《盾构标准化施工手册》施工部分解读Word文档下载推荐.docx

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土压盾构正常掘进作业流程图见图3.1，泥水盾构正常掘进作业流程图见图3.2

图3.1土压盾构正常掘进作业流程图

图3.2泥水盾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3.1.1-3.1.3。

①敞开掘进模式作业流程图见图3.1.1。

图3.1.1敞开掘进模式控制流程图

②半敞开掘进模式作业流程图见图3.1.2

图3.1.2半敞开掘进模式控制流程图

③土压平衡掘进模式控制流程图见图3.1.3

图3.1.3土压平衡掘进模式控制流程图

图3.1.4泥水盾构掘进控制流程图

（2）作业控制要点

盾构掘进作业控制要点见表3.1.1

表3.1.1盾构掘进作业控制要点表

序号

作业项目

控制要点

备注

1

掘进模式选择

土压盾构机模式选择

土压平衡模式

当采用土压平衡模式时，刀具切削下来的渣土充满土舱，与此同时，螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，在掘进过程中始终维持开挖土量与排土量的平衡来保持舱内渣土的土压力并利用土舱内渣土的土压力与掌子面的土压和水压平衡，维持掌子面的土体稳定并防止地下水涌出。

1、适应用于掌子面不能自稳、土体压力较大或地下水丰富且地下水压力大于2bar。

隧道全断面或上部处于不稳定地层和强风化地层中或处于断裂构造带中以及可能有较大涌水时。

2

半敞

开模式

采用半开敞式掘进时，刀盘后的土舱内下半部分是岩渣，上半部分是压缩空气，空气压力与掌子面的土压和地下水的压力保持平衡，以防止掌子面的坍塌或地下水的涌出。

半敞开式掘进的切削硬岩的能力远远好于土压平衡模式掘进。

适应用于掌子面能够在长时间自稳但地下水较丰富，地下水压力在1~2bar之间的情况下。

硬岩地段或局部处于强风化或一部分处于全风化岩层、软岩地层。

特别是当硬岩存在，在下水丰富又小于0.2MPa时。

3

敞开

模式

敞开式掘进模式是在非土压平衡的状态下掘进，土舱内的空气压力为常压，不需要在开挖舱内建立土压或气压平衡以支撑工作面的土体压力和水压力。

这种掘进模式具有较强的切削和破碎硬岩的能力，岩渣通过刀盘上的卸渣口进人刀盘后的土舱内，并在土舱的底部聚集，然后通过伸人土舱底部的螺旋输送机传送出去。

适应用于掌子面能够在长时间自稳且地下水少的地质条件下。

4

泥水盾构机模式选择

泥水

泥水模式是指在盾构机的前部刀盘后侧设置隔板，它与刀盘之间形成泥水压力室，将加压的泥水送入泥水压力室，当泥水压力室充满加压的泥水后，通过加压作用和压力保持机构，来达到开挖面的稳定。

盾构推进时由旋转刀盘切削下来的土砂经过搅拌装置搅拌后形成高浓度泥水，用流体输送方式送到地面。

1、适用围岩硬度较高（抗压35Mpa以上）（如：

岩石层），自稳性好（如：

粘性土层），地面沉降要求不高。

2、地下水含量较少，裂隙水较少。

3、无特殊地质构造。

5

“D”模式（气垫模式）

气垫模式它由空气和泥水双重系统组成。

在盾构机的泥水室内，装有一道半隔板，将泥水室分割成两部分，在半隔板的前面充满压力泥浆，半隔板后面在盾构轴线以上部分加入压缩空气，形成气压缓冲层，气压作用在隔板后面的泥浆接触面上。

由于在接触面上的气、液具有相同的压力，因此只要调节空气压力，就可以确定开挖面上相应的支护压力。

1、适用围岩较软，渗透系数较大等，自稳性差，地面沉降要求较高。

2、地下水含量大，裂隙水量大。

3、地质特殊构造。

6

掘进参数调整及优化

推进速度

根据岩层硬度、推力、刀具的磨损状况和刀盘转速等，确定合理的贯入量和掘进速度。

无论是在硬土地层中，还是在软土地层中，盾构机推进速度与总推力之间近似线形关系，刀盘扭矩与推进速度之间近似呈指数形式增加。

7

扭矩

宜在低扭矩情况下推进

8

推力

根据盾构机的特性、岩层硬度、推进速度、刀具磨损、泥水土压力或土压力大小设定、各类摩擦力情况确定合理的推力，但最终作用在每把滚刀上的力不能超过刀具所规定的正面压力和侧面推力。

防止刀具和设备过载损坏。

9

刀盘转速

选根据岩层硬度、推力、刀具的磨损状况、贯入度和掘进速度等，确定合理的刀盘速度，硬岩段掘进刀盘转速一般采用低转速。

10

压力设定

通过选择合理的掘进速度和排渣量或泥水循环，达到仓内压力的平衡，压力可通过计算和实际情况进行验证，以保证合适的水土压力。

1、选择掘进土压力时主要考虑地层土压力、地下水压力（孔隙水压力），并考虑预备压力;

2、土仓内的土压力可以维持刀盘前方的围岩稳定，不致于因土压偏低造成土体坍塌、地下水流失;

3、为了降低掘进扭矩、推力，提高掘进速度，减少土体对刀具的磨损，土仓内的土压力应尽可能得低，以使掘进成本最低。

11

掘进姿态控制

盾构机姿态控制是一项系统的控制工作，涉及的内容非常多，影响的因素也较为复杂，在掘进过程中要求盾构机的姿态误差控制在±

30mm以内，趋势控制在±

5mm以内。

1、纵坡纠偏i=（i盾-i衬）≤[i]；

i为盾构与管片相对坡度；

i盾为盾构推进后实际纵坡；

i衬为已成隧道管片纵坡；

[i]为允许坡度差值。

2、平面纠偏ΔL＜S×

tanα；

α为盾构与衬砌允许的水平夹角；

S为两腰对称的千斤顶的中心距（mm）；

ΔL为两腰对称千斤顶伸出长度的允许差值（mm）。

3.1.5作业组织

（1）人员配备

表3.1.2盾构掘进作业作业劳动力组织表

工种

数量

值班工程师（土木）

盾构主司机

3.1.6紧后工序

管片安装

3.1.7考核标准

盾构掘进作业质量检查标准见表3.2.6

表3.2.6盾构掘进作业质量检查标准表

受检单位：

项目

依据

检查标准

是否符合标准

检查

频次

是

（√）

否

（原因）

盾构机适应性分析

技术交底

GB50446-2008

满足技术交底要求

每环检查一次

掘进参数选择及优化

满足规范及

技术交底要求

检查人签字：

受检方签字：

3.2渣土管理作业

3.2.1土压平衡盾构渣土管理作业

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渣土管理。

（3）作业内容

施工准备、渣土改良、螺旋输送机和皮带机出渣、渣土水平和垂直运输、渣土外运。

（4）作业流程及控制要点

①作业流程

渣土管理作业流程图见图3.2.1.1。

图3.2.1.1渣土管理作业流程图

②作业控制要点

渣土管理作业控制要点见表3.2.1.2

表3.2.1.2渣土管理作业控制要点

设备出渣

出渣中尽量减少和避免喷渣。

计算设计出渣量，根据不同地层，乘以相应的堆积密度松散系数，得出理论出渣量，在掘进过程中控制出渣量。

理论出渣量公式：

ρπD2L/4,

ρ-堆积密度松散系数，取值范围根据试验测定

D-刀盘直径L-管片宽度

渣土改良

根据地层不同地质、含水量和渣土温度和干湿度，适当加入压缩空气、泡沫剂、水，根据需要添加膨润土、添加剂等，通过刀盘和螺旋输送机搅拌产生流塑性较好的渣土，输送出仓外至皮带机上。

渣土水平运输

电瓶车严禁超速行驶，停车须在两端安装阻车器。

渣土垂直运输

门吊作业时须做到机车调车员、起重装卸机械操作工由司索工统一指挥。

门吊应对每车渣土进行称重，并记录

渣土外运

渣场容量有限，须将渣土由挖机装至出渣车队，做到安全、及时、高效、环保、统一管理，满足生产需要。

（5）作业组织

①人员配备

表3.2.1.2劳动力组织表

工种名称

人数

每班配置

机车司机

机车调车员

司索工

起重装卸机械操作工

土石方机械操作工

养道工

汽车司机

若干

合计

13

②机械配备

表3.2.1.3施工机械表

机具名称

电瓶车

渣土矿车

由每节矿车容量和每环出渣量确定

门吊

挖机

运渣自卸汽车

若干台

③生产效率

表3.2.1.4生产效率表

工序

单位

人工

渣土水平运输作业

1环

由洞内运输距离、安全交底确定

渣土垂直运输作业

由洞口洞深、安全交底确定

④材料消耗

表3.2.1.5材料消耗表

材料

机械

挖机装渣

升

燃油：

×

升/小时，由机车功率、台班工时确定