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1、- 1 -盾 构 施 工 作 业 指 导 书1. 适用范围适用 XXX、XXX 隧道盾构掘进施工。2作业准备2.1 内业技术准备2.1.1 盾构掘进前，组织相关技术人员、盾构操作人员认真学习、领会实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。2.1.2 制定施工安全保证措施，提出应急预案。2.1.3 对作业人员进行技术、安全交底，告知安全风险以及在过程中需采取的应急措施。对参加施工人员进行上岗前技术、安全培训，熟悉操作规程，考核合格后持证上岗。2.1.4 准备掘进过程记录的操作指令、注浆记录、交接班记录等各类报表。2.2 外业技术准备2.2.1 复核盾构工作井的
2、结构尺寸，根据施工平面布置图进行必要的地面场地硬化和临时设施建设。2.2.2 对线路全线进行地质补勘，局部高风险段进行物探或是加密地质钻探对隧道地质情况进行直观探测，对确定的基岩、孤石或是溶洞等采取措施进行提前处理。2.2.3 进行导线、联系测量，引控制点，复核盾构机坐标，- 2 -输入线路参数，确保导向系统数据精度。2.2.4 弄清隧道沿线地面及地下建（构）筑物，管线分布等。2.2.5 设备组装调试完成，对设备各系统，托架、反力架、管片质量和结构安全进行检查验收。2.2.6 检查配套的水平、垂直运输设备及相关辅助设施，掘进材料、物资准备妥当，安全设施功能良好。3技术要求3.1 盾构设备各系统
3、性能良好。3.2 控制盾构掘进姿态，管片拼装后成型隧道管片姿态，满足设计和规范要求。3.3 地面沉降和隆起符合设计及规范要求。3.4 管片拼装质量满足设计及规范对拼装错台、漏水点、破损量的要求。4施工程序及工艺流程4.1 施工程序盾构施工属机械化施工，设备进场前首先需要施工盾构工作井及配套设施、设备安装，再进行设备组装、调试、最后进行始发掘进直至出洞吊出。掘进每循环流水化作业，环环相扣，首先进行掘进准备，再进行盾构掘进，掘进的同时进行同步注浆，掘进完成后根据相关参数进行管片选型，最后进行管片拼装，完成一个循环。4.2 盾构掘进工艺流程- 3 -掘进物资准备盾构施工工艺流程图5施工要求5.1 施
4、工准备5.1.1 掘进模式、参数根据隧道的地质围岩、地下水压力及隧道埋深，选择合理的掘进模式及掘进参数，在保证地面隆沉满足规范要求的前提下，尽量降低土仓压力，以最低的功耗，最小的磨损快速掘进。5.1.2 工程重难点根据地质勘察报告及建筑物调查报告综合分析，确定工程重难点、主要风险点，提前采取有针对性的处理或预防措施。5.2 施工工艺5.2.1 掘进物资准备正式掘进前，准备该环掘进所必须的各种油脂、管片、轨盾构掘进（同步注浆）管片选型管片拼装施工测量盾构工作井施工盾构始发盾构掘进盾构出洞- 4 -线、风水管及螺栓、垫片等。5.2.2 盾构掘进根据技术交底控制掘进参数，并在操作过程中根据隧道地质状
5、况、埋深、地表环境、盾构姿态、施工监测数据进行适当调整。严格按照设计线型掘进，贯彻勤纠、少纠，控制蛇形量，做好壁后注浆工作、管片拼管工作。严格按照盾构设备操作规程、安全操作规程操作，遇到参数突变或是严重偏离设置值时应立即停机，报告，待查明原因后再行掘进。1）开机前准备工作开机前应首先确认无人停留在盾构机的危险区域（如皮带机等区域） ，无人对盾构机进行维修工作。开机前主要检查风、水、电、液、出碴系统以及盾构的状态和参数。检查空压机运行是否正常，压缩空气管路是否泄漏；检查隧道通风是否正常；检查延伸水管、电缆是否正常，拖行区域是否畅通；检查循环水压力、温度是否正常；检查电压是否正常；检查滤清器是否正
6、常 (PLC 中是否有报警)；检查油箱油位是否正常；检查皮带机、皮带是否正常；检查碴车是否已准备就绪；检查油脂准备是否充足；- 5 -检查泡沫剂准备是否充足；检查注浆系统是否已准备好并运行正常；检查后配套轨道是否正常；检查盾构操作面板状态：螺旋输送机前门开启、螺杆伸出，管片安装按钮应无效，无其它报警指示；检查 VMT 导向系统工作是否正常；盾构掘进所需要的相关参数，如掘进模式，土仓压力，线路数据，注浆压力等；记录有关盾构掘进的参数；若需要则根据土木工程师和机械工程师的指令修改盾构机参数。2）开机检查复位功能键“Reset”工作是否正常（LED 灯亮或不亮） 。若工作正常并使盾构机处于掘进模式，
7、则先使测量系统（VMT）处于“advance”掘进模式，再依次按下下列泵的“start”键。“Filter circuit”“filter circuit shield”“lubrication pump”“gear oil pump”“steering pump”“feed pump”“cutter head drive 1”“cutter head drive 2”“cutter head drive 3”“screw conveyor”“auxiliary hydraulics”“push pump”“tailskin sealing - 6 -compound（“automatic”模
8、式） ”。启动“cutterHead Start”模式下的“Step1（慢速） ”或“Step 2（快速） ”“left 或 right”“start” 。同时启动泡沫系统，先启动“liquid pump（速度一般调至最大，约 50左右） ”，其次启动“air regulation”（速度一般在 300Lmin左右） 。是否马上掘进（advance）取决于土仓压力，若土仓压力过高，则依次按下“belt conveyor”中的“start”键“stroke gate 2”中的“open”键“SCREW CONVEYOR”中的“start”键，进行出土以降低土仓压力。若过小，则先按“advance
9、”掘进键，待压力升高到设定值后再出土。若压力适中，则二者同时进行。3）掘进掘进时应有一人随时巡检盾构机各种设备的状态，如泵站噪声情况，液压系统管路是否渗漏，油脂及泡沫系统原料是否充足，轨道是否畅通，注浆是否正常等；机长应时刻监视螺旋输送机的出渣情况，根据 VMT 调整盾构的姿态。 土仓压力调整如果开挖地层自稳性好采用敞开式掘进，不用调整压力；地层有一定的自稳性而采用半敞开式掘进，则注意调节螺旋输送机的转速，使土仓内保持一定的渣土量，一般约保持 2/3左右的渣土，根据指令控制土压。地层稳定性不好或有较大的地下水时，采用土压平衡- 7 -（EPB）模式。此时需根据地层的差异来保持不同的土压，具体压
10、力值由土木工程师决定，但最大土压值不能大于 3bar，否则有可能损坏主轴承密封。若土压过大时可采取以下措施来降低：增加螺旋输送机的转速，加快出渣速度；适当降低推进油缸的推力；降低泡沫和空气的注入量；适当的排出一定量的空气或水。若压力过小时可采取以下措施来增大：降低螺旋输送机的转速，降低出渣速度；适当增大推进油缸的推力；加大泡沫和空气的注入量。土压是通过几种方法的综合运用来调整的，需要综合考虑对施工的影响，如掘进速度、管片保护以及是否会发生喷涌等。一般有以下几种影响：长时间降低螺旋输送机转速，可能使掘进速度下降；过量注入泡沫可能发生喷涌，过少则刀盘扭矩增加；推进力过大有可能损坏管片，过小则无法正
11、常掘进 。掘进方向控制掘进方向是通过控制推进油缸的推力来进行调节的。调节各组推进油缸推力的影响是：左侧大于右侧，盾构自左向右摆；下侧大于上侧，盾构自下向上摆，依次类推；- 8 -为保证铰接密封、盾尾密封工作良好，以及保护管片，在调向的过程中不能有太大的趋势，一般在 VMT 上显示的趋势值（trend）不应大于 10。大多情况下，盾构应保持稍向上的趋势，以防止盾构因自重而产生低头现象。在软硬不均的地层中，盾构会向软的地层偏转，此时要不断调整各组油缸的推力，控制好掘进的方向。盾构自转的调整当盾构在较硬的地层掘进，或盾构本身震动大时，盾构自转比较严重。为保证掘进过程中管片良好的受力状态，盾体在VMT
12、 上显示的转动值（rotate）不应大于 10，可使用稳定器和调节刀盘的转向来控制盾体的自转。改变盾构刀盘转向按以下操作：先停止掘进，将刀盘转速调至零，停止刀盘，重新选择刀盘转向，启动刀盘，并逐渐增大刀盘转速 。当稳定器不使用时，要及时缩回。 铰接油缸操作铰接油缸的作用是让盾构能很好的适应曲线掘进以及盾构的蛇行前进。当旋扭在 PULL 位时盾尾缩回，处于 HOLD 位时铰接油缸处于锁定位，处于 RELEASE 位时铰接油缸处于放松位，此时盾尾处于自动调整姿态，一般情况，旋扭处于 HOLD 位 。当盾尾间隙很小时，可考虑在一段时间内将旋扭置于- 9 -RELEASE 位。超挖刀的操作当盾构在转弯
13、半径小的曲线上时，有可能用到超挖刀。使用超挖刀时，先启动超挖刀泵，然后选择超挖刀控制旋钮到自动位，即可按照预先设定的值进行工作。停止时先选择手动位，把超挖刀缩回，然后再停止超挖刀泵。泡沫系统操作泡沫系统有三种操作模式，即自动、半自动、手动当地质条件比较理想时可以采用自动模式，一般采用半自动或手动模式。操作司机可综合盾构机掘进参数，如刀盘扭矩、土压及出渣情况等，对泡沫剂和空气的流量进行手动调节，当掘进结束时关闭泡沫系统。 盾尾油脂密封操作一般情况下进行自动注脂，当盾尾油脂密封在手动位时，可以对各个位置的注脂点进行有选择性的手动注脂。在注浆压力大，地层水压大的情况下，有时需要用手动方式加强注脂 。
14、4）停机先把螺旋输送机的速度调节旋钮旋至零位，再按下“stop”键，按着按下“Belt conveyor”的“stop”键- 10 -“stroke gate 2”的“close”键。然后按照与开机时的相反顺序停下各运行部件。5.2.3 管片选型管片选型在整个区间管片排版的基础上进行。管片拼装点位为在圆周上均匀分成 10 个点，即管片拼装的10 个点位，相邻点位的旋转角度为 36。转弯环在实际拼装过程中，可以根据不同的拼装点位来控制不同方向上的超前量。由于是错缝拼装，所以相邻两块管片的点位不能相差 2 的整数倍。一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只使用上部6 个点位。根据工程实际情况，选
15、择拼装不同点位的转弯环，就可以得到不同方向的楔形量（如左、右、上、下等） 。1）管片选型原则管片选型要适合隧道设计线路；管片选型要适应盾构机的姿态。2）影响管片选型的主要因数在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系，通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（25mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm 时，就应该拼装转弯环进行纠偏。- 11 -3）影响管片选型的其他因素目前盾构工程中大多采用的是
16、铰接式盾构机，即盾构机不是一个整体，而是在盾构机中体与盾尾之间采用铰接油缸进行连接，铰接油缸可以收放，这样就更加有利于盾构机在曲线段的掘进及盾构机的纠偏。铰接油缸利用位移传感器将上、下、左、右四个方向的行程显示在显示屏上，当铰接油缸的上下或左右的行程差值较大时，盾构机中体与盾尾之间产生一个角度，这将影响到油缸行程差的准确性。这时应当将上下或左右的行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程的差值，最后的结果作为管片选型的依据。5.2.4 管片拼装1）管片拼装模式首先使导向系统（VMT）窗口处于“rillg Build”模式，再依次按下以下部件的“start”键即可进行管片拼装工作。“filter circuit”“filter circuit shield”“auxiliary hydraulics”“erector”“push pump”“segment
