隧道施工(第二版)-宋秀清-主编第十二章 掘进机与盾构(改)
隧道工程盾构施工
隧道工程盾构施工
9. 12.1 盾构始发应符合下列规定：
1盾构始发前应验算盾构反力架及其支撑的刚度和强度，反力架应牢固支撑在始发井结构上。盾构反力架整体倾斜度应与盾构基座的安装坡度一致。
2应根据工程水文地质条件、盾构机类型、盾构工作井的围护结构形式等因素加固盾构工作井端头地基，承载力应满足始发要求。
3应拆除刀盘不能直接破除的洞门围护结构。拆除前始发工作井端头地基加固与止水效果应良好。拆除时，应将洞门围护结构分成多个小块，从上往下逐个依次拆除，拆除作业应迅速连续。
4洞门围护结构拆除后，盾构刀盘应及时靠紧开挖面。
5盾构始发时应在洞口安装密封装置；盾尾通过洞口后，应尽早稳定洞口。
6盾构始发时，始发基座应稳定，盾构不得扭转。
7千斤顶应均匀顶进，反力架受力应均匀。
8负环脱出盾尾后，应立即对管片环向进行加固。
9. 12.2盾构掘进应符合下列规定：
1 盾构应在始发段50 - 100m进行试掘进，并应根据地质情况、施工监测结果、试掘进经验等因素选用掘进参数。
2土压平衡盾构掘进，开挖土体应充满土仓，并应核算排土量和开挖量。泥水平衡盾构掘进，泥浆压力与开挖面水土压力、排土量与开挖量应保持平衡。掘进过程中，应采取防止螺旋输送机发生喷涌的措施。
3盾构机不宜长时间停机。
4盾构刀具检查和更换地点应选择地质条件好、地层稳定的地段。
5 维修刀盘应对刀盘前方土体采取加固措旋或施作竖井。
6盾构设备应在机器停止操作时维修；液压系统维惨前，应关闭相关阀门并降压：电气系统维修前，应关闭系统；空气和供水系统维修时，应关闭相应阀门并降压；刀盘、拼装机等旋转设备部件区域维修前，设备应停止运转。
9. 12.3盾构管片拼装应没专人指挥。片拼装和吊运范围内不得有人和障碍物，管片拼装时，拼装设备与管片连接应稳固，管拼装完的管片应及时固定。
9. 12.4盾构接收应符合下列规定：
1 盾构到达前应拆除洞门围护结构，拆除前，工作井端头地基承载力、止水应满足要求。拆除时应控制凿除深度。洞口应安装止水密封装置。
关于全断面隧道掘进机探析
【摘要】本文首先对全断面隧道掘进机的类型和特点进行总结，对全断面掘进设备特征与关键技术进行分析，对断面隧道掘进机的主要部件进行研究，对全断面隧道掘进机的发展趋势进行探讨。
【关键词】全断面；隧道；掘进机；开挖；
1、引言
隧道的全断面施工方法共有三种，分别是钻爆法、全断面隧道掘进机施工法以及混合法，一般而言隧道全断面施工所面临的环境和地质条件等都较为复杂，所以在对其施工方法的选择方面，还没有一个标准。本文结合实际工程实践，分别对隧道掘进机类型、特点、设备特点、关键技术以及主要发展趋势等进行分析，不足之处，敬请指正。
2、全断面隧道掘进机的类型和特点
2.1 按照围岩地质进行分类
在岩石层中对隧道的掘进机，往往这些设备具有较为稳定的性能，在埋深较厚、强度较高的岩层中能够发挥其真正的作用，因此其面临的主要问题就是如何破岩。在松软地层掘进隧道的掘进机，此类型的掘进机往往用于在一定的地下水位下，而且其针对的是均质软弱的地层，对长度有限的隧道进行开挖。此类掘进机需要克服的问题，即是如何空洞及开挖掌子面，并确保其稳定性，如果隧道施工中以对市区环境地表沉降进行控制时，如何确保隧道的稳定性的问题就变得尤其显著。
2.2 按照开挖直径进行分类
首先，微型掘进机，其外形直径一般在25cm到300cm之间，直径不大，工作空间比较狭小；其次，中型掘进机，直径一般在300cm到800cm之间，直径偏大，一般在大型工程中能够见到此类掘进机；最后，巨型掘进机，其外形直径不小于800cm，机械设备较为沉重，除非是超大型工程中才有应用。
2.3 按照护盾形式进行分类
按照护盾形式进行分类，可以将掘进机分成开敞式掘进机、单护盾式掘进机以及双护盾式掘进机。
3、全断面掘进设备特征与关键技术
现阶段，我国设备制造技术、生产能力等方面都有了较大的发展，按照图纸进行加工是可以实现的，然而在掘进机设备的关键配套部件方面依然存在非常大的差距。所以，现阶段需要克服的关键技术包括以下几个方面：（1）隧道掘进机施工工艺和应用方面；（2）隧道掘进机的整体结构设计，包括其设计理论、设计方面、机型多样性应用以及系统配套软件的开发等；（3）隧道掘进机刀盘切削系统的主要技术；（4）隧道掘进机的推进以及排渣系统的主要技术；（5）隧道掘进机的盾尾密封主要技术；（6）隧道掘进机的衬砌结构，以及支护注浆系统等的主要技术，及其配套装备的研究；（7）隧道掘进机液压系统、电气系统等的设计，及其应用分析；（8）隧道掘进机在隧道进行掘进的过程中发挥其导向和监控的装置研究；（9）隧道掘进机在进行施工过程中实时工况监测，以及事故预警系统等的研究；（10）隧道掘进机中的诸多零部件的研究，包括专用刀具、轴承以及密封件等。
盾构标准化施工(新修改)
第二章 盾构法隧道施工
一、盾构始发作业
1、 端头井地层加固
⑴加固范围：纵向加固长度为6m,横向加固宽度为隧道轮廓外3m,加固深度为隧道轮廓外3m；
⑵加固方案：洞口采用两排Ф800＠1200 C15素混凝土桩,排距700mm,交错布置，桩长为地面至基坑底以下4。5m;其余段落从地面采用袖阀管注浆加固地层,注浆导管采用Ф48×5mm间距1mx1m梅花形布置的塑料袖阀管，注浆参数应符合设计要求。
⑶加固后土体应有良好的均匀性和自立性,其28d无侧限抗压强度应达到0。8～1.0MPa。
2、 始发托架、反力架及导轨安装及加固 袖阀管注浆加固 旋挖钻施工素桩 始发托架、反力架、导轨需定位准确、安装牢固。盾构始发前，必须对始发架两侧与车站预埋件及反力架进行连接固定，为避免盾构机出洞可能出现“叩头”的现象，始发架的安装高程可根据端头地质情况进行适当抬高10～20mm。始发架要具有足够的刚度和强度，始发架上安装的导轨必须顺直。
3、 洞门密封装置安装
洞门密封装置由一道洞门橡胶帘布、两道圆环板和72块翻板组始发托架加固 反力架加固 始发托架的放置 小导轨的设置 成,始发阶段凸缘应朝始发方向。
4、盾构机下井、组装、调试
盾构机下井施工顺序为:电瓶车下井→台车下井→盾构机吊装下井（盾构中体→盾构前体→刀盘→盾尾）→盾构机组装调试。盾构机吊装作业前必须经由专业吊装作业人员对配重、钢丝绳、吊钩等各部位进行仔细检查确认，合格后方可进行吊装作业。
盾构后配套 盾体组装 前盾下井 盾尾下井 翻板安装 帘布橡胶板安装 盾尾密封油脂涂刷
5、盾尾密封涂油脂作业
油脂充填分层进行，由下到上逐块填充。
6、洞门破除作业
洞门凿除工作分二层渐进，根据围护桩的桩径（800mm)，先凿除其外层约500mm，外层围护凿除顺序应为先上部后下部.钢筋割搭设脚手架 剩余最后层钢筋 冷却塔的安装 中盾吊装下井 除须彻底，以保证预留门洞的直径。当盾构机刀盘抵达洞口槽壁前约0。5～1m时盾构机停止行走,最后割除所有钢筋。
隧道标准化施工II
正常段施工
1. 盾构推进
1.1. 开挖面稳定
1.1.1 施工参数设定
土压力
正面平衡压力：P=k0h
P： 平衡压力（包括地下水）
：土体的平均重度（KN/cm3）
h：隧道埋深（m）
k0：土的侧向静止平衡压力系数，取0.6～0.8
盾构在掘进施工中均可参照以上方法来取得平衡压力的设定值。具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。
推进速度
正常推进时速度宜控制在2～4cm/min之间。过建筑物时推进速度宜控制在1～2cm/min以内。
螺旋机出土量
每环理论出土量＝/4×D2×L
D：刀盘直径
L：管片长度
盾构推进出土量控制在98％～100％之间
1.1.2 盾构设备（待补充）
1.2 盾构姿态控制 1.2.1 盾构姿态
1.2.1.1 盾构报表
在盾构施工中的每一环推进前，先要充分了解盾构所处的位置和姿态，否则无法控制下一环推进轴线和制定纠偏措施。目前施工技术手段是通过对盾构现状位置的测量后报出的盾构现状报表来反映盾构真实状态。从该报表可以得出如下的值（附盾构报表图）：
（1） 盾构切口、举重臂、盾尾三个中心的平面与高程的偏离设计值。从这些值中可以分析盾构上下左右的趋势，以确定下环推进的纠偏措施、方案等。
（2） 盾构的自转角。从这一数值可以了解盾构目前是处于顺时针还是逆时针旋转，从而决定的转向和附加配重。
（3） 目前隧道的里程、环数。
（4） 盾构的纵坡。
在报表中的高程向上偏离设计值时用“＋”表示，现下用“－”表示；平面偏右用“＋”，偏左用“－”表示；上坡用“＋”表示，下坡用“－”表示。
1.2.1.2 盾构纠偏
1.2.1.2.1 横向偏差
1） 横向偏差
a． 千斤顶编组
盾构在土层中向前受到土的阻力，需借用布置在切口环四周的千斤顶顶力来克服。但两者合力的位置始终不在一条直线上，从而形成一个力偶，导致盾构偏向。
为使其千斤顶合力位置与外力合力位置组成一个有利于纠偏的力偶，故调整不同千斤顶的编组可调整盾构的纵坡，从而其高程位置及平面位置。
盾构法隧道施工及验收规范GB第二部分
1总则
1.0.1编制本规范的目的时为了加强盾构隧道工程的施工管理,确保施工过程的工程安全、环境安全和工程质量,统一盾构法隧道工程的施工技术与质量验收标准;本规范不包括盾构隧道的设计、使用和维护方面的内容
1.0.2本规范为规定的内容应按照国家现行相关标准执行;
2术语
本章给出了本规范有关章节引用的19条术语;目前盾构及其施工技术在术语尚存在地区和习惯差异,通过本规范统一盾构法施工及验收的相关术语;
本规范的术语主要参考现行国家标准地铁设计规范GB50157、城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307、城市轨道交通工程测量规范GB50308、城市轨道交通工程监测技术规范GB50911、地下轨道工程施工及验收规范GB50299及地下铁道设计与施工等资料,经编制组集中归纳和整理编入本规范;
本规范的术语时从盾构法隧道施工及验收角度赋予其含义,同时还给出相应的推荐性英文翻译,仅供参考;
3基本规定
3.0.1施工管理体系包括质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系;对于施工现场管理,除应具有健全的施工管理体系外,还要求有相应的施工技术标准、施工质量控制和检验制度,以及施工人员和设备安全保障和环境保护措施;
对具体的施工项目,要求有经审查批准的施工组织设计和施工技术方案,并能在施工过程中有效运行;对于涉及隧道结构安全、人身安全和环境保护的内容,应有明确的规定和相应的措施;
3.0.3本条为强制性条文;规范操作盾构,并制定应急预案,使其在预定条件和正确操作下正常使用时确保盾构法隧道施工的重中之重;因此,在施工前应根据盾构类型、地址条件和工程实践,首先由针对性地进行危险源和环境因素的辨识和评估,根据分解结论制定包括盾构安全操作技术规程、对周边环境的影响及应对措施等在内的专项施工方案和应急预案,确保施工作业在安全和卫生环境下进行;
3.0.7盾构法隧道施工应建立信息管理体系,制定信息管理制度;为便于几时了解施工现场情况,鼓励有条件的施工现场配置地面远程监控系统,将盾构掘进参数实时传递到地面监控中心;
盾构姿态调整作业指导书
- 1 - 盾构姿态调整作业指导书
一、姿态控制
1.1姿态控制基本原则
以隧道轴线为目标，根据自动测量显示的轴线偏差和偏差趋势，把偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程中进行盾构姿态调整确保不破坏管片。通俗的说就是“保头护尾”。
1.2盾构机方向控制要点
通过分组油缸的推进力和推进行程从而实现盾构的左转、右转、抬头、低头和直行。
方向控制要点：
（1）控制基点：以盾尾位置为控制基点；
（2）调节量控制：一环掘进调节10mm较为合理，线性最佳；
（3）趋势调节：趋势调节不能变化太大，急于纠偏，大趋势变化由大方位变化而来；
（4）铰接操作：铰接油缸位置总处于最大伸出与最小缩回行程之和。满足铰接弯曲。
1.3盾构机姿态控制一般细则
（1）一般情况下，盾构机的方向纠偏应控制在±20mm 以内，在缓和曲线及圆曲线段，盾构机的方向纠偏应控制在±30mm 以内。曲线半径越小，控制难度越大。
纠偏量受到设备状况，地质条件和施工操作等方面原因的影响。当开挖面地质均匀或软硬上下相差不大时，保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行较容易。方向偏角应控制在5mm/m以内，特殊情况下不宜超过10mm/m；否则，会因盾构急转弯过急造成盾尾间隙过小破坏盾尾刷和管片错台破裂漏水。
（2）当盾构机遇到上硬下软土层时，为防止盾构机机头下垂，要保持上仰姿态；反之保持下俯状态。掘进时要注意上下两段及左右两侧的千斤顶形程差不能相差太大，一般控制在20mm以内，特殊情况下不能超过60mm。
（3）当开挖面内的左，右低层软硬相差很大而且又处于曲线段时，盾构机的方向控制比较难。此时，可降低掘进速度，合理分配各区的千斤顶推理，必要时，可将水平偏角放宽到10mm/m，以加大盾构机的调向力度。当以上操作无法将盾构机的姿态跳到合理位置时，将考虑使用超挖刀。
（4）在曲线掘进时，管片易往曲线外侧偏移，因此，一般情况下让盾构机往曲线
- 2 - 内侧偏移一定量。根据曲线半径不同，偏移量通常取10-30mm。即盾构机进入缓和曲线和曲线前，应将盾构机水平位置调整至0mm，右转弯掘进逐步增加至+20mm，左转弯则调整至-20mm。以保证隧道成型后与设计曲线基本一致。