盾构掘进隧道工程施工及验收规范.docx

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盾构掘进隧道工程施工及验收规范

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××××-××-××实施

××××-××-××发布

盾构掘进隧道工程施工及验收规范

GB××××—××××

中华人民共和国国家标准

ICS

1总则……………………………………………………………………………5

2术语……………………………………………………………………………6

3基本规定………………………………………………………………………8

4施工准备………………………………………………………………………9

4.1一般规定

4.2前期调查

4.3技术准备

4.4设备、设施准备

4.5作业准备4.6安全卫生与环境保护措施

5施工测量………………………………………………………………135.1一般规定5.2地面控制测量5.3联系测量5.4地下控制测量5.5掘进施工测量5.6贯通测量5.7竣工测量

6管片制作……………………………………………………………………206.1一般规定6.2准备工作6.3原材料要求6.4模具6.5钢筋6.6混凝土6.7成型管片6.8管片贮存和运输6.9钢管片制作

7盾构施工……………………………………………………………………287.1一般规定17.2盾构的组装、调试7.3盾构的现场验收7.4盾构始发7.5盾构掘进7.6轴线控制7.7盾构纠偏7.8盾构到达7.9盾构调头7.10刀具更换

8特殊地段及特殊地质条件施工………………………………………………378.1一般规定8.2针对特殊地段及特殊地质条件的施工措施

9管片拼装………………………………………………………………………409.1一般规定9.2拼装前的准备9.3拼装作业

10壁后注浆……………………………………………………………………4110.1一般规定10.2注浆参数的选择10.3注浆前的准备工作10.4注浆作业10.5注浆量控制

11隧道防水……………………………………………………………………4211.1一般规定11.2连接防水11.3特殊部位的防水

12隧道缺陷处理……………………………………………………………43

13盾构的保养与维修…………………………………………………………4414隧道施工运输………………………………………………………………4514.1一般规定14.2水平运输

14.3垂直运输

14.4管道运输

15监控量测……………………………………………………………………46

15.1一般规定

15.2隧道环境监控量测

15.3隧道结构监控量测

15.4资料整理和信息反馈

16管片预制工程验收……………………………………………………………50

16.1管片钢筋

16.2管片模具

16.3混凝土

16.4成型管片

17管片防水工程验收……………………………………………………………55

17.1一般规定

17.2原材料

17.3管片自防水

17.4防水密封条安装

18管片拼装工程验收……………………………………………………………57

19盾构成型隧道验收……………………………………………………………58

盾构掘进隧道工程施工及验收规范

1总则

1.0.1为了加强盾构掘进隧道工程施工管理，确保施工过程的工程安全、环境安全和工程质量，特制定本规范，以统一盾构隧道工程的施工技术和质量验收标准。

1.0.2本规范适用于采用盾构掘进施工、预制管片拼装隧道结构的施工及验收。

1.0.3本规范所指的盾构包括土压平衡、泥水平衡等各种预制管片成型隧道的盾构。

1.0.4盾构掘进隧道工程的承包合同和工程技术文件对施工和质量要求不得低于本规范的规定。

1.0.5盾构掘进隧道工程施工期间，应对邻近建（构）筑物、地下管网等进行监测，对重要或有特殊保护要求的建筑物，应根据需要采取必要的技术措施，以保证施工安全。

1.0.6盾构掘进隧道工程的施工和质量验收除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语

2.0.1盾构（shield）：

盾构是在钢壳体保护下掘进隧道的一种设备，按掘进方式分为人工、半机械和机械化形式；按切削面上的挡土方式，分为开放型和封闭型；按向开挖面施加压力的方式，分为气压、泥水加压、削土加压和加泥方式。

目前机械化盾构发展较快，应用较多，它由刀盘、刀具旋转切割地层，采用螺旋输送机或泥水管道运送碴土，在壳体内拼装预制管片，依靠液压千斤顶推进，形成掘进隧道的机电一体化高科技设备。

2.0.2盾构工作井（shieldworkshaft）

系盾构组装、拆卸、吊运管片和出碴土等使用的工作井，包括盾构始发工作井、盾构接收工作井、中间井。

2.0.3盾构始发（shieldlanuching）

系指盾构由始发井开始的施工。

2.0.4盾构接收（shieldarrival）

系指盾构到达接收井的施工。

2.0.5盾构基座、临时管片和反力架（shieldcradle、temporarysegment、reactionframe）

均是盾构始发装置，盾构基座是支撑盾构保持轴线位置的装置；临时管片是为盾构前进传递推力的管片，一般采用钢管片；反力架是为盾构前进提供反力支撑的装置。

2.0.6管片（segment）

隧道衬砌环的基本单元，管片的类型有钢筋混凝土管片、钢纤维混凝土管片、钢管片、铸铁管片、复合管片等。

2.0.7防水密封条（sealinggasket）

用于管片之间保证隧道防水的密封材料。

2.0.8壁后注浆（backfilling）

用浆液填充衬砌管片与土体之间空隙的施工方法。

2.0.9铰接式盾构（articulationshield）

把盾构支撑环和盾尾壳体分为前后两部分，采用方向控制液压千斤顶联结，前后壳体可做相对转动，称为铰接式盾构。

2.0.10调头（turn-over）

系指盾构施工完一条隧道到达竖井后调转掘进另一条隧道的过程。

2.0.11过站（station-crossing）

盾构通过地铁车站的方法，一般是利用专用设备把盾构拖拉或顶推通过车站的过程；当无条件先建车站时，盾构隧道先施工后拆除衬砌管片再施工车站的过程。

2.0.12小半径曲线（curveinsmallradius）

地铁隧道曲线半径300m以下、其它隧道40D以下的曲线。

2.0.13大坡度（biggradient）

系指30‰以上坡度段。

3基本规定

3.0.1盾构隧道施工现场的施工和质量管理应有相应的施工技术标准，健全的质量管理体系，质量控制和检验制度。

3.0.2盾构隧道施工现场必须有足够的场地，满足竖井（一个吊管片，一个出土）、龙门吊、管片存放、浆液站、材料、碴土堆放、充电间、供电站、控制室、库房等生产设施占地要求。

3.0.3盾构隧道使用的管片必须由专业厂家生产，质量必须达到标准要求。

3.0.4盾构掘进施工时应采取有效的技术和监控量测措施，控制地表沉降，保证地下管网和周边建（构）筑物的安全。

3.0.5盾构掘进施工时必须保证管片拼装质量在允许误差范围之内。

3.0.6盾构隧道必须通过管片自防水和接缝防水保证隧道的防水效果。

3.0.7质量合格应符合下列规定：

1主控项目的质量经检验合格。

2一般项目的质量经检验合格。

3具有完备的施工操作依据和质量验收记录。

4施工准备

4.1一般规定

4.1.1在隧道施工前，必须具备下列资料：

1工程地质和水文地质勘察报告；

2施工沿线的环境、地下管线和障碍物等的调查报告；

3施工所需的设计图纸资料和工程技术要求文件；

4工程施工合同文件、分包合同文件、监理合同文件。

4.1.2工程所使用的原材料、半成品或成品的质量应符合国家现行的有关标准、设计要求和本规范的规定。

4.1.3盾构掘进施工所需的顶部最小覆土层厚度不宜小于盾构外径。

4.1.4平行施工的隧道，其相邻间的净距不宜小于盾构外径，施工中还应按盾构掘进后相距一定的安全距离要求执行。

4.1.5盾构掘进施工必须建立施工测量和监控量测系统。

4.1.6设置盾构工作竖井时，必须满足盾构相关作业的要求。

4.1.7盾构机选型和功能应满足隧道施工所处的地质条件和环境安全要求。

4.1.8采用盾构掘进施工前，应完成如下主要工作：

1记录竖井井位坐标；

2记录洞圈制作精度和就位后标高、坐标；

3进行盾构机掘进前的组装、调试与验收；

4始发基座、临时管片和反力架等设施的检查验收；

5预制管片的准备；

6准备盾构推进施工的各类报表。

4.2前期调查

4.2.1工程地质及水文地质调查

收集了解工程勘察的已有资料，熟悉施工段的工程地质和水文地质情况。

4.2.2地表地貌及建（构）筑物调查

隧道施工前必须对地表地貌及地面建（构）筑物进行现场踏勘和调查，调查道路和交通流量、地面建筑物及文物等，调查范围视具体工程情况而定，必要时可对施工影响范围内的重要建（构）筑物进行详细调查和鉴定。

4.2.3地下管线和地下构筑物调查

隧道施工前必须对地下管线和地下构筑物进行调查，调查地下障碍物、地下构筑物及地下管线等，调查范围视具体工程情况而定，必要时可进行物探和施工详勘。

4.2.4环境保护要求调查

隧道施工前必须对工程环境保护要求进行调查，调查范围视具体工程情况而定。

4.3技术准备

4.3.1盾构掘进施工前应编制施工组织设计。

4.3.2根据工程及盾构机性能特点，进行上岗前的技术培训。

4.3.3隧道施工前必须进行技术交底。

4.3.4特殊地段的施工方案准备。

4.3.5按工程特点和环境条件做好测量及监测的准备工作。

4.4设备、设施准备

4.4.1盾构选型及配套设施

1盾构选型及配套设施应根据隧道功能、隧道外径、长度、埋深和地质条件、沿线地形、地面建筑物、地下构筑物、地下管线等环境条件及周围环境对地层变形的控制要求，结合开挖和衬砌等诸多因素，经综合分析后确定；

2盾构及配套设施应在专业厂家制造，其质量必须符合设计要求。

整机制造完成后应经总装调试合格方可出厂，并应提供盾构机质量保证书。

3根据盾构机类型、掘进方法及隧道施工中各项工艺的要求，设置必要的其它辅助设施；

4应设置符合工程需要的浆液站，泥水盾构应设置相应的泥水处理装置，并符合环境保护要求；

5选择合理的水平及垂直运输设备；

6供电设备必须满足盾构法施工的要求。

4.4.2盾构始发、接收井内设施的准备

1始发井内盾构基座必须满足盾构组装、试运转及始发所需条件；

2接收井内的盾构基座应保证安全接收盾构机，并能进行检修盾构机、解体盾构机的作业或整体移位；

3设置满足始发要求的反力架；

4设置满足始发和接收要求的洞圈密封装置。

4.5作业准备

4.5.1工作竖井施工

1竖井施工方法应依据地质条件、路面条件、交通量、工程噪音及振动对四周的影响等选择安全且经济的施工方法；

2始发井的长度应大于盾构长度3m以上，宽度应大于盾构直径3m以上。

3接收井的平面内净尺寸应满足盾构接收、解体或整体位移的需要；

4始发、接收井的井底板宜低于进出洞洞口底标高700mm以上；

5工作井预留洞口直径应满足盾构始发和接收的要求，按下式计算出尺寸：

D=H·tanα+（

）+△e+△s+△g（4.5.5）

式中：

D——工作井预留洞口直径（m）

H——井壁洞口厚度（m）

α——隧道轴线与洞口轴线的夹角（采取平面或纵坡夹角的值）（度）；

φs——盾构的外径（m）

△e——设计规定的始发或接收井预留口直径大于盾构外径的差值（m）；

（始发井取0.10m，接收井取0.20m）

△s——测量误差（m）[一般为0.10m]

△g——盾构基座高程误差（m）[一般为0.05m]

4.5.2工作竖井洞门外土体加固

盾构始发和接收时，应视地质和现场等条件对工作井洞门外的一定范围内的地层进行必要的地层加固，并对洞圈间隙采取密封措施，确保盾构始发和接收安全。

4.6安全卫生与环境保护措施

4.6.1根据盾构类型、地质条件和工程实际，制定盾构安全技术操作规程，确保施工作业在安全和卫生环境下进行。

4.6.2根据盾构设备状况、地质条件、施工方法、进度和隧道掘进长度等条件，选用适用的通风方式、通风设备及洞内温控措施，以满足国家工业卫生标准要求。

4.6.3所有作业场所必须设置照明设施。

4.6.4所有作业场所必须配备消防设施。

4.6.5盾构施工中，洞内、洞口必须安置足够的排水设备。

4.6.6为确保作业人员安全，任何作业位置与场所必须保证作业通道的畅通。

4.6.7针对施工可能发生对周边环境的影响，应采取相应措施，减少施工噪声、振动、水质和土壤污染，减少地表下沉等。

4.6.8预测存在可燃性或有害气体时，在盾构掘进前，应使用仪器进行检测，同时增加通风设备，加强通风，使可燃性或有害气体浓度控制在安全允许值以内。

如果超过安全允许值，必须停止盾构掘进，采取有效应急措施进行处理。

5盾构施工测量

5.1一般规定

5.1.1盾构施工测量是指导盾构掘进和管片拼装符合设计要求而进行的测量工作。

5.1.2盾构施工测量主要内容应包括地面控制测量、竖井联系测量、地下控制测量、掘进施工测量、贯通测量和竣工测量。

5.1.3测量工作开始前，应对施工现场进行踏勘，接受和收集相关测量资料，办理测量资料交接手续，并对既有测量控制点进行复测和保护。

5.1.4了解盾构结构和自身导向系统特点、精度，制定科学可行的盾构施工测量方案。

5.1.5盾构施工隧道贯通测量中误差应符合表5.1.5中的技术要求，贯通距离大于2公里时贯通测量中误差应由设计、施工、测量人员共同确定。

表5.1.5隧道横向贯通测量中误差要求

贯通距离（km）

≤2

铁路、地铁隧道

横向贯通测量中误差（mm）

±50

高程贯通测量中误差（mm）

±25

公路、水工隧道

横向贯通测量中误差（mm）

±75

高程贯通测量中误差（mm）

±25

5.1.6地面施工控制测量应采用附合路线形式，地下控制测量在隧道贯通后也应采用附合路线形式重新布设和施测。

5.1.7地面施工测量控制点必须埋设在施工影响的变形区以外。

由于施工现场条件限制，埋设在变形区内的施工测量控制点必须经常检核。

5.1.8测量外业数据采集和内业数据处理应符合国家相关技术标准，使用规范的表格和软件，并有复核手续。

5.2地面控制测量

5.2.1应了解全线已有控制网的现状、坐标和高程系统、布网方法、布网层次和精度等状况，并对本施工段测量控制点分布的合理性、可靠性等通过踏勘和检测做出评价，选择适宜的坐标、高程起算控制点，制定合理的盾构施工控制测量方案。

因施工现场条件限制可布设独立施工平面控制网和高程控制网。

有条件时该网应与当地控制网联测，建立明确的数据转换关系。

5.2.2盾构施工平面控制网一般分两级布设，首级为GPS控制网、二级为精密导线网，在满足精度要求的情况下可采用其它方法布网。

施工路线长度较短时，可一次布网；盾构施工高程控制网可采用精密水准等测量方法一次布设全面网。

5.2.3盾构施工控制网测量技术要求。

1．GPS测量主要技术要求应符合表5.2.3－1的规定。

表5.2.3－1GPS测量主要技术要求

平均边长

（km）

最弱点的点位中误差（mm）

相邻点的相对点位中误差（mm）

最弱边的相对中误差

与原有控制点的

坐标较差（mm）

2

±12

±10

1/90000

<50

2．精密导线测量的主要技术要求应符合表5.2.3－2的规定。

表5.2.3－2精密导线测量的主要技术要求

平均边长

（m）

导线长度（km）

每边测距中误差（mm）

测距相对中误差（mm）

测角中误差（″）

测回数

方位角闭合差（″）

相邻点的相对点位中误差（mm）

DJ1

DJ2

350

3～5

±6

1/60000

±2.5

4

6

5√n

±8

3．精密水准测量的主要技术要求应符合表5.2.3－3的规定。

表5.2.3－3精密水准测量的主要技术要求

每千米高差中数中误差（mm）

路线长度

（Km）

水准仪的型号

水

准

尺

观测次数

往返较差、附合或

环线闭合差

与已知点联测

附合或环线

平地

（mm）

山地

（mm）

偶然中误差（mm）

全中误差（mm）

±2

±4

2—4

DS1

铟钢尺

往返

各一次

往返

各一次

±8√L

±2√n

注：

L为往返测段、附合或环线的路线长度（以Km计），n为单程的测站数

5.2.4在盾构始发井和接收井间必须建立统一的施工控制测量系统，控制点应分布在两个井口便于使用的地方，每个井口应布设不少于3个控制点。

5.2.5当水准路线跨越江、河、湖塘视线长度小于100m时可采用一般方法进行观测，大于100m时，应进行跨河水准测量。

跨河水准测量可采用光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法和测距三角高程法等，其技术要求应执行国家一、二等水准测量规范。

5.3联系测量

5.3.1联系测量内容应包括：

地面近井导线测量和近井高程测量、竖井定向测量和导入高程测量以及地下近井导线和近进高程测量。

5.3.2地面近井导线和近井高程路线应采用附合路线形式，近井导线和高程测量技术要求同表5.2.3－2和表5.2.3－3。

5.3.3竖井定向测量可采用联系三角形法、陀螺仪与垂准仪组合定向法等。

5.3.4采用联系三角形方法进行竖井定向时应满足下列条件：

1.每次应独立定向三次；

2.悬吊钢丝间距应尽量最大；

3.联系三角形一般成直伸形；

4.a/c（或a1/c）的值一般应不超过1.5；

5.仪器至钢丝间距可采用钢尺丈量或粘贴反射片测量，地上、地下同一边测量较差应小于2mm；

6.角度观测采用DJ2级全站仪，全圆测回法观测四测回，测角中误差应在±2″之内；

7.各测回测定的地下起始边方位角较差应小于20″，方位角平均值误差应小于±12″。

5.3.5采用陀螺经纬仪和垂直准仪组合定向时应满足下列条件：

1.全站仪标称精度不应低于2″，2mm+2×10-6×D；

2.陀螺经纬仪一次定精度应小于20″；

3.垂准仪投点中误差应在±3mm之内；

4.同一边应定向3次，每测回间陀螺方位角较差应小于20″，独立三次定向陀螺方位角平均值中误差应在±12″之内。

5.3.6导入高程测量应满足下列条件：

1.在竖井内悬吊钢尺进行高程传递测量时，地上、地下的两台水准仪应同时读数，并在钢尺上悬吊相同质量的重锤，此重锤质量与检定钢尺时一致。

2.传递高程时应独立进行三次测量，高程较差应小于3mm；

3.高差应进行温度、尺长改正。

5.3.7地下近井导线点不应少于3个，近进高程点不应少于2个，各类点间应构成检核条件。

5.4地下控制测量

5.4.1地下控制测量应包括地下施工导线测量、施工控制导线测量和地下施工水准测量、施工控制水准测量。

5.4.2地下控制测量起算点必须采用直接从地面通过联系测量传递到井下的平面和高程控制点，一般地下平面起算点不应少于3个，起算方位边不应少于2条，起算高程点不应少于2个。

5.4.3控制点应埋设在稳定的隧道结构上，一般位于隧道两侧或顶、底板便于观测的位置，一般应埋设强制对中装置。

5.4.4地下控制网一般为支导线和支水准路线，有条件时必须形成附和路线或构成网。

5.4.5隧道掘进中直线大于200m，曲线在要素点时应布设施工导线和施工水准，同时应选择稳固的施工导线点组成施工控制导线。

5.4.6施工控制导线应满足下列技术要求：

1.一般直线隧道平均边长150m，曲线隧道平均边长60m；

2.采用2秒级全站仪施测，左、右角各测二测回，左、右角平均值之和与360º较差应小于6秒；

3.导线点横向中误差应满足下列要求：

m横≤m中*l/L（mm）。

式中m横——导线点横向中误差；

m中——贯通中误差；

l——导线长度（m）；

L——贯通距离（m）。

5.4.7施工控制水准应满足下列技术要求：

1.水准点宜按200m间距处置；

2.水准点可利用导线点标石，也可埋设墙上标志；

3.水准测量技术要求见表5.2.3－3

5.4.8每次延伸地下控制导线和控制水准，应对已有施工控制点进行检测，检测点如有变动应剔除，并选择其它稳定点进行延伸测量。

5.4.9地下控制导线和控制水准在隧道贯通前应测量三次。

重合点坐标测量较差应小于10mm，且应采用各次的加权平均值作为测量成果。

5.4.10采用一般支导线的方法布设地下控制网不能满足隧道贯通误差精度要求时，应选择直接布设导线网、线形锁等方法，也可采用特殊的高精度测量仪器提高施工测量精度，满足施工要求。

5.5掘进施工测量

5.5.1盾构始发井建成后，应采用联系测量方法，将平面和高程测量数据传入井下控制点上，并应满足盾构拼装、反力架和导轨等安装对测量的要求。

5.5.2盾构上所设置的测量标志应满足下列要求：

1.盾构测量标志必须不少于2个，测量标志应牢固设置在盾构纵向或横向截面上，标志点间距离尽量大，前标志点应靠近切口位置，标志可粘贴反射片或安置棱镜。

2.测量标志点间三维坐标系统应和盾构几何坐标系统一致或建立明确的换算关系。

3.对测量标志初始测量值经换算得到的盾构机姿态应与盾构拼装时测定的数据或与本身测量系统测算的盾构姿态一致。

5.5.3盾构机就位后应准确测定盾构与隧道设计轴线的初始位置和姿态，盾构机自身导向系统测得的成果应与初始位置和姿态一致。

5.5.4盾构姿态测量应满足下列要求：

1.盾构姿态测量内容包括横向偏差、高程偏差、纵向坡度、横向转角及切口里程。

2．盾构姿态计算数据取位要求见表5.5.4：

表5.5.4

名称

单位

取位精度

横向偏差

mm

1

高程偏差

mm

1

坡度

‰

1‰

横向角

′

1′

切口里程

m

0.01

3.人工测量频率应根据盾构自身定向装置精度确定，一般盾构每掘进预计形成1/3贯通测量误差的距离内应测量一次。

4.以控制导线点按极坐标法测定测量标志点，测量精度应小于3mm

5.5.5管片测量要求应满足下列规定：

1.盾构姿态测量的同时，应进行管片姿态测量。

2.管片位置测量应在其脱离盾尾前、后分别进行。

3．管片测量内容应包括管片中心、底部高程、水平直径、垂直直径和前沿里程。

测量精度应小于3mm。

并用报表形式及时提供测量成果。

5.5.6每次测量完成后，应及时提供盾构和管片姿态测量成果及偏差值，供修正运行轨迹使用。

5.6贯通测量

5.6.1隧道贯通后应进行贯通测量，贯通测量包括隧道的纵、横向贯通误差、方位角和高程贯通误差。

5.6.2测定贯通误差时应在盾构接收井的贯通面设置贯通相遇点。

5.6.3隧道的纵、横向贯通误差，可利用隧道贯通面两侧平面控制点测定贯通相遇点的坐标闭合差确定，也可利用隧道贯通面两侧中线在贯通相遇点的间距测定。

方位角贯通误差可利用两侧平面控制点测定邻近贯通面同一导线边方位角较差确定。

隧道的纵、横向贯通误差应投影到线路和线路的法