完整版日本盾构法施工规范1.docx

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完整版日本盾构法施工规范1

第一篇总论

第1章总则

第1条适用范围

第2条定义

第3条有关法规

第2章调查

第4条调查目的

第5条当地条件调查

第6条障碍物等调查

第7条地形和地质调查

第8条环境保护调查

第3章规划

第9条隧道净空形状及尺寸

第10条隧道的平面形状

第11条隧道埋深

第12条隧道坡度

第13条盾构法的选定

第14条衬砌

第15条隧道的附属设备

第16条辅助工法

第17条竖井及施工基地

第18条环境保护措施

第19条进度

第20条观测、量测、工程记录

第二篇衬砌

第1章总则

第21条适用范围

弟22条名称

第23条符号

第24条衬砌结构及形式的选择

第25条设计基本原则

第26条设计计算书

第27条设计图

第2章荷载

第28条荷载种类

第29条垂直和水平土压

第30等水压

第31条自重

第32条上覆荷载的影响

第33条地层反力

第34条施工荷载

第35条内部荷载

第36条地震的影响

第37条并排隧道的影响

絮38条接近施工的影响

第39条地层下沉的影响

第40条其他荷载

第3章材料

第41条材料

第42条材料试验

第43条材料的弹性系数及泊松比

第4章容许应力

第44条容许应力

第45条容许应力的提高

第5章管片形状及尺寸

第46条管片形状及尺寸

第47条接头角度及插入角度

第48条楔形环

第6章管片的构造计算

第49条结构计算的基本原则

第50条断面力的计算

第51条有效宽度

第52条主断面的应力

第53条接头计算

第54条壳板及背板的计算

第51条纵向加劲肋计算

第7章细部结构设计

第52条接头构造

第53条螺栓的配置

第54条纵向加劲肋

第55条防止漏水

第56条注浆孔

第57条起吊环

第59条钢筋的加工、配置及固定

第60条防腐蚀、防锈

第8章管片制造

第65条一般事项

第66条制造要领

第67条尺寸精度

第68条检查

第69条管片标记

第9章管片的贮存、运输和管理

第70条一般事项

第71条贮存

第72条运搬和管理

第10章二次衬砌

第73条一般事项

第74条内力和应力

第75条二次衬砌厚度

第三篇盾构

第1章总则

第76条适用范围

第77条盾构的计划

第2章设计基本原则

第78条荷载

第79条结构设计

弟80条盾构重量

第3章盾构本体

第81条盾构组成

弟82条盾构外径

第83条盾构长度

第84条切口环

第85条支承环

第86条盾尾

第87条隔板

第4章开挖机构

第88条开挖机构的选定

第89条刀盘的形式

第90条刀盘的支持方式

第91条刀头装备扭矩

第92条开口

第93条刀头

第94条刀头轴承板

第95条扩挖装置

第5章推进机构

第96条总推进力

第97条盾构千斤顶的选择及配置

第98条盾构千斤顶的行程

第99条盾构千斤顶的推进速度

第6章管片组装机构

第100条组装机的选择

第101条组装机的能力

第102条组装衬砌用的辅助设备

第7章液压、电气、控制机构

第103条液压设备

第104条电气机器

第105条控制系统

第8章附属设备

第106条态势控制设备

第107条中折设备

第108条测量设备

第109条同时回填注浆设备

第110条后方台车

第111条滑润机构

第9章土压式盾构

第112条土压式盾构的体系

第113条土压式盾构的构造

第114条掌子面稳定机构

第115条添加剂注入机构

第116条搅拌机构

第117条排土机构

第10章泥水式盾构

第118条泥水式盾构的体系

第119条泥水式盾构的构造

第120条掌子面稳定机构

第121条送、排泥机构

第11章人力开挖式、半机械开挖式、机械开挖式盾构

第122条人力开挖式、半机械开挖式盾构的构造

第123条机械开挖式盾构的构造

第124条支挡装置

第125条开挖装载机械的选择

第126条排土机械

第12章盾构制造

第127条制造的一般规定

第128条工厂拼装和现场组装

第129条检查

第13章盾构的维修管理

第130条维修和检查

第四篇施工及施工设备

第1章总则

第131条施工计划

第2章测量

第132条洞外测量

第133条洞内测量

第134条推进管理测量

第3章施工

第135条竖井

第136条出发和到达

第137条推进

第138条土压式盾构的开挖、支护、出碴

第139条泥水式盾构的开挖、支护、出碴

第140条开放式盾构的开挖、支护、出碴

第141条一次衬砌

第142条回填注浆

第143条防水

第144条二次衬砌

第145条并设盾构的施工

第146条横断河川的施工

第147条小埋深的施工

第148条大埋深的施工

第149条小半径曲线的施工

第150条大坡度的施工

第151条长距离的施工

第152条刀盘交换

第153条地中接合

第154条地中扩大

第155条地中拆除障碍物

第4章辅助方法

第156条一般原则

第157条药液压注法

第158条高压喷射搅拌法

第159条冻结法

第160条降低地下水位法

第161条压气法

第5章地层位移和建筑物防护

第162条地层位移及防止对策

第163条接近施工和既有建筑物的防护对策

第6章施工设备

第164条对施工设备的要求

第165条材料堆置场和仓库

第166条出碴

第167条材料运送设备

第168条电力设备

第169条照明设备

第170条通讯联络设备

第171条通风设备

第172条安全通路、升降设备

第173条给、排水设备

第174条消防、防火设备

第175条可燃性瓦斯、有害气体对策设备

第176条盾构出发、到达、转向设备

第177条一次衬砌设备

第178条回填注浆设备

第179条作业台车

第180条二次衬砌设备

第181条压气设备及空气压缩机设备

第182条土压式盾构运转控制设备

第183条泥土固化设备

第184条泥水的运转控制设备

第185条泥水处理设备

第186条砾石处理设备

第7章施工管理

第187条进度管理

第188条质量管理

第189条作业管理

第8章安全卫生管理

第190条安全卫生管理原则

第191条作业环境整备

第192条压气管理

第193条防止灾害

第194条事故对策、救护对策

第9章环境保护措施

第195条环境保护的一般规定

第196条防止噪音

第197条防止振动

第198条防止水质污染

第199条防止地下水措施

第200条防止缺氧症

第201条开挖土砂的处理

第一篇总论

第1章总则

第1条适用范围

本规范提示采用盾构法时的调查、计划、设计和施工的一般标准。

【解释】这里所谓的盾构法是指用盾构修建隧道的方法。

本规范规定的盾构法的一般性标准，是根据以往的理论和实践认为是恰当的，但在规范中没有说明的一些细节问题需要由技术负责人进行判断。

技术负责人应具有盾构隧道建设的丰富的知识和经验，具有在计划、设计、施工的各个阶段能够进行正确判断的能力，和具有一定责任和权利的技术人员。

推进法等标准规范也适用。

此外尚应遵循的主要规范有：

（1）盾构用标准管片（1994），土木学会、日本下水道协会；

（2）隧道技术规范及解释（矿山法篇）（1996），土木学会

（3）隧道技术规范及解释（明挖法篇）（1996），土木学会。

（4）混凝土标准技术规范（1996），土木学会：

（5）国铁结构物设计标准（铁路钢桥、钢与混凝土组合桥）（1983），土木学会：

（6）公路桥梁规范及解释（1994），日本道路协会

（7）共同沟设计指南（1986）日本道路协会

（8）日本工业规格（J1S），日本工业标准调查会。

本规范是以盾构法施工为前提的，但隧道的施工方法除盾构法外，还有许多方法。

选定合适的隧道施工方法，对安全而经济地修建是极为重要的。

选定隧道施工方法时，要充分研究构筑方法的得失。

解释中的表1·1是一个大致的比较。

解释表1·1主要施工方法的比较

比较项目

矿山法

盾构法

明挖法

工法概要

可有效地利用围岩的支护功能，采用喷混凝土、锚杆等确保围岩稳定的施工方法。

通常以开挖时掌子面能自稳为前提，不能确保时，可采用辅助工法。

用盾构在地中推进，用吨壳维护坑道的稳定，防止土砂崩塌的施工方法。

密闭型盾构是用泥水或泥土对抗土压和水压保持掌子面的稳定。

开放型盾构是以掌子面自稳为前提的，不能自稳时，要采用辅助工法。

从地表面向下开挖，到规定位置后修筑结构，再回填到地表面的施工方法。

一般都采用全断面明挖法。

也有盖挖顺筑法和盖挖逆筑法之分。

适应地质

一般说，适合所有的地质条件（从硬岩到软岩、土质）。

主要采取改变支护刚性、开挖方式、辅助工法等来适应地质条件的变化。

一般说，适应冲积层、洪积层、新第3纪地层。

易于适应地质条件的变化。

在有局部岩层的条件下也可采用。

基本上，对地质条件无限制。

主要是选择合理的支挡结构来适应。

地下水对策

开挖时遇有影响掌子面稳定性、围岩稳定的地下水时，要采用压浆止水、井点降水等措施。

在密闭型盾构中，不需要采取特殊措施。

开放型盾构就需要采取相应措施。

出现底鼓等现象时，要加深支挡结构深度，或采用降低地下水位的措施。

隧道深度

在未固结围岩中，埋深/隧道直径比（H/D）很小（小于2）时，要采取有效控制地表下沉的措施。

最小埋深，一般是盾构的直径左右，采用压气施工和泥水盾构时，要主要喷发现象的出现。

最大深度决定于地下水压。

最小埋深没有什么施工上的限制。

最大埋深目前约在40m左右。

断面形状

原则上采用拱形。

施工着可以改变断面形状。

圆形是标准断面。

采用特殊盾构时，可以采用半圆形、椭圆形、矩形、多圆形等。

施工中改变断面形状，一般说是很困难的。

一般采用矩形断面，但复杂的断面也能适应。

断面大小

一般在150m左右，但也有超过200m的情况。

施工中可能改变断面形状和尺寸。

目前最大的直径是14m。

施工中改变外径尺寸，一般是很困难的。

施工上没有特别的限制。

线形

几乎没有什么限制

曲线半径/盾构直径=3的小曲线，是可能的。

几乎没有什么限制

对周边环境的影响

接近结构物施工时要采取辅助措施。

降低地下水位会对周边环境产生不良影响，应注意。

在浅埋情况下，要特别注意地表下沉的控制。

对路面交通，除竖井外，几乎没有影响。

噪声、振动只局限于洞口。

接近施工时，也要采用辅助工法。

对路面交通，除竖井外，几乎没有影响。

噪声、振动只局限于洞口。

地表下沉较易控制。

接近施工时，也要采用辅助工法。

对路面交通的影响大。

各施工阶段都要采取噪声、振动对策。

第2条定义

盾构---开挖土砂围岩的主要机械，由切口环、支承环及盾尾三部分组成。

也叫作盾构机。

盾构法---用盾构在围岩中推进，一边防止土砂的崩坍，一边在其内部进行开挖、衬砌作业的修建隧道的方法。

盾构隧道---用盾构法修建的隧道。

竖井---为进行盾构隧道的施工，将盾构运入、运出、组装、解体、运出开挖下来的土砂、运入及运出机械设备、人员出入、供电、给排水、通风管道的引人、引出等的作业坑道。

根据其作用、目的可将竖井分为出发竖井、中间竖井、方向转换竖井及到达竖井。

隧道的曲线半径---隧道中心线处的线路半径。

隧道埋深---从地表面到衬砌顶端的深度。

衬砌---承受盾构隧道四周的土压、水压，确保隧道净空的结构叫衬砌。

衬砌分为一次衬砌和二次衬砌。

在一般情况下，一次衬砌是由管片组装成的环形结构。

但也有代替管片直接灌注混凝土的（模筑混凝土衬砌）。

二次衬砌是在一次衬砌内侧灌注的混凝土结构。

主要采用模筑混凝土衬砌。

管片---盾构法中采用的隧道衬砌。

一般采用钢筋混凝土、或金属管片。

一般是将数个管片组装成圆形或多圆形的衬砌。

背后回填注浆---向盾构隧道的管片和围岩之间的空隙（盾尾空隙）压人填充材料。

第3条有关法规

在采用盾构法进行施工之前，必须对有无应遵循的规范，其内容、手续及措施等进行详细的调查。

【解释】在施工过程中，由于要受法规的制约，故必须充分调查、研究对工程的限制程度、手续、对策等，并办理有关手续，取得认可或承认。

因取得承认或认可，需要一些时间，这一点必须给以充分考虑。

有关法规由于地区不同多少有些差异也要予以注意。

主要的有关法规，见表1.2。

第2章调查

第4条调查目的

调查目的是为了能够安全、迅速且经济地进行盾构施工而进行的。

调查大致可分为：

（1）地条件调查

（2）障碍物调查

（3）地形及地质调查

（4）环境保护调查

【解释】调查是为了获得在计划、设计、施工及维修管理各阶段所需的基础资料而进行的。

调查结果可作为选定隧道线路，确定可否采用盾构法施工、以及研究环境保护对策、决定工程的规模和内容，以及隧道竣工后的维修管理维的资料。

为此，在调查工作中必须充分注意这些情况。

除此处所述的调查之外的有关各种量测和观测记录等，可参照第20条。

第5条当地条件调查

当地条件调查，包括以下各项：

（1）土地利用和权利的关系

（2）未来计划；

（3）道路类别和路面交通情况

（4）确保工程用地的难易。

（5）河、湖、海的情况，

（6）工程用电和给排水设施。

【解释】所谓当地条件调查就是针对上述各项，调查隧道经过地区附近的环境，主要用来选定线路和研究盾构施工方法的可行性及确定隧道工程的规模、内容，也被用作实际施工时的资料。

（1）所谓土地利用调查，就是根据各种地图、实地踏勘，调查市区、山区、河海等的利用情况，尤其是在市区，还要了解该地区的用途（住宅、商业、工业）市街化的程度等。

土地权利关系的调查，首先要了解是公共用地还是民用地，而后调查相应的权利关系。

特别是市街地中的民用地的权利关系是相当复杂的，必须进行仔细地调查。

视需要还要调查有无文物的调查。

掌握隧道施工时附近地区对地表和地下的制约条件等。

（2）调查施工地区的城市计划和其他各种设施计划等的规模、工期，限制事项等，并反映到选定路线、衬砌结构、施工计划中。

（3）当在道路下面开挖盾构隧道时，应调查该道路的类别、重要程度，对开挖和回填路面有无限制以及路面的交通量等。

特别是，竖井的设置位置，对道路交通影响极大，在选定时一定要与使用时的利用计划配合好，还要研究竖井是否可设在路面上以及弃土和材料运输的难易等。

同时，盾构施工造成路面变异时，也要事前加以研究。

（4）竖井作业基地是从隧道选线阶段开始直到完工为止的全过程中极为重要的环节。

为确保此用地，应根据地图、勘察等进行详细调查，以采取必要的措施。

采用盾构法时，由于需要确保适当的弃土场，必须对弃土场、运土路线进行调查，井将其结果反映在设计施工中。

（5）当在河流底下或河流附近修建隧道时，应调查河流断面、堤坝结构和地质条件，一般应将隧道置于距河底有足够的深度和距离之处。

同时，视情况，应调查河流水文、航运、水利用情况等。

在湖海底下修建隧道时也应据此办理。

（6）为了确保工程用电，必须对作业基地附近已有的送、配电线的容量、电压和受变电的难易进行调查。

必要时，应研究确保预备电源的措施。

为了确定给排水计划，必须对可以取水的上水道的位置、管径、流量和排水地点（下水道、河、海），可能的排水量和水质标准等进行调查。

第6条障碍物调查

障碍物调查包括以下各项：

（1）地上和地下结构物，

（2）埋设物

（3）井和古井

（4）建筑物及临建工程遗迹

（5）其他

【解释】在选定线路前，必须对有无直接障碍物或位于施工影响范围内的各种设施进行

详细调查。

此调查应从保护隧道周边各种设施和确保盾构法施工安全两方面进行。

研究既有建筑物的变异、枯水、水井污染、喷发、漏气、流泥和作用在隧道上的土压、超载等。

（1）对于地上结构物，应调查结构型式（如是建筑物，应调查是木结构或钢筋混凝土结构，如是为桥梁，应调查是静定或超静定结构），基础结构、有无地下室、基础埋入深度。

对于地下结构物（地下停车场、地下商店、地下铁道等）应调查结构型式、结构物底面的深度等。

同时，调查这些建筑的使用情况也是非常重要的。

对设置精密仪器的建筑物，要进行特别仔细地调查。

（2）对于煤气管、上下水道、电力、通信电缆等埋设物，有必要预先进行沿线调查。

尤其是，在竖井设置位置处要进行仔细地调查。

调查，不仅要参照管理者的台账等资料，也要采取试验坑探和地中探查等方法，实地确认其规模、深度、老朽程度等。

（3）对于井和古井，主要是调查其使用情况、喷发、缺氧空气的喷出等危险。

特别是采用压气盾构时，与其他调查项目相比，此项调查的范围应广泛些。

调查内容有位置、深度，使用情况、缺氧空气的有无及其程度等。

在有枯水和污染可能时，还应调查测试一年内的水位变化情况及水质。

对于古井，应将当地人提供的信息与现场的实际情况相对照，予以确认。

（4）一般说来，对建筑物和临时工程遗迹的调查是困难的，但为防止在盾构推进过程中遇到意外的障碍及对周围地层产生过多的扰动，应尽可能地向土地管理人进行了解。

另外，还应对残存物、回填情况、土壤和地下水的污染情况进行调查。

（5）应对计划修建的结构物与既有结构物进行同样的调查，宜尽可能地减少相互间的干扰。

对于内设精密仪器的建筑物的调查，应慎重进行。

第7条地形和地质调查

地形和地质调查包括以下各项：

（1）地形

（2）地质构造

（3）土质

（4）地下水

（5）缺氧空气、有害气体的有无及其他

宜通过踏勘、钻孔、试掘等适当的方法进行上述各项调查，关于调查位置和调查项

目由技术负责人确定。

【解释】由于地形和地质条件是影响盾构法设计、施工难易的决定性因素，故对该项调查必须详细进行。

盾构施工所进行的地形、地质调查的主要项目如解释表1·3所示，但可根据工程内容和规模的需要予以省略或追加。

解释表1·3盾构施工的地形及土质调查

调查阶段

预备调查

基本调查

详细调查

调查目的

·掌握地形、土质、地层构成的大致情况

·获得预测有问题的土质的基础资料

·掌握整个线路的地层构成及土质状况

·掌握土质的各种特性

·编制土质纵断面图

·补充土质调查

·对设计施工上有问题的土质进行详细调查

·地震、其他特殊条件时的设计资料

调查方法

·收集、整理既有资料

·收集、整理附近类似工程的资料

·文献调查

·现地观察

·钻孔调查

·标准贯入试验

·采样

·地下水位调查

·空隙水压测定

·室内土质试验

·钻孔调查

·标准贯入试验

·采样

·空隙水压测定

·透水试验、

·室内土质试验

·孔内水平加载试验

·缺氧空气、有害气体、可燃性瓦斯调查

·深基础开挖调查

·PS检层

调查内容

·文献调查（地形、地质、地层图等）

·土质调查记录

·既有结构物的工程记录

·井点、地下水

·观察地形、土质及周边状况

·地层下沉

·地层构成

·N值

·透水系数

·地下水位、空隙水压

·采样

·粒度分布

·含水比

·土粒子比重

·单位体积重量

·单轴抗压强度

·液性及塑性限界

·黏着力

·内摩檫角

·压密特性

·N值

·透水系数

·地下水位、空隙水压

·采样

·粒度分布

·含水比

·土粒子比重

·单位体积重量

·单轴抗压强度

·液性及塑性限界

·黏着力

·内摩檫角

·压密特性

·地下水的流速、流向

·砾石等的直径

·地层反力系数

·弹性波速度

·抗震设计的基岩

在预备调查中，应通过收集既有资料、踏勘等掌握全线总的地质情况。

在此阶段的调查中，了解地质构造是单一的还是复杂的，是否有出现问题的不良地层等。

技术负责人将依此结果确定基本调查的规模和内容。

在基本调查中，是以钻孔的标准贯入试验进行的地质调查。

钻孔的数量、间隔、深度等应根据这些调查结果推定的围岩条件、隧道埋深及附近的环境条件等确定。

一般多采用200m左右。

基于这些调查结果，绘制沿线的地质纵断面图，该图的比例尺：

水平方向1／1000～1／5000，垂直方向1/200～1/500。

地质断面图制成后，对地层结构和各层的N值等已经明了，由于对与盾构法有关的地质方面的问题已明确，可仅对具有代表性的地点和有问题的地点进行必要的精密调查。

以钻孔为主的各种调查孔在以后的盾构施工过程中，易成为流泥、出水、漏气等的通道，故在选择调查孔的位置和回填调查孔时应谨慎从事。

详细调查是预备调查及基本调查的补充，是为了确认可能出现问题的地层、地震等特殊条件而进行的调查。

这些调查如最大砾径的调查、孔内加载试验等。

（1）地形往往反映地下的围岩条件，故调查的第一步应从观察来掌握地形。

如调查地点为丘陵和台地时，其地下绝不会有冲积层存在，一般来说，软弱地层少。

此外，即使是冲积低洼平地，根据对地形的仔细观察和对地形环境条件的考察，也可在某种程度上推断出地下的围岩条件。

当线路与台地及洼地的边界线平行或斜交时，在某些地质条件下，有时将产生明显的偏压。

（2）关于地层结构，首先配合地形调查进行收集资料和勘察，应掌握包含比较路线在

内的范围较广的地层结构。

在进行盾构施工的地区，一般说既有资料是很丰富的，可收集到

较丰富的有用情报。

作为代表性的资料有地质图及土地利用图等。

其次，进行以标准贯人试验和钻孔为主的基本调查，绘制记有地质构造的地质纵断面图。

从而可明确与盾构法有关的土质问题，据此进行必要的详细调查。

（3）一般说，所有的地层都可以采用密闭式盾构，但当采用泥水式盾构时，粘性土粘着、堵塞在旋转刀头及刀架上，而使开挖不能进行。

在松散砂层中，不能完全形成泥膜，而造成掌子面崩塌及地层下沉和陷没。

在砂砾层中，砾石有可能使掌子面受到破坏，刀头磨损、断裂，及排泥管的堵塞而不能掘进等，故需调查颗粒组成（特别是有砾石时的砾石的形状、大小、数量及硬度，此外，还应调查匀质系数）、渗透系数等。

即使采用士压式盾构也同样地要调查刀架内的合适的流动化的条件、刀头的村质形状、开口的形状、尺寸及螺旋式输送机等所需的大块砾石的形状、尺寸、砾石硬度、颗粒组成，尤其是细颗粒所占的百分比及渗透系数等。

在地下水位以下的松散砂层中，采用压气式盾构时，如果空气压力下降，砂和水将一起从掌子面下部流出；如果压力升高，开挖面上部非常干燥，失掉粘性，呈漂砂状态，在极微小的冲击下，就会成为流砂状态。

尤其是在埋深薄时，很难保持压气效果的平衡，漏气的可能性增加。

在可能出现上述危险的砂层中进行施工时，除测定N值外，需