盾构法隧道工程施工技术规范.ppt

1、盾构法隧道工程施工技术规范,傅德明上海市土木工程学会 2011.5.21,盾构法隧道工程施工技术规范,1993年，上海市政局编制盾构法隧道工程施工技术规程，1999年修编为上海市工程建设规范； 1999年发布国家标准地下铁道工程施工及验收规范（GB502991999）中有关地铁隧道盾构法施工的有57条目； 2006年上海市工程建设规范市政工程施工质量验收规范（DG/TJ082362006） 中包含地铁盾构法隧道施工验收条目57项； 上海于2007年4月发布上海地铁隧道工程盾构施工规程。,国家标准盾构掘进隧道工程施工 及验收规范编制过程 于2004年由建设部科技发展中心

2、组织上海隧道工程公司、北京城建集团公司、中铁隧道集团公司共同编制； 2005年9月完成征求意见稿； 2006年4月完成送审稿； 2007年9月完成报批稿； 2008年9月发布。,目 次,1.总则 2 术 语 3 基本规定 4 施工准备 5 盾构施工测量 6 管片制作 7 盾构施工 8 特殊地段施工 9 管片拼装 10 壁后注浆 11 隧道防水 12 施工安全、卫生与环境保护 13 盾构的保养与维修 14 隧道施工运输 15 监控量测 16 钢筋混凝土管片验收,4 盾构进出洞技术及安全,盾构进发和到达作业是盾构机掘进施工中最容易产生事故的两道工序。 洞口段土体不能满足盾构始发和接收对防水、防坍等

3、安全要求时，必须采取加固措施 . 加固方案可根据洞口附近隧道埋深、工程地质和水文地质条件、盾构类型、盾构外径、地面环境等条件确定; 加固方法可选用注浆、旋喷桩、搅拌桩、玻璃纤维桩、smw桩、冻结法、降水法等,盾构出洞时位于1粘土、 3粉土、4粉质粘土和5淤泥质粉质粘土中。 盾构机顶部埋深8.233m。 在洞口区域砼中采用玻璃纤维聚合物筋代替钢筋，刀盘直接切削 。 洞外土体采取 低标号的地下连续墙（强度低于 10MPa）、自凝灰浆止水帷幕、帷幕内降水的三重措施,1 当洞口处于砂性土或有承压水地层时，应考虑降水、堵漏等防止涌砂措施； 2 必须对加固的钻孔位置进行复核，钻孔位置无地下管线后才能开钻。

4、孔位允许偏差为40mm，垂直度允许偏差为1%，确保桩体相互搭接； 3 加固体强度、抗渗指标必须经现场取样试验确定，并满足设计要求。,4.2 盾构始发和接收工作井内设施的准备 1 始发工作井内盾构基座必须满足盾构组装、调试及始发所需条件； 2 接收工作井内的盾构基座应保证安全接收盾构，并满足盾构检修、解体或整体移位的要求； 3 设置满足始发要求的反力架； 4 设置满足始发和接收要求的洞门密封装置。,盾构接收,1 接收前应制定接收施工方案，内容包括接收掘进、管片拼装、壁后注浆、洞门外土体加固、洞门围护破除、洞门钢圈密封等。 2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

5、确进入接收洞门。 3盾构到达接收工作井10m内，应控制盾构掘进速度、开挖面压力等。 4 应按预定的破除方法破除洞门。 5 盾构主机进入接收工作井后，应及时密封管片环与洞门间隙。 6盾构到达接收工作井前，应采取适当措施，使拼装管片环缝挤压密实，确保密封防水效果。,5 盾构掘进施工技术及工程质量控制5.1盾构开挖面稳定和工作参数优化5.1.1 土压盾构掘进管理,泥土压基准的设定方法与泥水盾构的泥水压的设定方法相同 。 掘削土压靠设置在隔板上下部的土压计的测定结果间接推估舱内土压。 泥土压的调节方法 调节螺旋传输机的转速。 调节盾构千斤顶的推进速度 以上两者组合调节。,加泥材料管理,泥材特性及用量的

6、管理矿物类泥浆的管理基准可按图 示出的泥材与适用土质的关系选择。对A、B类地层无需添加泥材；对C类地层，泥材的比重Gm=1.21.3；对D类地层，Gm=1.41.5。 泥材用量因地层粒度组成形状的不同而不同。通常按有效间隙率的1.22倍考虑。一般为100300l/m3。 加泥后泥土的坍落度可按520cm的范围管理。 加泥后泥土的渗水系数以10-510-6cm/s为好。,土压平衡盾构掘进,1 根据隧道工程地质和水文地质条件、隧道埋深、线路平面与坡度、地表环境、施工监测结果、盾构姿态以及盾构初始掘进阶段的经验设定盾构滚转角、俯仰角、偏角、刀盘转速、推力、扭矩、螺旋输送机转速、土仓压力、排土量等掘进

7、参数。 2 必须使开挖土充满土仓，并使排土量与开挖土量相平衡。 3 必须严格按照注浆工艺进行壁后注浆，并根据注浆效果调整注浆参数。 4 根据工程地质和水文地质条件，注入适当的添加剂，保持土质塑流状态。,上海地铁盾构总推力与埋深关系表,5.1.2 泥水盾构 掘进管理,泥水盾构的 掘进管理程序,泥水平衡盾构掘进,1 根据隧道工程地质与水文地质条件、隧道埋深、线路平面与坡度、地表环境、施工监测结果、盾构姿态以及盾构始发掘进阶段的经验设定盾构滚转角、俯仰角、偏角、刀盘转速、推力、扭矩、送排泥水压力和流量、排土量等掘进参数。 2 合理确定泥浆参数，对泥浆性能进行检测，并进行动态管理。 3 设定和保持泥浆

8、压力与开挖面的水土压力以及排出碴土量与开挖碴土量相平衡，并根据掘进状况进行调整和控制；,泥水压力基准 泥水压力基准的设定因地层实况而定, 冲积层软粘土 上限值=劈裂压+水压+预压 下限值=静止土压+水压+预压2030kN/m2 冲积层松砂砂砾 上限值=静止土压+水压+预压 下限值=主动土压+水压+预压2030 kN/m2 洪积层中等固结粘土 上限值=静止土压+水压+预压 下限值=主动土压+水压+预压2030 kN/m2 洪积层砂质土 上限值=静止土压+水压+预压 下限值=主动土压+水压+预压2030 kN/m2,4 掘进过程遇有大粒径石块时，应采用破碎机破碎，并采用隔栅沉淀箱等砾石分离装置分离

9、大粒径砾石，防止堵塞管道。 5 应在泥水管路完全卸压后进行泥水管路延伸、更换； 6 泥水分离设备应满足碴土砂粒径要求，处理能力应满足最大排送碴土量的要求，碴土的存放与搬运应符合环境保护规定。,复合式土压盾构掘进,1 采用土压平衡模式掘进时，参照第7.5节有关规定执行。 2 应根据地层软硬情况、地下水状况、地表沉降控制要求等选择合适的掘进模式。 3 掘进模式的转换宜采用局部气压模式（半敞开模式）作为过渡模式，并在地质条件较好地层中完成。 4 掘进前，应根据地层软硬不均匀分布情况,确定刀具组合和更换刀具计划，并在掘进中加强刀具磨损的检测； 5 应根据地层状况采用相应措施对地层和渣土进行改良，降低对

10、刀盘刀具和螺旋输送机的磨损；,复合地层在水平方向上的变化。,广州地铁五号线草陶区间的地层 白垩系红层的粉砂岩为软岩，单轴抗压强度30Mpa； 花岗岩和石炭系石灰岩是硬岩，单轴抗压强度60Mpa。,复合地层盾构施工的主要特点,1 经常变换盾构施工模式 在软土地层或以软土地层为主的“上软下硬”地层施工时，一般采用“闭胸模式”， 在以岩石地层施工时则可采用半开胸式（欠土压平衡模式）或开胸模式； 在以砂层或以砂层为主的“上软下硬”地层中采用土压平衡模式施工时，可能需要通过加注膨润土或泡沫。 2 盾构机的配置需要做出适当的调整 在硬岩的段施工时，通常要采用全断面滚刀破岩模式，采用的刀盘开口率也会较小；

11、当掘进在软岩或软土地段时，要将部分或全部滚刀换成 刮刀，开口率也相应增大。,3 施工工艺和施工参数要因地制宜 不同地层需要的添加剂的种类和数量的不同；需要的辅助设备（比如破岩机、超前钻机）的不同； 盾构机姿态控制的不同等; 4 特殊的复合地层，需要一些辅助工法 如，广州地区白垩系红层的粉砂岩、砂岩抗压强度最大为3045MPa，但有时会碰到坚硬的花岗岩，或花岗岩球状风化体，其强度达80MPa -120MPa。在这种条件下，以软岩为主设计的刀盘和刀具，显然不能适应硬岩的要求， 在无法更换新刀盘的情况下，采用矿山法开挖通过坚硬岩石段后，用盾构机拼装管片完成隧道。,复合型土压平衡盾构简图,刀具更换,1

12、必须预先确定刀具更换的地点与方法，并作好相关准备工作。 2宜选择在工作井或地质条件较好、地层较稳定的地段进行。 3在不稳定地层更换刀具时，必须采取地层加固、压气法等措施，确保开挖面稳定。 4 带压进仓更换刀具前，必须完成以下准备工作： 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。若必须使用电焊气割，应对所用设备加强安全检查，还必须加强通风与增加消防设备。,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压，稳定工作面和防止地下水渗漏； 2 刀盘前方地层和土仓满足气密性要求； 3 由专业技术人员对开挖面稳定状态和刀盘

13、、刀具磨损状况进行检查，确定刀具更换专项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 保持开挖面和土仓空气新鲜； 6 作业人员进仓工作时间应符合表7. 10. 5的规定: 仓内压力0.010.13MPa,工作时间5h; 仓内压力0.130.17MPa,工作时间4.5h; 仓内压力0.170.25MPa,工作时间4h.,5.2 盾构在复杂地层条件下的施工及技术措施,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）筑物的

14、地段； 6 平行盾构隧道净间距小于0.7倍盾构直径的小净距段 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。,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 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根据隧道所处位置与工程地质、水文地质的条件，确定壁后注浆的材料、压力与流量，在施工过程中根据量测结果，进行相关调整； 4对地表及建（构）筑物等沉降进行评估，必要时，加密监测测点、提高监测频率，并根据监测结果及时调整掘进参数。,5.2.1 覆土厚度不大于盾构直径的浅覆土层地段；,严格管

15、理开挖面压力。由于覆土荷载减小，使开挖面压力的允许的管理幅度缩小，即使少量的误差，也可能给开挖面稳定带来很大影响。因此，在掘进时，应特别注意使用的泥浆或添加剂的性质以及开挖面压力管理，尽量减小对地表或地下建（构）筑物的影响。 浅覆土地段的壁后注浆。由于盾尾空隙会立即影响到地面或地下建（构）筑物，要进行充分的壁后注浆管理以控制地层变形。宜使用有早期强度的壁后注浆材料，采用同步注浆方法进行施工。 在进行开挖面压力管理或壁后注浆管理时，可通过试验确定开挖压力管理值和注浆参数等。 穿越河流的浅覆土施工，应对开挖面的稳定、泥浆或添加材料的泄漏或喷出采取措施，还应注意采取相应措施防止隧道的上浮或管片的变形

16、。,5.2.2 小半径曲线施工,必须根据地层条件、超挖量、壁后注浆、辅助工法等制定小半径曲线施工方案和安全施工措施，并注意防止推进反力引起隧道变形、移动等； 超挖量：用部分外扩式超挖刀进行开挖时，超挖量大，小半径曲线施工容易。但是，这样会产生由于围岩地层的松动、壁后注浆材料绕入开挖面、推进反力的下降，使隧道变形增大。因此，要考虑地层的稳定性，把超挖量控制在容许范围内。 壁后注浆：小半径曲线施工时，管片从盾尾脱出后如果不能立即与围岩形成一体，盾构推进就不能充分取得反力，导致产生较大的管片变形和隧道位移的危险性。应选择体积变化小，早期强度高的注浆材料。考虑到超挖量，注入量也需要适当的增加。 线路测

17、量：应根据需要增加测量频率。 在地层稳定性差的地段，为了防止曲线部分的超挖引起地层松动可采用化学加固或高压喷射搅拌施工等进行辅助施工。,5.2.3 小净距隧道施工,小净距隧道施工的相互影响,因施工条件各不相同，一般要考虑： 1）后续盾构的推进对先行隧道的挤压和松动效应； 2）后续盾构的盾尾通过对先行隧道的松动效应； 3）后续盾构的壁后注浆对先行隧道的挤压效应； 4）先行盾构引起的地层松弛而造成或引起后续盾构的偏移等。 伴随以上现象会发生的管片变形、接头螺栓的变形和断裂、漏水、地表下沉量的增大等。 观测到异常变形时，应立即停止施工，查明原因，同时根据情况，采用适当辅助工法进行施工。,5.3.4

18、大坡度地段施工,1 在选择运输设备和安全设施时，必须考虑大坡度区段施工的安全，对牵引机车进行必要的牵引计算，并考虑一定的余量； 2 上坡时应加大盾构下半部推进千斤顶的推力，这样可以有效控制盾构的方向。对后方台车，要采取防止脱滑措施； 3 同步及即时注浆时宜采用收缩率小、早期强度高的浆液； 4 在急下坡始发与到达时，基座应有防滑移安全措施； 5 在急上坡到达时，为防止地层坍塌、漏水，事先必须制订相应对策； 6 在大坡度区段，地层的土水压力随着推进而时刻变化，因此开挖面压力也必须根据土水压力进行适当调整，特别是下坡时，由于压力仓内的开挖土砂有可能出现滞留而不能充分取土，必须慎重管理开挖土量。,525 地下管线和地下障碍物地段施工,地下管线区段施工 1 盾构施工之前，应详细查明、了解隧道所经过地段地下管线的分布、管线类型、允许变形值等情况，制定具体施工方案； 2 对重要管线和施工中难以控制的管线施工前应根据不同情况采用迁移、加固措施； 3 盾构掘进时应及时调整掘进速度和出土量，从而减少地表的沉降和隆起。,地下障碍物处理 1 地下障碍物处理前，必须查明障碍物具体位置和实物，制定处理方案，以确保施工安全； 2 地下障碍物的处理一般遵循提前从地面采取措施处理的原则。如确需在盾