《全断面隧道掘进机在线施工参数优化》

97ICSxx.xxx

CCSxx

团体标准T/HNMESXXX-XXXX

全断面隧道掘进机在线施工参数优化

OnLineConstructionParameterOptimizationof

FullFaceTunnelBoringMachine

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

 河南省机械工程学会发布

1

目录

前言....................................................................................................................................................................II

引言...................................................................................................................................................................III

1范围.....................................................................................................................................................................4

2规范性引用文件................................................................................................................................................4

3术语和定义........................................................................................................................................................4

4一般规定............................................................................................................................................................5

5在线优化框架....................................................................................................................................................5

6在线优化输入输出参数....................................................................................................................................7

7在线优化目标设置............................................................................................................................................8

8在线状态评价....................................................................................................................................................9

9在线运行优化决策..........................................................................................................................................15

10人工干预作业................................................................................................................................................15

I

前言

本文件按照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》的规定起

草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本文件由河南省机械工程学会提出并归口。

本文件起草单位：中铁十五局城市轨道交通工程有限公司、中国科学院软件研究所、中铁隧道局集

团有限公司、中铁十五局集团有限公司、河南科技大学。

本文件主要起草人：李建旺、祁文睿、焦雷、潘恒宇、余青松、刘汝辉、张常有、石琳、李达、郭

二伟、高攀、韩伟锋、任颖莹、刘中欣、张庆军。

本文件为首次发布。

II

引言

隧道掘进机施工是隧道工程施工领域机械化、自动化、信息化程度最高的方式，在过去的几十年时

间里积累了海量的数据、丰富的知识和经验，为该方法率先实现在线自动化、智能化施工作业提供了良

好的基础条件。

隧道掘进机作为一种高度集成的设备，其面临的工程对象复杂，在远程在线自动运行并进行优化时，

既要根据工程情况设置合理的优化目标，也要满足掘进机自身安全、隧道施工质量和周边环境控制等限

制条件。需针对现有海量的工业数据，深度挖掘分析设备参数、环境参数、掘进参数等，建立数据分析

方法和量化评价模型，开展隧道掘进机运行工作状态评估、风险预测防控以及运行状态优化。

本标准针对掘进机在线运行时对数据分析和量化评价、在线优化目标、限制条件、在线运行状态优

化、风险状态自动预警、人工干预作业，制定规范统一的隧道掘进在线优化要求，以提高隧道掘进机施

工与设备管理效率。

III

全断面隧道掘进机在线施工参数优化

1范围

本标准以运行状态的隧道掘进机各项工作状态数据、设备参数、各类项目信息为基础，对施工项目

的质量、周边环境、掘进机等全方位进行管控，及时、高效地梳理数据并提供分析结果、报警、施工建

议，以提高隧道掘进机施工与设备管理效率。

本标准适用于全断面隧道掘进机管理优化，用于指导隧道掘进机设备制造商、使用商、工程建设单

位及第三方服务商建设隧道掘进机成套装备在线运行模块及系统的规划、设计。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB50652-2011城市轨道交通地下工程建设风险管理规范

GB50446-2017盾构法隧道施工与验收规范

GB/T34650-2017全断面隧道掘进机盾构机安全要求

GB/T34354-2017全断面隧道掘进机术语和商业规格

GB/T41051-2021全断面隧道掘进机岩石隧道掘进机安全要求

DGTJ08-2041-2008地铁隧道工程盾构施工技术规程

T/CCMA0087-2020全断面隧道掘进机状态监测与评估

T/HNMES22-2022隧道掘进机数据采集融合

T/HNMES23-2022隧道掘进机成套装备风险预警系统

Q∕CR9247-2016铁路隧道工程风险管理技术规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

全断面隧道掘进机fullfacetunnelboringmachine（引自GB/T41051-2021）

通过开挖并推进式前进实现隧道全断面成型，且带有周边壳体的专用机械设备。主要包括盾构机、

岩石隧道掘进机、顶管机等。

3.2

盾构机shieldmachine（引自GB/T34650-2017）

在钢壳体保护下完成隧道掘进、出渣、管片拼装等作业，由主机和后配套设备组成的全断面推进式

隧道施工机械设备。

3.3

岩石隧道掘进机hardrocktunnelboringmachine（引自GB/T41051-2021）

通过旋转刀盘并推进，使滚刀挤压破碎岩石，采用主机带式输送机出渣的全断面隧道掘进机。

3.4

状态监测conditionmonitoring

4

采用仪器和方法实时或定期对设备运行状态进行监测。

3.5

状态评估conditionassessment

采用检查、检测、监测等数据和结果进行综合分析，对设备当前性能状况做出评估。

3.6

在线施工onlineconstruction

通过网络远程控制掘进机进行施工。

3.7

施工优化constructionoptimization

通过调整施工参数、工艺等手段使工程综合效益提高的过程。

3.8

运行状态runningstatus

指隧道掘进机在掘进过程中处于良好、可控、低度风险、中度风险、高度风险的状态。

4一般规定

4.1采用掘进机在线优化运行前，应掌握掘进线路上、掘进过程影响范围内的地质情况与周边环境情

况。

4.2掘进机在线优化运行前，应筛查工程管理建设风险并编写风险等级清单，沿线设计残余风险等级

应不高于III级。风险等级划分标准按GB50652执行。

4.3掘进机设备制造、改造的信息应完整，掘进机参数、配套设备参数和掘进实时参数应允许被采集

和传输，掘进机、配套设备允许接收和执行在线运行决策指令。

4.4工程信息基本数据和掘进过程数据应可实时传输到远程数据中心，在线可传输到设备控制器。

4.5掘进机在线优化系统应满足输入参数和反馈合理掘进参数的能力。

4.6掘进机及其配套系统的运行参数应能被在线采集、识别、存储，数据格式明确。

4.7在线优化运行系统应设置人工干预作业接口和现场值班人员。

4.8施工风险评估和制定风险对策应考虑掘进机在线优化运行，在施工前应完成风险应对措施的准备

工作，施工残余风险应不高于III级。

4.9施工组织设计应与在线运行相适应。

4.10根据施工进度进行施工监测，应包括周边环境、掘进机运行状态和工程质量（包括施工参数、隧

道受力变形）。

4.11隧道掘进过程中在线优化限制条件，以周边环境、掘进机运行状态和工程质量为主要关键参数。

4.12监测项目可分为变形监测值和受力监测值。变形监测值应包括变形监测数据的累计变化值和变化

速率；受力监测值包括受力监测数据的最大值、最小值、累计值和变化速率。

4.13施工监测项目应符合GB50446和GB50911的规定。

4.14监测项目目标值应根据设计值确定或者依据不同施工方法特点、周围岩土体特征、周边环境保护

要求等结合当地工程经验确定，并应满足监测对象安全、合理、有效的控制要求。

4.15根据监测项目的检测值与目标值的比例关系，对监测项目进行划分状态等级，赋予优、良、中、

差四级。状态为中级、差级分别对应的黄色预警、红色预警。

4.16掘进机本身安全性应符合GB/T34650和GB/T41051中的相关规定。

5在线优化框架

5.1系统框架

5

5.1.1掘进机在线施工优化框架如图1所示，应能够融合隧道掘进机的制造数据和运维数据，并能实

现隧道掘进机数据的无缝集成，通过对集成数据的分析实现在线优化运行，实现远程服务。

5.2掘进机在线运行参数采集

5.2.1掘进机在线运行采集频率应满足T/HNMES22-2022隧道掘进机数据采集融合中5.3的要求。

5.2.2掘进机在线运行采集的数据内容满足T/HNMES22-2022隧道掘进机数据采集融合中7的要求。

图1掘进机在线优化运行框架

5.3在线运行优化的内容

5.3.1在线运行优化系统应能根据输入的地质条件、周边环境情况、设计图纸、风险、优化决策模型

等条件规划掘进参数。

5.3.2在线运行优化系统应能根据掘进机和其它设备传输的数据格式进行识别，并自动整理为特定格

式的数据存储在数据库中。

5.3.3在线运行优化系统应能根据接收到的数据信息判断掘进机的运行状态、外部环境的状态、隧道

的工程质量状态并预测发展趋势。

5.3.4在线运行优化体统应能够根据外部环境状态、掘进机运行状态和工程质量状态评价和预测结果

优化掘进参数。

5.3.5在线运行优化系统应能根据接收到的数据信息判断和记录异常事件，并能找到在线运行的故障

和缺陷。

5.3.6在线运行优化系统根据优化决策模型提供的决策数据可自动编译为掘进机及配套设备能够执行

的指令数据格式。

6

5.3.7在线运行优化系统应能够展示、输出掘进过程中参数的时序、空间展布信息。

5.3.8在线优化运行系统应能够显示和导出优化目标的达成率。

5.3.9在线运行优化系统应具备迭代优化数据库、知识库、模型库和方法库的功能。

5.3.10人工干预作业应包括人工设置参数、调整决策模型和优化模型库、方法库、数据库和知识库。

6在线优化输入输出参数

6.1输入输出参数

6.1.1隧道掘进在线运行优化需输入参数包括隧道掘进机设备参数、环境参数、作业参数等。

6.1.2隧道掘进机设备参数包括推进系统参数、刀盘系统参数、同步注浆系统参数、掘进机姿态参数

等。

6.1.3推进系统参数包括总推进力、推进速度，各组油缸推进压力等。

6.1.4刀盘系统参数包括刀盘转速、刀盘扭矩、贯入度、土仓压力等。

6.1.5同步注浆系统参数包括各路同步注浆压力、注浆时间和速度、注浆量等。

6.1.6掘进机姿态参数包括切口水平偏差、切口高程偏差、盾尾水平偏差、盾尾高程偏差、滚动角等。

6.1.7环境参数包括地面建（构）筑物、地面（地中）管线及其变形、水域、近接、局部特殊地层参

数、线路线型参数等。

6.1.8作业参数包括隧道掘进机掘进、管片拼装和停机模式、设备故障及报警信息、设备维护保养信

息等。

6.1.9施工过程中对掘进机的状态监测与评估依据T/CCMA0087中相关规定执行。

6.2试掘进段施工参数

6.2.1试掘进段的需确定的参数主要有土仓压力、刀盘扭矩、总推力、推进速度、刀盘转速、贯入度、

同步注浆参数、掘进机姿态参数、地层变形量测量数据等。

6.2.2掘进机在对应的地层中工作状态依据掘进机的运行状态、外部环境的状态、隧道的工程质量状

态划分为“优”、“良”、“中”和“差”四种评价等级。

6.2.3试掘进段确定的输出参数阈值应能保证在所述“中”的工作状态下主要输出参数不超过对应参

数的阈值。

6.2.4试掘进前应了解前方地层和周边环境，根据土质情况选择合适的掘进设备和掘进模式，收集、

整理、分析和归纳各地层的掘进参数，优化各参数的最适应范围。

6.2.5关键参数阈值和基准值的设置通过试掘进段相应参数确定，参数基准值为试掘进段输出参数的

均值，并能够提供关键参数最大值、最小值和众数值。

6.2.6土仓压力通过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立，维

持切削土量与排土量的平衡，确定土仓压力合适范围。

6.2.7总推力应根据推进阻力与安全系数并结合掘进速度、出渣量、掘进机姿态、周边环境的变形测

量数据等确定。

6.2.8注浆压力建议值应需根据地层条件、管片强度、设备性能、浆液特性和土仓压力综合确定。

6.2.9注浆量建议值应根据盾尾建筑空隙量并结合地层、线路及掘进方式等确定。

6.2.10注浆速度建议值应根据注浆泵的性能、单环注浆量等确定。

6.2.11根据试掘进段推进过程中输出的掘进机姿态偏斜值，优化千斤顶的推进速度和各分区的压力差，

确定正常掘进工作状态下千斤顶的压力数据基准值和阈值。

6.2.12如果存在特殊地质条件，如硬质土层、软弱土层、砂卵石层、软硬不均土层等，试掘进阶段根

据输出的注浆效果确定浆液的配合比、注浆的方法和顺序、注浆速度和注浆时间等参数。

7

6.2.13地层变形参数根据试掘进段周边地面及地下建（构筑物）、管线等的变形要求确定变形值与变

形速率的目标值及变化区间。

6.3正常掘进段施工参数

6.3.1掘进机正常掘进施工中土仓压力、刀盘扭矩、总推力、推进速度、刀盘转速、贯入度、同步注

浆参数、掘进机姿态参数、环境变形参数等的参考值取试掘进段数据回归的数值。

6.3.2主动参数优化应能够自动为掘进过程提供各参数的建议值。

6.3.3主动参数优化应能够比较实际目标值与建议值的之间的差距，并对异常值进行红色和黄色预警，

确定是否采取人工干预对参数进行调整。

6.3.4正常掘进段根据当前设备姿态自动提供各分区油缸压力值和自动优化调整值，超出可优化区域

无法实现自动调整的采用人工调整。

6.3.5土仓压力可优化范围介于主、被动土压之间，并与掘进速度、加气量、出渣量相匹配。

6.3.6正常掘进段通过减小总推力和推进速度，做好渣土改良来降低扭矩数值与总扭矩波动幅度。

6.3.7掘进机总推力数值确定应同时考虑轴承变形、刀圈偏磨量、刀座变形、刀盘磨损状态等参数。

6.3.8刀盘的转速宜结合土层和地下水，遇软硬不均地层时转速应适当减小。

6.3.9贯入度应根据土仓压力、出渣量、地面沉降等参数进行优化。

6.3.10进浆流量、排浆流量应与总推进力、扭矩、推进速度等相协调。

6.3.11掘进机姿态参数控制切口水平偏差、切口高程偏差、盾尾水平偏差、盾尾高程偏差和滚动角在

“中”工作状态下不超过试掘进段确定的阈值范围。

6.3.12当掘进机位置和系统状态判定为“优”或“良”时，掘进机正常掘进；当判定为“中”时，发

出黄色预警，需适当调整输入参数；当判定为“差”时，发出红色预警，立刻停机，进行人工干预调整

输入参数。

6.4到达段掘进施工参数

6.4.1到达段主控掘进参数有土仓压力、刀盘转速、推力、扭矩波动、掘进机姿态、推进速度、每环

出土量、注浆压力、注浆量等。

6.4.2掘进机进站段注重姿态调整，切口平面偏差、高程偏差在容许范围内，使掘进方向尽量与原设

计轴线方向一致。

6.4.3刀盘油压、螺旋机油压、总推力不得超过容许值，以防止洞门混凝土裂缝。

6.4.4掘进机进洞段掘进严格控制正面平衡压力，使得掘进机切口前的地层有微小的隆起量来弥补盾

构背土时的地层沉降量。

6.4.5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。

6.4.6严格控制盾构推进速度，进入加固区前推进速度适当降低，加固区内依据刀盘距离围护结构的

距离调整前进速度。

6.4.7掘进机进入加固区后，应控制土仓压力值。

6.4.8依据管片与盾壳的间隙，控制相对区域油压的变化量随出土量和千斤顶行程逐渐变化。

6.4.9严格控制同步注浆量和浆液质量。

7在线优化目标设置

7.1掘进机在线运行优化目标可设置为经济、安全、进度等综合目标，也可以设置为单一优化目标。

8

7.2掘进机在线优化目标也可根据工程情况设置为多优化目标，在进行多目标优化时可设置不同目标

的优先级。

7.3可根据地质、设计和风险分布在掘进过程中不同的空间和时间设置不同的优化目标。

7.4掘进机在线优化的约束条件应包括外部环境、盾构机运行和施工质量。

7.5可根据掘进过程参数反馈和外部因素变化调整优化目标。

8在线状态评价

8.1周边环境监测

8.1.1周边环境监测对象应包括邻近建（构）筑物、地表和地下管线等。

8.1.2周边环境监测，以邻近建（构）筑物的最大沉降、变化速率和差异沉降，地表沉降（地表隆起）

的最大沉降和变化速率，地下管线的最大沉降、变化速率和差异沉降为主要参数。

8.1.3建（构）筑物监测项目的目标值应在调查分析建（构）筑物使用功能、建筑规模、修建年代、

结构形式、基础类型、地质条件等的基础上，结合其与工程的空间位置关系、已有沉降、差异沉降和倾

斜以及当地工程经验综合确定。

8.1.4周边环境监测值与目标值对比关系及状态等级见表8.1.4-1～表8.1.4-3。

表8.1.4-1建（构）筑物监测值及状态等级

监测项目目标值优良中差

最大沉降(mm)10-30<33%33%-66%66%-85%85%-100%

变化速率(mm/d)2-3<60%60%-70%70%-85%85%-100%

差异沉降(0.001-0.002)L<60%60%-70%70%-85%85%-100%

预警值黄色预警红色预警

注：L为相邻建（构）筑物的距离。表中目标值暂取规范限值（下同）。

表8.1.4-2地表沉降监测值及状态等级

监测项目关键参数目标值优良中差

地坚硬-最大沉降(mm)10-20(一级)<33%33%-66%66%-85%85%-100%

面中硬土变化速率(mm/d)3(一级)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

沉中软-最大沉降(mm)15-25(一级)<33%33%-66%66%-85%85%-100%

降软弱土变化速率(mm/d)3(一级)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

最大隆起

地面隆起(mm)10<33%33%-66%66%-85%85%-100%

变化速率(mm/d)3(一级)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

预警值黄色预警红色预警

注：表中目标值暂取规范要求监测一级的限值。

表8.1.4-3地下管线监测值及状态等级

监测项目关键参数目标值优良中差

燃气、热最大沉降(mm)10-30<20%20%-66%66%-85%85%-100%

刚力、给水变化速率(mm/d)2<60%60%-70%70%-85%85%-100%

性管差异沉降0.3%Lg<60%60%-70%70%-85%85%-100%

管最大沉降(mm)10-20<20%20%-66%66%-85%85%-100%

雨、污水

道变化速率

管(mm/d)2<60%60%-70%70%-85%85%-100%

差异沉降0.25%Lg<60%60%-70%70%-85%85%-100%

最大沉降(mm)20-40<50%50%-70%70%-85%85%-100%

柔性管线变化速率(mm/d)2-4<60%60%-70%70%-85%85%-100%

差异沉降0.5%L<60%60%-70%70%-85%85%-100%

9

预警值黄色预警红色预警

注：Lg为管节长度；L为测定间距。

8.1.5施工前，应根据掘进机设备状况、地质条件、施工方法、进度和隧道掘进长度等条件选择通风

方式、通风设备和隧道内温度监测。

8.1.6当存在可燃性或有害气体时，应使用专用仪器进行检测，并应加强通风措施，气体浓度应控制

在安全允许范围内。

8.1.7施工时，对作业环境气体（空气、甲烷、有害气体）和粉尘容许浓度进行实时监测，确保其在

规范规定的安全范围内。

8.1.8施工时，隧道内空气温度、噪音、通风、废渣、废水等应符合国家规范《盾构法隧道施工及验

收规范》GB50446的相关规定。

8.2掘进机运行状态监测

8.2.1掘进机运行状态监测包括掘进机关键参数、掘进机姿态和刀具磨损参数。

8.2.2掘进机运行关键参数应包括但不限于推进系统、刀盘系统、铰接系统、注浆系统和泥水环流系

统。

8.2.3掘进机姿态监测应包括但不限于切口水平偏差、切口高程偏差、盾尾水平偏差、盾尾高程偏差

和滚动角。

8.2.4掘进机刀具磨损状态监测应包括但不限于磨损极限、磨损速率、相邻刀具磨损量高度差、掘进

长度。

8.2.5掘进机运行状态的监测目标值可依据相关国家规范、行业标准及地区标准的规定值，结合地质

条件、刀具厂家参数、施工企业的施工经验综合确定。

8.2.6掘进机运行状态监测值与目标值对比关系及状态等级见表8.2.6-1～表8.2.6-3。

表8.2.6-1掘进机运行关键参数监测值及状态等级

监测项目关键参数目标值优良中差

总推进力(kN)T<50%50%-70%70%-85%85%-100%

推进系统推进速度(mm/min)V(10～60)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

推进压力(MPa)Pt<60%60%-70%70%-85%85%-100%

刀盘转速(r/min)Vc(0.6～1.7)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

刀盘扭矩(kN.m)Tc<50%50%-70%70%-85%85%-100%

刀盘系统

贯入度(mm/r)Pc<60%60%-70%70%-85%85%-100%

土仓压力(MPa)Ps(0.06～0.18)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

铰接位移(mm)（～）<60%60%-70%70%-85%85%-100%

铰接系统Wj150300

铰接压力(MPa)Pj<60%60%-70%70%-85%85%-100%

注浆冲程(mm)Ls<60%60%-70%70%-85%85%-100%

同步注浆

注浆压力～

系统(MPa)P(0.10.3)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

注浆方量(m3)V<60%60%-70%70%-85%85%-100%

泥水仓压力(MPa)P<60%60%-70%70%-85%85%-100%

3

进浆流量(m/h)Qi(3000)<66%66%-75%75%-85%85%-100%

泥水环流3

进浆密度(g/cm)ρi(1.05～1.08)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

系统

3

排浆流量(m/h)Qo<66%66%-75%75%-85%85%-100%

3

排浆密度(g/cm)ρo(1.15～1.30)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

预警值黄色预警红色预警

注：注浆方量V：V=λ×π（D2-d2）L/4，V——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，取1.3-2.5；D——盾构切削直径（m）；d——预制管片外径（m）；L——每次充

填长度（环宽）（m）。

10

表8.2.6-2掘进机姿态监测值及状态等级

监测项目关键参数目标值优良中差

切口水平偏差(mm)50<40%40%-60%60%-80%80%-100%

切口高程偏差(mm)50<40%40%-60%60%-80%80%-100%

导向系统盾尾水平偏差(mm)50<40%40%-60%60%-80%80%-100%

盾尾高程偏差(mm)50<40%40%-60%60%-80%80%-100%

滚动角(°)3<40%40%-60%60%-80%80%-100%

预警值黄色预警红色预警

表8.2.6-3掘进机刀具磨损监测值及状态等级

监测项目目标值优良中差

磨损极限中心刀、正滚刀25(30)<60%60%-70%70%-85%85%-100%

(mm)单刃边滚刀15<60%60%-70%70%-85%85%-100%

磨损速率(μm/m)0.0715<60%60%-70%70%-85%85%-100%

相邻刀具磨损量高度差(mm)15<60%60%-70%70%-85%85%-100%

掘进长度(m)L<60%60%-70%70%-85%85%-100%

预警值黄色预警红色预警

注：监测频率1次/1环，掘进长度L=δV/(πkND)，其中δ为刀具磨损量mm，k为地层磨损系数mm/m，

N为刀盘转速r/min，D为刀具轨迹直径m，V为推进速度mm/min。

8.3工程质量监测

8.3.1工程质量监测对象可包括但不限于隧道结构变形和隧道结构拼装质量。

8.3.2隧道结构变形监测，应包括隧道结构竖向位移和水平位移，必要时，应进行净空收敛和应力监

测。

8.3.3隧道结构拼装质量，以隧道轴线平面、隧道轴线高程、衬砌环椭圆度、隧道轴线高程为主要参

数。

8.3.4掘进机运行状态监测值与目标值对比关系及状态等级见表8.3.4-1～表8.3.4-2。

表8.3.4-1隧道结构变形监测值及状态等级

监测项目关键参数目标值优良中差

坚硬-中最大沉降(mm)10-20<60%60%-70%70%-85%85%-100%

管片

硬土变化速率(mm/d)2<60%60%-70%70%-85%85%-100%

结构

中软软最大沉降

沉降-(mm)20-30<60%60%-70%70%-85%85%-100%

弱土变化速率(mm/d)3<60%60%-70%70%-85%85%-100%

差异沉降最大沉降(mm)0.04%Ls<60%60%-70%70%-85%85%-100%

最大收敛值(mm)0.2%D<60%60%-70%70%-85%85%-100%

净空收敛

变化速率(mm/d)3<60%60%-70%70%-85%85%-100%

预警值黄色预警红色预警

注：Ls为沿隧道轴向两监测点间距；D为隧道开挖直径。

表8.3.4-2隧道结构拼装质量监测值及状态等级

监测项目目标值优良中差

隧道轴线平面(mm)±50<40%40%-60%60%-80%80%-100%

隧道轴线高程(m)±50<40%40%-60%60%-80%80%-100%

衬砌环椭圆度(‰)±5<60%60%-70%70%-85%85%-100%

衬砌环内错台(mm)5<60%60%-70%70%-85%85%-100%

衬砌环间错台(mm)6<60%60%-70%70%-85%85%-100%

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预警值黄色预警红色预警

注：L为相邻建（构）筑物的距离。

8.4监测频率

8.4.1监测频率应根据施工方法、施工进度、监测对象、监测项目、地质条件等情况和特点，并结合

当地工程经验进行确定，监测频率见表8.4.1。

8.4.2监测频率应使监测信息及时、系统地反映施工工况及监测对象的动态变化，优先采取实时监测，

宜采用定时监测，可采用人工记录。

8.4.3对穿越既有轨道交通和重要建(构)筑物等周边环境风险等级为一级的工程，在穿越施工过程中，

应提高监测频率，并宜对关键监测项目进行实时监测。

8.4.4施工降水、岩土体注浆加固等工程措施对周边环境产生影响时，应根据环境的重要性和预测的

影响程度确定监测频率。

8.4.5工程施工期间，现场巡查每天不宜少于一次，并应做好巡查记录，在关键工况、特殊天气等情

况下应增加巡查次数。

8.4.6当遇到下列情况时，应提高监测频率:

8.4.6.1监测数据异常或变化速率较大；

8.4.6.2存在勘察未发现的不良地质条件，且影响工程安全；暴雨或长时间连续降雨；周边环境发生

较大沉降、不均匀沉降。

8.4.6.3工程出现异常，险情或事故后重新组织施工；掘进机始发、接收以及停机检修或更换刀具期

间。

8.4.6.4邻近工程施工、超载、振动等周边环境条件较大改变。

表8.4.1掘进隧道监测频率

开挖面至监测点或监测

监测部位监测对象监测频率

断面的距离

5D＜L≤8D1次/（3d-5d）

开挖面前方周围岩土体和周边环境3D＜L≤5D1次/2d

L≤3D1次/1d

L≤3D1次-2次/1d

管片结构、周围岩土体和周

开挖面后方＜次（）

边环境3DL≤8D1/1d-2d

L＞8D1次/（3d-7d）

磨损量实时监测或次

掘进机磨损1/1d(7d)

相邻刀具磨损量高度差实时监测或1次/1d(7d)

注：1D——盾构法隧道开挖直径，m；L——开挖面至监测点或监测断面的水平距离，m；

2管片结构位移、净空收敛宜在衬砌环脱出盾尾且能通视时进行监测；

3监测数据趋于稳定后，监测频率宜为1次/(15d～30d)。

8.5状态评估

8.5.1掘进施工过程的状态评估，应包括周边环境、掘进机运行状态和工程质量等方面的评估。

8.5.2状态评估采用赋值法，对分项目关键参数的监测值进行优、良、中、差分级评判，并分别赋予

分值为5分、4分、3分、1分。

8.5.3监测项目的监测值的权重系数，以监测项目的使用功能、地质条件、施工特殊要求等综合确定。

8.5.4掘进机掘进施工状态评估值计算见式8.5.4-1和式8.5.4-2：

n

（8.5.4-1）

Qi1xi

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（）

xiiAi8.5.4-2

式中：Q——掘进机掘进施工状态评估值；

γi——评价指标权重系数；

Ai——监测值评价指标分值，i=1，2，3...n，n为评估项目关键参数的数量。

8.6周边环境状态评估

8.6.1周边环境评估，以邻近建（构）筑物、地表沉降、地下管线为主要参数。

8.6.2对周边环境的监测值进行状态等级判定，依据状态等级的赋值，综合计算掘进施工的周边环境

评估值Q。

8.6.3周边环境监测值评估及权重系数见表8.6.3。其中权重系数γi取值采用专家问卷调查0-4法。实

例见附录A，权重系数依据工程监测关键参数的重要程度，可修正赋予的分值，进一步对调整权重系数

γi。

表8.6.3周边环境监测值评估及权重系数

项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

最大沉降0.445431

建（构）筑物变化速率0.285431

差异沉降0.285431

地面沉降或最大沉降0.6255431

隆起变化速率0.3755431

最大沉降0.445431

地下管线变化速率0.285431

差异沉降0.285431

8.6.4掘进施工过程的状态评估，应包括掘进机关键参数、掘进机姿态和刀具磨损等方面的评估。

8.6.5掘进机刀具损耗的权重系数，可参考刀具厂家、施工企业的施工经验确定。

8.6.6对掘进机运行状态进行状态等级判定，依据状态等级的赋值，综合计算掘进施工的掘进运行状

态评估值Q。

8.6.7掘进机运行状态、姿态、刀具磨损的监测值评估及权重系数见表8.7.4-1～表8.7.4-3。

表8.7.4-1掘进机运行关键参数监测值评估及权重系数

项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

总推进力0.225431

推进系统推进速度0.445431

推进压力0.335431

刀盘转速0.195431

刀盘扭矩0.225431

刀盘系统

贯入度0.345431

土仓压力0.255431

铰接位移0.505431

铰接系统

铰接压力0.505431

注浆冲程0.225431

同步注浆系

注浆压力

统0.395431

注浆方量0.395431

泥水仓压力0.285431

泥水环流系进浆流量0.165431

统进浆密度0.185431

排浆流量0.185431

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项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

排浆密度0.205431

表8.7.4-2掘进机运行姿态监测值评估及权重系数

项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

切口水平偏差0.205431

切口高程偏差0.205431

导向系统盾尾水平偏差0.205431

盾尾高程偏差0.205431

滚动角0.205431

表8.7.4-3掘进机运行刀具损耗监测值评估及权重系数

项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

磨损极限0.445431

刀具磨损速率0.335431

掘进长度0.225431

8.7隧道变形和错台评估

8.7.1隧道结构工程质量状态评估，应包括隧道结构变形状态评估和隧道管片拼装质量评估。

8.7.2隧道结构工程质量关键参数的权重系数，依据国家规范、施工特殊要求，结合当地施工经验综

合确定。

8.7.3隧道工程质量监测值评估及权重系数见表8.8.3-1和8.8.3-2。

表8.8.3-1隧道结构变形状态评估

项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

管片结构沉最大沉降0.245431

降变化速率0.185431

管片结构差异沉降0.185431

管片结构净最大收敛值0.225431

空收敛变化速率0.185431

表8.8.3-2隧道结构拼装质量评估

项目关键参数监测值评价Ai权重系数γi优良中差

隧道轴线平面0.165431

隧道轴线

隧道轴线高程0.245431

衬砌环椭圆度0.165431

衬砌环衬砌环内错台0.225431

衬砌环间错台0.225431

8.8掘进施工综合状态评估

8.8.1掘进施工过程的综合状态评估，依据周边环境、掘进机运行状态和工程质量等状态评估值，将

运行状态划分为优、良、中、差四级，为在线参数优化决策和人工干预提供依据。

8.8.2隧道工程掘进状态评估，评价为中级，则进入黄色预警状态；评价为差级，则进入红色预警状

态，需进行人工干预。

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8.8.3隧道工程掘进施工综合状态评估见表8.9.3。

表8.9.3掘进施工综合状态评估值

评估目标值优良中差

评估项目

（85%）>85%[70%-85%][60%-70%]<60%

周边环境4.254.25[3.5-4.25][3.0-3.5]＜3.0

掘进机运行状态4.254.25[3.