盾构法安全施工过程控制要点

盾构法安全施工过程控制要点盾构始发控制要点盾构吊装控制要点盾构掘进渣土改良控制要点确保盾构设备三大密封保持完好盾构法隧道测量管控要点本章小结盾构接收控制要点专项方案编制、评审与审批控制要点盾构法安全施工

过程控制要点13485726

1.1专项方案编制、评审与审批控制要点根据国家相关规范要求及各城市地铁业主规定，与盾构有关的常见施工专项方案、预案、验收主要如下：——盾构吊装安全专项施工方案；——盾构始发与接收安全专项施工方案；——始发及接收端头加固专项方案；——盾构穿越风险源安全专项施工方案；——盾构下穿水域专项方案；——盾构开仓换刀安全方案；——应急保障预案（应急物资、演练）——始发条件验收；——盾构百环验收；——接收条件验收。依据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】

87号文）

，

安全专项方案应包括以下内容：——工程概况：危险性较大的分部分项工程概况、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。——编制依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸（国标图集）、施工组织设计等。——施工计划：包括施工进度计划、材料与设备计划。——施工工艺技术：技术参数、工艺流程、施工方法、检查验收等。——施工安全保证措施：组织保障、技术措施、应急预案、监测监控等。——劳动力计划：专职安全生产管理人员、特种作业人员等。——计算书及相关图纸：

1.1专项方案编制、评审与审批控制要点评审：超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，要求施工单位组织专家对专项方

案进行论证。下列人员应当参加专家论证会：（一）专家组成员；（二）建设单位项目负责人或技术负责人；（三）监理单位项目总监理工程师及相关人员；（四）施工单位分管安全的负责人、技术负责人、项目负责人、项目技术负责人、

专项方案编制人员、项目专职安全生产管理人员；（五）勘察、设计单位项目技术负责人及相关人员。审批：经审核合格的，由施工单位技术负责人签字。实行施工总承包的，专项方案应当由总承包单位技术负责人及相关专业承包单位技术负责人签字。经施工单位审核合

格后报监理单位，由项目总监理工程师审核签字。

1.1专项方案编制、评审与审批控制要点l方案重在落实目前许多事故都源于对方案落实的不到位，方案与落实之间挂了空

档，如某地铁标段盾构吊装千斤绳的直径问题。专项方案（特别是专家评审指出的要点）必须执行到位，落实、落

实、再落实！l落实重在过程管理如

：关键工序条件验收，如始发、百环、接收，分为公司级和项目级;

项目部内控管理程序，如早交班例会、经理办公会、方案评审会、首件工程部署及总结会;重要事项请示汇报制度。

l

某项目早交班会议要点举例一、会议主持：生产副经理；参会人员：项目经理、总工、土建工程师、

试验室主任、测量主管、盾构队队长。二、会议程序：1、土建工程师通报盾构机姿态、盾尾间隙、各类油脂消耗情况、盾构掘进

参数（扭矩、转速、掘进速度，刀盘温度，盾尾注浆压力）、注浆量、出

土数量、

其他异常情况；2、试验室主任通报：每天四次的膨润土膨化后比重、渣土的塌落度、管片

的验收情况；3、测量工程师通报：脱出盾尾（每十环）管片轴线误差（自我控制小于

5cm

）；4、盾构队长通报每环的循环时间（有异常说原因）、生产组织情况；5、项目领导提要求做总结。

l

某项目早交班会议要点举例三、每次会议将管控参数与所设定的黄红线对比：

该项目所坚持的黄、红线卡控标准：1、扭矩：

黄线小于2500kn.m，红线3000kn.m；2、盾尾间隙：

黄线60mm，红线75mm；3、盾构掘进姿态：黄线30mm，红线50mm；4、刀盘温度：

黄线45摄氏度，

红线50摄氏度；5、鹏润土密度不能小于1.15；6、地面沉降值红黄（略，执行业主标准）。

4.2盾构吊装控制要点(1)安全风险分析盾构吊装现场作业，主要风险为超大超重吊装。由于盾构吊装的特殊性，施工作业一般临近深基坑。吊装过程中对既有结构有可能产生一定的影响。盾构吊装区域内地基承载力要求高，在吊装作业过程中有可能发生吊装设备倾覆的严重后果。超大超重吊装作业，吊装设备、吊具、连接件等发生安全事故的概率大大增加。l

盾构吊装管控要点：吊装设备选用、吊装场地地基承载力、吊装井限界、吊装作业环

境等。l

盾构吊装前需编制专项施工方案，主要内容包括吊装流程、设备选用、吊装地基承载

力、施工组织管理等。l

起重设备进场后需按照专项方案要求核对设备型号、备案证书、操作人员证书等资料确保起重设备满足盾构吊装要求。l

对吊装过程使用的钢丝绳、卡具、吊耳等进行检测。特别是盾构机主机吊耳，需进行

探伤检测。l

安排专业司索人员（持证上岗）进行指挥，严禁多人指挥、违规操作行为。l

盾构吊装下井过程中，需对结构进行变形监测。

（2）安全管控要点盾构吊装需要编制专项方案，并经专家论证后严格实施，依据是：《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】

87号文）规定超过一

定规模的危险性较大的分部分项工程范围：（一）采用非常规起重设备、方法，且单件起吊重量在100kN及以上的起重吊装工程。

（二）起重量300kN及以上的起重设备安装工程；高度200m及以上内爬起重设备的

拆除工程。

1.2盾构吊装控制要点

1.2盾构吊装控制要点

1.2盾构吊装控制要点列出安全系数汇总表，更有利于针对性监测主要验算项目安全系数汇总表1.2盾构吊装控制要点履带起重机安全检查记录表

1.2

盾构吊装控制要点

吊耳焊缝无损检测报告所用卸扣材质证明书及

1.2

盾构吊装控制要点

所用钢丝绳材质证明书

1.2

盾构吊装控制要点

特种作业人员操作证书盾构吊装属于起重吊装作业，除了需要遵循起重作业的规章制度、卡控红线外，结合盾构吊装的特殊性，重点关注以下几个重要环节：①起重机之下地基的承载力和均匀性；②临时焊接在盾体上的吊耳，其外形尺寸、材质以及焊缝的质量必须采用可靠的方式验证其质量。③吊装企业、吊装人员除了具备法定的资质外，还应具有令人满意的经验，因为盾构吊装还包括了部分设备安装的配合工作，没有一定的经验难以满足现场的需要。

1.2盾构吊装控制要点1.3盾构始发管控要点盾构机始发和接收的本质是，

在分步建立起来的“密封”的保护下，盾构机从原有的平衡状态下进入新的平衡状态。（

1）安全风险分析盾构始发时需拆除钢筋砼围护结构，要求裸露的土体应稳定、无漏水；盾构始发期间逐渐建压不能达到理想的土压平衡状态，难以支撑端头区域的水土压力，要求距洞门一定距离、一定范围的土体保持稳定及无漏水的状态。盾构始发过程中开挖面平衡与无漏水状态无法保证时，就会发生涌水涌泥，造成地层损失，导致隧道线路位移或地面沉降过大、建（构）筑物与管线不同程度破坏等。l盾构始发基座应能承受盾构机的荷载，规定正确的始发方向，稳固并有防盾构旋转措施，对始发时的偏压保持有充分的强度。始发基座台面高度偏差不大于±30mm，前端左右高程偏差不大于±20mm，始发基座与隧道轴线偏差不大于

±5‰

；l洞门密封装置的内径略大于盾构外径，密封圈必须考虑盾构始发洞口的净空和其材质、形状和尺寸，必须牢固地固定在盾构始发洞口上。在洞门密封压板上设置防

反转装置。

1.3盾构始发管控要点

（2）安全管理注意事项l

始发反力架应满足承受盾构推力的足够强度

和刚度（六个自由度全部可靠约束）

；由正式管片起始位置确定负环管片和反力架位置；反力架

基面要有足够的平整度。l

负环管片定位时，管片横断面应与隧道轴线

垂直。l

始发前盾构端头加固效果满足要求。l

凿除洞门范围钢筋混凝土，应检查始发洞口净空尺寸，确保没有钢筋、混凝土侵入设计轮廓范围之内。l

采用设置导台等措施防止盾构机机头下降。

(盾构机前1/3部分占总重的2/3)l

始发前应对盾构姿态作复核、检查，盾构位置应准确，盾构轴线应与隧道轴线重合。

l

盾尾完全进入始发井后以后调整洞门密封，采用同步注浆及二次注浆将管片与洞门

可靠封闭。

（2）安全管理注意事项↓

盾构始发步骤始发掘进，盾尾通过洞门压板

加固，壁后注浆加固效果检验安装始发基座盾构组装调试安装洞门密封端头土体加固拼装负环管片安装反力架凿除洞门

1.3盾构始发控制要点端头加固的主要工法1.3盾构始发控制要点对注浆类端头加固土体验收检验通过后方可凿除洞门，用风钻钻9个“米”字型观

测孔，孔径100mm，钻孔深度3m，取芯检验盾构出洞正前方土体加固情况（设计

图纸给定参数）。——加固后的土体具有良好的均匀性和自立稳定性；——加固土体无侧限抗压强度达到0.8Mpa以上；——渗透系数≤1.0×

10-7cm/sce(选

自某设计文件)。

渗水●盾构始发是盾构施工中风险较大的环节之一，极易发生安全事故。浆液和泡沫沿

洞门密封处涌出1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点对于土压平衡盾构，渣土改良工作非常重要，它关乎到前方的土体是否能够保持稳定进而影响地面沉降控制，渣土改良还关乎螺旋出土的顺利与否，渣土改

良还和刀盘结泥饼有直接影响。盾构施工规范《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446的：7.3.1条规定了盾构机需要配置渣土改良系统，并在盾构现场验收阶段要纳入验收。7.5.2条掘进中应监测和记录盾构运转情况，排出渣土情况并及时分析反馈，调整掘进参数。盾构刀盘结泥饼

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点7.5.5条要求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、聚合物等，以改良仓内土质，使其保持一定程度的塑性流动状态。建立土仓

内平衡土压力，保持开挖面的稳定，同时易于排土。8.2.8条规定采用土压平衡盾构通过砂卵石地段时，应进行渣土改良。以上四条规范，均从不同的侧面，强调了渣土改良重要性，以及对碴土改良的定性要求，而对具体的渣土改良指标与方法没有提及，对于现场的具体操作要求，各个单位情况各不相同，下面介绍一个管理比较规范的项目的一些做法。

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点渣土改良指标的提出——渣土流动性：渣土坍落度在90~120mm时，消耗的需要的扭矩较小。——渣土保水性：渣土保水率在75~80%时，渣土静置3h后，流动性影响较小，

坍落度损失约10~15mm。——渣土粘聚性：土压平衡盾构机当遇上渣土粘聚性较大时，一旦刀盘温度稍高就容易从刀盘中心开始，形成强度很高的泥饼，这将严重影响掘进效率，甚至会损伤

设备。——渣土渗透性：渗透系数太大，则在富水地层掘进时，容易导致螺旋喷涌，而引

发事故。

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点渣土改良筛分试验

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点盾构施工渣土改良坍落度试验渣土保水性试验图片，确保碴土改良后保水性好，有利于降低盾构突水沉降风险

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点小型立式匀速搅拌机试拌

测渣土性能与扭矩的关系

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点盾构施工渣土留样，可以更好的研究地质，来控制沉降。——渣土改良在土压平衡盾构施工中，对于安全进度成本，

关系非常密切，必须高度重视；——“水多了加面，面多了加水”是典型的粗放式管理；——渣土改良实施及效果评价，需要有中医式的“望闻问

切”，更要有西医式的数字报告；——渣土改良属于岩土工程范畴，既需要普遍的理论（土力

学、材料试验）指导，又有鲜明的区域特点；——经验之果只有结在理论之树上才有是生命力。

1.4盾构掘进阶段渣土改良控制要点

1.5确保盾构设备的三大密封保持完好主轴承密封失效，主轴承就会先损坏。合理的多道耐磨密封，功能完善可靠的润滑和冷却系统是降低主轴承密封风险的保障。在设置铰接装置的盾构中，铰接密封是否可靠，关系到盾构机的安全，在富水软弱地层显得特别重要。盾构机脱困时一定要高度关注铰接油缸的能力，必要时采取措施。

1.5确保盾构设备的三大密封保持完好1.5确保盾构设备的三大密封保持完好盾尾密封是否可靠，亦关系到盾构机的安全。多道密封形式设计必须合理，密封刷耐磨性能可靠。1.6盾构接收施工（

1）安全风险分析盾构接收与盾构始发有许多相似之处，接收是逐步“卸压”的过程，其风险程度本身要比接收更高，加上线形控制可能存在偏差，几种因素叠加后，可谓“险

象环生”。（天津地铁、南京地铁）l在距离接收井100m对盾构位置进行准确测量，同时应对接收洞门位置进行复核测量，确定盾构姿态及纠偏计划。l纠偏应逐步完成，每一环纠偏量不能过大。l在距离接收井50m时应调整掘进参数，逐渐放慢掘进速度，推力逐渐降低，缓慢均

匀地切削土体，距离小于10m时，进一步控制盾构掘进速度和掘进参数。l临近接收井的20环管片应做好螺栓紧固、拉紧使之连成整体，防止管片松弛而影响

密封防水效果。盾构中盾进入加固区后，利用其径向注浆孔封堵加固区的漏水通道。l在拼装的管片进入加固范围后，应采用快硬性浆液封堵。

（2）安全管控要点

（2）安全管控要点l

最后一环管片拼装完成后，通过二次注浆孔

注入双液浆进行封堵。l

注浆过程中应密切观察洞门情况，发现有漏

浆现象应立即停止注浆并进行处理。l

盾构前体盾壳被推出洞门时应束紧压板卡环上的钢丝绳，使压板压紧帘布橡胶板，防止洞

门泥土及浆液漏出。l

盾构接收到基座上后，应及时做好管片与洞

门密封圈间的密封。l

到达施工中应逐渐降低土（泥水）仓压力，当有承压水砂性土层加固效果不理想或盾构推力挤压与施工扰动破坏加固土体时，地下水压力作用下，水砂从刀盘前方和盾体与围岩、洞门的间隙涌出，发生地层沉降过大以及坍塌等危险情况，也会因此而危

及地面建（构）物和地下管线等的安全。为了规避此类风险，根据地质、环境条件，

宜选择盾构土中接收或钢套筒接收或箱体接收等方法，模拟盾构在原状土中的掘进工

况，保持土（泥水）仓内压力平衡，以控制地层沉降，防止出现险情。l

钢筋混凝土挡墙、箱体与钢套筒等设施的结构物应经专门设计计算，满足盾构自重

盾构掘进时的推力、扭矩、土（泥水）仓压力等受力要求。

（2）特殊接收工法

（2）特殊接收工法l

为确保洞门挡土结构破除安全，应采取适当的地层加固措施。l

破除洞门挡土结构前，应施做或安装好接收设施；箱体与钢套筒设施还应预留施

工孔洞。l

盾构到达前，应破除洞门挡土结构，清除盾构通过范围内的障碍物。l

立即进行填充：采用土中接收方法时，可对挡墙与洞门之间填充土砂和水，填充高度应能平衡土（泥水）仓压力。l

采用钢套筒或箱体接收方法时，可采用低标号砂浆对钢套筒或箱体进行填充，并

封闭预留的施工孔洞。l

盾构到达接收井后，应对洞门进行注浆封堵。l

应在确认洞门密封可靠后方可进行填充物的清理和接收设施的拆除。

某项目采用钢套筒接收事故案例：四组螺栓瞬间拉断，钢端盖异常崩开，说明钢套筒中蕴含很大的压力，事故快报中称，作业前已经过了泄压，故推测：一是，泄压不充分，筒内留有余压（气压）；二是，盾构机的推进油缸一直在持荷，通过刀盘、仓前土体对端盖施压，使端盖及套筒蕴含着极大的弹性应变势能，端盖挣脱四组螺栓的束缚，冲出两米多，就是弹性应变势能瞬间

释放的表现；三是，通过现场照片得知，事故后筒内残