富水砂卵石地层地铁区间隧道盾构法施工管理规程指导意见

富水砂卵石地层地铁区间隧道盾构法施工管理规程指导意见成都轨道交通有限公司2011年6月前言本规程是根据成都轨道交通有限公司的要求（合同编号：2D0251-2010-028-KY006），由西南交通大学、成都轨道交通有限公司、中国中铁隧道集团有限公司等单位共同编写。本规程编写组参照了国内外盾构隧道相关标准，结合了多年来成都地铁盾构隧道工程实践经验和技术成果，并征求建设、设计、施工、监理等有关单位的意见，最终制定本规程。本规程的主要技术内容为：1.总则；2.术语；3.基本规定；4.盾构始发；5.一般地段盾构掘进控制；6.出土管理；7.壁后注浆；8.刀具更换；9.盾构接收；10.盾构停机重启；11.特殊地段施工；12.管片拼装；13.监控量测及质量检测；14.隧道施工组织管理。各单位在执行本规程过程中，结合过程实践，认真总结经验，如发现需要修改和补充之处，请将意见或建议寄西南交通大学《成都地铁盾构隧道施工规程》编写组（地址：四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学土木馆1609室；邮政编码：610031），以供今后修订时参考。主编单位：西南交通大学成都轨道交通有限公司参编单位：中国中铁隧道集团有限公司中铁十三局集团有限公司中铁二院工程集团有限责任公司中铁二局集团有限公司中铁十五局集团有限公司中煤国际工程集团重庆设计研究院广东华隧建设股份有限公司主要起草人：何川肖中平马文义沈卫平吕强方勇张延晏启祥刘高峰姚小平江英超张志强耿萍王士民汪波封坤郭瑞

目次1 总则 12 术语 13 基本规定 24 盾构始发 34.1地层处理 34.2盾构始发准备工作 34.3盾构姿态控制 44.4盾构始发掘进控制 45 一般地段盾构施工 45.1一般规定 45.2盾构推力 55.3推进速度 55.4掘削扭矩 55.5刀盘转速 55.6土仓压力 56 出土管理 56.1碴土改良 66.2添加材要求 66.3出土体积控制 66.4出土重量控制 66.5螺旋输送机 66.6防喷涌 76.7出土记录管理 77 壁后注浆 77.1一般规定 77.2注浆参数的选择 77.3注浆材料 87.4二次注浆 87.5注浆作业管理 88 刀具更换 88.1换刀地点 88.2换刀方法 98.3带压换刀 99 盾构接收 99.1接收前准备 99.2盾构接收掘进控制 1010 盾构停机重启 1010.1带压换刀作业完成后盾构重启 1010.2盾构长时间停机重启 1011 特殊地段盾构施工 1011.1一般规定 1011.2特殊地段的施工措施 1112 管片拼装 1212.1一般规定 1212.2拼装前的准备 1212.3拼装作业 1212.4管片拼装质量控制 1312.5管片修补 1312.6防水 1313 监控量测及质量检测 1413.1一般规定 1413.2监控量测内容 1413.3沉降及位移监测 1513.4管片结构内力及荷载量测 1513.5质量检测 1513.6资料整理和信息反馈 1614 隧道施工组织管理 1714.1一般规定 1714.2业主单位 1714.3监理单位 1714.4施工单位 1714.5第三方监测单位 18本规程用词说明 19附：条文说明 201 总则1.0.1为了加强成都地铁盾构法隧道工程的施工管理，统一盾构法隧道工程的施工技术与质量验收标准，确保施工过程的工程安全、环境安全和工程质量，制定本规程。1.0.2本规程适用的对象为城市地铁区间单线盾构法隧道；适用的地层为富水砂卵石地层；适用的盾构机类型为土压平衡式盾构机，包括加泥式土压平衡盾构机及使用其他添加材的土压平衡式盾构机。1.0.3盾构法隧道工程的承发包合同和工程技术文件对施工与质量的要求不应低于本规程的规定。1.0.4盾构法隧道工程施工期间，应对邻近建（构）筑物、地下管网等进行监测；对重要或有特殊保护要求的建（构）筑物，应根据需要采取必要的技术措施。1.0.5盾构法隧道工程的施工与质量管理除应执行本规程外，尚应符合国家现行相关标准的规定。2 术语2.0.1盾构 shield盾构掘进机的简称，是在钢壳体保护下完成隧道掘进、拼装作业，由主机和后配套组成的机电一体化设备。2.0.2工作井 workingshaft盾构组装、拆卸、调头、吊运管片和渣土等使用的工作竖井，包括盾构始发工作井、盾构接收工作井等。2.0.3盾构始发 shieldlaunching盾构开始掘进的施工过程。2.0.4盾构接收 shieldarrival盾构到达接收位置的施工过程。2.0.5盾构基座 shieldcradle用于保持盾构始发、接收等姿态的支撑装置。2.0.6负环管片为盾构始发掘进传递推力的临时管片。2.0.7反力架 reactionframe为盾构始发掘进提供反力的支撑装置。2.0.8管片 隧道预制衬砌环的基本单元，管片的类型有钢筋混凝土管片、纤维混凝土管片、钢管片、铸铁管片、复合管片等。2.0.9防水密封条用于管片接缝处的防水材料。2.0.10壁后注浆 back-fill用浆液填充隧道衬砌环与地层之间空隙的施工工艺。2.0.11调头 u-turnor盾构施工完成一段隧道后调转方向的过程。2.0.12利用专用设备把盾构拖拉或顶推通过车站的过程。2.0.13地铁隧道平面曲线半径小于300m、其他隧道小于40D（D为盾构外径）的曲线。2.0.14姿态盾构的空间状态，通常采用横向偏差、竖向偏差、俯仰角、方位角、滚转角和切口里程等数据描述。2.0.15椭圆度圆形隧道管片衬砌拼装成环后最大与最小直径的差值。2.0.16错台成型隧道相邻管片接缝处的高差。3 基本规定3.0.1盾构法隧道施工应执行相应的施工技术标准，应有健全的质量管理体系、质量控制和检验制度。3.0.2盾构机的技术性能应满足工程地质和水文地质条件、线路条件、环境安全和隧道结构设计要求。3.0.3盾构法隧道施工现场必须有足够的场地、满足工作井、龙门吊、管片存放、浆液站、材料、渣土堆放、充电间、供配电站、控制室、库房等生产设施用地要求。3.0.4盾构法隧道施工时，必须采取有效的技术和监控量测措施，控制地表变形，防止滞后沉降，保证地下管网和邻近建（构）筑物的安全。3.0.5盾构法隧道施工使用的管片质量必须符合设计和本规范的要求。3.0.6盾构法隧道施工时必须严格监控盾构姿态，确保隧道轴线精度在本规程允许偏差范围内。3.0.7盾构法隧道施工时，必须保证管片拼装质量在本规程允许偏差范围内。3.0.8盾构法隧道施工必须采取安全措施，确保施工人员和设备安全。3.0.9盾构法隧道施工必须采用必要的环境保护措施。4 盾构始发4.1地层处理4.1.1盾构始发前，应根据洞门围护结构的结构和拆除方法、尺寸和埋深，并考虑地形地貌、水文地质条件、环境要求和对地下管线与地面建（构）筑物的影响因素，选择合适的地层加固处理工法。4.1.2始发掘进前，应对加固4.1.3盾构始发段地层加固长度不应小于盾体长度，宽度不应小于2D（D为盾构外径），同时下部加固深度应满足地基承载力要求，同时考虑工程地质与水文地质情况进行调整。4.1.4地层加固宜采用地面跟踪注浆加固方法，同时配合地层降水，地下水位应降至盾构机体以下。地面管线密集地段宜采用管棚注浆加固方法。4.2盾构始发准备工作4.2.1盾构始发前，应根据盾构机的主要功能和使用要求进行现场验收，主要包括以下内容：1盾构壳体2切削刀盘3螺旋输送机4管片拼装机5同步注浆系统6集中润滑系统7液压系统8铰接装置9电气系统10渣土改良系统11盾尾密封系统4.2.2盾构各系统验收合格并确认正常运转后，方可开始掘进施工。4.2.3现场验收时，应详细记录盾构运转状况、掘进情况，并进行评估，满足技术要求后，签认确认文件。4.3盾构姿态控制4.34.3.2在竖曲线和平曲线段施工时，应考虑已成环衬砌环竖向、横向位移对隧道轴线控制的影响。4.3.3应对盾构姿态及管片状态进行测量和人工复核，并详细记录。当发现偏差时，应及时采取措施纠偏。4.3.4实施盾构纠偏必须逐环、小量纠偏，必须防止过量纠偏而损坏已拼装管片和盾尾密封。4.4盾构始发掘进控制4.44.44.4.3应在盾构起始段50m4.4.4始发阶段应注意盾构推力、推进速度、刀盘扭矩和转速、螺旋输送机扭矩与转速的控制，并加强监测，根据监测结果调整掘进参数。建议在试掘进段，推进速度宜控制在20-40mm/min，土仓压力宜控制在5 一般地段盾构施工5.1一般规定5.1.1应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、盾构姿态以及盾构试掘进段的经验设定盾构推力、掘进速度、刀盘转速和扭矩、螺旋输送机转速和扭矩、土仓压力、排土量等掘进参数。5.1.2掘进中应监测和记录盾构运转情况，掘进参数变化、排出渣土状况，并及时分析反馈，调整掘进参数，控制盾构姿态。5.1.3掘进过程中应使开挖土充满土仓，并使排土量与开挖土量相平衡。5.2盾构推力5.2.1盾构掘进时推力与盾构机通过的工程地质情况和水文地质条件、隧道埋深等条件相关，应根据具体施工条件设定不同区间段的推力值，并根据实际情况及环境监测反馈值进行实时调整。5.2.2盾构机装配推力为盾构机能提供的最大推力，土压平衡式盾构机的装配推力不应低于30000kN。5.3推进速度5.3.1推进速度应根据地质情况等条件进行设定，同时通过盾构推进力、刀盘转速来控制和调整推进速度。5.3.2推进速度不宜过快或过慢，以免引起地层的沉降或隆起。推进速度建议值控制在20-505.3.3盾构隧道接近建（构）筑物及管线施工时应匀速通过，减小掘进对地层的扰动，推进速度宜低于一般区段的掘进。5.4掘削扭矩5.4.1掘削扭矩应根据地层条件进行设定，并根据实际情况及环境监测反馈值进行实时调整。5.4.2在砂卵石地层中，盾构机刀盘的装配扭矩和脱困扭矩比一般地层要大，盾构机刀盘的最大扭矩（脱困扭矩）宜不应低于7500kN·m。5.5刀盘转速5.5.1盾构机掘进过程中应根据掌子面地质情况设定合适的刀盘转速，刀盘转数建议控制在1.0~1.5r/min。5.6土仓压力5.65.6.2在地层自稳能力强的地层，土仓压力可以适当减小，一定情况下允许欠压平衡。平均土仓压力建议控制在6 出土管理6.1渣土改良6.1.1应根据隧道工程地质和水文地质条件、地表环境情况，对流塑性和抗渗性不满足掘削面稳定要求的土质进行渣土改良，保持土质流塑状态。6.1.2应根据地层粒度级配和颗粒组分选择合适的添加材料进行渣土改良，对添加材料进行质量检查。6.1.3渣土应具有良好的塑性变形和软稠度，减小对刀盘和螺旋输送机的磨损；同时应具有足够的抗渗性，保证开挖面稳定性，减小对土层的扰动。6.1.4应满足施工进度，保证渣土运输的连续性。6.2添加材要求6.2.1流动性好，不发生材料分离和沉积；渗入、填充、封堵掘削土颗粒间隙好6.2.26.2.36.3出土体积控制6.3.1盾构机掘进前，施工单位应6.3.2盾构机掘进过程中，施工单位应结合盾构机的外径、理论超挖量、掘进距离和地层松散系数等参数对每个掘进循环的理论出土量（体积）进行估算。6.3.3一般情况下，应采用比较单位掘进量的切削土砂运输车台数的方法或由螺旋输送机的转速来推算实际出土量（体积）6.3.4实际出土体积与理论体积误差量应控制在±6.4出土重量控制6.46.4.2测定改良后渣土的单位体积质量，根据每个掘进循环的实际出土体积，计算出每个掘进循环的实际出土重量。6.4.3也可采用龙门吊测定每个掘进循环的出土重量并6.4.4实际出土重量与理论出土重量误差应控制在±6.5螺旋输送机6.5.1应6.5.2应选用大直径、大螺距的螺旋输送机，并配置足够强度和刚性的螺旋轴，满足大粒径6.56.56.6防喷涌6.6.1掘进过程中应随时监控螺旋输送机出土口的出土情况和土仓压力变化情况。同时，应6.6.2掘进过程中应经常检查盾尾密封刷6.6.3掘进过程中，土压力波动幅值控制在6.7出土记录管理6.7.1必须严格做好盾构每环出土记录。现场各级管理机构及现场监理应在出土记录上签字。6.7.2应采用体积、重量双控制法，保证每环的出土量满足控制要求。6.7.3当出现出土体积或重量超出控制要求时，必须及时采取补偿措施。6.7.4穿越不同地段时，必须用照片记录出土状态，同时标注出土时间和线路里程，作存档。7 壁后注浆7.1一般规定7.1.1壁后注浆分为同步注浆、即时注浆、二次补强注浆和其它形式注浆等，应根据工程地质条件、地表沉降状态、环境要求及设备情况等选择注浆方式和注浆参数。7.1.2同步注浆和即时注浆必须与盾构掘进同步进行。7.1.3注浆过程中，必须采取措施减少注浆施工对周围环境的影响。7.2注浆参数的选择7.2.1注浆压力应根据地质情况、注浆方式、管片强度、设备性能、浆液特性和隧道埋深等综合因素确定。注浆压力宜为0.1~0.25MPa7.2.2同步注浆和即时注浆的注浆量充填系数应根据地层条件、施工状态和环境要求确定，充填系数宜为1.5-2.07.2.3同步注浆的注浆速度应根据注浆量和掘进速度确定。7.3注浆材料7.3.17.3.2注浆材料7.3.3注浆用液应符合下列规定：1.浆液应按设计配合比拌制；2.浆液的相对密度、稠度、和易性、杂物最大粒径、凝结时间、凝结后强度、浆体固化收缩率均应满足工程要求；3.伴制后浆液应易于压注，在运输过程中不得离析和沉淀。7.4二次注浆7.4.1在地表沉降难于控制、出土超量、特殊地段施工以及管片背后出现空洞或大范围松动等情况，必须进行二次注浆，二次注浆应及时，并根据盾构设备具体情况选择注浆位置7.7.5注浆作业管理7.5.1注浆作业应连续进行。7.5.2注浆过程中，应对注浆量、注浆压力、注浆时间等参数进行文字7.5.37.5.4注浆作业后，应及时清洗注浆设备和管路。8 刀具更换8.1换刀地点8.1.18.1.8.1.3在不稳定地层更换刀具时，必须采取地层加固或压气法等措施，8.2换刀方法8.2.1应根据换刀预测地点的地层条件选择合适的换刀方法，换刀过程中不能占用城市交通主干道，并尽量减少对地面交通的影响。8.2.2根据成都地层条件，可采用“降水井+地层加固”的常压进仓换刀作业方法或利用压缩空气的带压换刀作业方法。当地面环境限制时宜采用带压换刀作业方法，并视实际情况确定是否需要注浆加固。8.3带压换刀8.3.11)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，同时应加强通风和增加消防设备。8.3.2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)刀盘前方地质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、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；保证压缩空气符合呼吸气体要求。6)作业时间必须严格按照气压条件下作业时间要求限制进行。8.3.3更换前做好准备工作，尽量减少停机时间。刀具更换宜做到拆一把换一把，并应做好刀具更换记录。9 盾构接收9.1接收前准备9.1.1接收前应制定接收施工方案，主要内容包括接收掘进、管片拼装、壁后注浆、洞门外土体加固、洞门围护破除、洞门密封装置9.1.2盾构接收前，应根据洞门围护结构和拆除方法，结合地形地貌、水文地质条件、环境要求和对地下管线与地面建（构）筑物的影响因素，选择合适的地层加固处理工法。宜采用地面跟踪注浆或管棚注浆加固的方法。9.2盾构接收掘进控制9.2.1盾构达到接收工作井150m以前，必须对盾构轴线进行测量并作调解，每？？环量测1次，保证盾构准确进入接收洞门。9.2.2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。9.2.3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。9.2.4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。10 盾构停机重启10.1带压换刀作业完成后盾构重启10.1.1带压换刀作业完成后，必须待土仓内重新建立土压平衡后，才可以启动刀盘恢复掘进。10.1.2严禁盾构重启时刀盘出现空转。10.1.3重点对出土量进行监控，如出现超挖，应采取充填与加固等措施，避免超挖引起地层空洞。10.2盾构长时间停机重启10.2.1长时间停机重启前，必须全面检查设备状况，确认没有问题后方可重启。严禁盾构重启时刀盘出现空转。10.2.2必须确保设备完好及配套设施运转正常，避免被动停机造成的各种隐患和危害。11 特殊地段盾构施工11.1一般规定11.1.111.1.2特殊地段4)应对地表及建（构）筑物等沉降、倾斜进行评估，必要时，应加密监测测点、提高监测频率，并应根据监测结果及时调整掘进参数。11.2特殊地段的施工措施11.2.1穿越复合地层地段1)对刀具的配置，应充分研究刀具的均衡性原理、刀具的破岩机理，合理选用刀具及刀盘开口率；2)掘进过程应严格控制土压，土仓压力不得小于主动土压力，严格控制出土量，避免软土部分出现超挖；3)掘进时应向土仓及时注入足量具有稳定开挖面的添加剂；4)应根据实际情况不断调节推力，减小刀具在岩层交界面碰撞强度；降低刀盘转速，防止软硬界面处刀具崩裂；5)应有计划地进行刀具检查与更换，保证掘进过程的连续性，尽量避免停机。11.2.2过河地段的施工应符合下列规定：11.2.3其它危险源地段的施工应符合下列规定：12 管片拼装12.1一般规定12.1.1必须使用质量合格的管片和防水密封条。12.1.2应根据上一衬砌环姿态、盾构姿态、盾尾间隙等确定管片排序。12.1.3应按拼装工艺要求逐环拼装，并及时联结成环。12.1.4拼装管片时，拼装机作业范围内严禁站人。12.2拼装前的准备12.2.1对管片及防水密封条应进行验收，并应按拼装顺序存放12.2.212.2.3对拼装机具和材料应进行检查。12.3拼装作业12.3.1应严格控制盾构千斤顶的压力和伸缩量12.3.2管片连接螺栓紧固质量12.3.312.3.412.3.5在曲线段拼装管片时，应使12.3.6在特殊位置拼装管片时，应根据特殊管片的设计位置，预先调整盾构姿态和盾尾间隙，管片拼装应符合设计要求。12.4管片拼装质量控制12.4.1管片拼装应严格按拼装设计要求进行，管片不得有内外贯穿裂缝和宽度大于0.2mm12.4.212.4.312.4.4管片拼装过程中应对隧道轴线和高程进行控制，其允许偏差和检验方法应符合《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）中12.4.5施工中管片拼装允许偏差和检验方法应符合《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）中12.4.6粘贴管片防水密封条前应将管片密封条槽清理干净，粘贴后的防水密封条应牢固、平整、严密、位置正确，不得有起鼓、超长和缺口现象。管片防水密封条粘贴完毕并达到粘贴时间要求后方可拼装。管片拼装前应对粘贴的密封条进行检查，拼装时不得损坏密封条。12.4.7螺栓孔密封胶圈应按设计要求安装，不得遗漏，且不宜外露。12.4.8管片嵌缝防水应符合设计要求，当无设计要求时，应符合现行国家规范相关要求。12.5管片修补12.5.1当管片表面出现缺棱掉角、混凝土剥落、大于0.2mm12.5.212.5.3修补材料强度应提高一个强度等级。12.6防水12.6.1区间盾构隧道施工时，应注重防水工程施工，确保防水工程质量满足设计要求。12.6.2做好区间隧道与车站接口处沉降缝的防水工程。13 监控量测及质量检测13.1一般规定13.1.1盾构施工中应结合施工环境、工程地质和水文地质条件等制定监控量测方案。13.1.2监控量测范围应包括盾构法隧道和沿线施工环境，对突发的变形异常情况必须启动应急监测方案。13.1.3应当根据监测对象的位移或变形的累计量、速率等动态变化情况实时调整监控量测方案。13.1.4当需进行地表和地中位移观测时，宜将地表和地中位移测点布置在同一监测断面内，以便进行对比分析。13.1.5监控量测仪器和设备应满足量测精度、抗干扰性、可靠性以及实时采集和传输等要求。1313.1.713.2监控量测内容13.2.1监控量测项目分为必测项目和选测项目两类，其中必测项目为盾构隧道掘进过程中必需开展的监控量测项目，选测项目为盾构隧道掘进过程中结合隧道所处的特殊环境、水文地质等条件下选择性开展的监控量测项目。监控量测项目的内容如表13.2表13.2.类别监控量测必测项目地表沉降沿线建（构）筑物和管线变形测量选测项目地中位移管片内力土压力水压力13.2.2地表沉降测量可采用水准测量方法、水准基点应埋设在隧道开挖的影响范围外，且不13.13.2.4在记录监控量测数据的同时，应对盾构机的位置、掘进参数等进行同步采集，以便后期结果的处理和分析。13.3沉降及位移监测13.3.1沉降及位移观测包括：线路地表沉降观测、沿线邻近建（构）筑物变形量测、13.13.13.3.4环境监测应在施工前进行初始观测，并应从距开挖工作面前方H+h(H为埋深，13.3.5变形测量频率在盾构切口前20m至盾尾脱出后30m为重点监测时段，不应少于每天2次。盾尾脱出30m后，当变形速率大于5mm/d时,不应少于每天2次；当变形速率在1mm~5mm/d时,不应少于每天1次；当变形速率小于0.5mm/d~1mm/d时，每2天113.3.6盾构穿越地面建(构)筑物、铁路、桥梁、管线等时除应对穿越的建(构13.3.7沉降及位移观测应持续到盾构法隧道贯通后1年以上，观测频率可降低为1次/1-3月，以观测工后沉降。13.4管片结构内力及荷载量测13.4.1盾构法隧道管片结构内力及荷载量测包括：管片结构内力量测、管片背后土压力和水压力13.4.2隧道管片内力测量宜采用混凝土应变计，必要情况下可以采用钢筋计。在采用钢筋计时需尽可能的减少对管片结构主筋受力的影响。每个截面至少布设5对混凝土应变计或钢筋计，每对混凝土应变计宜绑扎在内外层受力主筋上。13.4.3每个监测断面的土压力或水压力测点至少布置5个。13.4.413.5质量检测13.5.1根据相关国标对质量检测内容的规定，盾构法隧道施工质量检测内容还应包括：加固地层强度检测、管片背后空洞及土体密实度13.5.2当盾构始发或到达时，应根据盾构始发井周边地质条件、水文地质情况进行加固，对加固后土体的强度进行检测，13.5.13.5.13.5.5盾构机每推进30环～50环后，应及时对台车后方管片衬砌背后的注浆填充效果进行检测，发现管片背后存在空洞或土体不密实时，13.5.613.6资料整理和信息反馈13.13.6.2应结合施工和现场环境状况对监测量测数据13.6.313.6.413.14 盾构法隧道施工组织管理14.1一般规定1414.1.214.1.314.2业主单位14.2.14.3监理单位14.3.114.3.214.3.314.3.4监理单位每天必需对盾构掘进的出土14.3.5在盾构穿越重要管线、建构筑物、桥梁等风险源，监理工程师必需跟机旁站，做好出土14.3.6在监测预警及超过沉降规范的地方，监理单位必须组织施工单位14.4施工单位14.4.114.4.2必须严格按照盾构法隧道14.4.314.4.14.4.14.4.14.4.14.4.8施工单位必须派专人管理对地面监测、出土量的管理，每天对监测资料及14.4.14.4.10隧道贯通1年后，施工单位必须向业主单位递交本区间地面的技术总结报告（包括每环出土量、同步注浆量、监测资料、二次注浆、换刀14.5第三方监测单位14.5.114.5.214.5.314.5.4应及时处理、分析监测数据，并将监测结果和评价及时向建设方及相关单位反馈。14.5.5本规程用词说明1为便于在执行本规程条纹时区别对待，对要求严格程度不同的用词用语说明如下：1）表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先这样做的：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合······的规定”或“应按······执行”。富水砂卵石地层地铁区间隧道盾构法施工管理规程（试行）条文说明目次1 总则 232 术语 233 基本规定 234 盾构始发 234.1地层处理 244.2盾构始发准备工作 244.3盾构姿态控制 264.4盾构始发掘进控制 265 一般地段下盾构施工 265.1一般规定 265.2盾构推力 275.3推进速度 275.4掘削扭矩 285.5刀盘转速 285.6土仓压力 286 出土管理 286.1渣土改良 286.2添加材要求 286.3出土体积控制 296.4出土重量控制 296.5螺旋输送机 296.6防喷涌 306.7出土记录管理 307 壁后注浆 307.1一般规定 307.2注浆参数的选择 307.3注浆材料 317.4二次注浆 317.5注浆作业管理 318 刀具更换 318.1换刀地点 328.2换刀方法 328.3带压换刀 329 盾构接收 329.2盾构接收掘进控制 3310 盾构停机重启 3310.1带压换刀作业完成后盾构重启 3310.2盾构长时间停机重启 3311 特殊地段盾构施工 3311.1一般规定 3311.2特殊地段的施工措施 3412 管片拼装 3512.2拼装前的准备 3512.3拼装作业 3513 监控量测及质量检测 3513.1一般规定 3513.3沉降及位移监测 3613.4管片结构内力及荷载量测 3713.5质量检测 3713.6资料整理和信息反馈 37附1：盾构掘进进度记录表附2：掘进参数记录表附3：注浆记录表1 总则1.0.1、1.0.2编制本规程的目的是为加强成都地铁富水砂卵石地层采用盾构法的施工管理，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管理。本规程不包括盾构隧道法的设计、验收、使用和维护方面的内容。1.0.31.0.4盾构法隧道工程施工期间，应对邻近建（构）筑物、地下管网进行监测，对重要的有特殊要求的建（构）筑物，应及时采取注浆、加固、支护等技术措施，保证邻近建（构）筑物、地下管网的安全。1.0.5本规程未规定的内容应按照国家现行相关标准执行。2 术语本规程的术语主要参考《盾构法隧道施工与验收规范》、《地铁设计规范》、《地下铁道工程施工及验收规范》、《城下铁道设计施工》等标准和资料，经编制组集中归纳和整理，纳入本规程。本规程的术语从盾构法隧道施工的角度赋予其含义，同时还给出相应的推荐性英文术语，供参考。3 基本规定3.0.1对于盾构法隧道施工现场的技术质量管理，要求有相应的施工技术标准、健全的质量管理体系、施工质量控制和检验制度；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。施工组织设计和施工技术方案应按程序审批，对涉及隧道结构安全和人身安全的内容，应有明确的规定和相应的措施。3.0.8在施工过程中，各工序均应得到监理单位（建设单位）的检查认可，以避免质量缺陷累积造成的更大损失。根据有关规定和工程合同的规定，对工程质量起重要作用或有争议的检验项目，应由各方参与见证检测，以确保施工过程中关键部位的质量得到控制。4 盾构始发4.1地层处理4.1.1盾构始发施工阶段是指从破除洞门围护结构、盾构初始推进到盾构掘进、管片拼装、壁后注浆、渣土运输等全工序展开前的施工阶段。4.1.2土体加固应考虑土质条件、地下水压等选择合适的加固工法。常用的地层加固工法有注浆加固、高压喷射搅拌法、施加管棚等。土体加固质量检查主要内容包括土体加固范围、加固体的止水效果和强度，土体强度提高值和止水效果应达到设计要求，防止地层发生坍塌或涌水。4.1.4对于一般砂卵石地层，地下水位应降至盾构机体以下，不包括复合地层。4.2盾构始发准备工作4.2.1第1款盾构壳体应符合下列规定：1）外径符合设计要求；2）长度符合设计要求；3）盾壳表面平整；4）在盾构推进千斤顶活动范围内，盾尾内表面平整，无突出焊缝，盾尾椭圆度在允许的范围内。第2款切削刀盘应符合下列规定：1）连接用的高强度螺栓应按盾构制造厂家的设计要求配置，使用扭力扳手检查达到设计扭矩值，采用焊接形式时应符合设计要求；2）切削刀盘空载运行各档正向、反向各15min，各减速机及传运部分无异常响声；3）集中润滑系统应进行流量和压力的测试，各润滑部件的受油情况必须达到设计要求；4）刀具装配应牢固，不得出现松动，刀具硬质合金焊接可靠坚固，且不得有裂纹。第3款螺旋输送机应符合下列规定：1）应在掘进过程中进行验收，驱动部分负载运转平稳，不应有卡死、异常响声，液压工作压力应小于设计值；2）手动调节比例阀时，螺旋输送机的转速应有相应的变化；3）螺旋输送机伸缩油缸、前后仓门的相关传感器灵敏度应符合设计要求。第4款管片拼装机应符合下列规定：1）空载测试时，各部件的行程、回转角度、提升距离、平移距离、调节距离应符合设计要求，各系统的工作压力必须满足设计要求；2）负载测试时，拼装机作回转、平移、提升、调节等动作运行平稳，回转运动停止可靠，各滚轮、挡轮安装定位准确、安全可靠，各系统的工作压力正常。第5款同步注浆系统应符合下列规定：1）搅拌机安装完毕；2）系统管路布置合理第6款集中润滑系统1）系统管路布置合理；2）各润滑部位无油脂溢出；3）各循环开关动作次数达到设计值。第7款液压系统应符合下列规定：1）系统管路配管布置合理；2）系统的泵组工作声音正常，无异常振动；3）各系统的调定压力符合设计要求；4）各系统空载压力正常；5）所有系统工作的泄油压力正常；6）各传感器、压力开关、压力表等工作正常；7）各系统经耐压试验，无泄漏；8）系统处于工作状态时，油箱温度正常。第8款铰接装置应符合下列规定：1）铰接液压缸配管线路、阀组等布置合理，状态良好；2）铰接液压缸的伸缩动作状况、动作控制和油缸行程良好；3）铰接液压缸工作压力符合设计要求；4）密封装置集中润滑工作正常，密封圈充满油脂。第9款电气系统应符合下列规定：1通电前验收项目：1）电器型号、规格符合设计要求；2）高、低压箱柜等符合要求；3）电器安装牢固、平正；4）电器接地符合设计要求；5）电器和电缆绝缘电阻符合安全标准。2通电后验收项目：1）操作动作宜灵活、可靠；2）电磁器件无异常噪声；3）线圈及接线端子温度不超过规定值。第10款渣土改良系统应符合下列规定：1）泡沫泵性能符合设计要求，运转状况正常；2）积压式输送泵能力符合设计要求，管路布置连接正确。第11款盾尾密封系统应符合下列规定：1）密封刷的安装质量符合要求；2）密封油脂注入泵性能符合设计要求，运转状况正常。4.3盾构姿态控制4.3.1~4.3.4盾构掘进施工中，应经常测量和复核隧道轴线、管片状态及盾构姿态，发现偏差应及时纠正。应采用调整盾构姿态的方法来纠偏，纠正横向偏差和竖向偏差时，采取分区控制盾构推进千斤顶的方法进行纠偏；纠正滚动偏差时采用改变刀盘旋转方向、施加反向旋转力矩的方法进行纠偏；曲线段纠偏时可采取使用盾构超挖刀适当超挖增大建筑间隙的办法来纠偏。当偏差过大时，应在较长距离内分次限量逐步纠偏。纠偏时应防止损坏已拼装的管片和防止盾尾漏浆。4.4盾构始发掘进控制4.4.1~4.44.4.4在盾构起始段50~5 一般地段下盾构掘进控制5.1一般规定5.1.1一般地段定义：盾构法隧道施工中，除去盾构始发、盾构到达及特殊地段之外的一般性地段。可从盾构掘进两环以上的状态测量资料分析出盾构掘进趋势，并通过地表变形量测数据判定预设的土仓压力的准确程度，从而调整施工参数，制定出当班的盾构掘进指令。盾构掘进指令一般包括以下内容：每环掘进时的盾构姿态纠偏值、注浆压力与每环的注浆量、管片类型、最大掘进速度和推进油缸行程差、最大扭矩、螺旋输送机的最大转速等。5.1.3适当保持土仓压力的目的是控制地表变形和确保开挖面的稳定。如果土仓压力不足，可能发生开挖面漏水或坍塌；如果压力过大，会引起刀盘扭矩或推力的增大而导致掘进速度下降或喷涌。土仓压力是利用开挖下来的改良渣土充满土仓来建立的，通过使开挖的渣土量与出土量相平衡的方法来保持。因此，应根据盾构推进中所产生的地表变形，刀盘扭矩、推力和推进速度等的变化及时调整土仓压力。应根据土仓压力的变化及时观测并适当控制螺旋输送机的转速。5.2盾构推力5.2.1盾构推力的大小主要考虑以下几个方面：1.开挖面前方压力的阻力；2.盾构机主体与周围土体之间的摩擦力；3.刀具切入土体的阻力；4.后台设备的牵引阻力；5.盾构周围的突起物的阻力。盾构推力可用以下经验公式进行推算：式中：De—盾构机外径（m）；PJ—单位掘削断面上的经验推力，取值范围为700~1300kN/m2。在选择参数过程中，应具体结合实际地层条件，避免参数选择不当引起掘进问题。5.3推进速度5.3.1为了保证盾构推进速度，盾构在通过建（构）筑物及管线前，应选择在适当位置进行刀具的检查或更换，避免在通过建（构）筑物及管线附近进行检查或更换，减少因长时间停机而引起地面较大沉降得风险。同时，应对盾构及后配套设备系统进行仔细全面检修，确保通过时不出现机械故障，并对可能产生的故障预先做好维修管理准备，备足主要零配件，减少通过建（构）筑物及管线段停机检修的风险。5.4掘削扭矩5.4.1掘削扭矩大小的设定考虑了以下几个方面：1.掘削刀盘正面，侧面与地层土体的摩擦力扭矩；2.刀盘切入地层时地层的抗力扭矩；3.刀盘和搅拌叶片的搅拌扭矩；4.密封决定的摩阻力扭矩；5.轴承摩阻力决定的扭矩；6.减速装置摩擦损耗扭矩。掘削扭矩的大小与盾构机外径的相关性极大，同时应考虑刀盘支承方式、地层地质条件对掘削扭矩的影响。5.5刀盘转速5.5.1刀盘转数应与推进力、掘削扭矩刀盘转数不宜过大或过小，转数过小，将导致掘进速度降低；转数过大，将扰动开挖面，并将加速磨损刀具及刀盘。5.6土仓压力5.6.1土仓压力应保持稳定平衡，能维持开挖面的稳定。土仓压力的大小对地表的沉降有直接的影响，土仓压力设定前必须对刀盘位置处地层的水土压力进行理论计算。6 出土管理6.1渣土改良6.1.1、6.1.2成都地铁主要穿越富水砂卵石地层，具有含水量大、透水性强、结构松散、单个岩块强度高、卵石起骨架作用的特点。根据盾构穿过的地层条件，可有选择地向土仓内适当注入泥浆或水、泡沫剂、聚合物、矿物材料等，以改良仓内土质，使其保持一定程度的塑性流动状态。在粗颗粒含量较多的地段，宜采用减小泡沫注入量，增大矿物材添加量的改良方法；在细颗粒含量较多的地段，宜采用减少矿物材添加量，增大泡沫注入量的改良方法。高水头地段，应尽量减少泡沫用量，增大高浓度粘土注入率。建立土仓内平衡土压力，保持开挖面的稳定，同时易于排土。6.1.3建议采用“泡沫+矿物材料”的改良方案对土体进行改良，发挥两种材料的互补性能，泡沫主要在细颗粒中起到减磨和提高流动性的作用，矿物材料主要起到增加细颗粒含量，提高渣土流塑性和抗渗性。6.2添加材要求6.2.1~6.2.3添加材可选用泡沫、聚合物、硅溶胶、矿物材料等。添加材应能辅助稳定掘削面，提高开挖土体的流塑性，保证土料能不断地流送到螺旋输送机，防止渣土卡住刀盘，大块卵石沉入土仓底部，造成出渣困难，渣土阻塞。提高渣土的抗渗性，在螺旋输送机形成栓塞效应，防止发生喷涌。减小对刀盘和螺旋输送机的磨损与破坏；减小对螺旋输送机的磨损。当采用矿物类或水溶性高分子类添加剂时，有时渣土呈泥状，需要作为工业废弃物进行处理。6.3出土体积控制6.3.1每环出土体积理论值计算公式为式中：D—盾构切削外径（m）；S—预制管片幅宽（m）。开挖地层的松散系数应根据地勘资料和试验进行测算。实际出土体积计算值为：“理论值×松散系数”。6.3.2出土量的控制必须与掘进同时进行；出土量的管理必须采用适合于运出设备的管理方法。掘进过程中应根据盾构机千斤顶的推进速度合理调整螺旋输送机的转数，保持刀盘的掘土量与螺旋输送机的排土量相等，防止出土量过多和过少引起的地面沉降和地面隆起。当发现土仓内的土压值以及出土量有异常时，应及时调整掘进参数；情况严重时应进行停机检查。6.4出土重量控制6.4.2出土重量的管理方法应采用切削土砂运输车重量进行验收，可采用45t龙门吊带电子秤进行称量。渣土管理员、龙门吊司机必须参与出土重量控制，形成书面文字记录。6.5螺旋输送机6.5.1螺旋输送机的排土机构有轴式（带轴）螺旋输送机和带式（无轴）螺旋输送机两种。一般情况下，当重视止水时应选择轴式，当用轴式不能搬出预计的卵砾石时选择带式。具体选择应当根据开挖土质、地下水压力、可能砾石大小等因素做出适当的选择。6.5.2、6.5.3根据螺旋直径、轴径（当为带式时为中空直径）、螺旋间距及板厚可以求出可搬出的卵砾石的最大尺寸，避免堵塞螺旋输送机。螺旋的磨耗与转速成正比，转速过大会引起螺旋产生异常磨耗。另外，为搬出大粒径卵砾石而加大螺旋输送机直径会使螺旋转动变慢甚至转速控制不稳定。因此，考虑到防止螺旋的异常磨耗，螺旋转速NS的上限以下式为目标值：NS≤25r/min另外，为确保螺旋转动控制的稳定性，螺旋转速NS下限以下式为目标值：NS≥2r/min6.6防喷涌6.6.1提高泡沫注入率，加强渣土改良效果。掘进过程中，当地层地下水压很高时，可以适当加长螺旋输送机，或者采用二次螺旋输送机，防止喷涌。当遇到水量较大的地段时，应采用螺旋输送机双闸门控制，加注泥浆或高效聚合物，防止喷涌，必要时采用保压泵碴装置。同时，利用盾构机配套的二次注浆设备及时注浆，防止管片周围的地下水串通，避免喷涌。6.6.2为防止盾构掘进时，地下水及同步注浆浆液从盾尾窜入隧道，必须在盾尾钢丝刷位置压注盾尾油脂，确保施工中盾尾与管片的间隙内充满盾尾油脂，达到盾构的密封效果。6.6.3土压平衡模式掘进过程中，保持掘削面土压力平衡，避免土压力失衡导致土体扰动使地下水流向土仓，引起喷涌。6.7出土记录管理6.7.1、6.7.2施工人员应逐项、逐环、逐日做好施工记录，记录内容见出土量记录表。同时，盾构机操作手、渣土管理员、龙门吊司机必须参与出土量记录管理，形成书面文字记录。应对记录文件进行校核，当出现异常情况时应及时调整盾构掘进参数，同时密切关注地层变化情况，进行相应措施处理。7 壁后注浆7.1一般规定7.1.1同步注浆是在盾构掘进的同时通过安装在盾构壳体外侧的注浆管和管片的注浆孔进行壁后注浆的方法；即时注浆是在掘进后迅速进行壁后注浆的方法；二次注浆是对壁后注浆的补充，其目的是填充注浆后的为填充部分，补充注浆材料收缩体积减小部分，处理渗漏水和处理由于隧道变形引起的管片、注浆材料、地层之间产生剥离状态进行填充注浆使其形成整体，提高止水效果等。注浆方法、工艺和单、双液材料等应根据地层性质、地面荷载、允许变形速率和变形值等进行合理选定。建议采用硬性浆液或双液材料。7.2注浆参数的选择7.2.1注浆压力应根据计算确定。注浆出口压力应稍大于注浆出口处的静止土压力，注浆压力一般大于注浆出口压力0.1~0.2MPa。通过计算的注浆压力不应过大导致浆液溢出地面或造成地面隆起，也不应过小而降低注浆作用。7.2.2同步或即时注浆的注浆量宜按下式计算：式中：Q—注浆量（m3）；λ—充填系数，根据地质情况，施工情况和环境要求确定；D—盾构切削外径（m）；d—预制管片外径（m）；L—每次充填长度（m）。在施工中注浆量根据注浆效果应作调整，注浆量与盾构掘进时扰动土层范围有关系，扰动范围是变量，一般情况下充填系数取1.3~1.8；在地下水量大的地段，充填系数一般取1.50~2.50。7.3注浆材料7.3.2注浆原材料的选用应按地质条件及环保要求并经试验合理选定，一般要求如下：1.注浆作业全过程浆液不易产生离析；2.具有能完全填补盾尾空隙的流动性，易于注浆施工；3.压注后浆液固化收缩率小；4.早期强度应大于土体强度；5.有较好的不透水性；6.结硬后材料不应有游离水的出现；7.使用前必须进行材料试验，符合要求后方可正式用于工程。7.4二次注浆7.4.2应以注浆压力来控制注浆量，注浆压力达不到时不能停住，保证浆液填满开挖间隙。建议注浆量以注浆压力达到0.35~0.40MPa为标准，7.5注浆作业管理7.5.3注浆时应观测并控制注浆压力、注浆量，防止泄露，并作好记录，记录内容见盾尾注浆记录表8 刀具更换8.1换刀地点8.1.1~8.1.3盾构通过砂卵石地层时，为保证施工连续性和安全性，需要更换刀具。更换刀具作业顺序一般为先除去土仓中的渣土，清除刀头上粘附的砂土，设置脚手架，确认需要更换的刀头，运入工具、刀具、器材，进行拆卸、更换刀具。由于更换刀具作业复杂而且时间较长，容易造成盾构整体下沉、地层变形、地表沉降、损坏地表和地下建（构）筑物等。因此，应采取地层加固措施，保持开挖面稳定。盾构经过特殊地段前应进行刀具检查，根据刀具情况考虑是否换刀。8.2换刀方法8.2.1、8.2.2砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，单个岩块强度高，受外界的扰动敏感，常用的降水加固、注浆加固、围护桩加固等方法均不能适应砂卵石地层。通过合适的辅助手段封闭地层，能够在砂卵石地层实现带压换刀。通过气压可阻止来自开挖面的涌水，同时对周围土层起到排水固结的作用，增强土体强度，增加开挖面的稳定性。8.3带压换刀8.3.1带压作业施工应注意下列事项：1.带压换刀前必须根据换刀地点的地层情况，配制相应的膨润土浆液注入土仓，再向土仓中施气压把浆液压渗入已经开挖的隧道内壁（含盾尾至刀盘开挖面的隧道壁），当在隧道内层形成200-300mm止水墙，达到土仓中0.3MPa气压下稳20min时，开始排出土仓中部分碴土；2.在开仓作业过程中，应尽量维持压力，使气压的变化值控制在可控范围之内；3.由于换刀需要转动刀盘时，必须听从仓内人员的指挥。刀盘转动速度控制在0.2rpm以下；4.注意焊接、漏电、打磨、破碎卵石等作业时可能引起的火灾；5.根据温度情况来决定工作的安全与否，一旦温度过高而不利于安全有效的工作时，必须中断作业；6.在作业过程中发现盾构机意外停止高压电，启动备用发电设备（配备35kw内燃空气机）时，立刻关闭土仓闸门，回到人仓，等待降压。8.3.3刀具更换记录应包括刀具编号、原刀具类型、刀具磨损量、刀具运行时间、更换原因、更换刀具类型、位置、数量、更换时间更换作业人员等。9 盾构接收9.2盾构接收掘进控制9.2.1为了达到隧道贯通误差的要求和使盾构准确进入工作井已设置的洞门位置，因此规定在盾构到达前150m，对盾构轴线进行复测和调整。9.2.2为防止由于盾构推力过大以及盾构切口正面土体挤压而损坏工作井洞门结构，当切口离洞门10m起应保证出土量，切口离洞门围护结构300-500mm时盾构应停止掘进，并使切口正面土压力降到最低值，以确保洞门围护结构破除施工安全。10 盾构停机重启10.1带压换刀作业完成后盾构重启10.1.1带压作业完成后，可向土仓注入膨润土，此时土仓内空气被压缩，通过压力传感器可以看到仓内压力的变化，可通过仓内排气阀调节保持恒定的支撑压力，重复以上动作至满仓，此时土仓内重新建立以改良渣土为土仓承压介质的土压平衡，启动刀盘恢复掘进。10.1.2刀盘空转时，位于刀盘前方的土体受到扰动，土体结构松散，自稳能力降低，容易发生塌陷，最终发展到地表。10.2盾构长时间停机重启10.2.2穿越前保证盾构机状态完好，对推进系统各泵组、螺旋机、刀具、渣土改良系统、盾构等重要部位进行检查、保养。11 特殊地段盾构施工11.1一般规定11.1.1特殊地段主要包括以下情况：11.2特殊地段的施工措施11.2.1在软硬不均的地层下，最大的危害是硬地层造成掘进速度慢，但在较慢的掘进速度下，软土层容易造成超挖，导致地面严重沉降。在施工之前，应根据复合地层地质情况，优化盾构机配置，减少刀具出现严重偏磨、工作面不稳定、软土部分超挖等情况发生。施工中应定期检查和更换刀具，特别对边缘刀应加强检查，确保有效挖掘直径。对刀具的磨损应有一个正确的估计，提前对地层进行加固，保证刀具更换顺利进行。向刀盘前面注入足量的添加剂，使土仓中的土呈流塑状。适当降低盾构的推进速度和推力，严格控制刀具的切入量。提高注浆量，正确选用和安装管片，加强盾尾密封油脂注入，有效防止管片破损和错台。以控制出土量为原则控制地层的沉降。11.2.2在穿越河道施工中，严格控制盾构的设定平衡压力、注浆压力、出土量等参数，控制盾构的姿态，减少对土体扰动，避免造成河底漏水危害。在河中段，地层中含水量较高，砂卵石渗透系数较大，应利用调整平衡压力，注入添加剂改良渣土抗渗性。盾构穿越河道，可能发生切口冒顶、盾尾漏泥、漏水等情况，对施工构成重大威胁，应提前做好应急措施，并采取相应的预防措施。11.2.3第1款第2款小半径曲线施工使用超挖刀开挖，超挖量大，小半径隧道容易掘进，但会造成地层松动使隧道变形增大，因此应将超挖量控制在允许范围内。为使盾构获得充分的反力，注浆材料应选择体积收缩率小，早期强度高的材料，且注浆量需要适当增加。第3款由于盾构前部较重，自重向前方倾斜，因此在上坡掘进时，需要加大下半部范围盾构千斤顶推进能力。第4款城市地下管道数量众多，走向、埋深、结构形式变化多，允许变形量小且不易确定。盾构穿越易对起造成泄露、破坏或者爆炸，影响管道及周围的安全，所以施工前应查明盾构穿越地下管线地段管线位置、走向、结构形式、允许变形量