《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》编制说明

《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》编制说明一、工作简况1、任务来源为了对城市轨道交通工程土压平衡盾构施工中的施工准备、盾构选型、盾构始发与接收、盾构掘进、施工测量、监控量测部分的技术要求进行控制，保障在推广应用新施工工艺的同时，使土压平衡盾构施工质量和安全得以保证，依据《中华人民标准化法》以及《团体标准管理规定》相关规定，中国中小企业协会决定制定《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》团体标准，满足企业及各方对城市轨道交通工程土压平衡盾构施工的实际需求，推动相关技术创新，促进行业健康快速发展。2、制定背景地下空间的合理利用与开发是城市化建设的必要条件，而建立完善的地下轨道交通系统则是城市地下空间发展的前提。随着地下轨道交通系统的逐步发展，地铁建设面临新的挑战。在交通负荷较大路段以及居民生活区附近的地铁线路建设中多采用盾构法施工，相比其他的施工方法，盾构法具有不占用地上空间、不影响地面交通、无需切断或迁移地下管线、受地表环境及气候条件影响小等优点。在多种盾构机型中，土压平衡盾构以其适应地层能力好、污染小、机械化程度高等优势被越来越多的建设者们所采用，其庞大且完备的数据库也为工程理论分析及类似项目建设提供了宝贵的技术资料和重要的工程参考。由于采用土压平衡盾构法施工的地铁线路通常地层情况较差，且盾构机掘进过程中对于地层扰动及变形的处理较为被动，部分实测数据显示，盾构法施工所引起的地层损失超过了采用暗挖方法所引起的地层损失。特别是在盾构机穿越非均匀地层或施工中出现不当操作时，施工影响区域内将发生较大的局部地表沉降，隧道轴线两侧将产生较大的地表差异沉降，当地表沉降以及不均匀沉降较大时，会对施工影响范围内的建筑物造成巨大威胁。基于此，在参考城市轨道交通工程土压平衡盾构施工相关规范，从施工准备、盾构选型、盾构始发与接收、盾构掘进、施工测量、监控量测部分等方面对城市轨道交通工程土压平衡盾构施工进行了详细规定。为贯彻落实《国务院关于深化标准化工作改革方案》的相关要求，制定满足市场和创新需要的团体标准，满足企业及各方对城市轨道交通工程土压平衡盾构施工的实际需求，特提出《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》团体标准制定项目。3、起草过程3.1标准研制阶段2024年1月，依据《中华人民共和国标准化法》、《国务院关于深化标准化工作改革方案》等文件的要求，按照中国中小企业协会团体标准的制修订程序组织有关技术人员成立标准起草工作组，确定标准名称为《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》。2023年3月，标准起草工作组收集、整理相关标准化资料、专业文献等，为本文件的编制提供参考，并通过企业调研，了解企业实际生产情况，经成分分析、研讨、论证后编写完成《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》初稿和立项申请书。3.2标准立项阶段2024年4月，中国中小企业协会正式发布了《城市轨道交通工程土压平衡盾构施工技术规程》团体标准立项通知，并在全国团体标准信息平台进行公示。3.3标准起草阶段2024年4月，就标准初稿，标准起草工作组成员通过相关信息化手段进行多次内容讨论和交流，并向相关单位和专家咨询，在广泛听取各方意见和充分论证的基础上，对标准初稿中做了修改。3.4征求意见阶段……3.5技术审查阶段……二、编制原则和主要内容1、编制原则在标准制定过程中，标准起草工作组按照GB/T1.1-2020给出的规则编写，主要遵循以下原则：（1）协调性:保证标准与国内现行国家标准、行业标准协调一致。（2）规范性：严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则起草，保证标准的编写质量。（3）适用性：结合产品生产企业管理实践和产品的主要环境影响，提出对企业产品的具体质量要求和生产经营规范。2、主要内容及其确定依据2.1范围本文件规定了城市轨道交通工程土压平衡盾构的施工准备、盾构选型、盾构始发与接收、盾构掘进、施工测量、监控量测的技术要求。本文件适用于土压平衡盾构施工的城市轨道交通工程。2.2施工准备2.2.1一般规定工程所使用的原材料、半成品或成品的质量应符合国家现行的有关标准、设计要求和本规程的规定。盾构掘进施工，应建立完整的施工测量和监控量测系统，以控制隧道和地层变形。盾构工作竖井设置时，应满足盾构相关作业的要求。2.2.2前期调查隧道施工前应对地表、地貌及地面建（构）筑物进行现场踏勘和调查研究，调查道路和交通流量、地面建筑物及文物等，调查范围视具体工程情况而定，必要时可对施工影响范围内的重要建（构）筑物进行详细调查和鉴定。隧道施工前应对地下管线和地下构筑物进行调查研究，调查地下障碍物、地下构筑物及地下管线等，调查范围视具体工程情况而定，必要时可进行物探和施工详勘。2.2.3技术准备盾构掘进施工前必须根据地质、工况、环境条件等编制施工组织设计和风险应急救援预案。根据工程及盾构性能特点，对施工作业人员进行上岗前的技术培训和技术考核。盾构法隧道施工前应进行技术交底。2.3盾构选型2.3.1选型依据施工占地面积、组装场地小，并能适应市区道路狭窄、设备、转移难度大的现场实际条件。盾构及辅助设备容易组装、调头及拆装：经组装、调头及拆装后仍能保持原来的工性能和使用要求。2.3.2刀具的选择基于盾构掘进区域的工程地质情况，进行针对性设计刀盘刀具，不同的工程地质特点，采用不同的刀具配置方案。在地质条件以淤泥、粘土和粉质粘土为主的地层中盾构掘进，一般只需配置切削型刀具，如：切刀、周边刮刀、中心刀、先行刀和超挖刀。考虑到刀盘的受力均匀性，刀具应对称性布置。刀具安装采用螺栓固定，便于更换。2.3.3技术规格要求盾构机最大推进速度应≤80mm/min。盾构机主要部件及总成使用寿命应≥10km或10000小时。盾构机主要部件应采用世界知名厂商品牌及产品，盾构机主要结构件材料应采用国内知名厂商品牌及产品。2.3.4组装和调试盾构组装应按相关作业安全操作规程和组装方案进行。现场应配备消防设备，明火、电焊作业时，必须有专人负责。盾构组装后，必须进行各系统的空载调试，然后进行整机空载调试。2.4盾构始发与接收2.4.1一般规定始发指利用临时拼接管片等承受反作用力的设备，将盾构机推上始发基座，由此始入地层，开始沿所定线路掘进的一系列作业。始发掘进前，应对洞门前方加固地层进行质量检查，合格后方可始发；应制定洞门围护结构破除方案，采取适当的密封措施，保证始发安全。2.4.2工作井就构筑竖井的施工方法而言，有沉箱法、沉井法、入土挡土墙工法及球体盾构工法四种，由地层状况、地下水位及其对周边环境的影响进行选择。2.4.3端头土体加固洞口段地层不能满足盾构始发和接收对防水、防坍等安全要求时，必须采取加固措施。始发端头土体加固的常用方法：有注浆、旋喷、深层搅拌、井点降水、冻结法等，可根据土体种类、渗透系数、加固深度和加固的主要目的、工程规模和工期、环境要求等条件进行选择。2.4.4安装基座始发基座导轨必须顺直，严格控制标高、间距及中心轴线。始发前在基座钢轨上涂抹黄油等润滑剂，以减少盾构推进阻力。2.4.5安装反力架、洞门密封定位放线，根据方案及几何尺寸放出反力架位置，施工范围内干扰物体应及时进行清除。固定立柱，使立柱靠管片面与洞门在同一平面以确保良好的始发姿态。2.4.6负环管片的安装在负环管片拼装中对脱出的管片应进行加固，以保证在传递推力过程中管片不会浮动变位，确保力能均匀传递到反力架上。负环管片脱出盾构机后，应在管片两侧用型钢与车站结构连接加固，并使其与始发托架及基座加固、箍紧。2.4.7盾构到达施工控制在距离接收端洞门10m时，应遵循“小推力，低速度，低转速，少出土”的原则，并时刻监视土舱压力值，在保证顺利出渣，地表稳定的前提下逐步降低压力，若发现土压无法建立，应严格控制出渣量，以防止地表沉降。在距离接收洞门10m时应增加盾尾油脂的压注，防止盾尾漏浆。2.4.8盾构到达监测、测量与姿态调整盾构贯通前20m时，应提前检查硬化地面有无裂缝，车站端墙及其他结构有无变形，裂缝等。应派人24小时对车站端墙及洞门处进行观察。盾构贯通前20m时，在加强地面监测的同时对车站端墙及洞门进行监测，监测频次每天两次以上；并及时将监测结果反馈至掘进施工现场。2.4.9盾构解体盾构解体前，应制定详细的解体方案，并准备解体使用的吊装设备、工具、材料等。盾构解体前，应按起重作业安全操作规程及盾构制造商的拆卸技术要求进行班前交底。盾构的拆卸按先电气系统，后液压系统，再机械构件的原则进行。拆机前应对各部件进行检查，并对液压系统和电气系统进行标识和登记，确保再次组装时不缺件和不错装。2.5盾构掘进2.5.1一般规定盾构在起始段应试掘进50m~200m，并根据试掘进调整、确定掘进参数。盾构掘进施工必须严格控制排土量、盾构姿态和地层变形。2.5.2洞门破除及加固区掘进洞门凿除应做完一层后再施作下步工序，上下不可同时施工。露头的钢筋应清理干净，钢筋上混凝土残渣清除。如果洞门墙体中的钢筋为纤维钢筋，则在凿除纤维钢筋表面的混凝土后无需人工切割纤维钢筋，直接掘进采用刀盘切割。2.5.3掘进参数盾构掘进参数的选取应当体现出工程施工的特点和影响因素的作用，并考虑具体分析问题的需要。当盾构隧道采用土压平衡模式进行掘进，掘进过程中由盾构数据采集系统记录盾构操作过程中的全部掘进参数。2.5.4刀具更换应预先确定刀具更换的地点与方法，并做好相关准备工作。刀具更换宜选择在工作井或地质条件较好、地层较为稳定的地段进行。2.5.5盾构调头过站调头和过站前，应做好施工现场调查、技术方案以及现场准备工作，调头和过站设备必须满足盾构安全调头和过站要求。盾构掉头和过站必须有专人指挥，专人观察盾构转向或移动状态，避免方向偏离或碰撞。2.5.6管片拼装管片拼装前按照《盾构隧道管片质量检测技术标准》CJJ/T164相关规定进行检查，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许安装。每环管片结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。对掘进过程中出现的管片裂缝和其他破损，要及时观察记录并提醒盾构机操作员注意，并要选择合适的时间对管片进行修补。2.6施工测量2.6.1一般规定盾构施工测量是指导盾构按设计要求正确掘进而进行的测量工作，在盾构施工全过程应提供盾构施工所需的施工测量控制点、盾构姿态和管片成环状况，并对盾构自身定向系统进行检核测量，提供修正参数。盾构施工测量主要内容应包括地面控制测量、竖井联系测量、地下控制测量、掘进施工测量和竣工测量。2.6.2地面控制测量在盾构始发井和接收井间必须建立统一的施工控制测量系统，控制点应分布在两个井口便于使用的地方，每个井口应布设不少于3个控制点。2.6.3联系测量联系测量内容应包括：地面近井导线测量和近井高程测量、竖井定向测量和导入高程测量以及地下近井导线和近井高程测量。2.6.4地下控制测量地下控制测量应包括地下施工导线测量、施工控制导线测量和地下施工水准测量、施工控制水准测量。控制点可埋设在隧道两侧或顶、底板上。2.6.5掘进施工测量盾构始发井建成后，应采用联系测量方法，将平面和高程测量数据传入井下控制点上，并应满足盾构拼装，反力架和导轨等安装对测量的要求。2.6.6竣工测量盾构隧道贯通后应进行贯通误差测量，贯通误差测量应在接收井的贯通面设置贯通相遇点，利用接收井和始发井传递下来的控制点分别测定贯通相遇点三维坐标，贯通误差应归化到线路纵向和横向的方向上。隧道贯通后应利用始发井和接收井控制点进行贯通隧道附合路线测量，并重新平差作为以后测量依据。2.7监控量测2.7.1一般规定盾构施工中应结合施工环境、工程地质条件、施工方法与进度确定监控量测方案。监控量测方案应覆盖由于施工活动对隧道和环境造成安全隐患的各个方面，监控量测手段必须可靠、科学，对突发安全事故应有应急监测方案。2.7.2隧道环境监控量测隧道环境监控量测应包括：线路地表沉降观测、沿线邻近建构筑物变形测量和地下管线变形测量等。线路纵向地表沉降观测点应沿线路中线按3环~5环间距布设；横向地表沉降观测断面设置一般50m间距，应按盾构掘进沿线环境保护要求重点设置，观测范围一般不少于中线两侧10m（大于隧道底埋深），测点间距2m~5m。2.7.3资料整理和信息反馈对监控量测数据的采集要实时化，对数据处理要自动化，并建立监控量测数据库。应结合施工和现场环境状况定期进行综合分析，并应绘制出隧道环境变形、地表沉降、隧道沉降等时态曲线图。三、涉及专利的有关说明本文件不涉及专利及知识产权问题。四、采用国际标准和国外