盾构施工工艺工法.docx

1、盾构施工工艺工法盾构施工工艺工法0前言盾构法（Shield Method）是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将 盾构在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌, 同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤 顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工 方法。本施工工法中所描述的盾构分为两类：土压平衡盾构和泥水平衡盾构。土压平衡式盾构是把土料（必要时添加泡沬、膨润土等对土壤进行改良）作 为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使 泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘

2、旋转开 挖速度和螺旋输出料器出土量（旋转速度）进行调节。泥水式盾构是通过加压泥水或泥浆（通常为膨润土悬浮液）来稳定开挖面， 其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开 挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。（2）本工法内容包括1主要内容本工法的主要内容包括：盾构组装、调试作业，盾构始发作业，盾构正常 掘进作业，盾构到达作业，盾构过站、调头作业，盾构拆卸、吊装、存放作业, 刀盘刀具的检查与更换作业，施工运输作业，施工通风及洞内轨道、管线布置 作业，盾构施工测量作业10部分。每部分按工序细分，各项作业按照紧前工序 达到标准、适用条件、作业内容、作

3、业流程及控制要点、作业组织、紧后工序等内容进行编制。2总体施工流程图盾构法隧道总体施工流程图见图1Felm 1 圧旳：3盾构法隧道施工阶段划分及工作要点盾构法施工可分为：施工准备阶段、正常施工阶段和收尾阶段。各阶段工作主要工作要点见表1。1盾构组装、调试作业(1)紧前工序达到标准施工准备阶段完成，盾构施工临时设施建设完成，配套附属工程施工完成。(2)作业内容盾构组装、调试作业内容包括：施工准备、后配套组装作业、主机组装作 业、空载调试及验收作业。(3)作业流程盾构组装、调试作业流程图见图1.1图1.1曆构组装、调试作业流程图1.1后配套组装作业1. 1. 1紧前工序达到标准施工准备，拖车行走轨

4、排安装完成。1.1.2适用条件适用盾构项目盾构的组装作业，适用于整机始发。1.1.3作业内容后配套组装作业内容主要包括拖车起吊、轮对安装、拖车下井、拖车设备 管线安装、皮带支架下井(泥水平衡盾构无)、风管下井、拖车后移、连接桥下 井、后配套与主机连接等。1.1.4作业流程及控制要点(1)作业流程后配套组装作业程序流程图如图1. 1. 1所示。施工准备图1.1.1后配套组装作业流程图1. 2主机组装作业12.1紧前工序达到标准后配套组装作业。1.2.2适用条件适用盾构法隧道盾构主机的安装作业。1.2.3作业内容作业内容包括：中体下井、前体下井连接、刀盘下井安装、主机前移、管 片安装机及设备梁安装

5、、盾尾下井连接、螺旋输送机(泥水平衡盾构无)下井 安装等内容。1.2. 4作业流程及控制要点(1)作业流程主机组装作业流程图如图1.2. 1所示。施工准备 刀盘下井安装图1.2.1主机组装作业流程图13空载调试及验收作业1. 3.1紧前工序达到标准主机组装完成，盾构主机、后配套机械、电气、液压系统连接完毕。1.3.2适用条件适用盾构项目盾构的调试作业。1.3.3作业内容主要调试内容：分为电气部分、液压部分、流体（水气油脂）部分调试。电气部分调试包括检查送电、检查电机启动情况、软启动器和变频器运行状况、 配件元器件工作情况、安全急停系统工作情况、传感器工作及显示情况检查、 分系统参数设置与试运行

6、。液压部分包括推进和较接系统、螺旋输送机或泥水 循环系统、管片安装机、管片运输机、注浆机、碎石机、辅助泵站系统、液压 油过滤冷却系统、齿轮油过滤冷却系统液控阀等的调试和油液理化指标的取样 测试。流体部分包括内外循环水系统的试运行与功能参数检查、空气压缩及调 节系统的运行及功能参数检查、气动三联件及气动阀的运行和功能检查、油脂 系统的试运行及功能参数检查、泥水循环系统的试运行及功能参数检查、污水 排放系统试运行及功能参数检查、泡沫系统运行及功能参数检查1.3.4作业流程及控制要点(1)作业流程空载调试及验收作业流程图见图1. 3. 1作业准备检查送电检查电机启动情况分系统参数设置与试运行推进和较

7、接系统螺旋输送机或泥水循环管片安装机管片运输机整机调试图1.3.1空载调试及验收作业流程图(2)机械配备盾构各系统。1.3.6紧后工序盾构始发及负载调试。2盾构始发作业(1)紧前工序达到标准盾构组装、调试。(2)作业内容盾构始发作业内容包括：始发台(导台)安装/施工作业、反力设施安装/ 施工作业、洞门密封安装作业、洞门凿除及导轨安装作业、始发段掘进作业、 负环管片安装作业、始发段注浆作业、盾构换装作业。(3)施工程序盾构始发作业流程图见图2.1。结束21始发台(导台)安装/施工作业2.1.1紧前工序达到标准盾构始发作业施工准备。2. 1.2适用条件始发台安装适用于土压、泥水盾构始发作业。2.1

8、.3作业内容始发台安装作业内容包括：施工准备、测量定位、始发台拼装、复测及位 置调整、始发台固定及加固。导台施工作业内容包括：施工准备、测量定位、钢筋焊接、预埋件安装、 模板架设、混凝土浇筑、拆模及养护。2.1.4作业流程及控制要点2.1. 4.1始发台安装作业流程及控制要点。(1)作业流程始发台安装作业流程图见图2. 1. Io施工准备测量定位始发台拼装图2.2.1始发台安装作业流程图2. 1. 4. 2导台施工作业流程及控制要点(1)作业流程导台施工作业流程图见图2. 1.2O施工准厂测量定位钢筋焊接图2.1.2导台施工作业流程图2. 2洞门凿除及导轨安装作业2. 2.1紧前工序达到标准始

9、发台(导台)安装/施工结束后，端头地层加固完成，地层条件较差时， 应在盾构组装调试工作结束后进行。2.2.2适用条件主要适用于端墙为钢筋混凝土围护结构凿除与洞门圈内导轨安装。2.2.3作业内容包括施工准备、测量定位、脚手架搭设、水平探孔检测、凿除外层碗并割 除钢筋、凿除内层栓并割除钢筋、牲清理，拆除脚手架、导轨安装。(1)作业流程洞门凿除及导轨安装作业流程图见图2. 2. lo图2. 2.1洞门凿除及导轨安装作业流程图23洞门密封装置安装作业2. 3.1紧前工序达到标准始发台（导台）安装/施工作业。也可先于洞门凿除作业进行，但应注意对 密封装置的保护。2.3.2适用条件适用于土压平衡盾构始发洞

10、门密封装置安装作业。包括施工准备、测量定位、安装双头螺栓孔、安装帘布橡胶板、安装环形 压板、安装折页压板、紧固螺栓。2. 34作业流程及控制要点(1)作业流程洞门密封装置安装作业流程图见图2. 3. lo图2. 3.1洞门密封装置安装作业流程图24反力架安装作业2. 4.1紧前工序达到标准始发台(导台)安装/施工作业。一般情况下，反力设施的安装/施工还应在盾构主机组装完成之后进行。2.4.2适用条件主要适用于盾构始发掘进及力支撑需要，外形尺寸不得与盾构及隧道洞口 空间相干扰，同时要求结构合理，强度、刚度满足使用要求等。2.4.3作业内容反力架安装作业内容包括：施工准备、测量定位、预埋件安装、反

11、力架底 部U型梁下井、反力架剩余部件地面拼装、地面部件下井与底部U型梁连接、 螺栓紧固、复测及位置调整、反力架固定与加固。2. 44作业流程及控制要点(1)作业流程反力架安装作业流程图见图2. 4. lo图2.4.1反力架安装作业流程图2. 5始发段掘进作业导轨安装、洞门密封装置安装、反力架安装2.5.2适用条件适用于盾构开始安装负环管片至盾构正3环管片安装完成的全过程。2.5.3作业内容包括施工准备、盾构推进、姿态控制、掘进参数控制、管片安装、洞门密 封注浆等。2. 5. 4作业流程及控制要点(1)作业流程土压平衡盾构始发段掘进作业流程图见图2. 5. 1。泥水平衡盾构始发段掘进 作业流程图

12、见图2.5.2。.图2.5.1 土压平衡盾构始发段掘进作业工艺流程图V施工准备2. 6盾构换装作业2. 6.1紧前工序达到标准盾构始发段掘进。2.6.2适用条件盾构换装主要适用于盾构后配套全部进洞后。2.6.3作业内容包括及力架拆除、负环管片拆除、始发台拆除、轨道重新铺设等。2. 64作业流程及控制要点（1）作业流程盾构换装作业流程图见图2.6.1。图261盾构换装作业流程图3盾构正常掘进作业(1)紧前工序达到标准盾构始发作业(2)作业内容盾构正常掘进作业内容包括：盾构掘进作业、磴土管理作业、同步注浆作业、管片安装作业。(3)作业流程土压平衡盾构正常掘进作业流程图见图3. 1,泥水平衡盾构正常

13、掘进作业流程图见图3.2盾构掘进 渣土管理 同步注浆图3.1 土压平衡盾构正常掘进作业流程图图3.2泥水平衡质构正常掘进作业流程图3.1盾构掘进作业3.1.1紧前工序达到标准施工准备3.1.2适用条件适用于土压、泥水平衡盾构掘进作业3.1. 3作业内容作业内容包括：掘进模式的选择、掘进参数选择及优化3.1.4作业流程及控制要点(1)作业流程土压平衡盾构掘进模式作业流程见图3. 1. 1-3. 1. 3O敞开掘进模式作业流程图见图3.1.1o图3.1.1敞开掘进模式控制流程图半敞开掘进模式作业流程图见图3.1. 2（继续）图3.1.2半敞开掘进模式控制流程图土压平衡掘进模式控制流程图见图3.1.

14、 3设定螺旋机转速增加螺旋机转速降低螺旋机转速调整设定值同步注浆图3.1.3 土压平衡掘进模式控制流程图泥水平衡盾构掘进模式作业流程见图3. 1. 4OA图3.1.4泥水平衡盾构掘进控制流程图3.2.1 土压平衡盾构磴土管理作业(1)紧前工序达到标准施工准备。与盾构掘进同步进行。(2)适用条件适用于不同地质条件下的土压平衡式盾构掘进施工磴土管理。(3)作业内容作业内容包括：施工准备、磴土改良、螺旋输送机和皮带机出磴、磴土水 平和垂直运输、磴土外运。(4)作业流程及控制要点作业流程磴土管理作业流程图见图3.2.1. Io施工准备確土改良设备出確图3. 2.1.1確土管理作业流程图3.22泥水平衡

15、盾构磕土管理(1)紧前工序达到标准泥水设备、盾构调试完成，达到掘进条件；磴场施工完成，达到堆磴条件。(2)适用条件适用于不同地质条件下的泥水平衡式盾构掘进施工。(3)作业内容泥浆制备、盾构掘进、泥水循环出磴、磴土泥浆分离、磴土运输(4)作业流程及控制要点作业流程泥水平衡式盾构出磴工艺流程见图3. 2.2.1,泥水循环出磴流程如图3.2. 2. 2o施工准备泥浆制备图3.2.2.1泥水平衡盾构出確工艺流程图图3. 2. 2. 2泥水循环出楼流程图3.3同步注浆作业3.3.1紧前工序达到标准施工准备，与盾构掘进、磴土管理同步进行。3. 3.2适用条件适用于盾构隧道同步注浆作业。3. 3.3作业内容

16、作业内容包括：施工准备、砂浆生产、砂浆运输、注浆、注浆系统清洗。3. 3. 4作业流程及控制要点(1)作业流程同步注浆作业流程见图3. 3. Io不 合 格图3. 3.1同步注浆作业流程图3. 4管片安装作业(1)紧前工序达到标准盾构掘进作业(一环)。同步注浆与出磴作业完成后。(2)作业内容管片安装作业内容包括：施工准备、管片进场、管片防水材料粘贴、管片 运输、管片拼装、拼装缺陷处理等。(3)作业流程管片安装作业流程图见图3. 4.1拼装缺陷处理图3.4.1管片安装作业流程图3.4.1管片进场作业(1)紧前工序达到标准管片生产(2)适用条件适用于盾构隧道施工预制管片的进场作业。(3)作业内容作

17、业内容包括：施工准备、管片出厂前检查、管片装车运输、管片进场检 查、管片卸车存放等。(4)作业流程及控制要点作业流程管片进场作业流程见图3.4. 1.1。施工准备管片装车运输管片存放3.4.2管片防水材料粘贴作业(1)紧前工序达到标准管片进场(2)适用条件适用于盾构隧道管片防水材料、软木衬垫和自粘性橡胶薄板粘贴作业。(3)作业内容作业内容包括：施工准备、管片检查及清理、止水条粘贴、软木衬垫粘贴、 管片角部自粘性橡胶薄片粘贴。(4)施工程序及要求作业流程管片防水材料粘贴作业流程见图3. 4. 2. Io施工准备管片检查及清理止水条粘贴软木衬垫粘贴自粘性橡胶薄片粘贴3.4.3管片运输作业(1)紧前

18、工序达到标准管片防水材料粘贴(2)适用条件适用于盾构隧道管片垂直及洞内水平运输作业。(3)作业内容管片选型、管片螺栓、垫圈、连接螺栓弹性密封圈准备、管片下井前检查、 管片下吊及管片洞内运输作业。(4)作业流程及控制要点作业流程管片运输作业流程图见图3. 4. 3. Io施工准备图3.4. 3.1管片运输作业流程图作业控制要点344管片拼装作业(1)紧前工序达到标准管片运输，掘进循环完成。(2)适用条件适用于盾构隧道管片拼装作业。(3)作业内容作业内容包括：施工准备、管片吊机卸车和倒运、管片安装区清理、管片 安装与螺栓连接、管片螺栓二次紧固和管片拼装质量检查。(4)作业流程及控制要点作业流程管片

19、拼装作业流程图见图3. 4. 4. Io图3. 4. 4.1管片拼装作业流程图3. 45管片缺陷处理作业(1)紧前工序达到标准管片安装。(2)适用条件适用于盾构隧道成型管片漏水、破损等缺陷的处理。(3)作业内容作业内容包括：施工准备、管片清理、管片堵漏、管片修补、质量检查、管片外观清理。(4)作业流程及控制要点作业流程管片缺陷处理作业流程图见图3. 4. 5. lo图3.4. 5.1管片缺陷处理作业流程图4盾构到达作业(1)紧前工序达到标准盾构正常掘进、端头加固效果达到要求(2)作业内容盾构到达作业内容包括：盾构接收台安装作业、洞门凿除及导轨安装作业, 洞门密封装置安装作业、到达段掘进作业、管

20、片安装作业、到达段同步注浆作 业。(3)施工程序土压平衡盾构到达段作业流程图见图4. 1,泥水平衡盾构到达作业流程图见 图 4.2O施工准备图4.1盾构到达作业流程图图4.2泥水平衡盾构到达作业流程图4.1接收台安装作业4.1.1紧前工序达到标准施工准备4.1.2适用条件适用于土压、泥水等多种盾构到达作业。4.1.3作业内容作业内容包括：施工准备、测量定位、接收台拼装、复测及位置调整、接 收台固定及加固。4.1. 4作业流程及控制要点(1)作业流程接收台安装作业流程图见图4.1.1。施工准备测量定位接收台拼装复测及位置调整接收台固定、加固图4.1.1接收台安装作业流程图(2)作业控制要点接收台

21、多为始发台改造而成，与始发台区别在于两侧无需安装管片支架， 其标高(即盾构中心)比盾构到达时实际高程低15-20 mm,其作业控制要点、 作业组织、考核标准等参照本手册第三部分“22始发台(导台)安装/施工作 业”相关内容。4.2洞门凿除与导轨安装作业4.2.1紧前工序达到标准接收台安装作业，且盾构刀盘抵达围护结构内层钢筋处。4.2.2适用条件适用洞门范围围护结构凿除及导轨安装。4.2.3作业内容包括施工准备、测量定位、脚手架搭设、水平探孔检测、凿除外层栓并割 除钢筋、凿除内层碗并割除钢筋、栓清理，拆除脚手架、导轨安装。4.24作业流程及控制要点(1)作业流程洞门凿除及导轨安装作业流程图见图4

22、. 2. Io（2）作业控制要点接收洞门的凿除及导轨安装作业与始发洞门基本一致。43洞门密封装置安装作业4.3.1紧前工序达到标准接收台安装作业。也可先于洞门凿除作业进行，但应注意对密封装置的保 护。4.3.2适用条件适用于土压平衡、泥水平衡盾构到达洞门密封装置安装作业4.3.3作业内容包括施工准备、测量定位、安装双头螺栓孔、安装帘布橡胶板、安装环形压板、安装折页压板、紧固螺栓、穿钢丝绳。4. 3. 4作业流程及控制要点(1)作业流程到达洞门密封装置安装作业流程图见图4. 3. lo图4. 3.1到达洞门密封装置安装作业流程图(2)作业控制要点到达洞门密封装置安装作业与始发洞门相比，不同点在于

23、到达洞门帘布 橡胶板内棱圈朝向洞内，使帘布橡胶板平面与盾壳接触紧密；到达洞门密封 装置中每个折页压板活动端均焊接有钢圈，钢丝绳从中穿过，将所有折页压板 整体连接，其目的为收缩钢丝绳，使其将折页压板向盾壳方向移动，从而箍紧 盾壳，达到注浆密封的目的。44到达段掘进作业4. 4.1紧前工序达到标准洞门凿除完成，接收台、洞门密封安装完成。应在盾构到达接收洞门70-80 环开始准备。4.4.2适用条件适用于盾构刀盘进入已凿除的围护结构至盾构盾尾即将脱离帘布橡胶板的 全过程。4. 4.3作业内容作业内容包括：施工准备、盾构空推、管片安装、同步注浆等。4. 4. 4作业流程及控制要点（1）作业流程到达段掘

24、进作业流程图见图4. 4.1准备否图4.4.1到达段掘进作业流程图45到达段注浆作业4. 5.1紧前工序达到标准到达段掘进。4. 5.2适用条件到达段注浆主要适用于盾构到达阶段洞门密封注浆。4. 5.3作业内容主要包括同步注浆、二次补注浆。4. 5. 4作业流程及控制要点(1)作业流程到达段注浆作业流程图见图4. 5. lo图4. 5.1到达段注浆作业工艺流程图46洞门圈管片拆除作业4. 6.1紧前工序达到标准到达段注浆。4. 6.2适用条件洞门圈管片拆除主要适用于盾构出洞后的洞门作业。4. 6.3作业内容作业内容包括：搭设施工平台、凿穿管片吊装孔、钢丝绳固定、管片拆除 吊离。4. 6. 4作

25、业流程及控制要点(1)作业流程洞门圈管片拆除作业流程图见图4. 6. Io图4. 6.1洞门圈管片拆除作业流程图5盾构过站、调头作业5.1盾构过站作业5.1.1紧前工序达到标准盾构到达作业5.1.2适用条件盾构区间掘进完成后，需要穿越车站继续下一区间掘进施工的工况。5.1.3作业内容作业内容包括：盾构与后配套分离、盾体固定、盾体前移推进、盾体纠偏、 后配套推进过站、盾构连接组装。5.1. 4作业流程及控制要点(1)作业流程盾构过站流程图如图5. 1. 1过站小车准备 过站钢板及滚轴等机具准备图5.1.1盾构过站作业流程图52盾构调头作业5.2.1紧前工序达到标准盾构到达作业5.2.2适用条件盾

26、构区间掘进完成后，需要在车站内调头，继续下一区间掘进施工的工况。5.2.3作业内容作业内容包括：盾构主机与后配套分离、调头机具设备准备、盾体固定、 吊耳焊接、吊机作业、吊耳割除、盾体水平移动调头、盾体纵向移动调头、盾 体纠偏、轨道铺设、后配套推进过站、盾构连接组装。5.2. 4作业流程及控制要点(1)作业流程盾构调头作业流程图如图5. 2.1施工准备图5. 2.1盾构调头作业流程图6盾构拆卸、吊装、运输及存放作业(1)紧前工序达到标准盾构到达作业(2)作业内容作业内容包括：施工准备、盾构拆卸、吊装作业、盾构运输作业以及盾构 存放作业。(3)作业流程盾构拆卸、吊装、运输及存放作业流程图见图6.1

27、图61盾构拆卸、吊装、运输及存放作业流程图6.1盾构拆卸、吊装作业6.1.1紧前工序达到标准盾构到达拆卸井；盾构拆卸、吊装作业专项方案编制、审核、审批完成。6.1.2适用条件适用土压盾构施工项目盾构的拆卸吊装作业。泥水盾构还应考虑泥水处理厂、进排泥浆管路、泥浆泵的拆卸6.1.3作业内容包括拆机前的清洗清洁、标示制作与标记、主机前移、主机后配套分离和 管线断开与防护、主机分块拆卸、螺旋机拆卸、后配套拖车前移与分块拆卸、 裸露重要接合面和精加工面的防护、拆至地面的暂存与防护等内容。614作业流程及控制要点(1)作业流程盾构拆卸、吊装作业流程图如图6. 1.1所示施工准备二刀盘出井螺旋输送机出井安装

28、机及其梁出井中前体及其H梁出井主驱动出井盾尾出井设备桥出井管片小车等散件出井拖车或其上散件出井图6.1.1质构拆卸吊装作业流程图62盾构运输作业6.2.1紧前工序达到标准盾构拆卸、吊装作业完成、加固、包装防护完毕，运输方案编制、审核、 审批完毕。6.2.2适用条件适用盾构项目盾构的运输。6.2.3作业内容包括盾构主机、后配套拖车、螺旋机、泥浆泵站及控制系统、管片运输车 等散装的盾构组件、部件、零件、元器件、紧固件、密封件及其它管线材料的 运输6.2. 4作业流程及控制要点(1)作业流程盾构运输作业流程图见图6.2.1V施工准备6.3盾构存放(1)紧前工序达到标准盾构运输(2)作业内容作业内容包

29、括：场地布置、盾构吊放、盾构检查与维修。(3)作业流程及控制要点参照股份公司各项规定执行。7刀盘、刀具的检查与更换作业盾构法掘进过程中对刀盘、刀具的检查与更换作业主要采用常压进仓、带 压进仓两种方式进行。7.1常压进仓作业7.1.1紧前工序达到标准盾构正常掘进；常压进仓作业专项方案编制、审核、审批完成。7.1.2适用条件当盾构处于自稳能力较强的地层时，可在常压下直接进入开挖仓作业。7.1.3作业内容作业内容包括：施工准备、出磴降压、通风、气体检测、开仓、地质情况 观察、刀盘刀具的检查与更换、仓内清理、关仓。7.1.4作业流程及控制要点(1)施工工艺流程常压进仓作业流程见图7.1.1图7.1.1常压进仓作业流程图7.2带压进仓作业7.21紧前工序达到标准盾构掘进停止；带压进仓作业专项方案编制、审核、审批完成7.2.2适用条件在不稳定地层开仓作业时，应采取地层加固或压气作业等措施，确保开挖面稳定。不稳定地层包括但不限于以下地