16 土压平衡盾构施工工艺16.1总则16. 1.1适用范围本标准适用于采用土压平衡式盾构机修建隧道结构的施工16. L 2编制参考标准及规范16. 1. 2. 1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999) o16. 1. 2.2 地下铁道设计规范(GB 50157-92)o16. 1. 2. 3 铁路隧道设计规范(TB10003-2001 )16. 1. 2.4盾构掘进隧道工程施工验收规范16. 1. 2.5公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)16. 1.2. 6公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004) c16.2术语16. 2.1 土压平衡式盾构土压平衡盾构也称泥土加压式盾构，它的基本构成见图16.2. 10在盾构切削刀盘 和支承环之间有一密封舱，称为“土压平衡舱”，在平衡舱后隔板的中间装有一台长 筒形螺旋输送器，进土口设在密封舱内的中心或下部用刀盘切削下来的土充填整个 平衡舱，使其达到一定的密度，以保持足够的压力去平衡开挖面的土压力，这就是所 谓的土压平衡作用平衡舱内的土压主要是由螺旋输送器的出土量来控制的，出土量 多则平衡土压下降，反之则上升，同时还要密切配合刀盘的切削速度和千斤顶的顶进 速度，使平衡舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松，这样就可以达到稳定开挖面 的效果。
1-刀盘用油马达:2-螺旋运输机:3-螺旋运输机马达:4-皮带运输机:5-闸门干斤顶：6-刀片拼装器: 7-刀盘支架：8-隔板：9-拎障用出入口： 10-刀盆：11-泥土进入盾构：12-管片.图16.2. 1压平衡盾构示意图16. 2. 2端头加固为确保盾构始发和到达时施工安全，确保地层稳定，防止端头地层发生坍塌或涌 漏水等意外情况，根据各始发和到达端头工程地质、水文地质、地面建筑物及管线状 况和端头结构等综合分析，确定对洞门端头地层加固形式16. 2. 3盾构后座盾构刚开始掘进时，其推力要靠工作井井壁来承担因此，在盾构与井壁之间需 要设传力设施，此设施称为后座16. 2. 4 添加材采用土压平衡盾构掘进时，为改善土体的流动性防止其粘附在盾构机上而注入的 一些外加剂添加材的功能是：辅助掘削面的稳定（提高泥土的塑流性和止水性）； 减少掘削刀具的磨耗；防止土仓内的泥土压密粘附；减少输送机的扭矩和泵的负荷.16.3施工准备16. 3.1技术准备16.3.L1根据隧道外径、埋深、地质、地下管线、构筑物、地面环境、开挖面稳 定及地表隆陷值等的控制要求，经过经济、技术比较后选用盾构设备盾构选型流程 如图16. 3. 1. 1所示。
图16.3.1.1盾构选型流程图16.3.1.2认真熟悉工程设计文件、图纸，对工程地质、水文地质、地下管线、暗 渠、古河道以及邻近建筑等调查清楚，并将上述内容汇总表示在工程纵剖面总体图上,然后提出针对性的技术措施，以确保工程进展顺利和邻近范围内原建筑物的安全16. 3. 1. 3进行工程环境的调查和实地踏勘，为制订施工组织设计提供足够的依 据，进行核实的主要项目有：（1） 土地使用情况一一根据报告和附图，实地踏勘调查各种建筑物的使用功能、 结构形式、基础类型及其与隧道的相对位置等；（2） 道路种类和路面交通情况；（3） 工程用地情况——主要对施工场地及材料堆放场地、弃土场地、运土路线 等做必要的调查；（4） 施工用电和给排水设施条件；（5） 有关环境保护的法律和法规；（6） 地下障碍物及管线16. 3. 1. 4根据工程特点、施工设备的技术性能及操作要领，对盾构司机及务类设 备操作人员进行上岗前的技术培训并持证上岗16. 3. 1. 5建立完整的测量和监控量测系统，以便施工时控制隧道位置，对地层沉 降及结构的变形进行监测，并及时反馈信息16. 3. 1. 6根据工程特点、工程目的、隧道结构、环境条件及其保护等级、施工设 备的性能、工程所处地质条件编制施工组织设计，经审批后作为指导施工的依据。
16. 3.2材料准备16. 3. 2. 1盾构掘进时的添加材料：粉木粘土、膨润土、发泡剂、高吸水性树脂、 增粘剂等添加材的主要类型与功能见表16. 3. 2. 1添加材的种类及使用功能 表16. 3. 2.1种 类使用功能单一添加材粘土、膨润土泥土化（补充细粒成分）高分子类不溶性聚合物内烯类（树 脂）淀粉类吸收自由水、提高止水性水溶性聚合 物纤维类（CMC纸浆渣）多糖类增粘（粘结流动化、减少分 离）负离子类乳 胶（硅溶胶）防止喷发、增粘强化、防止 粘附表面活性材料（气泡剂等）提高流动性、止水性、防止 粘附复合添加剂粘土+膨润土+气泡综合提高流动性、止水性、 防止粘附膨润土+有机酸纤维素+负离子类乳胶16. 3. 2. 2注浆材料：砂浆、水泥浆、速凝剂16. 3. 2. 3衬砌材料：钢筋混凝土管片16. 3. 3主要机具16. 3. 3. 1隧道掘进机械：土压平衡盾构机及其配套设备、备用刀具16. 3. 3. 2材料与管片运输机械：门式吊车、轨道车、卡车16. 3. 3. 3测量仪器：全站型经纬仪、精密水准仪、锢钢尺、倾斜仪、压力计16. 3. 4作业条件16. 3. 4. 1弃土场地、管片堆放场地、注浆材料堆放场地等工作施工场地己布置妥 当。
16. 3. 4. 2盾构始发井工程巳经施工完毕16. 3. 4. 3盾构机在始发井内安装调试完毕，运转正常16. 3. 4. 4操作人员经培训合格，具备上岗资格16. 3. 4. 5各项监测系统己设置妥当16. 3. 4. 6施工组织计划经监理部门审核批准16. 3. 4. 7衬砌管片己开始批量生产16. 3. 5劳动力组织盾构操作工6名，管片拼装工4名，洞内外管片与材料吊装、运输工10名，管 片运输卡车司机若干名，壁后注浆工5人16.4工艺设计和控制要求16. 4. 1技术要求16. 4. 1.1盾构在厂内制造完工后，必须进行整机调试，检查核实盾构设备的供油 系统、液压系统和电气系统的状况，调试机械运转状态和控制系统的性能，确保盾构 出厂就具备良好的性能，防止设备上的先天不足给工程带来不必要的困难16. 4. 1. 2盾构掘进施工对上部所需的覆土层的厚度，应满足下列要求：(1) 在控制地面变形要求高的地区，各种盾构的最小覆土厚度一•般均不宜小于 隧道直径的1倍；(2) 当实际覆土厚度不能满足上述规定时，应选用下列措施：%1 水底隧道覆土厚度不足时，应选用合适粘土覆盖来增加覆土厚度，覆盖粘土 的参数为 WW40、Ip>20、11=1-1.3.粘粒含量>30%；%1 在陆地上施工点厚度不足时，可在设计允许情况下调整隧道埋设深度，也可 选用合适粘性增加覆土厚度或采用井点降低地下水位，使盾构使用的气压值能与覆土 厚度相适应，或用注浆方法减少土的透气性。
16. 4. 1. 3平行双洞应有足够的线间距，洞与洞及洞与其它建(构)筑物之间所夹 土(岩)体加固处理的最小厚度为水平方向1. 0m,竖直方向1.5m16. 3.1. 4两条隧道平行或立体交又施工时，应根据地质条件、土压平衡盾构的特 点、隧道埋深和间距，以及对地表变形的控制要求等因素，合理确定两条盾构推进前 后错开的距离16. 4. 1. 5 土压平衡式盾构掘进时，工作面压力应通过试推进50-100m后确定， 在推进中应及时调整并保持稳定16. 4. 1. 6掘进中开挖出的土砂应填满土仓，并保持盾构掘进速度和出土量的平 衡16. 4. 1. 7盾构掘进中遇有下列情况之一时，应停止掘进，分析原因并采取措施：（1） 盾构前方发生坍塌或遇有障碍；（2） 盾构自转角过大；（3） 盾构位置偏离过大；（4） 盾构推力较预计的增大；（5） 可能发生危及管片的防水、运输及注浆遇有故障等16. 4. 2材料质量要求16. 4. 2. 1工程所使用的各种原材料、半成品或成品都必须符合国家现行有关标准 和设计要求，特别是防水材料在使用前必须按规定抽查检测16. 4. 2. 2盾构掘削时使用的添加材应满足表16. 3. 2. 1的功能要求。
16. 4. 3职业健康安全要求16. 4. 3. 1盾构工作竖井地面设防雨棚，井口周围应设防淹墙和安全栏杆16. 4. 3. 2更换刀具的人员必须系安全带，刀具的吊装和定位必须使用吊装工具. 在更换滚刀时要使用抓紧钳和吊装工具所有用于吊装刀具的吊具和工具都必须经过 严格检查，以确保人员和设备的安全16. 4. 3. 3隧道施工时应进行机械通风，保证每人每分钟需供应新鲜空气3虻；最 小风速不小于0. 15 m/sc隧道内气温不得高于28C；隧道内噪声不得大于90dBo16. 4. 3. 4带压作业人员必须身体健康，并经过带压作业的专业培训，制定并执行 带压工作程序16. 4. 4环境要求16. 4. 4. 1针对盾构施工在特定的地质条件和作业条件下可能遇到的风险，在施工 前必须仔细研究并切实采取防止意外的技术措施16. 4. 4. 2应特别注意防止瓦斯爆炸、火灾、缺氧、有害气体中毒和涌水情况等， 预先制定和落实发生紧急情况时的对策和措施16.5施工工艺16. 5.1工艺流程见图 16. 5. 1 禄谖方案S 16.5.1 土庄平质盾枸■谖工艺渡程设定蚀斐胡度定位变动泥土压宿不 阚治装成速度裱注入| ok注入16. 5. 2 操作工艺16. 5. 2. 1盾构掘进时泥土质量控制：(1) 泥土压力控制。
盾构中的泥土压力可通过以下3种方式调节：%1 调节螺旋输送机的转数；%1 调节盾构千斤顶的推进速度；%1 两者组合控制2) 泥土塑流性控制泥土的塑流性可通过以下4种方法测试%1 土仓内的土压可通过设在盾构隔板上的土压计测定，是判断泥土塑流性的 一种简洁方法；%1 盾构负荷由掘削扭矩、螺旋输送机的扭矩等负荷的变化推定泥土的塑流性;%1 螺旋输送机的排土效率泥土塑流性好的情况下，从螺旋输送机的转数算出 的排土量与计算掘削土量的相关性较高；%1 排土形状测量根据Fl测排土状况或者泥土取样的坍落度试验可以判定泥土 的塑流性3) 防止刀盘泥饼的形成：%1 土舱内水、土、气压力设定值不宜过高，应设法减小刀盘与正面岩土的挤压 应力；%1 采取发泡剂等措施切断裂隙水的通道，防止地层中裂隙水涌入；%1 合理布设刀盘刀具，遇到塑性大、裂隙水丰富的风化岩土时，应及时拆除滚 刀；%1 向刀盘正面压注一定量的发泡剂或润滑水，减小刀盘与正面土体的碾磨力， 同时还可增加破碎的流塑性；%1 在土舱内加以适当的气压，提高螺旋输送机的排土能力16. 5. 2. 2盾构在不同地层中的施工(1) 盾构在岩层中的施工%1 合理利用超挖刀和中折千斤顶，以达到控制盾构机的姿态；%1 孤石出现后立即停止推进并锁定千斤顶，防止盾构后退；若前方地层的自立 性好，则先清空土舱内的泥土并建立气压平衡，随后作业人员通过人行闸进入土舱， 对孤石进行粉碎；若地层自立性差或根本不能自立，则需先对土体进行加固处理，随 后方可允许作业人员进舱工作。
2) 盾构在不同地层分界面处的施工%1 盾构由软土层进入全断面岩层，即由土压平衡态向气压或不加气压态过渡 时，除适当降低土压设定值、增加同步注浆量、调整各区域油压差以及改变盾构千斤 顶的合力位置外，还应放慢推进速度；。