盾构施工作业指导书

1、土压平衡隧道工程编号：XXXX盾构施工作业指导书单位：编制：审核：批准：XXXX年XX月XX日发布XXXX年XX月XX日实施土压平衡隧道工程盾构施工作业指导书1 . 适用范围适用土压平衡隧道盾构掘进施工。2 作业准备2.1 内业技术准备2.1.1 盾构掘进前，组织相关技术人员、盾构操作人员认真 学习、领会实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有 关技术问题，熟悉规范和技术标准。2.1.2 制定施工安全保证措施，提出应急预案。2.1.3 对作业人员进行技术、安全交底，告知安全风险以及 在过程中需采取的应急措施。对参加施工人员进行上岗前技术、 安全培训，熟悉操作规程，考核合格后持证上岗。2.

2、1.4 准备掘进过程记录的操作指令、注浆记录、交接班记 录等各类报表。2.2 外业技术准备2.2.1 复核盾构工作井的结构尺寸，根据施工平面布置图进 行必要的地面场地硬化和临时设施建设。2.2.2 对线路全线进行地质补勘，局部高风险段进行物探或 是加密地质钻探对隧道地质情况进行直观探测，对确定的基岩、 孤石或是溶洞等采取措施进行提前处理。2.2.3 进行导线、联系测量，引控制点，复核盾构机坐标，- 5 -输入线路参数，确保导向系统数据精度。2.2.4 弄清隧道沿线地面及地下建（构）筑物，管线分布等。2.2.5 设备组装调试完成，对设备各系统，托架、反力架、 管片质量和结构安全进行检查验收。2.

3、2.6 检查配套的水平、垂直运输设备及相关辅助设施，掘进材料、物资准备妥当，安全设施功能良好。3 技术要求3.1 盾构设备各系统性能良好。3.2 控制盾构掘进姿态，管片拼装后成型隧道管片姿态，满足设计和规范要求。3.3 地面沉降和隆起符合设计及规范要求。3.4 管片拼装质量满足设计及规范对拼装错台、漏水点、破损量的要求。4 施工程序及工艺流程4.1 施工程序盾构施工属机械化施工，设备进场前首先需要施工盾构工作井及配套设施、设备安装，再进行设备组装、调试、最后进行始发掘进直至出洞吊出。掘进每循环流水化作业，环环相扣，首先进行掘进准备，再进行盾构掘进，掘进的同时进行同步注浆，掘进完成后根据相关参数

4、进行管片选型，最后进行管片拼装，完成一个循环。4.2 盾构掘进工艺流程盾构施工工艺流程图5 .施工要求5.1 施工准备5.1.1 掘进模式、参数根据隧道的地质围岩、地下水压力及隧道埋深，选择合理的 掘进模式及掘进参数，在保证地面隆沉满足规范要求的前提下， 尽量降低土仓压力，以最低的功耗，最小的磨损快速掘进。5.1.2 工程重难点根据地质勘察报告及建筑物调查报告综合分析，确定工程重难点、主要风险点，提前采取有针对性的处理或预防措施。5.2 施工工艺5.2.1 掘进物资准备正式掘进前，准备该环掘进所必须的各种油脂、管片、轨线、风水管及螺栓、垫片等。5.2.2 盾构掘进根据技术交底控制掘进参数，并在

5、操作过程中根据隧道地质状况、 埋深、 地表环境、盾构姿态、施工监测数据进行适当调整。严格按照设计线型掘进，贯彻勤纠、少纠，控制蛇形量，做好壁后注浆工作、管片拼管工作。严格按照盾构设备操作规程、安全操作规程操作，遇到参数突变或是严重偏离设置值时应立即停机，报告，待查明原因后再行掘进。1 ）开机前准备工作开机前应首先确认无人停留在盾构机的危险区域（如皮带机等区域） ，无人对盾构机进行维修工作。开机前主要检查风、水、电、液、出碴系统以及盾构的状态和参数。 检查空压机运行是否正常，压缩空气管路是否泄漏； 检查隧道通风是否正常； 检查延伸水管、电缆是否正常，拖行区域是否畅通； 检查循环水压力、温度是否正

6、常； 检查电压是否正常； 检查滤清器是否正常（PLC中是否有报警）； 检查油箱油位是否正常； 检查皮带机、皮带是否正常； 检查硝车是否已准备就绪； 检查油脂准备是否充足； 检查泡沫剂准备是否充足；- 9 - 检查注浆系统是否已准备好并运行正常； 检查后配套轨道是否正常； 检查盾构操作面板状态：螺旋输送机前门开启、螺杆伸由，管片安装按钮应无效，无其它报警指示； 检查VMT导向系统工作是否正常； 盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式，土仓压力，线路数据，注浆压力等； 记录有关盾构掘进的参数； 若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构机参数。2 ）开机检查复位功能键“ Reset ” 工作是

7、否正常（ LED 灯亮或不亮）。若工作正常并使盾构机处于掘进模式，则先使测量系统（VMT ）处于“ advance ”掘进模式，再依次按下下列泵的“start ”键。“Filter circuit ” - “filter circuit shield ” - “lubrication pump f gear oil pump - steering pump f feed pump ” - “ cutter head drive 1” " cutter head drive 2” “ cutter head drive 3” - “ screw conveyor ” - “ auxil

8、iaryhydraulics ” - “push pump ” - “tailskin sealing compound （ “ automatic ”模式） ”。启动 “cutterHead Start”模式下的 “Step1 （慢速）”或 “Step2 （快速）” -“left或right - “start ”。同时启动泡沫系统，先启动“ liquid pump （速度一般调至最大，约50 左右） ”，其次启动“ air regulation ”（速度一般在300L min 左右） 。是否马上掘进（advance ）取决于土仓压力，若土仓压力过高，则依次按下 “belt conveyor

9、” 中的 “start ”键“stroke gate 2” 中的 “ open ” 键“ SCREW CONVEYOR ” 中的 “ start ” 键，进行出土以降低土仓压力。若过小，则先按“advance ”掘进键，待压力升高到设定值后再出土。若压力适中，则二者同时进行。3）掘进掘进时应有一人随时巡检盾构机各种设备的状态，如泵站噪声情况， 液压系统管路是否渗漏，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等；机长应时刻监视螺旋输送机的出渣情况，根据VMT 调整盾构的姿态。 土仓压力调整如果开挖地层自稳性好采用敞开式掘进，不用调整压力；地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进，则注意调

10、节螺旋输送机的转速，使土仓内保持一定的渣土量，一般约保持2/3 左右的渣土，根据指令控制土压。地层稳定性不好或有较大的地下水时，采用土压平衡（ EPB）模式。此时需根据地层的差异来保持不同的土压，具体压力值由土木工程师决定，但最大土压值不能大于3bar ，否则有可能损坏主轴承密封。若土压过大时可采取以下措施来降低： 增加螺旋输送机的转速，加快由港速度； 适当降低推进油缸的推力； 降低泡沫和空气的注入量； 适当的排由一定量的空气或水。若压力过小时可采取以下措施来增大： 降低螺旋输送机的转速，降低由港速度； 适当增大推进油缸的推力； 加大泡沫和空气的注入量。土压是通过几种方法的综合运用来调整的，需

11、要综合考虑对施工的影响，如掘进速度、管片保护以及是否会发生喷涌等。一般有以下几种影响： 长时间降低螺旋输送机转速，可能使掘进速度下降； 过量注入泡沫可能发生喷涌，过少则刀盘扭矩增加； 推进力过大有可能损坏管片，过小则无法正常掘进。掘进方向控制掘进方向是通过控制推进油缸的推力来进行调节的。调节各组推进油缸推力的影响是：左侧大于右侧，盾构自左向右摆；下侧大于上侧，盾构自下向上摆，依次类推；为保证铰接密封、盾尾密封工作良好，以及保护管片，在调向的过程中不能有太大的趋势，一般在VMT 上显示的趋势值（ trend ）不应大于10。大多情况下，盾构应保持稍向上的趋势，以防止盾构因自重而产生低头现象。在软

12、硬不均的地层中，盾构会向软的地层偏转，此时要不断调整各组油缸的推力，控制好掘进的方向。盾构自转的调整当盾构在较硬的地层掘进，或盾构本身震动大时，盾构自转比较严重。为保证掘进过程中管片良好的受力状态，盾体在 VMT上显示的转动值（ rotate ） 不应大于10 ， 可使用稳定器和调节刀盘的转向来控制盾体的自转。改变盾构刀盘转向按以下操作：先停止掘进，将刀盘转速调至零，停止刀盘，重新选择刀盘转向，启动刀盘，并逐渐增大刀盘转速。当稳定器不使用时，要及时缩回。 铰接油缸操作铰接油缸的作用是让盾构能很好的适应曲线掘进以及盾构的蛇行前进。当旋扭在PULL 位时盾尾缩回，处于 HOLD 位时铰接油缸处于锁

13、定位，处于RELEASE 位时铰接油缸处于放松位，此时盾尾处于自动调整姿态，一般情况，旋扭处于HOLD 位 。当盾尾间隙很小时，可考虑在一段时间内将旋扭置于 RELEASE 位。超挖刀的操作当盾构在转弯半径小的曲线上时，有可能用到超挖刀。使用超挖刀时，先启动超挖刀泵，然后选择超挖刀控制旋钮到自动位，即可按照预先设定的值进行工作。停止时先选择手动位，把超挖刀缩回，然后再停止超挖刀泵。泡沫系统操作泡沫系统有三种操作模式，即自动、半自动、手动当地质条件比较理想时可以采用自动模式，一般采用半自动或手动模式。操作司机可综合盾构机掘进参数，如刀盘扭矩、土压及出渣情况等，对泡沫剂和空气的流量进行手动调节，当

14、掘进结束时关 闭泡沫系统。 盾尾油脂密封操作一般情况下进行自动注脂，当盾尾油脂密封在手动位时，可以对各个位置的注脂点进行有选择性的手动注脂。在注浆压力大，地层水压大的情况下，有时需要用手动方式加强注脂。4）停机先把螺旋输送机的速度调节旋钮旋至零位，再按下“stop键， 按着按下 “ Belt conveyor ” 的 “ stop ” 键 “ stroke gate 2”的“ close ”键。然后按照与开机时的相反顺序停下各运行部件。5.2.3 管片选型管片选型在整个区间管片排版的基础上进行。管片拼装点位为在圆周上均匀分成10 个点，即管片拼装的10 个点位， 相邻点位的旋转角度为36 &#

15、176;。 转弯环在实际拼装过程中，可以根据不同的拼装点位来控制不同方向上的超前量。由于是错缝拼装，所以相邻两块管片的点位不能相差2 的整数倍。一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只使用上部6 个点位。根据工程实际情况，选择拼装不同点位的转弯环，就可以得到不同方向的楔形量（如左、右、上、下等）。1 ）管片选型原则管片选型要适合隧道设计线路；管片选型要适应盾构机的姿态。2）影响管片选型的主要因数在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系， 通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（2

16、5mm ）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm 时，就应该拼装转弯环进行纠偏。3）影响管片选型的其他因素目前盾构工程中大多采用的是铰接式盾构机，即盾构机不是一个整体，而是在盾构机中体与盾尾之间采用铰接油缸进行连接，铰接油缸可以收放，这样就更加有利于盾构机在曲线段的掘进及盾构机的纠偏。铰接油缸利用位移传感器将上、下、左、右四个方向的行程显示在显示屏上，当铰接油缸的上下或左右的行程差值较大时，盾构机中体与盾尾之间产生一个角度，这将影响到油缸行程差的准确性。这时应当将上下或左右的行程差值减去上下或左右的铰接油缸行

17、程的差值，最后的结果作为管片选型的依据。5.2.4 管片拼装1 ）管片拼装模式首先使导向系统（VMT ）窗口处于“rillg Build ”模式，再依次按下以下部件的“start ”键即可进行管片拼装工作。 “ filtercircuit ” - "filter circuit shield ” - " auxiliary hydraulics ”ferector - push pump - segment placing 。2）管片验收管片从进场到拼装前需要经过进场验收、下井检查、洞内检查三道程序。3）拼装质量控制管片拼装质量主要通过拼装前管片外观质量检查，拼装过程控制及

18、拼装错台、漏水点检查来控制。5.2.5 同步注浆盾构掘进中的同步注浆能及时充填管片与地层间的环形间隙，有利于控制地层变形，稳定管片结构，并有加强管片隧道结构的防水能力，是盾构施工中的一道重要工序。- 15 -1）同步注浆浆液配合比参考设计见下表，在施工中根据地 层条件、地下水情况经过现场实验综合考虑浆液可注性、固结体 强度、凝结时间等因素确定。参考浆液配比表 （单位：kg）水泥砂粉煤灰膨润土水160790190353152） 一般地段注浆量取环形间隙理论体积的1.21.6倍，每环（1.5m）注浆量Q = 4.866.48m3。曲线超挖段、盾构机纠 偏，以及盾构机通过砂层、围岩破碎、裂隙发育的岩

19、层时，适当 加大注浆量以保证管片背后间隙填充饱满，确保围岩和管片的稳定。3）同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环 1.5m掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度，保 持单位掘进长度内的注浆量基本一致。为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，并且避免因为外界压力大于盾尾密封所能承受的最大压力，使得砂浆冲破钢丝刷进入密封油脂填充范 围，使密封效果减弱，根据计算和经验注浆由口压力取值：0.20.5MPa。4）采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，当注浆压力达 到设定值，且注浆量达到设计值的85%以上时，即可结束注浆。5.2.6二次注浆二次注浆是对同

20、步注浆的一个补充，在地层水量较大、通过软弱地层、过断裂带地层时由现的管片背后存在空间的情况，及 时进行二次注浆填充管片背后空间，及时稳定管片。二次补浆措 施有利于控制管片错台、管片漂移、地层沉降、管片渗漏水等问 题。1）二次注浆工艺流程注浆工艺流程图2）设备及材料所需材料和设备：水泥、水玻璃、注浆机、水管、搅拌棒浆液：采用单液水泥浆或双液浆（根据具体施工地层和注浆 的要求效果）。水灰比：定为1:10.8:1（施工时根据实际试验调整确定 ）。水玻璃：30度水玻璃与水泥浆体积比约1:3。3）注浆压力：二次注浆的压力一般均大于同步注浆的注浆 压力，一般采取 0.4-0.6Mpa o注浆量的控制取决于

21、注浆压力的 变化。达到设计施工的注浆压力后即可停止施工。4）注意事项锌卜浆过程中，要求对注浆压力严格控制，避免因为注浆压力过大，对管片造成开裂、上浮现象；唯钻孔过程中，避免钻头倾斜角度过大， 使得吊装孔螺纹受 损，在安装堵头的时候造成不必要的麻烦，也对堵漏水有一定的 影响；峨液浆施工中，工人应该避免浆液溅到身体上， 若不慎溅到, 及时用清水冲洗，施工应该重点保护眼睛等重要部位；咄浆过程中，在配制双液浆时，要根据玻璃水的实际浓度， 现场试验初凝时间，达到要求后固定配比进行搅拌。单液浆现场 调整水灰比即可；砚液浆施工过程中， 避免中途停工，如要停工，必须及时的 冲洗注浆管，避免堵塞，造成清理困难，

22、使得施工断断续续；施工选择在盾构掘进过程中同时施工，不影响盾构隧道的正常施工，有专门的施工人员进行两条线的补浆施工；做好补浆施工施工纪录， 注浆量、注浆压力、配合比和注浆 效果等，为以后的补浆施工提供参考。6 .劳动组织6.1 劳动力组织方式：采用架子队组织模式。6.2 根据盾构施工方案、机械、人员组合要求，组织专业盾 构工区，下设掘进工班、机修工班、地面工班。每个盾构工区人员配备表工区经理1人机电总工1人盾构机长3人机电工程师2人掘进工班13人/班地向，班12人/班机修工班12人其中，工区经理、机电总工、盾构机长、机电工程师、主要技术岗位必须由公司正式员工担任，并可根据工程实际情况适当配备若

23、干劳力。7 .材料要求7.1 钢材、水泥、砂石料、粉煤灰、膨润土等原材料有由厂 合格证明并经进场检验符合设计和规范要求。7.2 管片预制精度、龄期、强度、抗渗性能经试验检验满足 规范要求，缺陷经过修补并经进场检验合格。7.3 螺栓、密封垫经试验检验满足规范要求。7.4 管片止水条检验合格，粘贴可靠。7.5 油脂、泡沫等耗材满足设备使用要求。8 .设备机具配置盾构施工主要设备分盾构机及配套设备，配套设备包括洞内后配套台车、电瓶车、地面龙门吊、搅拌站等。主要施工机械设备配置表名称数量（台）规格用途备注龙门吊245T垂直运输（出渣）龙门吊115T材料吊装搅拌站1/砂浆搅拌包括配套的储存输送设备铲车1

24、/上料、材料倒运挖掘机1PC150装渣电瓶车2-445洞内物料运输包括配套的渣土车、砂浆车、管片车等盾构机1-2/盾进包括主机及后配套台车及附属设备9 .质量控制及检验9.1 质量控制。9.1.1 掘进质量控制。1）掘进前要明确设计线路的要素。2）根据掘进前的各项监测成果，确定下次掘进的各项参数。3）在确认各项准备工作完成后，才能根据指令开始掘进。4）要严格按照规程进行操作，严禁违规操作。5）要严格按主管工程师的指令进行参数选择和操作，遇有 突发事故，要立即停止掘进并迅速向值班工程师报告，没有新指 令前，不得擅自开始掘进。6）掘进过程中，要有值班工程师全程监视盾构机的掘进（在现场或通过办公室的

25、计算机）。7）值班工程师要根据实际情况随时发生指令。8）对穿越重要建筑物、断层、河涌段等困难地段时，要有 主要技术人员现场值班，以保证随时解决问题。9）要加强对盾构机操作手的选拔和培养，对不合格者要立 即清除，盾构机操作手应熟悉设备各系统并具有一定的地质知-21 -识。10 ） 掘进速度较快时或对盾构机方向有疑问时，要加大人工测量的频数，对自动测量结果和人工测量结果要经常进行比较，以确认其准确性。9.1.2管片安装质量控制1 ）安装前要有专人检查以下项目： 止水条的位置、种类是否正确； 止水条与管片是否牢固连接； 管片是否有不符要求的裂缝、破损等缺陷； 管片的类型是否正确（标准环或左、右转弯环

26、）； 管片的标志是否齐全，是否已达龄期。2）管片运输中要轻吊轻放，避免碰撞。3）安装管片时要缓慢、均匀，对好位置后才可上螺栓。4）插入螺栓困难时，要分析原因，仔细调整位置，切忌大幅移动，强行插入。5）要避免管片间有较大错台。6）要避免安装过程中损坏止水条。9.1.3 隧道防水、止水质量控制1 ）管片安装过程确保止水条的牢固和完整。2）保证同步注浆的注浆量和二次补浆的注浆效果。3）盾构掘进尽量避免紧急纠偏，造成安装管片困难、错台过大，使得管片渗漏水，并在安装期间适当的进行调整，如使用转弯环等，来避免因为掘进和安装造成的渗漏水情况。4）在后期的止水施工中，采取适当措施，避免因为止水对管片外观造成影

27、响，影响整体验收质量。5）在隧道的各个接头工程，首先要进行防水的施工和防水材料的保护和搭接，在进行主体施工，确保接头的防水。9.1.4 管片生产质量控制1 ） 管片生产原材料控制：管片混凝土原材料主要包括水泥、骨料、水、添加剂和钢筋。管片生产所用原材料采购、保存、检验均应符合规范和标准，同时须得到业主和监理工程师的认可和批准，且必须附有生产厂的产品质量保证书。2）管片生产过程质量控制：控制钢筋下料、骨架成型质量；控制混凝土浇注质量；控制组模质量；控制养护条件；控制管片搬运、 出场。 派富有经验的工程师驻厂进行管片生产过程的监控，并按要求进行抽检；杜绝不合格产品出厂。3）管片运输过程控制：管片出