中铁系列盾构操作注意事项

中铁装备技术服务公司---赵江涛1中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024主要内容目录第四章盾构操作注意事项第二章中铁盾构机操作界面介绍第一章操作人员综合素养第三章盾构操作流程第六章工程事故案例第五章不同地质条件下参数选择2中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

一、公司简介第一章操作人员综合素养3中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024操作人员综合素养综合素养解决问题能力协调能力心理素质身体素质专业知识4中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024基本素养@身体健康@视力，听力正常@最好是有强壮的体魄@.责任心@.进取心@.持恒心@掌握盾构机结构原理。@掌握盾构机基本参数@掌握盾构机掘进技术@掌握盾构施工工法@熟悉掘进地层地质@了解盾构施工安全法律法规心理素质身体素质专业知识5中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024盾构从业人员需具备的知识架构隧道工程ShieldconstructionShieldmachine知识结构：光、机、电、液、传感、信息技术机械、力学、液压、电气、控制、测量盾构功能：

开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能应用范围：地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程工程地质：1.地形地貌条件2.地质结构和地应力3.岩土类型及其工程地质性质4.水文地质条件5.物理地质现象隧道工程：修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物1.山岭隧道2.水下隧道3.城市隧道盾构工法：

盾构掘进机进行开挖，钢筋混凝土管片作为衬砌支护的隧道暗挖施工法。隧道工程关键流程：

施工场地总平面布置图

盾构推进方案（始发、掘进、到站、过站）

盾构推进计划

管片的质量控制

轴线控制和沉降监测方案

回填注浆的质量控制

盾构机性能参数及操作方法

出土方案和弃土安排

洞口端头和联络通道加固方案

施工监测方案6中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024基本素养协调能力准确的信息对盾构机机况的掌握对施工（盾构机）条件变换工序的掌握对施工中（人、物、机）情况的了解正确的调配解决问题的能力敏锐的洞察力冷静的思考机智的判断正确的方法果断执行.7中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

一、公司简介第二章中铁系列盾构介绍8中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024地表深降小于3mm成功穿越价值50亿的瓷房子CRECNo.1盾构直径6400mm驱动类型液压驱动驱动功率630Kw总推力34000KN中铁系列盾构（TBM）简介中铁1号样机9中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024CRECNo.2盾构直径6280mm驱动类型液压驱动驱动功率630Kw总推力34000KN中国中铁2、7、9、10、11号与郑州的粉质粘土层10中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024CRECNo.3盾构直径6280mm驱动类型变频驱动驱动功率660Kw总推力37000KN适应地质：大卵石地层，设计思路：以排为主，排破结合特点：带式螺旋输送机，刀盘面板与辐条结合大功率电驱中国中铁3、4、5号与北京的大直径卵石地质11中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024CRECNo.3盾构直径6280mm驱动类型变频驱动驱动功率660Kw总推力37000KN适应地质：大卵石地层，设计思路：以排为主，排破结合特点：带式螺旋输送机，刀盘面板与辐条结合大功率电驱中国中铁3、4、5号与北京的大直径卵石地质12中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024CRECNo.17盾构直径6280mm驱动类型FrequencyConverter驱动功率660Kw总推力37000KN最高日进度33mCRECNo.27盾构直径6280mm驱动类型FrequencyConverter驱动功率1200Kw总推力37000KN最高日进度28.5m中国中铁17~23、26、27号与重庆的岩石地质13中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024中国中铁50、51号用于吉隆坡风化岩、泥岩CRECNo.50、51盾构直径6630mm驱动类型电驱驱动功率1120Kw总推力47420KN最高日进度21m适应地质：页岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、硬岩特点：轴式螺旋输送机，刀盘面板与辐条结合大功率电驱主动铰接14中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024中国中铁113号用于苏州淤泥质粉土、粘土CRECNo.113盾构类型CTE6340驱动类型液驱总推力37800KN最高日进度20m适应地质：粉土、粉砂层、粉质粘土层、淤泥质粘土特点：轴式螺旋输送机，辐条式刀盘主动铰接

15中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024中国中铁116、118号用于广州中微风化岩、软硬不均地层CRECNo.116、118盾构类型CTE6250驱动类型液驱总推力37000KN最高日进度适应地质：中微风化混合岩、硬塑状粘土特点：轴式螺旋输送机，面板式刀盘

16中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024盾构操作界面介绍——操作面板17中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024操作面板琴台面板：

18中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024主控室控制面板/启动电机19中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

主控室控制板/刀盘

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主控室控制板/推进油缸21中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

主控室控制板/盾壳铰接油缸铰接缸的作用是为了盾构能够很好的适应盾构的蛇行前进，满足盾构更好的适应曲线掘进。当旋扭在拖拉位时盾尾缩回，当处于保持位时铰接油缸处于锁定位，当处于释放位时，铰接油缸处于浮动位，此时盾尾能根据前盾和管片的位置自动调整姿态。22中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024操作面板23中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024主控室控制板/泡沫系统的操作：泡沫系统一般有三种操作模式，即自动、半自动、手动，根据实际情况，一般采用半自动或手动模式，当种条件都比较理想时可以采用自动模式。泡沫系统控制24中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

主控室控制板/一般性操作25中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024操作面板26中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024操作面板27中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

主控室控制板/膨润土28中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

主控室控制板/皮带输送机29中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

主控室控制板/盾尾密封30中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024操作面板31中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024主监控界面32中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024泡沫系统33中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024注浆系统34中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024辅助系统35中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024盾尾密封36中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024启动条件37中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024启动条件38中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024参数设置39中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024报警系统40中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024累计量41中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024历史记录42中铁系列盾构操作注意事项5/8/202443中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024上位机44中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

一、公司简介第三章盾构操作流程45中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024盾构操作流程拼装工艺、推进补给推进轴线、参数控制参数预设操作面板电机启动对操作手的要求拼装参数控制（技术交底）各系统启动条件满足开机前的设备巡检推进46中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024开机前设备巡视操作手接班进行掘进前应对盾构机进行初步巡视，内容如下：延伸电缆及水管余量皮带机有没有跑偏后配套轮对没有偏离轨道空气压缩机正常工作液压站液位正常导向系统显示正常主驱动齿轮油位正常延伸轨线正常内外循环水压力正常47中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024开机前操作面板检查盾构机准备开始掘进前应确定操作面板有关旋钮位于正确位置，如：推进速度旋钮为零刀盘转速旋钮为零螺旋机闸门关闭螺旋机转速旋钮为零触摸屏无联锁接解除设定刀盘、推进、拼装机、等急停按钮处于失效。所有泵的启动旋钮处于关闭状态48中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024开机前材料确认掘进前应确定以下材料已到位；注浆料准备完毕泡沫剂正常如需添加膨润土，膨润土正常盾尾油脂正常密封，润滑油脂正常如需进行钢轨延伸，延伸钢轨已到位49中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024各系统启动的顺序刀盘皮带、螺机推进注浆50中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024参数控制推进速度滚动角姿态趋势螺旋速度推进油缸行程差铰接行程差温度土压扭矩泡沫参数推力注浆压力51中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024轴线控制千斤顶纠偏超挖刀使用铰接千斤顶使用区域油压控制事后注浆控制轴线控制52中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

当无法通过千斤顶区域油压的调整和编组的方法完成纠偏时，我们通常采用超挖刀来改变前方阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来达到控制盾构轴线的目的，特别是在加固区域推进时，这种方法是非常有效的。

但超挖刀的使用必须要注意以下几点：在加固区刚开始开启超挖刀时，超挖刀的伸出量应该由小到大逐级调整，避免超挖刀的损伤；

如右图，当在加固区开始采用超挖刀并初定超挖刀伸出设定值为50mm时，我们先开启刀盘先设定初始超挖量25mm，等刀盘旋转数转后，然后再把设定值调至50mm。超挖刀53中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

由于超挖区域设定时，超挖起始点即为超挖刀开始伸出的位置，超挖终点即为超挖刀开始缩进的位置，因此在设定超挖区域时，应充分考虑超挖刀因伸出和缩进的对起始点超挖产生的滞后性和超挖终点区域的扩大性。

如下图所示，刀盘顺时针旋转时，设定超挖区域11、12、13、14，但实际上超挖区域与设定超挖区有一定的偏差，实际超挖区域为12、13、14、15区域，而且偏差量还跟刀盘的转速和刀盘旋转方向有关，实际设定超挖区域时，考虑以上情况。超挖刀54中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

当超挖区域较小，超挖刀伸出设定值较大时，如刀盘转速太快，会产生超挖刀还未伸至设定值就已经转过设定区域开始收缩，造成无法完成预期超挖量。

如右图所示，由于刀盘转速太快，超挖区域的超挖量只能达到50mm，而实际设定超挖量为100mm；当出现以上情况时，我们可以适当降低刀盘切削转速，使超挖刀的伸出达到预先设定值。超挖刀55中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

绞接千斤顶是安装在盾构推进千斤顶前方，用于改变刀盘切削方向的千斤顶，绞接千斤顶的操作主要有以下几种：

1、左绞：以左半区域绞接千斤顶回缩，右半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口向左转；

2、右绞：以右半区域绞接千斤顶回缩，左半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口向右转；

3、上绞：以上半区域绞接千斤顶回缩，下半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口上仰；

4、下绞：以下半区域绞接千斤顶回缩，上半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口下磕。操作员可通过控制左绞（右绞、上绞、下绞）量的大小，来完成盾构的纠偏量。采用绞接千斤顶纠偏的优缺点：采用绞接千斤顶纠偏具有纠偏效果良好，灵活性强等特点，但由于在开启绞接千斤顶时对周围土体扰动比较大，不利于地面沉降的控制。绞接千斤顶56中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024掘进结束、停机顺序通常的停机顺序为停止螺旋输送机旋转关闭螺旋输送机舱门停止推进停止刀盘转动停止泡沫注入停止皮带机停止液压站油泵停机顺序注意事项57中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024掘进记录掘进记录主要提供以下信息：A，记录各项工序工作时间，为施工管理提供流水线作业存在问题的分析依据B，记录本班发生的设备故障，为维修保养提供历史依据C，记录材料消耗，为材料的采购提供依据文档记录6s要素信息闭环控制做事要有反馈做事要有落实做事要有记录整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全58中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

一、公司简介第四章盾构操作注意事项59中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024始发注意事项反力架变形盾构机自转盾构机磕头轴线偏离密封不严、注浆不实、沉降大60中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024盾构推进注意事项……………12345推进参数特点总推力、区域油压曲线段掘进参数上浮现象磕头现象61中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024千斤顶区域油压调整

盾构将千斤顶分为上、下、左、右四个区域，每个区域为一个油压系统。通过对各区域流量阀开度的调整，并结合各区段显示的压力值增加或减小各区域油压。当增加某区域或减小某区域油压的方法无法达到纠偏量时，我们采取降低其它3个区域油压，以此来进一步增加纠偏力偶。1845KNGr.C3543KN62中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

由于小曲率半径内侧管片对盾尾的限制作用，在纠偏时盾尾平面变化将很小，但这样也同时造成了管片外弧面的碎裂，有图中箭头为管片对盾构产生的反力作用线。1、小曲率半径内侧管片外弧紧贴盾构外壳当盾构由直线段进入曲线段时，往往会出现管片超前于盾构机转弯，隧道内侧的盾尾间隙就相对较小，如不采取有效措施将会造成小曲率半径内侧管片紧贴盾构外壳的现象，导致盾尾跟管片间产生挤压，使管片产生变形、碎裂。曲线段推进出现的一系列难点小曲率半径内侧小曲率半径外侧63中铁系列盾构操作注意事项5/8/20241、采用超挖刀；对隧道断面，小曲率半径内侧部分进行超挖，从而达到盾构纠偏的效果。2、采用绞接千斤顶；通过绞接千斤顶来改变盾构切口的切削方向，来达到盾构纠偏的目的。3、对前3环管片进行复紧，防止因管片纵向螺栓连接不紧密，而被盾构外拉，环缝开裂。4、增加管片小曲率半径外侧的注浆量，防止管片在小曲率半径内侧盾尾挤压作用下产生整体向外位移。5、盾壳内侧涂抹润滑油通过对盾壳内侧涂抹润滑油来减小盾尾与管片间的摩擦力。曲线段推进施工措施64中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

洞口土体加固强度太高，使盾构推进的推力提高，在进洞段推进时，特别时下坡推进时，往往会出现管片上浮现象。

在出洞段下坡推进时，盾构在加固区压坡时上部千斤顶往往大于下部千斤顶的油压，这样就形成了一个向上偏心的轴向力，当下坡坡度变大时，千斤顶对出洞段管片的作用力会形成一个向上的分力，导致隧道管片上浮。解决方法：1、根据隧道上浮的量，适当降低盾构推进高程，如上浮量为40mm时，可把盾构掘进高程控制在－30左右，来抵消管片上浮的高程量；2、加强盾构上部区域的注浆，及时填充上部区域盾构与管片间的空隙，防止管片上部产生空隙。

另外，由于加固区土体自立性比较强，管片推出盾尾后，加固土体可能不会对管片产生套箍作用，导致此段隧道自由变形余量比较大。管片上浮现象65中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024

由于盾构推出加固区时刀盘正面土体的变化，前方土体对盾构的反作用力及千斤顶推力未能及时平衡盾构自重而产生盾构高程急剧下降的现象。

解决方法：根据加固区范围及盾构切口里程结合盾构刀盘的油压，总推力的变化来判断盾构是否已经推出加固区，并适当加大下部千斤顶油压的开度，并把盾构推进坡度进行适当抬高。加固区阶段的磕头现象66中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024几种特殊情况67中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024（1）严格控制盾构正面平衡压力使盾构切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量。同时也必须严格控制与切口平衡压力有关的施工参数，如出土量、推进速度、总推力、实际土压力围绕设定土压力波动的差值等。防止超挖、欠挖尽量减少平衡压力的波动。（2）严格控制盾构的推进速度在穿越建筑物施工时，推进速度应控制在1～2cm/min，尽量做到均衡施工，避免在途中有较长时间耽搁。（3）严格控制盾构纠偏量在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工，盾构姿态变化不可过大、过频。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，相对区域油压的变化量随出土箱数和千斤顶行程逐渐变化。采用稳坡法、缓坡法推进，以减少盾构施工对地面的影响。（4）严格控制出土量（5）严格控制同步注浆量和浆液质量（6）做好二次补压浆的准备工作当盾构穿越过后，隧道上方地面及建筑物会有不同程度的后期沉降。因此必须准备足量的二次补压浆材料以及设备，根据后期沉降观测结果，及时进行二次补压浆，以便能有效控制后期沉降，确保地面建筑物的安全。建筑物68中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024（1）土压力设定盾构在下穿河底时，通常隧道覆土厚度变化较大，需根据覆土厚度、水深和监测数据及时调整土压力的设定值，减少对土体的扰动，保证施工安全。（2）纠偏控制轴线纠偏要做到“勤纠、少纠”，避免大幅度纠偏，减少因轴线纠偏而形成的土体超挖量，避免因超挖量过大造成土体损失、引起过大沉降，甚至导致池塘水涌入土仓。（3）出土量控制施工时必须在土压平衡状态下进行盾构掘进，过程中严格控制出土量。（4）同步注浆量控制严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。盾构推进施工中的注浆，选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。（5）防止盾构后退盾构在推进及拼装时严禁后退，管片拼装压力适当提高，确保盾构刀盘对正面土体的支护作用。江河流69中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024··

由于位于切口上半部分的土层较硬，切口上半部分阻力较大，下部土层较软，切口下半部分阻力较小，这样形成了一个向上的弯距，容易使盾构出现仰头现象，造成上部管片外弧刮碎，另外可能会出现盾构下部土体流失过多导致盾构下沉。在推进时，应该注意上、下部千斤顶的行程差的变化，即22号千斤顶与5、17号千斤顶的平均长度差的变化。当发现盾构出现仰头现象时可采取以下措施：1、进行千斤顶编组，停用下部千斤顶；2、加大上部千斤顶区域油压或降低下部千斤顶油压；、3、使用泡沫剂或局部气压法，减小地下水的渗透、流动，保持下部土体的稳定。

硬土软土上软下硬70中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024公司主要产品第五章不同地质掘进参数选择71中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024•各种不同地层参数选择注意事项•1、硬岩地层（重庆）掘进参数选择实例分析•2、复合地层（广州）掘进参数选择实例分析•3、砂砾地层（西安）掘进参数选择实例分析•4、砾石地层（成都）掘进参数选择实例分析•5、粉土、粉质粘土（南京、无锡部分地层掘进参数选择实例分析•6、於泥（上海）掘进参数选择实例分析72中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024茶园段73中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024蔡家段74中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024重庆硬岩掘进通常采用的参数：1、除破碎带以外的其它地层，我们采用敞开模式或气压模式掘进。2、破岩主要是以滚刀破岩，所以刀盘原则上应选用较高的转速3、推力、推进速度及贯入度要科学的控制通过综合分析，作用在刀盘上的推力不能大于刀具允许的承载力，在满足推力的前提条件下，根据设备能力，选一个合适的刀盘的转速，达到一个理想的贯入度（在西方国家，主要指欧洲，有一个经验值，滚刀掘进的掘进机平均贯入度是8MM左右，而切刀的贯入度是20MM左右）。75中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024重庆地层掘进注意事项1、关注出渣量，防止大规模的超出土，形成大的坍塌2、严格控制推进力，坚决不充许刀盘所受的正压力超载3、注意渣土改良，防止糊刀盘76中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024广州复合地层如地层比较稳定时，采用敞开模式或气压模式掘进时，应和硬岩的掘进模式基本一样如地层不稳定，如，开挖面具部硬，具部软的情况，应注意以下几点：1、要保证足够的土压力，维持土压平衡，2、要选用相对较高的转速（因为土仓渣土影响，以及复合地层本身盾构机的能力的影响，在实际中比全断面硬岩要低，）来切削具部的硬岩3、根据具部硬断面，选择合适的贯入度77中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024广州复合地层注意事项1、所有盾构施工需要注意的通用事项2、观注地表沉降，观注土压力3、注意渣土改良，防止结泥饼4、在大的断裂带，防止裂隙水产生的喷涌5、在具部地层较硬时，在严格注意贯入度，防止刀具的异常损坏。78中铁系列盾构操作注意事项5/8/2024砂砾地层（西安、南昌）砂砾地层，正常情况下，是不用滚刀碾压，而是用切刀刮削1、正常情况下，用低转速，大扭矩，2、尽可能用较大的惯入度为了得到较快的掘进速度，我们正常用大扭矩的最高速，用盾构机刀盘扭矩所能承受的贯入度，发挥所用机器的最高速度。3、土压必