盾构法隧道施工及验收规范GB第二部分

1.0.1编制本规范的目的时为了加强盾构隧道工程的施工管理,确保施工过程的工程安全、环境安全和工程质量,统一盾构法隧道工程的施工技术与质量验收标准;本规范不包括盾构隧道的设计、使用和维护方面的内容

1.0.2本规范为规定的内容应按照国家现行相关标准执行; 2术语

本章给出了本规范有关章节引用的19条术语;目前盾构及其施工技术在术语尚存在地区和习惯差异,通过本规范统一盾构法施工及验收的相关术语;

本规范的术语主要参考现行国家标准地铁设计规范GB50157、城市轨道交通岩土工程勘察规范GB50307、城市轨道交通工程测量规范GB50308、城市轨道交通工程监测技术规范GB50911、地下轨道工程施工及验收规范GB50299及地下铁道设计与施工等资料,经编制组集中归纳和整理编入本规范;

本规范的术语时从盾构法隧道施工及验收角度赋予其含义,同时还给出相应的推荐性英文翻译,仅供参考; 3基本规定

3.0.1施工管理体系包括质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系;对于施工现场管理,除应具有健全的施工管理体系外,还要求有相应的施工技术标准、施工质量控制和检验制度,以及施工人员和设备安全保障和环境保护措施;

对具体的施工项目,要求有经审查批准的施工组织设计和施工技术方案,并能在施工过程中有效运行;对于涉及隧道结构安全、人身安全和环境保护的内容,应有明确的规定和相应的措施;

3.0.3本条为强制性条文;规范操作盾构,并制定应急预案,使其在预定条件和正确操作下正常使用时确保盾构法隧道施工的重中之重;因此,在施工前应根据盾构类型、地址条件和工程实践,首先由针对性地进行危险源和环境因素的辨识和评估,根据分解结论制定包括盾构安全操作技术规程、对周边环境的影响及应对措施等在内的专项施工方案和应急预案,确保施工作业在安全和卫生环境下进行;

3.0.7盾构法隧道施工应建立信息管理体系,制定信息管理制度;为便于几时了解施工现场情况,鼓励有条件的施工现场配置地面远程监控系统,将盾构掘进参数实时传递到地面监控中心;

3.0.8盾构法隧道工程施工期间,对重要或有特殊要求的建构筑物,应及时采取注浆、加固、支护等技术措施,保证邻近建构筑物、地下管线、道路及轨道交通线路等安全;

3.0.9质量验收包括实物检验和资料检查;资料检查包括施工质量验收依据和质量验收记录等;施工质量验收层次为：生产班组的自检、交接检；施工单位质量检验部门的专业检查和评定,监理单位建设单位组织的验收;

根据有关规定和工程合同的规定,对工程质量起重要作用或有争议的检验项目,有各方参与见证检验,已确保施工过程中关键部位的质量得到控制; 4施工准备 4.1前期调查

4.1.2~4.1.4位防止资料与实际工况条件不符,施工前应进行工程环境的调查和实地踏勘,位制定施工组织设计提供足够的依据,调查的主要内容有：

1实地踏勘调查各种建构筑物的使用功能、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、运输路线等做必要的调查；

4施工用电和给水排水设施条件； 5有关环境保护的法律法规; 4.2技术准备

4.2.1盾构法隧道施工时一项综合性的施工技术,施工方法的确定关键在于全面掌握与工程有关的资料;施工前全面了解工程规模、要求、地质和环境条件,有利于正确采取经济合理的施工措施;

4.2.3盾构法施工过程中很难改变施工方法;因此,在施工前应依据工程特点、工程地质和水文地质条件、隧道结构、环境条件及环境保护等级、盾构类型与性能等制定施工组织设计,作为施工依据;

4.2.4对盾构主控室操作人员、管片拼装操作人员、电气与机械保养维修人员等进行技术培训;加强重点环节和风险源的防控措施技术培训;

4.2.5施工前,应建立施工测量控制网并完成掘进前的联系测量工作,同时应根据施工组织设计和地面建构筑物保护专项方案等预先布设地面监测网点; 4.3盾构选型与配置

4.3.1盾构施工段工程地质的复杂性主要反映在基础地质主要是围岩岩性和工程地质特性

的多变方面;盾构选型时应综合考虑,并对不同选择进行风险分析后择其优者;从保持工作面的稳定、控制地面沉降的角度来看,使用泥水平衡盾构要比使用土压平衡盾构的效果要好一些,特别是在江河湖等水域、存在密集的建构筑物,以及上软下硬的地层中施工时;采用泥水平衡盾构还可以降低地质变换差异大造成的施工风险;在特殊施工环境中,施工安全是盾构选型时的一项极其重要的因素;盾构选型的主要方法包括地层渗透系数法、地层颗粒级配法等;

地层渗透系数法：当地层的渗透系数小于10m/s时,克选用土压平衡盾构；当地层的渗透系数为1.0×10m/s~1.0×10m/s时,既可以选用土压平衡盾构也可以选用泥水平衡盾构；当地层渗透系数大于1.0×10m/s时,已选用泥水平衡盾构;对于渗水系数较大的地层,如果采用土压平衡式盾构施工,螺旋输送机“土塞效应”难以形成,螺旋输送机出渣会发生大量“喷涌”现象,这样对施工非常不利；同时土仓压力波动大,地面沉降很难控制;对于渗透系数较小的隧道,如果采用泥水平衡式盾构施工,主要制约因素是隧道渣土排放需要较长的管道,及需要昂贵的泥水处理设备,在环境要求高的场合还应采用渣土压滤设备,同时耗费大量的膨润土,工程造价较高;

地层颗粒级配法：土压平衡盾构主要使用于粉土、粉质黏土、淤泥质粉土、粉砂层等地层的施工；砾石粗砂地层宜选用泥水平衡盾构施工；粗砂、细沙地层既可选用泥水平衡盾构,也可在土质改良后选用土压平衡盾构；含漂石、砂卵石地层宜选用土压平衡盾构;当岩土中的粉粒和黏粒的总量达到40%以上时,通常会选用土压平衡盾构,相反的情况则选择泥水平衡盾构比较合适;

4.3.2盾构选项主要依据工程地质及水文条件、隧道线路和结构设计要求,周边环境条件,采用的辅助施工方法,以及施工安全、环保和工期要求,并结合以往施工经验等方面因素综合判断;

1工程地质及水文地质条件包括：地层岩性及分布状况、地层软硬程度、地下水位、地层渗透性等,同时要特别注意粒径卵砾石地层、漂石、高灵敏度软土、松散沙层、软硬混合地层、地下障碍物、可燃及有害气体等;

2隧道线路及结构设计条件包括：线路平纵断面最小曲线半径、最大坡度、建筑限界、隧道限界、隧道埋深、连续掘进长度、衬砌结构形式及分度参数等;

4环境条件包括：工程周边的建构筑物状况、地下管线情况、道路交通状况、控制沉降要求;盾构施工过程中应注重对环境的保护,防止施工过程中产生的废弃物、噪声等对环境产生污染;对泥水平衡盾构而言,泥浆处理不彻底,泥浆中的悬浮或半悬浮状态的细土颗粒不能完全分离出来,弃浆量大,会对周围环境造成影响;

4.3.4刀盘是盾构的关键部件,其质量和性能直接影响土体开挖效率,以及施工质量和安全;

4747刀盘的结构和刀具等应满足地质条件和工程要求等;

2砂土、粉土和黏性土地层宜采用辐条式结构或开口率较大的面板式结构,复合地层宜采用面板式结构;泥水平衡盾构一般采用面板式刀盘,土压平衡盾构根据工程地质可选用面板式或辐条式刀盘;

采用面板式刀盘时,由于渣土经刀盘面板的开口进入开挖仓,开挖仓内的土压力于开挖面的土压力之间产生压力降,其大小受面板开口的影响不易确定,从而使得开挖面的土压力不易控制;由于受面板开口率的影响,渣土进入开挖仓不顺畅、易粘贴和易堵塞;面板式刀盘的优点是通过刀盘的开口可以限制进入开挖仓的卵石粒径,在风化岩及软硬不均地层或上软下硬地层掘进时,应采用面板式刀盘;

辐条式刀盘渣土流动顺畅,不易粘贴和堵塞;由于没有面板的阻挡,渣土从开挖面进入开挖仓时没有土压力的衰减,开挖面土压等于测量土压,因而能对土压进行有效的管理,能有效地控制地面沉降;因此,辐条式刀盘队单一软土地层的适应性比面板式刀盘好;

面板式刀盘于辐条式刀盘的特点对比见表1 表1面板式刀盘于辐条式刀盘特点对比

刀盘形式 比较项目 面板式 开挖面土压从面板开口经过到开挖仓内隔壁土压计测后进行土压管理,相对不易控制 砂土从刀盘面板的开口经过进入2 开挖面砂土的流动性 开挖仓内;砂土流动性影响开口形状及尺寸,开口部的砂土容易产生附着和凝结 通常情况下,通过注入泡沫、膨润土等添加剂,可以改良砂土流动性能 3 开挖面的不稳定因素 受面板开口率的影响,渣土进入开挖仓不顺畅、易粘贴和易堵塞,导致掘进困难 刀盘负荷和扭矩 刀盘扭矩阻力大,需增加设备能力,造价高 土压值偏小是,开挖面砂土流进过多,造成开挖面不稳定 没有面板,砂土流动性很好 辐条式 开挖面土压直接有开挖仓内隔壁的土压计测出后进行土压管理,相对容易控制 1 开挖面土压保持的难易性 4 刀盘扭矩阻力小,设备造价低 5 开仓作业 开挖面出现障碍物时 止土效果好 没有面板,安全风险高 6 出现大粒径障碍物时,螺旋输送机都无法排出,必须由作业人员进入到开挖仓内清除 3刀具配置是盾构工具设计中非常重要的内容,其配置是否适合应用工程的地址条件,直接影响刀盘的使用寿命、切削效果、出图状况、掘进速度和施工效率等;

切刀和刮刀等切削类刀具一般适用于砂、卵石、黏土等松散地层;岩石强度较大时应配置滚刀;

4.3.5刀盘主驱动是刀盘的动力系统,应根据地质条件、环境和施工要求等确定主驱动形式、刀盘转速和驱动主轴密封;

1刀盘主驱动形式主要分为两种：变频电机驱动和液压驱动;变频电机驱动设备费用高,但是具有较高的传动效率,较低的能源消耗；液压驱动具有良好的抗冲击能力和过载保护性能,维修保养相对简单,可靠性高;因此两种驱动方式在盾构上都得到广泛的使用;变频电机驱动使用于较为单一地质,扭矩突变情况较少的地层；液压驱动能够适应所有地质,但配置较大驱动功率时,系统复杂,可靠性有所下降;

表2刀盘驱动方式特点对比 项目 外形尺寸 设备费用 效率% 起动电流 起动力矩 变频电机驱动 大 高 95 起动电流小 起动力矩可达到额定力矩的120% 液压驱动 小 低 65 无负荷起动电流小 小 具有良好的抗冲击能力和过载保护性能 维修保养相对简单,可靠性高 抗冲击能力 弱 维护保养

较困难