以承受掘进反力和扭矩，掘进可与管片拼装同步

的岩石隧道掘进机。

3.1.5监造supervision

对掘进机制造过程进行质量和工期管控的行为。

3.1.6岩石磨蚀性rockabrasiveness

指岩石对破岩工具造成一定程度磨蚀的性质。

3.1.7磨蚀指数cercharabrasivityindex

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是岩石磨蚀性高低的重要指标，反映岩石对隧道掘进机刀盘和刀具磨损的重要指数。

3.1.8主机mainmachine

全断面岩石隧道掘进机的开挖、推进和支护装置的总称。

3.1.9后配套系统back-upsystem

为主机提供工作支持条件、位于连接桥及其后方的设备和结构的总称，包括连接桥、后配套拖车及

辅助设备。

3.1.10刀盘cutterhead

设置在全断面岩石隧道掘进机的前端，通过旋转或其他运动方式对地层进行全断面开挖的钢结构和

刀具的总成。

3.1.11刀具cuttingtools

对地层进行切削或破碎的刃具。

3.1.12主驱动单元maindriveunit

驱动刀盘旋转或以其他方式运动的装置。

3.1.13主轴承mainbearing

主驱动单元中用于支撑刀盘旋转并传递掘进推力的轴承。

3.1.14护盾shield

全断面岩石隧道掘进机中用于保护设备及人员安全的周边壳体。

3.1.15撑靴系统grippersystem

敞开式和双护盾岩石隧道掘进机中可撑紧洞壁承受掘进反力的系统，主要由钢结构架、液压缸、撑

靴等组成。

3.1.16推进系统thrustsystem

用来推动全断面岩石隧道掘进机前进的系统，主要由推进液压缸、阀组、泵站等组成。

3.1.17管片拼装机segmenterector

用于管片抓取、平移、旋转、提升等多个自由度运动的机械装置。

3.1.18豆砾石peagravel

是指颗粒级配在5~10mm的碎石或砾石。

3.1.19最小转弯半径minimalcurveradius

全断面岩石隧道掘进机能够通过的最小曲率半径。

3.1.20总推力totalthrustforce

全断面岩石隧道掘进机设计最大推力，即各推进油缸最大推力的总和。

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3.1.21装机功率installedpower

全断面岩石隧道掘进机用电设备额定功率的总和。

3.1.22辅助工程auxiliaryworks

为施工生产服务的建筑物及设施，包括进场及场区道路、施工场地、供水、供电等非主体工程的建

筑物及设施。

3.1.23摩擦副frictionpair

两个既直接接触又产生相对摩擦运动的物体所构成的体系称为摩擦副。

4基本规定

4.1勘察

4.1.1掘进机法施工的隧道工程地质勘察宜按踏勘、初测、定测及补充定测开展工作，满足各阶段

设计要求。（有些不是按四阶段开展）

4.1.2掘进机法施工的隧道工程地质勘察应按地质调绘、勘探、测试、试验、综合地质分析和报告

编制等工作程序进行。

4.1.3掘进机法施工的隧道工程地质勘察应强化岩体完整性、岩石坚硬程度、岩石磨蚀性等基本工

程特性的测试。

4.1.4掘进机法施工的隧道应加强断层及软弱破碎带、高地应力、岩溶、有毒有害气体等不良地质

勘察工作。

4.2设计

4.2.1拟采用掘进机法施工的隧道应进行地质适应性评估，综合考虑隧道工程规模、地质条件、环

境条件、水电供应、运输条件、辅助坑道设置、施工工期、工程投资等因素，经技术经济比较确定。

4.2.2隧道线位宜选择地质条件适合的地段，避免穿越高风险地段，不能绕避时应以最短距离穿过，

并进行针对性设计。下列地质地段不适宜采用掘进机法施工：

1高地应力软弱围岩具有中等或严重大变形地段。

2具有中等及以上的膨胀性围岩。

3强烈或极强岩爆地段。

4宽大断层破碎带及软弱破碎带地段。

5突泥涌水严重地段。

6岩溶发育地段。

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7高瓦斯及瓦斯突出地段。

8岩石磨蚀性高的地段。

9软岩、极软岩地段。

4.2.3掘进机类型选择和设备基本功能要求应根据隧道工程特点、地质条件、施工环境等因素确定。

4.2.4掘进机选型应满足地质条件适宜地段快速掘进要求，掘进机施工指导性进度指标：Ⅱ级围岩

宜为200m~360m，Ⅲ级围岩宜为300m~400m，Ⅳ级围岩宜为200m~300m。

4.2.5掘进机法施工的隧道内轮廓应根据线路技术标准、建筑限界、接触网悬挂方式、轨道结构形

式及维护方式等因素综合确定。

4.2.6掘进机法施工的隧道断面宜为圆形，其结构断面应根据隧道内轮廓、衬砌支护型式及结构厚

度，并综合考虑施工误差等因素确定。

4.2.7隧道主体结构设计使用年限不得小于100年。敞开式岩石掘进机施工的隧道宜采用复合式衬

砌结构，护盾式岩石掘进机施工的隧道宜采用管片衬砌结构。

4.2.8掘进机法施工的隧道应根据工程等级、断面尺寸、地震烈度、隧道埋深、断层与隧道结构的

空间关系等基础条件开展抗震计算，衬砌结构抗震设计应符合相关要求。

4.2.9掘进机进场道路、组装及始发场、拼装构件预制场、供配电设施、环水保设施等辅助工程应

进行专项设计。

4.2.10掘进机法施工的隧道应进行专项施工通风设计。

4.3施工

4.3.1采用掘进机法施工的隧道应根据施工组织设计和施工条件，建立安全、质量和环境保护体系，

做到节能降耗、保护环境和文明施工。

4.3.2掘进机在进场、组装、掘进、拆卸过程中，应建立过程控制保障体系，强化施工工艺流程组

织，确保掘进机正常使用。

4.3.3隧道工程施工应根据规定的测量精度及导向系统选择施测方法，并建立复核制度，保证隧道

的轴线符合设计要求和相关标准规定。

4.3.4隧道工程施工前应结合工况及地质特点编制超前地质预报及监控量测实施细则并纳入施工

组织设计。

4.3.5隧道工程施工过程中应收集原始数据、资料，做好施工记录。隧道竣工时应编写施工技术总

结。

4.4验收

4.4.1隧道工程质量应满足结构安全、耐久性和使用功能等设计要求。

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4.4.2隧道工程原材料、半成品和成品进场验收应符合相关规定。

4.4.3掘进机法施工的隧道应定期检验掘进机姿态，开挖中线及高程应符合设计要求。

4.4.4掘进机法施工的隧道二次衬砌施作前应对初期支护与围岩的密贴性进行检验。

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5隧道结构设计

5.1一般规定

5.1.1隧道结构可采用极限状态法或破损阶段法设计。

5.1.2复合式衬砌初期支护宜采用锚网喷支护形式，二次衬砌宜采用模筑混凝土形式。

5.1.3管片衬砌宜采用单层管片衬砌结构，特殊情况时内部可设置二次衬砌。

5.1.4隧道底部结构宜采用预制块形式，特殊情况时可采用现浇形式。

5.1.5隧道防排水应结合衬砌形式和结构特点进行设计。

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6辅助工程

6.1一般规定

6.1.1辅助工程设计应综合考虑工程特点、施工组织、地形地貌、地质灾害、防洪防涝及环境条件

等因素，确定辅助工程的位置、规模及结构。

6.1.2辅助工程应按永临结合设计，并应满足安全要求。地震频发地区，应考虑抗震要求。

6.1.3辅助工程应在掘进机始发前形成生产能力，其最大生产能力应满足施工高峰期施工需求。拼

装预制构件存储量不宜小于3个月的施工需求量。

6.1.4辅助工程的地基基础应满足承载力要求，不满足时应进行地基处理。

6.1.5辅助工程吊装设备走行基础应进行设计及检算，满足设备吊装要求。

6.1.6辅助工程的特种设备选择应符合安全要求。设备安装完成后，应进行试运行，并由技术质量

监督部门进行质量验收，合格后方可启用。

6.1.7严寒及寒冷地区洞外辅助工程应采取防寒、保温措施。

6.1.8辅助工程施工周期应结合地形地貌、气候条件、地质条件等因素合理确定

6.1.9辅助工程应设置安全标识标牌。

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7掘进机选型、设计与监造

7.1一般规定

7.1.1隧道采用掘进机法建造时，应进行设备选型设计，做到配套合理，充分发挥掘进机综合效率。

7.1.2掘进机选型应遵循以下原则：

1安全性、可靠性、先进性、经济性相统一，满足安全、质量、工期、造价及环保要求。

2满足隧道断面、长度、埋深、沿线地形、地质适应性等要求。

3后配套设备应与主机功能配套。

4隧道内机械动力宜选择电力驱动方式。

7.1.3设备制造前，应对掘进机进行针对性设计。

7.1.4掘进机制造环节应由设备产品产权单位组织专业设备监理单位进行监造。

7.2掘进机选型

7.3主要技术要求

7.4主要设备配备

7.5设备监造

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8施工准备

8.1一般规定

8.1.1施工准备应包括施工调查、技术准备、施工组织设计、设备设施准备、材料准备及安全防灾

准备等。

8.1.2施工调查应包括以下内容：

1工程环境、气候特征、工程地质、水文地质、工程规模和工程重难点等。

2施工运输、水源、供电、通信、场地布置、弃渣场地及容纳能力、征地拆迁情况等。

3当地原材料及半成品的品种、质量、价格及供应能力等。

4当地运能、运价、装卸费率等交通运输状况。

5当地生活供应、医疗、卫生、防疫、民族风俗及居民点的社会治安情况等。

6当地生态、环境保护的一般规定和特殊要求，工程对环境可能造成的近、远期影响等。

7当地可供利用的劳动力及常规设备资源状况。

8高海拔、严寒及寒冷地区可能对施工造成影响的极端气候条件。

8.2技术准备

8.3施工组织设计

8.4设备、设施

8.5安全防灾

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9施工测量

9.1一般规定

9.1.1掘进机法施工测量工作应符合工程测量规范有关规定。

9.1.2掘进机施工测量方案应根据掘进机结构和其自身配置的导向系统的精度，以及配套测量仪器

精度等确定。

9.1.3掘进机法施工的隧道应制定合理的施工控制测量方案。同一座隧道的控制测量应采用统一的

测量基准。

9.1.4掘进机法施工的隧道应进行控制网设计，并应符合以下要求：

1水准路线长度大于6km时，应进行高程控制网设计。

2当相向掘进长度大于20km、独头掘进长度大于15km或利用竖井进行测量的隧道，应进行平面

控制测量单独设计。

3当洞外水准路线大于150km时，应对水准测量精度等级进行单独设计。

9.2控制测量

9.3施工测量

9.4贯通测量

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10预制构件制作

10.1一般规定

10.1.1预制构件应实行工厂化生产，同时配备符合工艺要求的生产线。

10.1.2构件制作前应编制施工方案和质量控制检验制度。

10.1.3原材料、配合比应符合设计要求及混凝土工程施工质量验收标准的相关规定。

10.1.4混凝土搅拌、养护等设备应进行验收。

10.1.5预制构件的吊装孔、预埋件规格和稳定性应符合设计要求。

10.1.6混凝土预制构件出厂前应进行验收，并出具产品合格证明。

10.2模具

10.3原材料

10.4构件制作

10.5构件养护

10.6构件存储及运输

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11掘进机运输、组装、调试和拆机

11.1一般规定

11.1.1掘进机组装、调试和拆卸应编制专项方案，并组织评审。

11.1.2吊装设备选择、安装及验收应符合相关规定。门吊、桥吊组装完成后，应通过检验，合格

后方可投入使用。

11.1.3螺栓紧固扭矩和预紧力应符合《螺纹紧固件紧固通则》GB/T16823.2相关要求。

11.1.4焊接质量应符合《影响钢熔化焊接头质量的技术因素》GB6416有关要求。

11.1.5高空作业应佩戴好必要的防护措施。

11.1.6掘进机组装及重要部件的存放应设置防护措施。

11.2设备运输

11.3设备组装、调试

11.4设备验收

11.5设备拆卸

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12超前地质预报

12.1一般规定

12.1.1掘进机法施工的隧道超前地质预报应根据实际地质条件和环境特点，并结合岩渣分析、掘

进机掘进参数分析等采取综合预报方法。

12.1.2预报方法的选择应以对掘进机工作影响最小为原则。

12.1.3掘进机法施工的隧道超前地质预报设备可分为搭载式和非搭载式两种类型，宜选择具备自

动化数据采集的搭载式设备。

12.1.4掘进机法施工的隧道超前地质预报宜重视新技术、新设备、新方法的应用。

12.2预报内容

12.3预报方法及技术要求

12.4预报信息管理与处置

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13掘进与支护

13.1一般规定

13.1.1掘进机服务洞室施工应按照相应线路等级的现行隧道有关规定执行。

13.1.2预备洞基底承载力、底板混凝土强度应满足掘进机步进要求。预备洞施工完成后，应对净

空进行检查，预备洞的底板平整度不得大于10mm/m。

13.1.3敞开式岩石掘进机施工应设置始发洞，护盾式岩石掘进机施工应设置始发导台和反力装置，

并应符合以下规定：

1始发洞附近应预留掘进机步进机构拆除与存放空间。

2始发洞宜进行混凝土衬砌，未衬砌时应对撑靴部位进行喷射混凝土处理，喷射混凝土强度等级不

低于C25，平整度应控制在±10mm/m。

3始发前应进行始发导台定位复测，其位置允许偏差应为±10mm。

4反力装置刚度应根据设备自重、摩擦力及围岩条件综合确定。

13.1.4掘进机施工应做好掘进方向控制，确保隧道轴线符合设计要求。

13.1.5掘进机施工应根据隧道的地质条件，选择合理的掘进参数。

13.2步进

13.3始发与试掘进

13.4正常掘进

13.5姿态控制

13.6到达掘进

13.7反坡掘进

13.8斜井掘进

13.9初期支护

13.10衬砌

13.11特殊地质条件掘进

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14防排水

14.1一般规定

14.1.1隧道开挖前应探明工程地质和水文地质情况，制定防排水施工方案。

14.1.2防排水材料应符合设计要求并做好进场检验。

14.1.3隧道施工排水应满足环境保护要求，污水处理达标后排放。

14.2施工排水

14.3管片结构防水

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15施工通风除尘、降温及水电供应

15.1一般规定

15.1.1隧道掘进机在整个施工过程中，作业环境应符合以下职业健康及安全标准：

1平原地区空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。高海拔地区应符合有关规定。

2每立方米空气中粉尘容许浓度：含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，含有10%以

下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

15.1.2隧道内作业环境温度高于28℃时，掘进机应合理配置制冷降温系统。

15.2施工通风除尘

15.3高地温降温

15.4水电供应

15.5施工供氧

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16掘进机维修与保养

16.1一般规定

16.1.1掘进机维修与保养应遵循“预防为主、养修并重”的原则，并建立维保制度。

16.1.2维保人员应经培训考核合格后上岗。

16.1.3设备维修保养应做好安全防护措施。

16.1.4定期进行油液检测工作，检测结果超标应分析原因并处理。

16.2维修与保养

16.3刀盘刀具管理

16.4设备整修

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17监控量测及信息化管理

17.1一般规定

17.1.1施工中应结合施工环境、地质条件、施工方法与施工进度制定监控量测方案。

17.1.2监控量测手段应直观、可靠、科学，对突发安全事故应有应急监测预案。

17.1.3浅埋段地表、洞内同一断面的监控量测数据应与掘进机施工参数同步采集。

17.1.4监控量测仪器和设备应满足量测精度、抗干扰性、长期使用等要求。

17.1.5掘进机施工状态、关键参数应实时监测，并对数据进行存储和分析。

17.1.6掘进机法施工应将监控量测、超前地质预报、设备参数及其他信息纳入大数据建设，实现

项目信息化管理。

17.2监控量测

17.3信息化管理

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18工程验收

18.1一般规定

18.1.1掘进机法施工的隧道应按相应技术标准健全质量管理、质量检验、质量评定制度。

18.1.2掘进机法施工的隧道现场标准化管理、过程控制和验收内容应符合现行隧道施工质量验收

标准的规定。

18.1.3施工单位应根据掘进机法施工特点制定分部、分项工程和检验批的划分方案，由监理单位

审批，建设单位备案后方可实施。

18.1.4施工单位应针对掘进机法特点加强初期支护的验收，钢筋排、锚杆的施工应符合设计的要

求。

18.2单位工程综合质量验收

18.2.1实体质量验收应符合以下要求：

1单位工程衬砌混凝土厚度、密实度应符合设计要求。初期支护及管片背后应回填密实。二次衬

砌混凝土与防水层之间应密贴无空洞，隧道衬砌结构与围岩间不得有空洞。

检验数量：每1km抽检100m，不足1km的抽检100m，不足100m的全数检查。每个抽检段拱顶、

左右拱腰、左右边墙各不少于1条测线，隧底不少于2条测线。

检验方法：仪器检测，检查检验批实体质量检验报告。

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目次

前  言...............................................................................................................................................................3

1范围...................................................................................................................................................................4

2规范性引用文件...............................................................................................................................................4

3术语...................................................................................................................................................................4

4基本规定...........................................................................................................................................................6

5隧道结构设计...................................................................................................................................................9

6辅助工程.........................................................................................................................................................10

7掘进机选型、设计与监造.............................................................................................................................11

8施工准备.........................................................................................................................................................12

9施工测量.........................................................................................................................................................13

10预制构件制作...............................................................................................................................................14

11掘进机运输、组装、调试和拆机...............................................................................................................15

12超前地质预报...............................................................................................................................................16

13掘进与支护...................................................................................................................................................17

14防排水...........................................................................................................................................................18

15施工通风除尘、降温及水电供应...............................................................................................................19

16掘进机维修与保养.......................................................................................................................................20

17监控量测及信息化管理...............................................................................................................................21

18工程验收.......................................................................................................................................................22

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隧道掘进机法技术规程

1范围

为规范掘隧道进机法建设的隧道勘察、设计、施工、验收技术要求，做到安全适用、质量可靠、技

术先进、经济合理、绿色环保，制定本规程。

本规程适用于采用全断面岩石掘进机法新建隧道的勘察、设计、施工和工程质量验收。新建独头掘

进长度大于8km的隧道、新建隧道设置辅助坑道特别困难或连续穿越2座隧道总长度大于10km，且地质条

件适合，满足场地布置、设备运输、水电供应及连续步进等条件时，宜采用掘进机法。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

3术语

3.1.1全断面岩石隧道掘进机fullfacerocktunnelboringmachine

通过旋转刀盘并推进使滚刀破碎岩石，集支护或结构安装于一体的全断面隧道施工设备。

3.1.2敞开式岩石隧道掘进机opentypetunnelboringmachine

在稳定性较好的岩石中，利用撑靴撑紧洞壁以承受掘进反力及扭矩，不采用管片支护的岩石隧道掘

进机。

3.1.3单护盾岩石隧道掘进机singleshieldtunnelboringmachine

具有护盾保护，仅依靠管片承受掘进反力的岩石掘进机。

3.1.4双护盾岩石隧道掘进机doubleshieldtunnelboringmachine

具有护盾保护，依靠撑靴撑紧洞壁或油缸顶推管片以承受掘进反力和扭矩，掘进可与管片拼装同步

的岩石隧道掘进机。

3.1.5监造supervision

对掘进机制造过程进行质量和工期管控的行为。

3.1.6岩石磨蚀性rockabrasiveness

指岩石对破岩工具造成一定程度磨蚀的性质。

3.1.7磨蚀指数cercharabrasivityindex

4

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是岩石磨蚀性高低的重要指标，反映岩石对隧道掘进机刀盘和刀具磨损的重要指数。

3.1.8主机mainmachine

全断面