小直径土压平衡盾构掘进施工成本分析与控制
小直径土压平衡盾构掘进施工成本分析
与控制
摘要：盾构法作为地下隧道的常用施工方法，具有施工速度快、安全风险低
等优势，尤其是小直径盾构法已广泛应用于市政综合管廊、专用电力隧道等工程，为了有效控制盾构掘进施工成本，结合某北方城市专用电力隧道工程采用小直径
土压平衡盾构机施工，对盾构掘进施工的人工、材料、机械、其他等成本费用进
行分析，提出盾构掘进施工成本控制的要点，有利于降低盾构法施工成本，提升
盈利空间，创造经济效益。
关键词：小直径；土压平衡；盾构机；掘进施工；成本分析；成本控制
作者简介：彭兴(1978–)，男，四川资阳人，本科，工程师，研究方向：项目管理。E-mail：****************。
0.引言
近年来，随着我国地铁、市政工程建设的不断发展，盾构法施工已得到广泛应用，盾构
法具有较长的地下掘进距离和较小的周边干扰。小直径盾构法与传统的大直径盾构法相比较，不仅能够减小至适合功能需求的直径尺寸，还能解决转弯困难等施工缺陷，体现出了独特的
施工优势，在实践中，小直径盾构法已经在市政综合管廊、专用电力隧道等工程中得到逐步
推广，做好小直径盾构掘进施工成本分析，抓好成本控制，才能取得较好的经济效益。
1.小直径盾构机基本原理
地铁等传统施工用盾构机，除了铺设运输管片、渣土、注浆材料的轨道，还需架设人行
步道，敷设循环水管、排污水管、高压电缆、大直径拉链式通风软管、低压电缆及照明线路、通讯管线等，其内径一般在6m左右。市政综合管廊、专用电力隧道等工程的内径一般在
3.5m～4m左右，若采用传统直径的盾构机施工，出渣数量、管片尺寸及厚度、注浆量的增加
会加大工程投资，对于市政综合管廊、专用电力隧道等工程采用小直径盾构机建设更加合理。
2.土压平衡盾构机的特点
土压平衡盾构机掘进施工过程中基本不使用土体加固等辅助施工措施，能节省技术措施费，并对环境无污染。根据土压变化调整出土和盾构推进速度，易达到工作面的稳定，减少地层变形。对掘进出土量能形成自动控制管理，机械自动化程度高、掘进速度快、作业人员安全性高。其原理是利用安装在盾构机最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的储存密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构掘进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋输送机向排土口将渣土连续排出。
3.工程概况
某北方城市的专用电力隧道工程，采用盾构法，全长3315m，线路呈“7”字形走向。场地所处地貌类型为黄河冲洪积泛滥淤积平原，隧道掘进断面土质以粉土、粉质粘土、粉砂为主，隧道埋深4.15m～14.64m，地下水埋深约4.4m。
盾构隧道采用C50 P10钢筋混凝土圆形管片，内径3.5m，外径4m，厚0.25m，环宽
1.2m。
本工程采用1台土压平衡盾构机施工，由始发井始发，掘进3315m后到达接收井进行接收，盾构机主要参数如下表。
表1 土压平衡盾构机主要技术参数表
本工程的盾构掘进计划工期328天，实际掘进工期243天，平均掘进进度13.642m/天，较计划工期提前85天。
4.小直径土压平衡盾构掘进施工成本分析
土压平衡盾构机掘进施工主要由盾构机摊销、人工费、管片预制及运输、管片背后注浆、渣土外运、其他等成本费用组成。
4.1 盾构机摊销成本费用
盾构机摊销成本一般按总价值/设计掘进长度计算，本工程使用的小直径土压平衡盾构
机为新购，摊销成本为4000元/m。
4.2盾构掘进人工费
本工程盾构掘进采用工区管理模式，分为掘进、保养、电工、加工、其他共5个班组，
掘进施工为两班倒、24小时连续作业，班组人员为单位职工+劳务工混岗，共计65人，人员
配置如下表。
表2 盾构掘进工区人员配置表
盾构掘进人工工资约854086元/月，按照平均掘进进度13.642m/天计算，盾构掘进人工费为2086.90元/m。
4.3 管片预制及运输成本费用
本工程的管片预制及运输采用专业分包模式。由于管片尺寸与地铁管片不通用，管片模具需新购，为节约成本，考虑管片模具可与盾构机一起调拨使用，管片模具为甲供。管片模具摊销费用一般按每套模具总价值/质保期生产环数（1500环）计算，摊销成本费用约400元/环。
管片预制及运输成本费用为8831.06元/环，即：7359.22元/m。
4.4 管片背后注浆成本费用
4.4.1同步注浆
盾构掘进过程中，采用同步注浆填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围土体，有效控制地表
沉降，凝结的浆液作为盾构隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力，同时也为管片提
供早期的稳定并使管片与周围土体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道
的最终稳定。
本工程同步注浆采用水泥、粉煤灰、膨润土配制的混合砂浆，根据地质参数、注浆压力、超挖系数、掘进速度、施工损耗系数、施工经验等计算的同步注浆量为2.1m3/环左右。
4.4.2二次注浆
为提高管片背后注浆层的防水性及密实度，降低后期沉降，待同步注浆浆液初步稳定后，需进行系统的管片背后补压浆（又称二次注浆），进一步填充空隙并形成密实的防水层，从
而使地层变形量减至最小，同时也达到加强隧道衬砌的目的。
本工程的二次注浆采用水泥水玻璃双液浆，根据注浆压力、施工经验、地质参数等计算
的二次注浆量为0.2m3/环左右。
4.4.3管片背后注浆成本费用
按照本工程同步注浆和二次注浆的数量及配合比，管片背后注浆成本费用为783.11元/环，即：652.59元/m。
4.5 渣土外运成本费用
本工程的渣土外运采用专业分包模式，分包工作内容包括盾构渣土的装车、运输、弃置等，运距约30km。
渣土外运成本费用为727.32元/m。
4.6 盾构掘进其他成本费用
4.6.1其他材料费
其他材料包括：润滑油脂、盾尾密封油脂、泡沫剂、锂基润滑脂、液压油、止水条及传
力衬垫、管片螺栓、周转材料摊销（含高压电缆、电力电线、运输轨道、人行步道、风水管等）、二三项料等。
其他材料费为2580.88元/m。
4.6.2其他机械费
其他机械费包括：龙门吊、搅拌站、井下运输列车编组（含电瓶车、砂浆车、管片车、渣车、充电机）、叉车、装载机、空压机、通风机折旧费，机具摊销费，盾构机和施工机具配件费，设备油料消耗费，零星使用设备租赁费，修理费等。
其他机械费为904.23元/m。
4.6.3水电费
本工程用水用电均为市政管网接驳，施工场地内设1座100m3蓄水池保障正常供水，施工场地内设置1台高压开关柜、1台变压器保障盾构机高压用电和施工低压用电。
水电费为157.92元/m。
4.6.4间接费
间接费包括临建设施摊销费、项目部管理人员工费、办公费、差旅费、职工及劳务工五险二金、劳保费等。
间接费为542.80元/m。
4.6.5其他成本费用汇总
根据以上成本分析，盾构掘进其他成本费用为4185.83元/m。
4.7 盾构掘进施工成本分析
综合以上成本分析，盾构掘进施工成本为19011.86元/m，各项成本占比如下表。
表3 盾构掘进施工成本费用占比表
5.盾构掘进施工成本控制
5.1 保障盾构正常掘进，节约施工成本。
市政综合管廊、专用电力隧道等工程一般位于城区内，虽盾构掘进能24小时连续作业，但渣土外运和主要材料运输等大型车辆只能在夜间进出城区（一般通行时间为21:00～
7:00），遇重要会议、雾霾天气严重等特殊情况，地方政府会禁止大型车辆在城区通行，盾
构停止掘进的情况时有发生，增加了施工成本，主要有：按月计算租赁和摊销的机械费、按
月计算工资的人工费、间接费等。
因此，采取措施减少盾构停止掘进的情况发生，保障盾构正常掘进，是盾构掘进施工成
本控制的关键，主要措施如下。
5.1.1优化料库和渣池场地布置
临时设施场地布置时，占地面积越大，材料和渣土存放越多，对盾构掘进的施工影响越小，但施工占地、市政设施拆除及恢复等成本费用较大；反之，占地面积太小，材料库存不足，渣土存放量少，遇到材料供应或渣土外运不及时，对盾构掘进施工影响很大。
因此，临时设施场地布置需考虑合理的砂石料仓、料库、渣池、管片堆放等场地，一般
以盾构正常掘进4～6天材料（含管片）库存和渣土存放数量的占地面积为宜。
5.1.2保障渣土外运和管片供应
选择渣土外运、管片预制及运输专业分包队伍时，既要考虑降低分包单价，也要实地考
察分包单位综合实力。渣土外运优选地方关系较好（特别是与当地交警部门关系密切）、拥
有自己的弃渣场、车辆封闭性和性能较好、履约能力强、信誉好的单位，尽力保障渣土能及
时外运，避免出现因渣池存满导致盾构停止掘进的情况；管片预制及运输优选厂区面积大、
生产能力强、履约能力强、信誉好、有盾构管片生产供应经验的单位，既能保证管片预制质量，又能保障管片的生产和供应，避免出现因管片供应不及时导致盾构停止掘进的情况。
5.1.3保障主材及备品备件储备
加强常用大宗材料的库存管理，如：水泥、粉煤灰、膨润土、砂石料、润滑油脂、盾尾
密封油脂、泡沫剂等，现场备足用料，保障盾构掘进施工所需。同时，要做好龙门吊钢丝绳、易损易耗配件的储备，确保第一时间有配件维修更换，避免出现因材料短缺、设备机具故障
不能及时维修导致盾构停止掘进的情况。
5.1.4保障施工供水供电
做好供水供电保障，在施工场地内设置专用蓄水池，从蓄水池通过管路连接延伸至盾构机、搅拌站、充电房等用水点，保障正常施工用水。同时，尽力协调电力公司从城区主干线
电网接入施工场地供电，减少停电情况的发生，另外还需备用1台发电机，作为应急使用。
5.1.5保障洞内通风
加强洞内通风，通过轴流风机压入式通风来解决防尘、人员、设备所需要的新鲜空气，
改善盾构机作业面的环境，提高作业人员工作效率，加快盾构掘进施工循环进度。
5.2 压减工料机费用，控制施工成本。
5.2.1优化作业人员配置，调动生产积极性。
盾构掘进施工为24小时连续作业，作业人员一般设置两班倒或三班倒，为控制人工费
成本，优选两班倒，并根据作业时间增加将作业人员工资提高20%～30%左右，可节约人工费
和相应的附加成本。
为避免出现窝工怠工现象，应采取各种有效的激励措施，充分调动作业人员的生产积极性，努力提高生产效率。如采取盾构循环进度奖、劳动竞赛奖、快速施工奖、安全生产奖、
夜班津贴、群安员津贴等激励措施，制定周密的考核奖惩办法，以生产班组为单位、覆盖所
有作业人员进行考核，实行多劳多得的考核分配原则，不断缩短盾构掘进循环时间，提升施
工进度，从而降低盾构掘进施工的人工费占比，达到节约人工费成本的目的。
5.2.2降低材料采购单价，控制材料损耗成本。
盾构掘进材料费一般在50%以上，降低材料采购单价和控制材料损耗成本尤为重要。
主要材料招标前，应充分做好市场调查和运输线路规划，在保证材料质量的同时，利用
大宗材料采购的优势，合理设置招标限价，尽力降低材料采购单价，控制材料采购成本。盾
尾密封油脂、润滑油脂、泡沫剂等材料，进口与国产的材料单价相差较大，应优选国产优质
材料，既能保证盾尾密封作用、减小盾构机部件磨损、保障盾构机设计使用年限，又能降低
材料成本。
加强过程管控和材料超耗管理，控制材料超耗成本。管片钢筋要做好下料方案优化，尽力减少废料、降低损耗。管片混凝土、注浆材料要严格执行配合比，注浆施工结合盾构掘进速度、地表沉降监测、地质参数等情况，控制好每循环需拌和的注浆数量，避免拌和量过多造成材料浪费，或拌和量过少造成二次拌和、运输，导致盾构掘进循环时间加大而增加施工成本。
5.2.3抓好源头管理，控制机械费成本。
盾构掘进机械费一般在25%左右，应采取措施降低盾构机和其他机械费、节省水电费成本。
进口盾构机一般比较昂贵，且维修、保养成本费用高，而国产盾构机通过近14年的研发与创新，盾构机质量、性能指标得到大幅提升，国产盾构机已经磨砺出了过硬的品质、优质的服务和良好的性价比，因此，应优选使用国产盾构机，降低盾构机使用成本。
盾构机和其他机械设备在使用过程中，要重视保养和维护工作，保养作业人员要严格执行日常巡察和保养维护制度，排除机械设备故障隐患，保障机械设备始终处于良好状态，减少机械设备故障产生不必要的成本费用。
临建设施策划时，施工场地、盾构隧道内照明应优选使用高效节能型光源，用电设备优选新型节能产品，从源头上减少施工用电成本。同时，应加强节约用水用电、禁止用电设备空转运行等宣传教育力度，提高节约用水用电意识，助力降低用水用电成本。
另外，部分城市使用消防用水为按月收取固定使用费、用水不限流量，可与当地自来水公司积极沟通、协商，力争将现场用水接入消防用水管网，节省用水成本。以本工程为例，现场用水为消防用水，固定使用费为6480元/月，按平均用水量×供水单价计算的水费为55800元/月，现场用水累计节约成本近40万元。
5.2.4精简管理人员，压减间接费成本。
项目中标进场编制策划书时，应落实管理人员定编定员原则，根据总体工期安排，精简管理人员，通过采取措施调动管理人员工作积极性，提高工作效率，来满足项目管理需要，从而减少管理人员间接费成本。
另外，临建设施策划时，管理及作业人员的住房应比选租赁附近居民住宅楼与现场自建活动板房的成本差异，一般优选租赁附近居民住宅楼作为住房，不仅入住便捷，而且具有成本低的优势。
6.结束语
随着建筑市场竞争日益激烈，建筑行业整体利润空间越来越小，控制施工成本尤为重要。本文以某北方城市专用电力隧道工程采用小直径土压平衡盾构机施工为载体，分析盾构掘进
的人工、材料、机械、其他成本费用占比，通过施工经验总结，提出盾构掘进施工成本控制
的要点，有助于降低施工成本，促进提升施工利润，获得更好的经济效益。
参考文献
[1]陈小刚.小直径盾构在市政管道工程中的应用，2019，1006-6012（2019）02-0089-02.
[2]韩志勇，郝力钊，张秀利.小断面盾构施工成本控制探讨，2011，1005-6432（2011）6-0023-02.
土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工技术
土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速 掘进施工技术 江苏省无锡市214104 摘要：当前我国贫水渐稀的地区，在地质条件下，进行开挖施工是非常重要 且必要的。但是由于目前掘进技术水平有限以及现场环境中存在大量不可控因素 和风险。针对这一问题提出了一种能够有效控制地层压力、恢复地表沉降等措施。本文将对富石砂层快速掘进施工方案展开研究与分析，并给出具体参数计算方法 及程序实现其质量指标验收标准的形成，为该区域在贫水地区进行盾构隧道开挖 施工提供理论依据和技术保障；并对其进行实际施工效果的分析和评价，为该区 域地铁盾构隧道掘进技术奠定一定基础。 关键词：土压平衡盾构机；富水砂卵石地层；快速掘进； 1. 引言 在盾构施工过程中，由于掘进速度大，刀盘回旋半径小，切削能由深变短逐 渐接近地面的能力较差。随着开挖深度不断增大而引起了土压力波动和地层结构 性的破坏。如何保证隧道工程安全、顺畅进行是目前亟待解决的问题之一：一是 针对不同岩体破碎程度和变形性质采用合适刀具选择原则；二是对于同一类型地 质构造采取同样方法掘进技术十分必要，保证掘进速度和切削性能的同时，还需 考虑土体弹性变形机理，以确保刀盘在施工过程中不会发生离析或崩裂；三是针 对不同地质构造应采取相应的盾构机刀具选择方法，从而确保施工安全及地面交 通畅通，减少地面交通堵塞，降低盾构机掘进施工对土体的扰动，保证隧道工程 安全顺利推进。 1. 土压平衡盾构机的工程应用技术研究
在盾构机的隧道施工中，由于地面条件复杂，容易受到自然因素影响。所以我们需要对地层进行详细勘察工作。首先是地质情况分析：对于地表以下地区要充分了解和掌握地物所处环境；其次就是根据实际情况选择合适的掘进方式以及参数确定刀盘、推进机械与土壤之间是否处于平衡状态等问题；最后还包括在盾构机运行过程中遇到异常状况时如何应对，以保证整个工程不会受到影响或者降低事故率，从而使施工质量得到保障。 2.1土压平衡盾构机的总体规划 根据盾构机的总体布置图，将土压平衡仪、注浆管路系统及掘进控制系统等设备放置在地铁车站施工场地，并对整个隧道工程进行整体规划。 1）首先要保证盾构推进后能够迅速排出切削液。 2）其次就是确保土压力平衡仪处于正常水平。其作用是通过控制刀具和输送泵实现同步运动来调整地层的自重与牵引力、避免出现超压现象；同时也能防止地面产生隆起或者下滑情况发生，从而影响施工进度。盾构机一般是在地下空间开挖进行的，因此需要对掘进速度和推进时间等因素加以控制。 2.2项目管理 盾构机的开发使用，为满足施工质量、工期和安全等方面要求。在设计阶段要根据施工现场条件进行综合考虑。本项目采用土压平衡盾构隧道掘进技术，并通过对其结构参数计算确定合理的设计方案；同时结合工程建设经验及相关规范规定制定切实可行的管片尺寸以及开挖刀具选型与布置原则等内容来保障工程进度顺利开展，达到保证质量、降低造价和缩短工期目的。在施工中要根据工程的实际情况，选择合适盾构机类型[1]。 1. 土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工中的必要性 3.1土压平衡盾构机在富水砂卵石地层快速掘进施工中存在的主要问题
盾构施工控制措施
盾构施工控制措施 1、盾构机建压措施 土压平衡模式掘进时，是将刀具切削下来的土体充满土仓，由盾构机的推进、挤压而建立起压力，利用这种泥土压与作业面地层的土压与水压平衡。同时利用螺旋输送机进行与盾构推进量相应的排土作业，始终维持开挖土量与排土量的平衡，以保持开挖面土体的稳定。 （1）土压平衡模式下土仓压力的控制方法 土仓压力控制采取以下两种操作模式： ①通过螺旋输送机来控制排土量的模式：即通过土压传感器检测，改变螺旋输送机的转速控制排土量，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时盾构的推进速度人工事先给定。 ②通过推进速度来控制进土量的模式：即通过土压传感器检测来控制盾构千斤顶的推进速度，以维持开挖面土压稳定的控制模式。此时螺旋输送机的转速人工事先给定。 掘进过程中根据需要可以不断转化控制模式，以保证开挖面的稳定。 （2）掘进中排土量的控制 排土量的控制是盾构在土压平衡模式下工作的关键技术之一。根据对碴土的观察和监测的数据，要及时调整掘进参数，不能出现出碴量与理论值出入较大的情况，一旦出现，立即分析原因并采取措施。 理论上螺旋输送机的排土量QS是由螺旋输送机的转速来决定的，掘进的速度和土仓压力值P值设定后，盾构机可自动设置理论转速N： QS根据碴土车的体积刻度来确定。 QS应与掘进速度决定的理论碴土量Q0相当，即: Q0=A Vn0 A-切削断面面积 n0-松散系数 V-推进速度 通常理论排土率用K =QS/Q0表示。 理论上K值应取1或接近1，这时碴土具有低的透水性且处于好的塑流状态。事实上，地层的土质不一定都具有这种性质，这时螺旋输送机的实际出土量与理论出土量不符，当碴土处于干硬状态时，因摩擦力大，碴土在螺旋输送机中输送遇到的阻力也大，同时容易造成固结堵塞现象，实际排土量将小于理论排土量，则必须依靠增大转速来增大实际排土量，以使之接近Q0，这时Q0＜QS，K＞1。当碴土柔软而富有流动性时，在土仓内高压力作用下，碴土自身有一个向外流动的能力，从而碴土的实际排土量大于螺旋输送机转速决定的的理论排土量，这时Q0＞QS，K＜1。此时必须依靠降低螺旋输送机转速来降低实际出土量。当碴土的流动性非常好时，由于螺旋输送机对碴土的摩阻力减少，有时会产生碴土喷涌现象，这时转速很小就能满足出土要求。 碴土的出土量必须与掘进的挖掘量相匹配，以获得稳定而合适的支撑压力值，
盾构施工方案及施工方法
第四章施工方案及施工方法 第一节盾构施工方案 1 盾构选型 1.1 选型依据和选型原则 盾构的性能及其与地质条件、工程条件的适应性是盾构隧道施工成败的关键，所以采用盾构法施工就必须选择最佳的盾构施工参数和最适宜的盾构。 盾构选型主要依据武汉市轨道交通二号线一期工程越江隧道工程招标文件和招标文件说明，借鉴我公司在类似工程施工中的丰富经验，同时参考相关的盾构技术规范及国内外已有盾构工程实例。盾构选型及设计按照可靠性第一，技术先进性第二，经济性第三的原则进行，保证盾构施工的安全性、可靠性、适用性、先进性、经济性相统一。 1.1.1 工程基本条件 （1）盾构穿越第四系全新统新近沉积的松散粉细砂、中粗砂层，第四系全新统冲积的稍密～密实粉细砂、中粗砂层和卵砾石层，由于地质资料的不完整性，盾构隧道还有可能穿越白垩－下第三系砾岩和志留系泥质粉砂岩、泥岩等沉积岩层，地层富含地下水，由于其水头压力较高，盾构施工时易引起突发性涌水和流砂，而导致大范围的突然塌陷。同时，高水头压对盾构和隧道的密封及抗渗能力提出了更高要求。因此，要求盾构能适应于本工程所处饱和粉细砂质粉土地层条件、同时也能开挖岩层的需要，在饱和砂性土中推进时，将地层损失率控制到极小程度，以保证盾构安全过江、沿线邻近建筑物及公用设施不受损坏。 （2）考虑到地质资料的不确定因素，盾构施工可能会遇到泥质粉砂岩、泥岩互层，且上软下硬，施工困难，要求盾构具有开挖此岩层的能力。 （3）能适应本工程高水压环境，最大水压达0.6MPa。
（4）穿越两岸密集居民区时，能确保高层建筑和密集地下管线的安全。地表沉降应根据沿线建筑物、管线允许变形情况及其与盾构的相对位置，分析研究确定，在一般情况下，宜控制在+10～-30mm。 （5）施工占地少，能适应市区道路狭窄、建筑物多、拆迁难度大的现场实际条件。 （6）盾构一次掘进距离应大于3.2km。 （7）施工设备价格及经济性：要求施工每延米综合价格经济合理。 1.1.2 盾构工程特点 根据本工程的地质资料统计，隧道洞身上部及通过的地层中水平渗透系数在8.0³10-10m/s至8.0³10-3m/s范围内变化，垂直渗透系数在3.0³10-9m/s至9.0³10-3m/s范围内变化。 1.2 盾构类型的确定 不同类型的盾构适用的地质类型也是不同的，盾构的选型必须做到针对不同的工程特点及地质特点进行针对性方案设计，才能使盾构更好的适应工程。盾构的主要类型有敞开式盾构、泥水平衡盾构、土压平衡盾构等。根据武汉轨道交通二号线越江隧道工程地质、水文情况及工程特点，可选择的盾构类型只有土压平衡盾构和泥水平衡盾构。 土压平衡盾构和泥水平衡盾构在稳定开挖面、地质条件、抵抗水压、控制地表沉降、碴土处理、施工场地、工程成本等方面都有较大差异，有其独特的适应性，对二种盾构进行综合对比分析比较见表4-1-1。 表4-1-1 泥水平衡盾构和土压平衡盾构对比表
盾构施工
盾构施工 1.盾构施工概述 1.1.概述 盾构工法的设想于盾构实际上是盾构机的简称。它是一个横断面外形与隧道横断面外形相同、尺寸稍大，内藏挖土、排土机具，自身设有保护外壳的用于暗挖隧道的机械。以盾构为核心的一整套完整的隧道施工方法称为盾构工法，19世纪初产生于英国，至今已有200余年历史。 图1-1盾构工法概念图 1.2.我国盾构技术发展展望 目标：降低成本、提高质量、安全性好、适用范围广、施工现场占地少、施工高速化、使用寿命长、污染环境少、防灾能力强、有竞争力、隧道造型美观、便于设备回收。 做法：机械化、智能化、信息化、省人省力、设计合理、标准化、规范化、施工计划、管理方法合理化、开发利用新材料、改善劳动环境、避免艰苦作业、设备节能化、废弃物的处理、设备维养方便容易。 路线：原有技术改造、引进概念全新的技术 2.工程地质 工程上通常把工程性质相近的一定尺寸范围的土粒划分为一组，称为粒组,并给以常用的名称。工程上广泛采用的粒组有：漂石粒、卵石粒、砾粒、砂粒、粉粒、粘粒和胶粒。对粒组的划分，各个国家，甚至一个国家的中各个部门都有不同的规定。下表为我国水利部《土工试验规程（SL237-1999）》中规定的粒组划分情况（单位：mm）
3.盾构机 盾构法隧道建设与盾构掘进机不可分离，所以盾构掘进机对各种地层的适应性非常重要。
3.1.盾构机分类 按地层种类分类：硬岩盾构、软岩盾构、软土盾构、硬岩软土盾构（复合盾构）；
按盾构机横截面直径分类：
按盾构掘削面的敞开程度分类： 按出土器械的机械化程度分类： 按掘削面的加压平衡方式分类： 按刀盘的运动形式分类：
轨道交通工程盾构推进定额造价水平分析
轨道交通工程盾构推进定额造价水平分 析 摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，轨道交通在我国发展十分迅速，文章通过横向比较部分地区轨道交通工程定额含量，分析了《轨道交通工程预算定额》（2006）人工、机械消耗量与其他地区定额含量水平差异。并以盾构掘进施工预算定额为例，测算了各地区定额造价静态水平和管理费、利润、安全文明施工费取费差异。此外，还分析了轨交定额含量高于其他地区的主要原因，对后续轨道交通预算定额修编提出了建议。 关键词：轨道交通；预算定额；造价；盾构工程 引言 我国城市轨道交通正在快速发展，建设力度正在不断加大。轨道交通的区间工程造价占工程总投资第一部分工程费用的25%左右。盾构法以其迅速、安全、造价低、对周边干扰小等优点，近年来越来越广泛地运用于城市轨道交通建设。因此，区间造价的合理编制对于有效控制轨道交通工程总投资有着较深远的影响。对于地下区间，大多采用盾构掘进法施工，盾构区间不仅需要穿越常见的软弱地层，有时还要穿越部分硬岩地段。目前，各城市编制并推出的轨道交通定额，或者当地现行的市政定额，包括建设部发布的GCG103—2008《城市轨道交通工程预算定额》都没有专门的盾构过硬岩段的掘进条目。本文结合相关硬岩段掘进的工程经验及相关数据，对盾构过硬岩的造价编制进行分析探讨，以期为业内人士更好地控制盾构隧道工程造价提供参考。 1盾构隧道施工简介 盾构法施工是在隧道的一端建造盾构井，将盾构机安装就位，盾构机从盾构井的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，向另一盾构井的孔壁推进，盾构机推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已经拼装好的衬砌管片
上，再传到盾构井的后靠壁上。盾构机是这种施工方法中的主要施工机具。目前，土压平衡盾构机应用最为广泛，武汉、昆明、无锡、苏州等地均采用土压平衡盾构机。 2轨道交通工程盾构推进定额造价水平 2.1使用定额及计价软件 在各定额中，盾构隧道定额条目的划分基本一致，都按盾构安装、拆除；车架安装、拆除；盾构掘进；压浆；柔性接缝环；预制钢筋混凝土管片制作与拼装；管片短驳运输；管片设置密封条；管片嵌缝；管片手孔处理（该子目仅在《轨道交通综合成本指导价》和《轨道交通定额》中包含）；负环管片拆除；隧道内管线路拆除等。在比较各定额之前，先简述下城市轨道交通盾构施工工法，轨道交通盾构大多采用泥水加压盾构和土压平衡盾构。泥水加压盾构机使用原理：在开启刀盘转动的同时，向开挖面送入泥水，使开挖下来的土料与泥水混合，形成高密度泥水，使开挖面压力平衡，此后，根据开挖面土压，控制泥水室排出的泥浆量和泥浆浓度。当盾构向前推进到一个衬砌环宽度后，跟进拼装管片，进入下一施工循环；土压平衡盾构机的基本原理：由刀盘切削土层，切削后的泥土进入土仓，在控制土仓内土体压力来平衡开挖面压力，并通过螺旋输送机将土仓内的泥土排出，在排土量与出土量取得平衡的状态下，进行连续出土。在这两种施工工法中，土压平衡盾构的应用更广泛。 2.2对岩层进行爆破+盾构掘进 盾构在硬岩突起的上软下硬地层或者全断面硬岩中掘进时，面临换刀及带压进仓的风险，且不能或无条件采用暗挖法施工，工程也不具备明挖条件，或者工期不允许等情况。若采用爆破法预处理硬岩，不但可保证盾构掘进要求，而且对周边建筑物及管线影响较小，具有施工工期短、处理效果好、费用相对较低等特点。如深圳轨道交通1号线续建工程西固区间，局部位置硬岩单轴抗压强度达140MPa，区间上部地层为砂层及填石层，下部为硬岩，为典型的上软下硬地层。经方案比选后，采用预爆破法对硬岩进行处理。主要施工工艺为:根据勘察资料确定钻孔范围;根据爆破设计布置钻孔110，并装药实施爆破;通过监测控制爆
小直径土压平衡盾构掘进施工成本分析与控制
小直径土压平衡盾构掘进施工成本分析 与控制 摘要：盾构法作为地下隧道的常用施工方法，具有施工速度快、安全风险低 等优势，尤其是小直径盾构法已广泛应用于市政综合管廊、专用电力隧道等工程，为了有效控制盾构掘进施工成本，结合某北方城市专用电力隧道工程采用小直径 土压平衡盾构机施工，对盾构掘进施工的人工、材料、机械、其他等成本费用进 行分析，提出盾构掘进施工成本控制的要点，有利于降低盾构法施工成本，提升 盈利空间，创造经济效益。 关键词：小直径；土压平衡；盾构机；掘进施工；成本分析；成本控制 作者简介：彭兴(1978–)，男，四川资阳人，本科，工程师，研究方向：项目管理。E-mail：****************。 0.引言 近年来，随着我国地铁、市政工程建设的不断发展，盾构法施工已得到广泛应用，盾构 法具有较长的地下掘进距离和较小的周边干扰。小直径盾构法与传统的大直径盾构法相比较，不仅能够减小至适合功能需求的直径尺寸，还能解决转弯困难等施工缺陷，体现出了独特的 施工优势，在实践中，小直径盾构法已经在市政综合管廊、专用电力隧道等工程中得到逐步 推广，做好小直径盾构掘进施工成本分析，抓好成本控制，才能取得较好的经济效益。 1.小直径盾构机基本原理 地铁等传统施工用盾构机，除了铺设运输管片、渣土、注浆材料的轨道，还需架设人行 步道，敷设循环水管、排污水管、高压电缆、大直径拉链式通风软管、低压电缆及照明线路、通讯管线等，其内径一般在6m左右。市政综合管廊、专用电力隧道等工程的内径一般在 3.5m～4m左右，若采用传统直径的盾构机施工，出渣数量、管片尺寸及厚度、注浆量的增加 会加大工程投资，对于市政综合管廊、专用电力隧道等工程采用小直径盾构机建设更加合理。 2.土压平衡盾构机的特点
土压平衡盾构施工工艺
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 1.1.1.1 2.1 地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。 1.1.1.2地下铁道设计规范(GB 50157-2013)。 1.1.1.3铁路隧道设计规范(TB10003-2016)。 1.1.1.4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：""42—94)。 16.2.2. 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平衡舱，使其达到一定的密度，以保持足够的压力去平衡开挖面的土压力，这就是所谓的土压平衡作用。平衡舱内的土压主要是由螺旋输送器的出土量来控制的，出土量多则平衡土压下降，反之则上升，同时还要密切配合刀盘的切削速度和千斤顶的顶进速度，使平衡舱内始终充满泥土而不致挤得过密或过松，这样就可以达到稳定开挖面的效果。 1-刀盘用油马达；2-螺旋运输机；3-螺旋运输机马达；4-皮带运输机；5-闸门千斤顶；6-管片拼装器; 7-刀盘支架；8-隔板；9-排障用出入口；--刀盘；11-泥土进入盾构；12-管片。 图图7/1土压平衡盾构示意图
16.2.2端头加固 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。 16.2.42. 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
盾构法施工控制要点
一级建造师：盾构法施工控制要求 一、盾构法施工综述盾构法施工主要施工步骤为： 1．在盾构法隧道的起始端和终结端各建一个工作井，城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井； 2．盾构在始发工作井内安装就位； 3．依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出； 4．盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片； 5．与时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置； 6．盾构进入到达工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。 盾构掘进由始发工作井始发|来源%考试大%到隧道贯通、盾构机进入到达工作井，一般经过始发、初始掘进、转换、正常掘进、到达掘进五个阶段。 盾构掘进控制的目的是确保开挖面稳定的同时，构筑隧道结构、维持隧道线形、与早填充盾尾空隙。因此，开挖控制、一次衬砌、线形控制和注浆构成了盾构掘进控制"四要素"。 二、盾构掘进各阶段的控制要点(一)盾构始发施工技术要点 盾构自基座上开始推进到盾构掘进通过洞口土体加固段止，可作为始发施工，其技术要点如下。 1．盾构基座、反力架与管片上部轴向支撑的制作与安装要具备足够的刚度，保证负载后变形量满足盾构掘进方向要求。 2．安装盾构基座和反力架时，要确保盾构掘进方向符合隧道设计轴线。 3．由于临时管片(负环管片)的真圆度直接影响盾构掘进时管片拼装精度，因此安装临时管片时，必须保证其真圆度，并采取措施防止其受力后旋转、径向位移与开口部位(临时管片安装时通常不形成封闭环，在其上部预留运输通道)变形。 4．拆除洞口围护结构前要确认洞口土体加固效果，必要时进行补注浆加同，以确保拆除洞口围护结构时不发生土体坍塌、地层变形过大、且盾构始发过程中开挖面稳定。 5．由于拼装最后一环临时管片(负一环，封闭环)前，盾构上部千斤顶一般不能使用(最后一环临时管片拼装前安装的临时管片通常为开口环)，因此从盾构进入土层到通过土体加固段前，要慢速掘进，以便减小千斤顶推力，使盾构方向容易控制，盾构到达洞口土体加固区间的中间部位时，逐渐提高土压仓(泥水仓)设定压力，出加固段达到预定的设定值。 6．通常盾构机盾尾进入洞口后，拼装整环临时管片(负一环)，并在开口部安装上部轴向支撑，使随后盾构掘进时全部盾构千斤顶都可使用。 7．盾构机盾尾进入洞口后，将洞口密封与封闭环管片贴紧，以防止泥水与注浆浆液从洞门泄漏。 8．加强观测工作井周围地层变形、盾构基座、反力架、临时管片和管片上部轴向支撑的变形与位移，超过预定值时，必须采取有效措施后，才可继续掘进。 (二)初始掘进 盾构始发后进入初始掘进阶段。 1．初始掘进特点 (1)一般后续设备临时设置于地面。在地铁工程中，多利用车站作为始发工作井，后续设备可在车站内设置。 (2)大部分来自后续设备的油管、电缆、配管.随着盾构掘进延伸，部分管线必须接长。 (3)由于通常在始发工作井内拼装临时管片，故向隧道内运送施工材料的通道狭窄。 (4)由于初始掘进处于试掘进状态，且施工运输组织与正常掘进不同，因此施工速度受到制约。
盾构掘进专项施工方案
目录 1 盾构掘进流程 (2) 2 盾构掘进操作控制程序 (3) 3 掘进模式的选择及操作控制 (4) 4 盾构掘进方向控制与调整 (7) 5 管片拼装 (10) 6 掘进中的碴土改良 (14) 7 盾构掘进注浆方案及主要技术参数 (14) 8 施工运输 (14) 9 盾构设备保养、维修制度 (14)
1 盾构掘进流程 盾构机100米试掘进完成后，此时盾构机及后配套已全部进入隧道内，可暂停掘进，进行盾构始发井各项设施换装，拆除反力架及负环管片，铺设道岔，采用双线运输。按正常施工进行列车编组：1辆45T电瓶车+3辆18m3碴土车+2辆管片车+1辆砂浆车，共分为2组。 采用两列编组完成一个循环的施工。区间正常掘进流程见下图所示。 图8.1-1 正常掘进流程图
2 盾构掘进操作控制程序 掘进控制操作控制程序如下图所示。 图8.2-1 盾构掘进控制流程图
3 掘进模式的选择及操作控制 3.1 不同掘进模式的特点及适用条件 本标段选用的盾构机为土压平衡盾构机，具有敞开式、半敞开式和土压平衡式三种掘进模式，每一种掘进模式具有不同的特点和适用条件。 3.2 掘进模式的选择 由于本工程穿越的土层：隧道穿越地层及洞壁周边地层以（9-2）粘土、（9-3）粉质粘土、（9-5）粉土、（9-6）粉砂为主，局部地段还分布中砂，围岩稳定性差，开挖后易发生侧向变形；底板地层以粘性土为主，开挖后发生基底隆起变形。采取土压平衡的掘进模式。 3.3 掘进参数控制与优化 根据我公司在盾构施工中所总结的经验，结合本区间正常掘进时下穿一级风险源，施工的主要参数如下表： 下穿南太桥盘龙江技术参数表3.3-1 表3.3-2 表3.3-3
试谈土压平衡盾构机的工作原理(doc 14页)
试谈土压平衡盾构机的工作原理 (d o c 14页) 土压平衡盾构属封闭式盾构，土压平衡盾构在掘进过程中，随着刀盘不断切削岩土，在沿圆周布置的液压千斤顶推力下，盾构机不断向前推进。当盾构机向前推进一个管片的长度时，便可以用管片拼装机将若干管片依从下而上的顺序拼装成环。渣土经由有轨电瓶机车运至洞外。下面来了解下土压平衡和泥水平衡盾构的区别。 一、土压平衡盾构机工作原理 土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。 螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量，出土量要密切配合刀盘切削速度，以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点，也省略了泥水加压盾
构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。 二、土压平衡和泥水平衡盾构的区别 1、结构不同 土压平衡盾构：前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态。 泥水平衡盾构：在盾构用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。开挖面的密封隔仓内注入泥水，通过泥水加压和外部压力平衡，以保证开挖面土体的稳定。 2、作用不同 土压平衡盾构：初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。 泥水平衡盾构：推进时开挖下来的土进入盾构前部的泥水室，经搅拌装置进行搅拌，搅拌后的高浓度泥水用泥水泵送到地面，泥水在地面经过分离，然后进入地下盾构的泥水室，不断地排渣净化使用。
盾构施工调研报告
盾构施工调研报告 盾构施工调研报告范文 第一章盾构法发展 盾构法(Shield)或掩护筒法是在地表以下土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。自1818年法国工程师布鲁诺尔(Brunel)发明盾构法以来，经过一百多年的应用与发展，从气压盾构到泥水加压盾构以及更新颖的土压平衡盾构，已使盾构法能适用于任何水文地质条件下的施工。盾构法受启发于蛀虫挖洞，20世纪初日本引进盾构施工技术，并使其得以较大发展。上世纪60年代该技术引入中国。目前，日本及欧洲处于盾构技术的领先地位。随着盾构机制造业的发展和施工工艺的不断改进，逐步形成了比较完善的盾构系列施工工法。近年来随着城市建设的发展，地下空间得到广泛的开发利用，盾构设备的自动化程度越来越高，其适用性得以拓展，能够适用于多种地质条件和复杂环境条件。已在城市地铁、市政管道、地下公路、越江隧道等基础设施建设中得到广泛应用。 第二章地铁盾构区间施工实例 2.1地铁盾构区间工程概况 角门北路-南站区间左线全长1321.687m（其中盾构法施工1161.488m，矿山法施工139.199m），右线全长1382.858m（其中盾构法施工1231.434m，矿山法施工130.424m）。南站-陶然亭站区间左线全长1462.619m（其中盾构法施工821.05m，矿山法施工604.569m），右线全长1481.079m（其中盾构法施工 864.05m，矿山法施工584.629m）。盾构隧道结构采用单层预制拼装式管片衬砌，隧道外径6000mm，衬砌厚度300mm，管片环宽1200mm，每环管片分为6块，管片间防水采用预制弹性密封橡胶条。 2.2所用盾构机的主要技术性能参数 所用盾构机为日本三菱重工业株式会社生产的土压平衡式盾构机，外径Ф6140mm，机长约71m，总体重量400T（含后续台车），总推力37840kN，开口率39%。考虑到沿线砂卵石地层对刀具的磨损，特增加了刀具磨损检测装置。本盾构机主体为圆筒状，由前体、后体构成。该机刀盘由98把刮刀、40把先行刀、1把中心刀、2把仿形刀、3个刀具磨损监测刀组成。22个推进千斤顶均匀的分布在盾构机机身内侧的环梁部位，作为盾构机的推进系统。16台铰接千斤顶组成的铰接装置可以使盾构机在曲线段中比较容易的进行推进作业。另外设置了4套可以从机内进行回填注入的同步回填注入装置。3道盾尾密封刷设于盾构机体的尾端作为盾尾密封装置，防止地下水、土沙、背填浆液等从环片与主体之间的缝隙渗入机体内部。
盾构法(含TBM)施工技术要求
盾构法（含TBM）施工技术要求 1一般要求 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。盾构掘进施工必须建立施工测量和监控量测系统。 2前期调查 收集了解工程勘察的已有资料，熟悉施域的工程地质、水文地质、地面建（构）筑物、交通流量、地下构筑物及地下管线等情况。 3技术准备 3.1 盾构掘进施工前应编制详细的施工组织设计。 3.2 针对特殊地段编制具体施工方案。 3.3 按工程特点和环境条件做好测量及监测的准备工作。 4设备、设施准备 盾构及配套设施选型时要充分考虑隧道功能、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，开挖和衬砌等诸多因素。 5盾构施工测量 5.1 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。 5.2 测量工作开始前，应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。 5.3 了解盾构结构和自身导向系统的特点、精度，制定科学可行的盾构施工测量方案。 5.4 盾构施工隧道贯通测量中误差应符合以下要求： 横向贯通测量中误差（mm）±50 高程贯通测量中误差（mm）±25 6 管片制作 6.1 混凝土管片应由具备混凝土预制构件专业承包二级及以上的专业厂家制作完成。 6.2 管片生产厂家应有相应的生产技术标准、健全的质量管理体系及质量控制和质量检验制度。
6.3 管片生产应编制技术方案，并应事先得到审查批准。 6.4 预制成型管片允许偏差应符合相关规范的要求。 7盾构施工 7.1 一般规定 （1）盾构施工必须根据隧道穿越的地质条件、地表环境等情况，通过试掘进确定合理的掘进参数和碴土改良的方法，确保盾构刀盘前方开挖面的稳定，做好掘进方向的控制，确保隧道轴线符合设计要求。 （2）盾构施工时必须做到： 1）盾构掘进中必须确保开挖面土体稳定。 2）保持土压平衡，盾构掘进速度应与进出土量、开挖面土压值及同步注浆等相协调。 3）当盾构停机时间较长时，必须有防止开挖面压力降低的技术措施，维持开挖面稳定。 4）盾构掘进中应严格控制隧道轴线，发现偏离应逐步纠正，使其控制在允许值范围内。 5）盾构掘进遇到施工偏差过大、设备故障、意外的地质变化等情况时，必须暂停施工，经处理后再继续施工。 7.2 盾构始发 （1）盾构始发前，对洞口经改良后的土体作质量检查；制定洞口围护结构拆除方案，保证始发安全。 （2）负环管片定位时，管片横断面应与线路中线垂直。 （3）在始发阶段应控制盾构推进的初始推力。 （4）初始推进过程中，必须始终进行监测并对监测资料反馈分析，不断调整盾构掘进施工参数。 7.3 盾构掘进 （1）在推进过程中应控制盾构轴线与设计轴线的偏差值，使之在允许范围内。 （2）按优化参数控制掘进速度、出土量、注浆压力、注浆量和时间等，并做好记录。 （3）每环掘进结束及中途停止掘进时，应按程序操作各种机电设备。
盾构掘进施工技术国内外研究现状
盾构掘进施工技术国内外研究现状 1.1盾构掘进施工技术国外研究现状 纵观盾构隧道掘进180多年的发展历史，盾构隧道施工法和盾构掘进机的改进都是在围绕着：①地层稳定和地面沉降控制；②机械化、自动化掘进和掘进速度；③衬砌和隧道质量，这三个要素进行盾构掘进机的改进和施工方法的革命。传统的盾构法是把这三个要素分别独立考虑的，把地层稳定处理作为盾构的辅助方法，主要有降低地下水位法、改良地基法、冻结法及气压法等。在盾构掘进机本身结构上没有考虑对地层稳定的影响或减少和防止地面沉降，盾构一般为敞胸式结构。然而，任何地层稳定处理方法即使能抑制对地层的影响，也很难满足在城市内施工时的各种要求，特别是关系到地面建筑安全的地面沉降问题，所以，很自然地发展到下一代盾构——闭胸式盾构。 现代盾构的一个最为显著的特点就是统筹考虑盾构法的这三个要素，用盾构掘进机设备本身解决工作面稳定的问题。用压缩空气平衡土压力的方法，由于容易发生漏气、喷发、工作面崩塌等事故，和造成地面沉降等对环境的不良影响，尤其在遇到粘聚力小、透气性的地层这种方法无法胜任。自然，人们想到用液体代替空气来支撑工作面，最初在德国和英国进行了有关的试验，1967年日本完成了这一系统，即产生了现代概念上的泥水平衡盾构。泥水平衡盾构是靠送入工作面与密闭胸板间所形成空腔的加压泥水平衡土压、保持工作面稳定，并用泥水输送刀盘切削下来的弃土，这个方法的问世使工作面稳定状况大大改善，盾构法的适用范围被大大拓宽，盾构掘进机得到了前所未有的发展。然而，由于泥水平衡盾构需要大规模的泥水分离处理系统，占地面积大，对环境影响大，施工成本高，对城市内施工的隧道这个系统并不理想。继而在1974年日本首先研制成功土压平衡盾构，这一系统是将刀盘切削下来的弃土送入前端密闭仓内，搅拌或注入添加剂搅拌成塑流化的弃土并与螺旋型输送机等机构相结合，边使工作面保持适当稳定的压力，边通过螺旋输靠性较高，得到了广泛的应用。现代盾构掘进机虽然在部件结构、驱动方式、自动控制、测控导向等方面做了很大的改进，但是这些工作面压力平衡的原理和方法一直沿用至今。当今盾构基本都是基于泥水平衡和土压平衡这两种模式，或是这两种模式的组合，或是这两种模式与开胸式组合，形成复合型盾构以适应地层条件多变的隧道施工的要求。
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制
土压平衡盾构在粘土地层中的掘进控制 土压平衡盾构在粘土地层中掘进是目前地铁、道路和水利等基础设施建设中经常采用的一种施工方式。然而，由于粘土地层的性质，掘进过程中会出现一系列问题，如土体变形、土压力变化等，因此需要采取有效的措施来控制掘进过程，保证施工顺利进行。 首先，需要对粘土地层的特性进行全面的了解。粘土地层具有黏性、塑性、膨胀性和收缩性等独特的性质，因此掘进过程中，可能会出现粘土流失、掘进机吃土等情况。为了避免这些问题的出现，需要检测地层的物理特性、水文地质特性、地下水位和地下水化学成分等，制定相应的施工方案。 其次，对于土压平衡盾构掘进过程中的土体变形问题，可以采取以下几个措施进行控制： 1. 控制掘进速度：在粘土地层中，由于土压力的存在，掘进速度过快会导致土体变形、塌方等问题。因此在掘进过程中需要控制掘进速度，使其符合地层的承载能力。 2. 调整土压力：通过增加或减少盾构内部压差，可以改变土压力的分布和大小，进而控制土体变形情况。 3. 使用泥水注浆技术：在盾构周围喷洒泥浆或添加抗裂剂等材料，可以增加土层的强度和稳定性，减少土体变形。 4. 采用预制隧道套管技术：在初期的预制环节中套管可以提供较大的刚度，能够起到土体支护和平衡的作用，减少土体变形。 最后，控制地下水的渗透和沉降也是掘进过程中需要重视的问题。地下水的变化会影响土层的稳定性和盾构机的掘进进展，因此需要采取防渗措施，例如在隧道的尾部进行钻孔排水、地下水抽取等工程，来控制地下水的变化和渗透。 总之，土压平衡盾构在粘土地层中的掘进需要全面的技术和安全措施来进行控制。只有做好前期的地层调查、施工方案设计以及采取适当的控制措施，才能保证隧道施工的效率和质量，防止安全事故的发生。
盾构掘进施工中质量、安全保证措施
盾构掘进施工中质量、安全保证措施 1、盾构掘进保证措施 盾构机在完成试掘进后，将对掘进参数进行必要的调整，为后续的正常掘进提供经验数据，主要内容包括： 1.1根据地质条件和试掘进过程中的监测结果进一步优化掘进参数； 1.2正常推进时要根据地质条件确定盾构机平衡压力，通过加强地面沉降监测，通过统计掌握本地区地质盾构施工参数对地面环境的影响规律，真正做到地表沉降可控，确保地面建筑物、结构物安全。 1.3推进过程中，严格控制好推进里程，将施工测量结果不断的与计算的三维坐标相比较，及时调整。 1.4盾构掘进应按指令的参数推进，严格控制出土量和加强同步注浆，以控制地表沉降。 1.5盾构掘进中，坡度和平曲线不能突变，要采取缓慢顺延的方式掘进。 1.6盾构掘进过程中必须严格监控，工程技术人员根据地质情况、地面状况、监测结果、掘进参数等正确下达掘进指令，并及时跟踪调整。 1.7盾构司机应严格按照指令的参数操作，严禁擅自更改操作指令。盾构方向控制要采取缓慢纠偏的方式，严禁过量纠偏，降低盾构的蛇形，控制好盾构姿态，保证盾尾间隙均匀，管片拼装后不变形，确保隧道外观质量。 1.8做好施工记录，记录内容包括： （1）隧道掘进：掘进环数、掘进里程、油缸行程、掘进速度、盾构推力、土仓压力、刀盘转速、螺旋输送机转速、泡沫参数、出土量等 （2）同步注浆：注浆压力、注浆量、注浆材料配比、稠度、凝结时间等 （3）测量：盾构掘进趋向、隧道中心与设计偏差、扭转角、移站记录。 （4）管片拼装：拼装环数、拼装点位、盾尾间隙、椭圆度、螺栓连接和管片破损情况。 2、掘进参数选择 盾构掘进主要由10个参数控制，即前舱压力、千斤顶顶力及分布、推进速
12、盾构掘进参数控制施工工艺指南
1.1盾构掘进参数控制 1.1.1工艺特点 （1）设备较专业，机械化程度高。 （2）技术控制要求高，专业性强；对操作人员专业知识要求高。 1.1.2适用范围 该工艺适用于土压平衡盾构掘进参数控制。 1.1.3主要工装设备 （1）主要设备 本工艺需要的主要设备如表1-1所示。 表1-1主要设备表 （2）主要材料 本工艺需要的主要材料如表1-2所示。 表1-2 主要材料表 1.1.4工艺流程/顺序 盾构掘进参数控制工艺流程/顺序图如图1-1所示。
图1-1 盾构机掘进参数控制施工工艺流程图 1.1.5工艺操作要点 （1）掘进模式选择 盾构掘进模式具有敞开式、半敞开式和土压平衡式三种，敞开式适用于自稳能力较好、地下水少的地层，半敞开式适用于具有一定自稳能力和地下水压力不太高的地层。土压平衡模式适用于不能自稳的软土和
富水地层。 （2）渣土改良剂注入参数调整 泡沫剂发泡主要参数为：泡沫浓度、泡沫发泡率、泡沫注入率，其参数控制要求及方法如下： ①泡沫浓度：一般取2%至3%之间。该参数可在盾构操作界面直接设定。 ②泡沫发泡率：一般8～20倍，发泡率通过调节泡沫系统空气流量来调整，调整时通过泡沫注入观察口查看泡沫发泡效果待发泡达到具有附着力、耐压性强、可堆载等效果（如图1-3所示）时即可。 图 1-3 泡沫发泡效果 ③泡沫注入率：泡沫注入率主要是通过调节泡沫流量来控制。施工中，根据渣土的流动性、螺旋机扭矩、刀盘扭矩，并综合土仓顶压，通过盾构机操作界面直接调节泡沫流量。 （3）土仓压力设置 理论土压力的确定：通常根据确定的水平侧向力+地层水压力+施工土压力调整值得出理论土压力。深埋隧道水平侧向力按照现行《铁路隧道设计规范》根据隧道围岩分类和地层情况进行计算；浅埋隧道水平侧向力需要按朗肯主动土压理论和静止土压力进行计算，确定上限值和下限值。 深、浅埋隧道的分界深度通常为施工坍方平均高度的2-2.5倍。 在实际施工中，也可参考以下方式设定土仓压力，并在施工中根据地表沉降和掘进参数情况做优化调整。 浅埋隧道：一般以刀盘中心的土体压力为准。 深埋隧道：一般以刀盘顶部的土压力为准，设置的土压力比隧道拱顶埋深土压力大0.1～0.2bar，比如，隧道拱顶埋深为Lm时，土仓压力
盾构法施工安全技术与风险控制
盾构法施工安全技术与风险控制 一、风险分析 （1）在吊装作业前，钢丝绳死弯、吊钩连接松动以及限位器发生失灵状况且未及时检测维修，可能造成吊装作业中钢丝绳断裂、吊钩脱落等后果，从而造成起重伤害。 （2）始发或接收盾构工作井端头地层未加固且未及时察觉，可能造成盾构机械在接收过程中因地基承载力不足而压垮工作井，造成地基坍塌。 （3）施工前掘进参数选择错误、开挖面失稳、隧道塌陷以及地表下沉等状况，可能造成坍塌等事故。 （4）通过浅覆土地层时，因开挖深度过小可能使上方地层承载力过小而坍塌；通过小净距、小半径曲线、大坡度地段时，易因开挖半径和开挖量选择过大或过小或洞壁支护不当而造成通道渗水、冒顶片帮、坍塌等事故。 （5）施工过程中，盾构机械的刀具、刀盘、主轴承等重要部件失效失灵，可能因刀具、刀盘碎裂而飞出伤人，主轴承断裂而造成机械伤害。 （6）施工人员在端口带压时更换刀片，可能在拆卸刀片时，因刀片飞出而造成机械伤害。 （7）施工运输指挥不当，信号和制动失灵，货车汽车超速、超载及机械故障等，可能会导致货车侧翻、机械损伤甚至导致车祸发生，
造成车辆伤害。 （8）未配备或极少配备消防器材或消防器材失效，可能导致在意外火情发生时无法及时处理，从而酿成火灾、人体被灼烫等事故。 （9）盾构施工前，未对地层、地下管线、地上地下的建筑物、构筑物以及障碍物进行详细而周密地调查，可能导致在施工过程中不慎破坏地上地下的建筑物、构筑物以及地下管线等设施而造成坍塌，以及破坏地基稳定性，使隧道出现冒顶片帮等问题。若管道为输水管道，还会导致隧道渗水，造成透水事故。 （11）施工单位未建立健全完善的安全生产保障体系及规章制度，未对施工人员进行安全教育和培训，盾构作业人员未进行专业技术培训考核或者未合格且颁发相应操作证后就上岗的，这会使施工风险大大增加，特别是盾构工作中因操作人员的错误操作，可能会造成机械伤害。 （12）盾构施工各工序作业前未编制安全作业规程和作业指导书，关键工序未编制专项安全技术措施或编制后未经监理单位审批后实施，可能导致施工过程中安全监管不严，工作人员疏忽大意，造成机械伤害、物体打击等各种伤害。 （13）施工前未对技术人员进行安全技术交底，可能导致因技术人员不熟悉安全注意事项而引发的各种人身伤害与机械事故。 （14）盾构在特殊地段施工前，建设单位未组织专家评审施工方案，施工方案若不合理且未经修正，可能导致特殊地段施工出现处理不当、地基不稳、渗水透水等情况。
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施22
富水砂卵石地层中盾构施工的控制难点及措施 段浩 引言：随着中国经济的快速增长、城市人口数量迅速膨胀，机动车辆的数量呈级数比例增长，原有的市政道路难以满足交通的需要，为缓解城市交通压力、创造良好的生活和投资环境，国内各主要城市均选择修建地铁工程来提升城市形象和投资环境。隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞体工程质量易控制、质量比较稳定且良好的防渗水性能、施工安全系数高、对周边建筑物影响极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。随着我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应用。盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。成都地铁穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透镜体，地下水丰富、水位高、补给迅速，国内、国际在该种地质条件下全面实施盾构施工隧道尚不多见，无较多经验可以借鉴，在地铁建设史上的应是一次重要技术性突破。截至目前成都地铁采用泥水盾构和土压平衡盾构施作的隧道，已经完成成型隧道1000余米，在施工中出现一些有别于其它地质情况下施工的难点，对这些难点的技术处理为在富水砂卵石地层中盾构施工积累了一些应对的经验。 成都地铁地质情况描述：
盾构隧道从<2-8>、< 3-4>、<3-7〉等砂卵石地层中通过。卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩，卵石的含量达67％，中间夹杂大漂石。砂卵石具有分选性差，强度高的特点。 <2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色，黄褐色，中密～密实为主，部分密实，潮湿～饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量65～75%，粒径以30～70mm为主，钻探揭示最大粒径145mm，夹零星漂石，充填物为细砂及圆砾。 <3-4>粉、细砂（Q3fgl+al）：灰绿色，饱和，中密，夹少量卵石。呈透镜体状分布。 <3-7>卵石土（Q3fgl+al）：褐黄、黄色，以中密～密实为主，饱和。卵石成分主要为中等风化的岩浆岩、变质岩、砂岩等硬质岩组成。磨圆度较好，以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量60～75%，粒径以30～70mm为主，据钻探揭示，最大粒径150mm，夹零星漂石，充填物为砂及砾石，具弱泥质胶结或微钙质胶结。 隧道通过的地层含水丰富，根据钻孔揭示，隧道区间分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，含水量丰富，含水层厚20～22.6m，区间范围内卵石土分选性差，渗透性强。