隧道土压平衡盾构施工工艺(隧道工艺标准系列之十六)

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。

16.1.2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)。

16.1.2.2地下铁道设计规范（GB 50157-92）。

16.1.2.3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)。

16.2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16.2.1。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

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

16.3.1.1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——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，对盾构司机及各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：粉末粘土、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。

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、铟钢尺、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已布置妥当。

16.3.4.2盾构始发井工程已经施工完毕。

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各项监测系统已设置妥当。

16.3.4.6施工组织计划经监理部门审核批准。

16.3.4.7衬砌管片已开始批量生产。

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W≤40、Ip>20、Il=1～1.3、粘粒含量>30%；

②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1.5m。