土压平衡盾构机隧道施工技术前4部分

®中铁隧道装备制造有限公司

中国中铁CHINARAILWAYTUNNELINGEQUIPMENTCO.,LTD

专皿制造专此服务

、,▲、A

甯中铁装备刖S

盾构法施工一般包括：盾构整体筹划、组装调试、盾

构始发、盾构隧道掘进、盾构到达、盾构解体吊出等过程。

甯中铁装备刖租

管片用埠

segment

盾构施工工艺图

创造责任荣誉沟通

录

甯中铁装备4

第一部分：盾构施工准备

第二部分：盾构始发

第三部分：盾构正常掘进

目录

第四部分：盾构到达

第五部分：质量通病与防范措施

第六部分：工程事故案例

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备施工准二

盾构施工准备主要包括以下几个方面:

♦技术准备

♦物资准备

♦人员准备

♦场地准备

甯中铁装备施工准

、技术准备

■了解工程条件，包括水文地质条件，施工场地条件,

管片运输与渣土消纳条件，噪音影响，供电、供水、

排污条件，民扰、扰民问题，拆迁占地等；

■地面建筑物与地下管线调查，地下管线必须逐一现场

核实；在盾构掘进前必须进行地下空洞探测；

■编制施工组织设计和临时用电施工组织设计;

■风险源识别与分析，编制专项方案（包括工程自身风

险和盾构开仓检查、换刀带来的风险）

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备施工准

■编制项目进度计划（特殊地层必须考虑刀盘、刀具检

修以及由其引起的施工占地协调、管线改移等对整个

工程工期的影响）；

■制定盾构施工过程管理措施与控制目标；

■编制盾构施工辅助工程专项施工方案（包括盾构机及

龙门吊、砂浆搅拌站等大型设备运输、组装及解体方

案、盾构始发和接收端头加固方案、始发与接收方案、

联络通道和其他附属工程施工方案、渣土坑施工方案、

盾构防水等方案、需要中途进行刀盘刀具检修的还需

编制专项方案）

■建立质量保证体系与绿色、环保、文明施工体系

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备施工准二

二、物资准备

■盾构机及大型运输、吊装设备选用

■盾构施工配套垂直运输设备、水平运输设备选型与采购

（龙门吊、电瓶车、管片车、渣土车等），需注意点

•制造与采购周期

•电瓶车的选择必须考虑多个工程的使用以及隧道纵坡对

其牵引力的影响

■砂浆制备与泵送设备（搅拌站、砂浆输送泵、砂浆车）

甯中铁装备施工准

■盾构始发、过站、接收用钢结构（反力架、反力环、基

座、过站小车）

■盾构机后配套管线及运输通道（供水管、排水管、盾构

机供电电缆、隧道内照明、轨道、枕木、走道板等）

■盾构配件及耗材（刀具、常用配件、盾尾密封油脂、泡

沫、膨润土、润滑油脂等）

■现场临时用电、临时用水材料，应急发电设备

■场地内装载、搬运设备（装载机、叉车、挖掘机）

■工地通用机械（空压机、电焊机、切割机等）

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备施工准二

三、人员准备

■建立组织机构

■制定岗位职责

■管理人员安全教育、业务培训

■作业工人安全教育、业务培训

■持证上岗

■所有人员签订劳动合同，办理工伤等各项保险

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备施工准二

四、施工现场准备

盾构施工场地布置应统筹考虑，协调合理，绿色施工。

主要包括：垂直运输系统、拌浆系统、临时水电系统、排

水系统、消防系统、弃土坑、管片存放场及其他设施等。

施工准

中国中铁中铁装备

盾构施工场地平面图

创造责任荣誉沟通

■■

甯中铁装备4录

第一部分：盾构施工准备

第二部分：盾构始发

第三部分：盾构正常掘进

目录

第四部分：盾构到达

第五部分：质量通病与防范措施

第六部分：工程事故案例

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

、始发阶段工作内容

始发技术包括始发端头处理，洞门凿除，盾构始发

基座的设计加工、定位安装，反力架的设计加工、就位，

洞门密封的安装，盾构组装调试，其他保证盾构推进用设

备、人员、技术准备等。

中国中铁中铁装备

洞口土体加固

始发流程洞口凿除---------->

------------V

安装盾构始发托架

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备X口,

二、始发准备工作

1、洞门凿除

(1)、始发洞口的地层处理

在盾构始发之前，一般要根据洞口地层的稳定情况

评价地层，并采取有针对性的处理措施。地层处理一般

采取如“固结灌浆”、“冷冻法”、“插板法”等措施

进行地层加固处理。选择加固措施的基本条件为加固后

的地层要具备最少一周的侧向自稳能力，且不能有地下

水的损失。常用的具体处理方法有搅拌桩、旋喷桩、注

浆法，SMW工法、冷冻法等。选择哪一种方法要根据地层

具体情况而定，并且严格控制整个过程。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

(2)、洞门的取芯检测

盾构始发前需在洞门上开16个观察孔，观察是否有

渗漏水现象，若有渗漏水现象，马上封堵观察孔，采用

冷冻法加固的洞门，继续冷冻，延长冻结时间。采用旋

喷桩加固的洞门，采用注浆法止水，直至观察孔不再渗

漏水为止。

芯样的连续

性芯样

，的

强度测

试。

观察取芯孔

等建

议取

样，的置

孔位

在桩与的

桩

搭接处

。

>

S

创造责任荣誉沟通

T

甯中铁装备

（3）、始发洞口维护结构的凿除

整个施工一般分两次进行，第一次先将围护结构主

体凿除，只保留维护结构的钢筋保护层，在盾构始发前

将保护层混凝土凿除。

在凿除完最后一层混凝土之后，要及时检查始发洞

口的净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范

围之内。

X口,

甯中铁装备

2、始发托架的安装

在洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构

始发姿态的空间位置，始发托架安装原则为盾构机轴心

线必须与隧道轴心线重合，遵循此原则可以反推出始发

台架的安装高程。同时始发托架的安装高程比线路标高

统一抬高20nlm。使盾构机始发能保持一种抬头趋势。始

发托架安装高程误差控制在土5mm之内，左右偏差控制在

士lOmm之内。由于始发台在盾构始发时要承受纵向、横

向的推力以及约束盾构旋转的扭矩，所以在盾构始发之

前，必须对始发托架两侧用型钢加固。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备X口,

创造责任荣誉沟通M―激::-

公’公公

甯中铁装备

3、盾构的组装与调试

在车站范围内盾构掘进相反方向80米铺设盾构机台车

行走钢轨，并将钢轨延伸到始发架上。

盾构分段吊入井下，在井下始发托架上进行正确组装

就位，并连接台车，完成后由专业技术人员对整机调试

验收。盾构下井吊装顺序：组装下井的顺序依次是6#台

车一5#台车一4#台车一3#台车一2#台车一1#台车一连接

轿一管片运输车一螺旋输送机一中盾一前盾一刀盘一管

片安装机f盾尾。

盾构姿态与设计轴线竖直趋势偏差＜2%。，水平趋势

偏差V±3%o

创造责任荣誉沟通

X口,

创造责任荣誉沟通

分体组装

甯中铁装备

4、反力架的安装

在盾构主机组装完毕后，进行反力架的安装。由于

反力架为盾构始发时提供反推力，在安装反力架时，安

装原则为纵向轴线应与隧道设计轴线重合，反力架端面

应与始发台轴线垂直，反力架端面法线与始发台轴线的

夹角应〈土2%。，以便盾构轴线与隧道设计轴线保持相对

平行。安装时反力架与车站结构连接部位的间隙用钢板

要垫实并焊接好，以保证反力架脚板有足够的抗压强度。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

5、洞门密封的安装

洞门密封是为盾构在始发时防止背衬注浆砂浆外泄

所用，按种类分有压板式和折叶式两种，其中折叶式越

来越被人们所认可。洞口密封的施工分两步进行施工，

第一步是在车站结构的施工工程中，做好始发洞门预埋

件的埋设工作，要特别注意的是在埋设过程中预埋件必

须与车站结构钢筋连接在一起；第二步在盾构正式始发

之前，应先清理完洞口的硝土，再完成洞口密封的安装。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

洞口各构件装配图

扇形压板式洞门密封

创造责任荣誉沟通

X口,

预埋环

帘布橡胶板

折页压板

折页式洞门密封

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

6、洞口始发导轨的安装

在围护结构破除后，盾构始发台端部距离洞口围岩

必然产生一定的空隙，为保证盾构在始发时不致于因刀

盘悬空而产生盾构“低头”现象，需要在始发洞内安设

洞口始发导轨，以防止盾构在始发时产生前倾现象。在

安设始发导轨时应注意，在导轨的末端预留足够的空间,

以保证盾构在始发时，不致因安设始发导轨而影响刀盘

旋转。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

防磕头装置侧视图

洞圈正面图

防磕头装置详图

创造责任荣誉沟通

中铁装备WWW

中国中铁

7、负环管片的安装

a、负环管片安装准备

一般情况下，负环管片

在盾壳内的正常安装位置

进行拼装。在安装负环管

片之前，为保证负环管片

不破坏盾尾尾刷、保证负

环管片在拼装好以后能顺

利向后推进，在盾壳内安

设厚度不小于盾尾间隙的

方木（或型钢），以使管

片在盾壳内的位置得到保

证。

创造责任荣誉沟通

第一环负环管片拼装成圆后，用4〜5组油缸完成管片的

后移。

管片在后移过程中，要严格控制每组推进油缸的行程，

保证每组推进油缸的行程差小于10mm。在管片的后移过程

中，要注意不要使管片从盾壳内的支撑上滑落。

c、负环管片与负环钢管片的连接

负环管片的最终位置要以推进油缸的行程进行控制，在

负环管片与负环钢管片之间的空隙用早强砂浆或钢板填满。

d、负环管片的拼装类型

在安装井内的负环管片的拼装类型一般采用通缝拼装，

主要的优点是保证能及时、快速的拆除负环管片，在施工

过程中要利用此井进行出渣、进管片。在中间竖井内一般

采取错缝拼装，以提高管片拼装的成圆度和管片拼装施工

的安全。

创造责任荣誉沟通

X口,

整环拼装

半环拼装

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备X口,

三、始发掘进

随着负环管片和正环管片的安装，刀盘开始切削到

土体，螺旋输送机开始出土，盾构开始掘进，直至初始

掘进完成。

a、空载推进

盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸

行程和限制盾构每一环的推进量。

要在盾构向前推进的同时，检查盾构是否与始发台、

始发洞发生干涉或是否有其他异常事件或事故的发生，

确保盾构安全的向前推进。

b、始发时盾构姿态的控制

盾构在始发台上向前推进时，一般通过控制推进油

缸行程使盾构机基本沿始发台向前推进。在保证盾构正

常推进的情况下，稍微降低总推力和刀盘扭矩一_一

创造责任荣誉沟通:浓一浓=:

呸＞”2

甯中铁装备盾构始发

一般不进行姿态调整，如盾构出现较大的偏差时，

可以通过适当的调整推进油缸行程进行合理的纠偏，纠

偏趋势值原则上不大于土2%。。

c、始发时盾构推进参数的控制

始发掘进时应严格控制总推力、推进速度、刀盘扭

矩、刀盘转速等参数。

甯中铁装备

四、反力架、负环管片的拆除

反力架、负环管片的拆除时间根据洞口地段的围岩

条件、背衬注浆的砂浆性能参数和盾构的始发掘进推力

决定。（当然包括与盾构机主机和后配套全部进入区间

隧道、负环管片拆除工作结合来决定）一般情况下，要

根据管片与围岩之间摩擦力的大小来决定（管片与围岩

之间存在着摩擦力、背衬注浆材料与管片的胶着力、注

浆材料与管片之间的咬合力。胶着力因砂浆早期强度低,

咬合力因管片背面比较光滑，二者都可以忽略不计），

当盾构掘进推力小于管片与围岩之间的摩擦阻力后，即

可根据工序情况和工作整体安排，开始进行反力架、负

杯簪匕/丘隆一一

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

管片与围岩之间的摩擦力计算公式为：

F二冗XDXfOXEO

式中：F——为管片与围岩之间的摩擦力；

D——为管片的直径；

fO——砂浆与围岩2间的摩擦系数，一般

^0.1-0.15；

E0——隧道中间位置的松弛土压力。

根据经验，掘进100m以上（同时前50环管片完成

掘进7日以上），可以根据工序情况和工作整体安排,

开始进行反力架、负环管片的拆除。

X口,

五、始发机具与材料

始发过程所需用的主要机具与材料如下表:

序号名称型号数量备注

1空压机10m/min1台

2风镐4把

3电焊机2台

1管片运输车1辆

5砂浆运输车6m31辆

6出渣矿车16m33辆

7机车1辆

8门吊40T1台

9始发台1个

10反力架1付

11负环钢管片1环

「」套—

创造责任荣誉沟通：X：*：

中国中铁

六、劳动组织

在始发过程中按工序劳动力组织如下表:

序号工种班次人数备注

1主司机2班1人

a

2管片司机3人

a

3注浆司机1人

a

1调车员1人

a

5机车司机1人

a

6门吊司机1人

a

7材料供应2人

a

8搅拌司机2人

9值班工程师1人

a

10工班长1人

■■■■

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

七、始发准备及初始掘进控制要点

■洞口端头加固应达到设计要求。

■洞门破除前要进行加固区域的取芯试验和洞口水平打

孔观察，确保洞门破除安全。洞门破除后，检查洞门

内周边的钢筋等是否清除干净，以免妨碍盾构掘进时

刀盘转动。

■洞口密封装置的安装要牢固，采用压板式密封装置时,

随着盾尾脱离或进入竖井，及时调整压板的位置。

■负环管片拼装位置要准确，脱出盾尾后必须及时支撑

、固定。

甯中铁装备

■盾构在空载向前推进时，主要控制盾构的推进油缸行

程和限制盾构每一环的推进量。要在盾构向前推进的

同时，检查盾构是否与始发基座、始发洞口发生干涉

或是否有其它异常情况，确保盾构安全的向前推进。

■为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密

封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。

■盾尾钢丝刷需安装牢固,在拼负环前人工将盾尾钢丝

刷中填充满盾尾油脂。

■盾构在未完全进入洞门前，在盾壳上焊接防扭转装置,

并随盾构的推进逐次割除。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

■始发时盾构坡度可略大于设计坡度，在穿越加固区域

施工时,土压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜

过快，施工过程中根据地层变形量等信息反馈，对土

压力设定值、推进速度等施工参数进行调整。盾构完

全进入洞门1〜2环后可进行初始注浆，选取注浆压力

时要综合考虑地面沉降要求和洞门密封装置的承受能

力。前10环注浆压力不宜过高，宜采用速凝型浆液。

■在洞口开始注浆时，要在盾构两侧派人严密监测洞口

密封是否有异常情况，是否需要封堵，或者采取其他

加固措施。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

■在中心刀距离土面30〜40cm时，开始转动刀盘，并及

时加入添加剂，并注意推力、刀盘扭矩的控制。

■盾构在初始掘进阶段须对地表变形进行监测，沿轴线

方向须布设沉降点，并加设横断面监测点。

■盾构始发阶段应注意控制盾构推进的初始推力、刀盘

扭矩等参数。

甯中铁装备4录

第一部分：盾构施工准备

第二部分：盾构始发

第三部分：盾构正常掘进

目录

第四部分：盾构到达

第五部分：质量通病与防范措施

第六部分：工程事故案例

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

正常掘进及其控制要点

♦渣土改良

♦土压管理

♦掘进控制

♦注浆管理

♦管片拼装

♦开仓作业

♦控制要点

创造责任荣誉沟通

中国中铁中铁装备

一、渣土改良

渣土改良是盾构顺利掘进的重要环节，常用的渣土改良材料有泡沫、膨润

土、高分子材料等，施工中根据不同的地层，加入不同的渣土改良材料。北京

地区的砂卵石地层一般通过同时添加泡沫和高密度膨润土也来改良土体，增加

土体流动性和粘滞力，降低刀盘、刀具磨损，并使砂子和卵石同时排出土仓。

创造责任荣誉沟通

中国中铁中铁装备

二、土压管理

■土压设定与土压修正

土压力P=P0=KOX。cz=KO（X丫iXhi）,yi>hi为上覆土层的天然容重

和土层厚度，K0为侧压力系数。

在掘进施工之前，应根据沿线隧道埋深、地质和水文等参数，计算出土

压设定值，列表以指导施工。盾构施工中的土压及其管理影响因素多、涉及

面广、每个项目甚至不同的区段都有很大的变化，需要综合考虑方能取得一

个合理的初始值，并在实施过程中逐步获得一个有效的土压值。一般按照静

止土压值进行推进控制，土体自稳性好的以松弛土压值进行控制，特殊地段

按照主动土压控制。

■盾构掘进的出土管理

满足土压管理下的合理出土速度，主要靠控制螺旋输送机的转速来调节,

出土管理是进行土压管理的有效措施。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

二、掘进控制

掘进时应控制好掘进方向，在直线掘进时避免盾构蛇行，在曲线掘进时

适当设置变向提前量，尽量减小纠偏幅度。在盾构掘进中常纠偏、小角度纠

偏从而达到减少地层扰动和地面沉降的效果。提前量的大小应在实践中不断

总结，提前量应与隧道稳定时的反方向偏移量相吻合。

隧道曲线掘进和大角度纠偏易引起管片安装的错台和整体隧道的反方向

«

中国中铁中铁装备

四、注浆管理

■惰性浆液与硬性浆液

惰性浆液：优点一满足充填空隙的要求；对盾尾刷的危害小；不会“糊住”

盾尾；缺点一凝固慢；稳定管片作用差；易造成隧道的偏移，尤其是隧道纠偏

和曲线掘进时。硬性浆液：优缺点与惰性浆液正好相反。

■注浆量及注浆压力

考虑到纠偏引起的地层损失、盾构壳体拖泥引起的地层损失、浆液体积收

缩和具体的地层特点等因素，注浆时实际注浆量应为理论空隙体积的120%—

180%,通常采用150%。注浆压力应为保证足够注浆量的最小值，同时应与开

挖仓内的土压力相匹配。注浆速度应是使浆液充填速度与盾构掘进速度一致。

注浆速度过快，注浆压力必然上升，易造成盾尾漏浆；注浆速度过慢，注浆充

填效果不易达到要求，易引起地面沉降。

创造责任荣誉沟通

中国中铁中铁装备

■二次补浆

盾构施工后期沉降（盾尾后30-40米范围内）主要来自土体固结。虽然沉降

发展速度较慢，但累计值占到总沉降量的30-50%左右，及时二次补浆（特殊

情况要三次补浆）是防止隧道后期沉降的有效措施。

中国中铁中铁装备

五、管片拼装

■管片安装头必须拧紧,为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将

四条压板均匀地接触管片，避免拼装过程中吊装头被拔出，破坏管片引起安全

隐患。

■管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定本环其他管片的位置及

缝的宽窄。管片高于前一环相邻管片则c块的位置不够，若低于相邻块，则造成

纵缝过大，防水性能降低。因此，第一块应平整好，防止形成喇叭口。

■连接螺栓应先逐步初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。当后续盾构掘进至每环管

片拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧，拧紧

力矩达到300N•Mo

■管片C块安装方法为先纵向搭接1/3,然后安装器环向将C块推顶到预定位置再

纵向插平。C块及Bl,B2相应相邻面止水条，应在安装前涂润滑剂，润滑剂为黄

油或肥皂液，在管片纵向止水条上涂抹好。

■安装时注意小心轻放，避免损坏管片和止水条；其他非操作人员不得进入安装

区；吊运管片时，吊运范围内不得站人。

创造责任荣誉沟通

创造责任荣誉沟通

中国中铁中铁装备

六、开仓作业

盾构掘进过程中会遇到刀具磨损、刀盘结泥饼、泡沫管堵塞等情况，在广

州、深圳等复合性地层中和北京砂卵石地层中施工时这些问题较易发生，需要

进仓作业才能解决问题，开仓作业分为常压开仓和带压开仓。

■常压开仓

中国中铁中铁装备

■带压开仓

(1)首先视开挖面地质情况决定是否向刀盘前方注入稠膨润土液，如开挖面为

风化岩层不需注入，如松散地层则需注入，待挖掘室内排土完成后开始通风

进行仓内气体监测，方法同常压开仓。排土完成后向挖掘室内充入压缩空气,

调节到设定压力后观察压力是否稳定，压力稳定到设定值后需要进行地层稳

定性试验，保压2小时后压力无变化且地层无异常方可进行下一步操作。

(2)压气人员3人一组，仓门开启后组长首先在仓门口观察开挖面的稳定情况，

如发现围岩不稳定则立即关闭仓门，同时上报，待项目部及相关方研究后再

进行下一步行动；初步判断围岩稳定后方可进行下一步工作。

(3)依据减压规范的来安排仓内作业人员的工作时间和减压时间；在压气作业

过程中若有人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员，操仓员安排该人

员减压出仓。力口、减压过程中人员感到身体不适时，应立即电话通知操仓员,

操仓员应降低加、减压的速度。

创造责任荣誉沟通

中国中铁中铁装备

七、正常掘进控制要点

■高度重视渣土改良：砂卵石地层必须注意卵石和砂子一起排出土仓，膨润土

添加量不宜过大，防止刀盘“结泥饼”；粘土层中注意适当提高泡沫中空气

的含量，防止刀盘“结泥饼”。

砂

卵

石

地

层

刀

盘

照

片

甯中铁装备屈进

■减小刀盘扭矩，降低刀盘磨损，可通过调整添加剂注入量、降低推进速度、

选取合理的土压值来控制。一般刀盘扭矩控制在盾构机设计额定扭矩的60%

以内。

■推力控制在盾构设计范围内，一般在设计总推力的80%以内。控制盾构的转

动角，及时纠偏，保持良好的盾构掘进姿态。

■加强管片等物资进场检查和管片拼装质量控制，做好管片选型。

■加强出土管理与注浆管理，严格控制地面沉降。

■如需进仓作业、严格按程序进行开仓作业。

■做好盾构机及配套的龙门吊、砂浆站、电瓶车等设备的维修保养，确保连续

快速施工。

■加强对电瓶车驾驶人员的安全责任心教育，严格按照操作规程操作，严禁超

速、超载运行，确保施工安全。

■加强安全用电管理，尤其是对盾构机10KV高压电的管理。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备4录

第一部分：盾构施工准备

第二部分：盾构始发

第三部分：盾构正常掘进

目录

第四部分：盾构到达

第五部分：质量通病与防范措施

第六部分：工程事故案例

创造责任荣誉沟通

■■

甯中铁装备I」达

■到达接收方式

一般采用直接接收的方式，特殊情况下可采用接

收装置接收。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备1」达

到达施工流程

甯中铁装备

一、准备工作

♦盾构机定位及接收洞门位置复核测量

♦始发段的土体加固

♦洞门破除

♦洞门密封的安装

♦接收基座的安装

甯中铁装备

1、盾构机定位及接收洞门位置复核测量

在盾构推进至盾构到达范围时，对盾构机的位置进

行准确的测量，明确成洞隧道中心轴线与隧道设计中

心轴线的关系，同时对接收洞门位置进行复核测量，

确定盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划。在考虑盾构

机的贯通姿态时注意两点：一是盾构机贯通时的中心

轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏

差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上进行

适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

2、洞门密封的安装

为防止盾构机始发时推出的殖土损坏帘布橡胶板，

洞门防水装置在洞门第一次破除，砧土被完全清理干

净后安装。安装方法同于始发洞门。

（一）盾头未到前

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备0

3、接收基座的安装

接收基座的中心轴线应与隧道设

计轴线一致，同时还需要兼顾盾构

机到达姿态。接收基座的轨面标高

除适应于线路情况外，适当降低

20mm,以便盾构机顺利上基座。

为保证盾构刀盘贯通后拼装管片有

足够的反力，将接收基座以盾构始

发方向+5%。的坡度进行安装。

要特别注意对接收基座的加固，

尤其是纵向的加固，保证盾构机能

顺利到达接收基座上。

甯中铁装备

二、到达施工

1、贯通前测量

盾构到站前50m,要对洞内所有的测量控制点进行

一次整体的、系统的控制测量复测，对所有控制点的

座标进行精密、准确的平差计算。

2、盾构姿态调整

'盾构到达前50nl地段即加强盾构姿态和隧道线形测

量，及时纠正偏差确保盾构顺利地从到达口进入车站。

并根据实测的车站洞门位置进行必要的调整隧道贯通

时的盾构刀盘位置。

甯中铁装备

3、到达掘进控制

盾构进入到达段后，首先减小推力、降低推进速度和刀

盘转速，控制出土量并时刻监视土仓压力值，避免较大的地

表隆陷。贯通前5〜6环，进一步降低盾构掘进推力，掘进推

力维持在400t左右，推进油缸压力不大于40bar。在掘进的

同时，要注意维持土仓内的压力值，一般情况下，不采用开

敞式模式掘进。无论何种情况下，推进油缸压力均不能大于

60bar（特别是在管片安装时）。在贯通前的最后3环，要求

掘进速度控制在5~10mm/niin。

在到达阶段要密切关注盾构推进系统的推进速度和推进

压力以及掘进出土情况，当发现推力突然降低，硝土粒径突

然变大，推进速度同时加大的情况时，必须立即停机。在对

现场进行确认和检查之后，再作出进一步的详细的掘进指令。

僧中铁装备

4、最后几环管片的安装

当隧道贯通后，一般还需要安装5〜6环管片才能完成

区间隧道的管片安装。同时这几环管片随着隧道贯通后，

盾构前方没有了反推力，将造成管片与管片之间的环缝连

接不紧密，容易漏水。为确保管片接缝防水要求，在到达

地段安装每一环管片时，在每环管片的72°、144。、

226°、312°位置用N60X60X6的角钢与上一环管片相

连，并点焊连接牢固。在最后几环管片安装时，根据现场

实际情况，要在刀盘前方的预定位置，设置支挡，以防盾

构刀盘向前滑动。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备

待盾尾即将从区间最后一环管片滑落之前，再次检查

洞口密封情况，可从管片注浆孔向管片背后注入双液水泥

净浆。为确保浆液的饱满程度，水泥净浆的水灰比不小于

2：1,水泥净浆凝结时间不大于2min。注浆时，必须从所

有管片的注浆孔自下而上逐孔注入。

甯中铁装备

六、到达施工控制要点

■盾构推进至距接收井80〜100m时，进入盾构推进的到达

施工阶段，进行全线贯通测量，根据盾构的贯通姿态及

掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏

量不能过大。

■在盾构距离接收井50〜60m时，选择合理的掘进参数，逐

渐放慢掘进速度，以确保盾构掘进姿态良好为控制重点。

■盾构刀盘距离贯通里程小于10m时，专人负责观测接收洞

口的变化情况，始终保持与盾构司机联系，及时调整掘

进参数。如发现加固的混凝土或维护桩有较大的震动时,

立即通知主司机进一步降低盾构推力、刀盘转速以及推

进速度，避免由于刀盘前部土体太薄，造成刀盘前部形

成坍塌。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备1」达

■在拼装的管片进入加固区域后，浆液宜改为速凝型浆

液。

■当最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔,

注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门

的情况，如发现有漏浆可立即停止注浆，等待浆液凝

固后方可继续补注。

■盾构机进入接收井后及时对洞门口附近土体进行二次

回填注浆，避免洞口地面下沉。

■盾构接收基座高程宜比隧道轴线略低20mm。

■合理的管片选型应坚持倒盾构完全出洞，以确保洞口

地段管片拼装质量。

创造责任荣誉沟通

绿中铁装备

■盾构贯通前后，应通过降低推进速度、降低刀盘转

速、调整刀盘转动方向等方法使刀盘尽量靠近或到

达贯通岩面，停机后清除洞口殖土，割除洞口最后

的支撑结构，支撑结构切割顺序为先切割底部，后

切割上部。隧道贯通之后，要使盾构尽快全部出洞，

避免盾构在洞口长时间停留，以保证洞口地段围岩

稳定

■修构©达前，现场准备砂袋、水泵、水管、方木等

应急物资和工具。

创造责任荣誉沟通

甯中铁装备4录

第一部分：盾构施工准备

第二部分：盾构始发

第三部分：盾构正常掘进

目录

第四部分：盾构到达

第五部分：质量通病与防范措施

第六部分：工程事故案例

创造责任荣誉沟通

■■

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

质量通病与防范措施:

1.盾构基座变形9.管片端面不平整

2.盾构反力支撑位移及变形10.纵缝质量不符合要求

3.盾构始发（进洞）段轴线偏离设计工工,环缝质量不符合要求

4.盾构到达（出洞）时姿态突变工2.错缝拼装管片碎裂

5.盾构掘进轴线偏差13.管片整环旋转

6.注浆效果不佳工4.管片椭圆度过大

7.单液注浆管路堵塞15.管片接缝渗漏

8,双液注浆管路堵塞

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

一、盾构基座变形

在盾构进出洞过程中，盾构基座发生变形，使盾构掘进轴线偏离设计轴

线。

■原因分析：

①盾构基座的中心夹角轴线与隧道设计轴线不平行，盾构在基座上纠偏产生

了过大的侧向力；

②盾构基座的整体刚度、稳定性不够，或局部构件的强度不足；

③盾构姿态控制不好，盾构推进轴线与基座轴线产生较大夹角，致使盾构基

座受力不均匀；

（4）对盾构基座的固定方式考虑不周，固定不牢靠。

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■预防措施：

①盾构基座形成时中心夹角轴线应与隧道设计轴线方向一致，当洞口段隧道

设计轴线处于曲线状态时，可考虑盾构基座沿隧道设计曲线的切线方向放

置，切点必须取洞口内侧面处；

②基座框架结构的强度和刚度能克服出洞段穿越加固土体所产生的推力；

③合理控制盾构姿态，尽量使盾构轴线与盾构基座中心夹角轴线保持一致；

④盾构基座的底面与始发井的底板之间要垫平垫实，保证接触面积满足要求。

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

二、盾构反力支撑位移及变形

在盾构始发进洞过程中，盾构反力支撑体系在受盾构推进顶力的作

用后发生支撑体系的局部变形或位移。

■原因分析：

①盾构推力过大，或受出洞千斤顶编组影响，造成后靠受力不均匀、不对

称，产生应力集中；

②盾构后靠混凝土充填不密实或填充的混凝土强度不够；

③组成后靠体系的部分构件的强度、刚度不够，各构件间的焊接强度不够;

④后靠与负环管片间的结合面不平整。

甯中铁装备质量通病与防范措施

■预防措施：

①在推进过程中合理控制盾构的总推力，且尽量使千斤顶合理编组，使之均匀

受力；

②采用素混凝土或水泥砂浆填充各构件连接处的缝隙，除充填密实外，还必须

确保填充材料强度，使推力能均匀地传递至工作井后井壁。在构件受力前还

应做好填充混凝土的养护工作；

③对体系的各构件必须进行强度、刚度校验，对受压构件一定要作稳定性验算。

各连接点应采用合理的连接方式保证连接牢靠，各构件安装要定位精确，并

确保电焊质量以及螺栓连接的强度；

④尽快安装上部的后盾支撑构件，完善整个后盾支撑体系，以便开启盾构上部

的千斤顶，使后盾支撑系统受力均匀。

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

三、盾构始发（进洞）段轴线偏离设计

盾构始发（进洞）推进段的推进轴线上浮，偏离隧道设计轴线较大，待

推进一段距离后盾构推进轴线才能控制在隧道轴线的偏差范围内。

■原因分析：

⑴洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高。而盾构刚出洞时，开

始几环的后盾管片是开口环，上部后盾支撑还未安装好，千斤顶无法使

用，推力集中在下部，使盾构产生一个向上的力矩，盾构姿态产生向上

的趋势；

⑵盾构正面平衡压力设定过高导致引起盾构正面土体拱起变形，引起盾构

轴线上浮；

甯中铁装备质量通病与防范措施

⑶未及时安装上部的后盾支撑，使上半部分的千斤顶无法使用，将导致盾

构沿着向上的趋势偏离轴线；

⑷盾构机械系统故障造成上部千斤顶的顶力不足。

■预防措施：

①正确设计出洞口土体加固方案，设计合理的加固方法和加固强度。施工中

正确把握加固质量，保证加固土体的强度均匀，防止产生局部的硬块、障

碍物等；

②施工过程中正确地设定盾构正面平衡土压；

③及时安装上部后盾支撑，改变推力的分布状况，有利盾构推进轴线的控

制，防止盾构上浮现象；

④正确操作盾构，按时保养设备，保证机械设备的完好。

创造责任荣誉沟通

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

四、盾构到达（出洞）时姿态突变

盾构到达（出洞）后，最后几环管片往往与前几环管片存在明显的高差,

影响了隧道的有效净尺寸。

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■原因分析：

①盾构出洞时，由于接收基座中心夹角轴线与推进轴线不一致，盾构姿态产生

突变，盾尾使在其内的圆环管片位置产生相应的变化；

②最后两环管片在脱出盾尾后，与周围土体间的空隙由于洞口处无法及时地填

充，在重力的作用下产生沉降。

■预防措施：

①盾构接收基座要设计合理，使盾构下落的距离不超过盾尾与管片的建筑空隙;

②将出洞段的最后一段管片，在上半圈的部位用槽钢相互连结，增加隧道刚度;

③在最后几环管片拼装时，注意对管片的拼装螺栓及时复紧，提高抗变形的能

力；

④出洞前调整好盾构姿态，使盾构标高略高于接收基座标高。

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

五、盾构掘进轴线偏差

掘进过程中，盾构推进轴线过量偏离隧道设计轴线，影响成型隧道的轴

线。

■原因分析：

①盾构超挖或欠挖，造成盾构在土体内的姿态不好，导致盾构轴线产生过

量的偏移；

②盾构测量误差，造成轴线的偏差；

③盾构纠偏不及时，或纠偏不到位；

④盾构处于不均匀土层中，即处于两种不同土层相交的地带时，两种土的

压缩性、抗压强度、抗剪强度等指标不同;

甯中铁装备质量通病与防范措施

⑤盾构处于非常软弱的土层中时，如推进停止的间歇太长，当正面平衡压

力损失时会导致盾构下沉；

⑥拼装管片时，拱底块部位盾壳内清理不干净，有杂质夹杂在相邻两环管

片的接缝内，就使管片的下部超前，轴线产生向上的趋势，影响盾构推

进轴线的控制；

⑦同步注浆量不够或浆液质量不好，泌水后引起隧道沉降，而影响推进轴

线的控制；

⑧浆液不固结使隧道在大的推力作用下引起变形。

■预防措施：

①正确设定平衡压力，使盾构的出土量与理论值接近，减少超挖与欠挖现

象，控制好盾构的姿态；

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

②盾构施工过程中经常校正、复测及复核测量基站；

③发现盾构姿态出现偏差时应及时纠偏，使盾构正确地沿着隧道设计轴线

、乙\rI.

刖进；

④盾构处于不均匀土层中时，适当控制推进速度，多用刀盘切削土体，减

少推进时的不均匀阻力。也可以采用向开挖面注入泡沫或膨润土的办法

改善土体，使推进更加顺畅；

⑤当盾构在极其软弱的土层中施工时，应掌握推进速度与进土量的关系，

控制正面土体的流失；

⑥拼装拱底块管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片

间，影响隧道轴线；

⑦在施工中按质保量做好注浆工作，保证浆液的搅拌质量和注入的方量。

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■案例：

某市地铁某标段，施工中由于盾构测量数据录入错误（曲线要素少输入

”号），造成盾构机向反方向推进，成型隧道最大偏离设计轴线达到了

1793mm,虽经调线处理，仍有70m隧道无法满足设计要求，需对成型隧道凿

除后重建。既延误了工期，又造成了极大的经济损失。

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

六、注浆效果不佳

在盾构推进过程中，由于注浆浆液质量不好，使注浆效果不佳，引起地

面和隧道的下沉。

■原因分析：

①注浆浆液配合比不当，与注浆工艺、盾构形式、周围土质不相适应；

②拌浆计量不准，导致配合比误差，使浆液质量不符合要求；

③原材料质量不合格；

④运输设备的性能不符合要求，使浆液在运输过程中产生离析、沉淀。

创造责任荣誉沟通

:质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■预防措施：

①根据盾构的形式、压浆工艺、土质情况、环境保护的控制要求及经济效益正

确设计浆液配比，并通过试验，使其符合施工要求；

②应在满足合理的精度前提下，考虑使用简单可靠的计量器具。同时应保养好

计量器具，定时作检定。发现计量器具精度误差超标，应及时校正或换新

③对拌浆材料的质量进行有效的管理。保证各种材料采购的渠道，并附有相应

的质量保证单。应按规定对材料进行质量抽检；

④拌浆设备的工作环境差，使用中要注意定期维修保养，经常清洗拌浆机。如

在使用中机械发生故障应及时修复，不能让设备带病作业；

⑤浆液的输送应视浆液的性能而定，选择合理的输送方法。用管路输送时，管

子的直径要适当；用拌浆车输送时，拌浆车上的拌浆机应有充分的搅拌能力

@加强对拌制后浆液的检测，要确保浆液的质量符合施工所需。

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

七、单液注浆管路堵塞

采用单液浆注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严

重影响施工质量和进度。

■原因分析：

①停止注浆的时间太长，留在浆管中的浆液结硬，引起堵塞；

②浆液中的砂含量太高，沉淀在浆管中，使浆管通径逐渐减小，引起堵塞;

③浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长了就沉淀凝固。

创造责任荣誉沟通

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■预防措施：

①停止推进时定时用浆液打循环回路，使管路中的浆液不产生沉淀。长期停

止推进，应将管路清洗干净；

②拌浆时注意配比准确，搅拌充分；

③定期清理浆管，清理后的第一个循环用膨润土泥浆压注，使注浆管路的管

壁润滑良好；

④经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

八、双液注浆管路堵塞

双液注浆时浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响

施工质量和进度。

■原因分析：

①长时间未注浆，浆管没有清洗，浆液在管路中结硬而堵塞管子；

②两种浆液的注浆泵压力不匹配，B液浆的压力太高而进入A液的管路中,

引起A液管内浆液结硬，堵塞管子；

③管路中有支管时，清洗球无法清洗到该部位，使浆液沉淀而结硬。

创造责任荣誉沟通

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■预防措施：

①每次注浆结束都应清洗浆管，清洗浆管时要将橡胶清洗球取出，不能将清

洗球遗漏在管路内引起更厉害的堵塞；

②注意调整注浆泵的压力，对于已发生泄漏、压力不足的泵及时更换，保证

两种浆液压力和流量的平衡；

③对于管路中存在分叉的部分，清洗球清洗不到，应经常性用人工对此部位

进行清洗。

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

九、管片端面不平整

同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之

间有凹凸现象存在，给下一环的拼装带来影响。导致环向螺栓穿进困难，并

造成管片碎裂等问题。

■原因分析：

①管片制作误差尺寸累积；

②拼装时前后两环管片间夹有杂物；

③千斤顶的顶力不均匀，使环缝间止水条压缩量不相同；

④止水条粘贴不牢，拼装时翻到槽外，与前一环的环面不密贴，引起该块管

片凸出；

⑤成环管片的环、纵向螺栓没有及时拧紧及复紧。

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■预防措施：

①拼装前检测前一环管片的环面情况，决定本环拼装时纠偏量及纠偏措施;

②清除环面和盾尾内的各种杂物；

③控制千斤顶顶力均匀；

④检查止水条的粘贴情况，保证止水条粘贴可靠；

⑤盾构推进时骑缝千斤顶应开启，保证环面平整。

创造责任荣誉沟通

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

十、纵缝质量不符合要求

同环相邻的管片相互位置发生变动，致使纵缝出现了前后喇叭、内外张

角、内弧面产生错台、纵缝过宽、两块管片相对旋转等质量问题。对隧道的

防水、管片的受力都造成严重的危害。

■原因分析：

①拼装时管片没有放正，盾壳内有杂物，使拱底块管片放不到位或产生上翘、

下翻，环面有杂物夹入环缝，也会使纵缝产生前后喇叭；

②拼装时管片未能形成正圆，造成内外张角；

③前一环管片的基准不准，造成新拼装的管片位置也不准；

④隧道轴线与盾构的实际中心线不一致，使管片与盾壳相碰，无法拼成正圆，

只能拼成椭圆，纵缝质量也就无法保证。

创造责任荣誉沟通:浓一浓=:

公’公吟

[质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

■预防措施：

①拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间；

②推进时勤纠偏，使盾构的轴线与设计轴线的偏差尽量减少，保证管片能够

居中拼装，管片周围有足够的建筑空隙使管片能拼装成正圆；

③环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少,

管片始终能够在盾尾内居中拼装；

④管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要有

两只千斤顶顶住；

⑤盾构推进时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。

质量通病与防范措施

中国中铁中铁装备

创造责