1、精品好資料學習推薦地鐵盾構的選型及現場管理和使用一、概述1、概念盾構是一種用于隧道暗挖施工，具有金屬外殼，殼內裝有主機和輔助設備，既能支承地層的壓力，又能在地層中整體掘進，進行土體開挖，碴土排運和管片安裝等作業，使隧道一次成形的機械。盾構是相對復雜的集機、電、液、傳感、信息技術于一體的隧道施工專用工程機械，主要用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等工程。盾構的工作原理就是一個鋼結構組件依靠外殼支承，沿隧道軸線一邊對土壤進行切削一邊向前推進，在盾殼的保護下完成掘進、排碴、襯砌工作，最終貫通隧道。盾構施工主要由穩定開挖面、掘進及排土、管片襯砌和壁后注漿三大要素組成。盾構是根據工程地質、水文地質、地貌、

2、地面建筑物及地下管線和構筑物等具體特征來“量身定做”的一種非標設備。盾構不同于常規設備，其核心技術不僅僅是設備本身的機電工業設計，還在于設備通過不同的設計如何滿足工程地質施工的需求。因此，盾構的選型正確與否決定著盾構施工的成敗。2、盾構的類型盾構的類型是指與特定的施工環境、基礎地質、工程地質和水文地質特征相匹配的盾構種類。一般掘進機的類型分為軟土盾構、硬巖掘進機（TBM）、復合盾構三種。軟土盾構的特點是僅安裝切削軟土用的切刀和括刀，無需開巖的滾刀。TBM主要用于山嶺隧道。復合盾構是指既適用于軟土，又適應于硬巖的一類盾構，主要用于復雜地層的施工。地鐵盾構就是一種復合盾構。主要特點是刀盤既安裝用于

3、軟土切削的切刀和括刀，又安裝破碎巖石的滾刀，或安裝破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。復合盾構分為土壓平衡盾構和泥水加壓平衡盾構。3、盾構的組成地鐵施工可供選擇的復合盾構機機型只有兩種，即土壓平衡盾構機或泥水平衡盾構機。一臺盾構按外觀結構形式分為刀盤部分、前盾、中盾、尾盾、后配套部分和輔助設備（管片和砂漿運輸設備、泥水站等）。土壓平衡盾構由以下十一部分組成：、刀盤（分為面板式、輻條式、復合式三種），刀盤驅動（分為電機和液壓兩種），刀盤支承（主軸承），膨潤土添加系統和泡沫系統，螺旋輸送機，皮帶輸送機，同步注漿系統，盾尾密封系統，管片安裝機，數據采集系統，導向系統。泥水平衡盾構由以下十部分組成：、刀盤（分為

4、面板式、輻條式、復合式三種），刀盤驅動（分為電機和液壓兩種），刀盤支承（主軸承），泥水處理站，環流系統，同步注漿系統，盾尾密封系統，管片安裝機，數據采集系統，導向系統。4、地鐵結構設計基本參數管片內徑：5400mm/5500mm管片外徑：6000mm/6200mm環寬：1200mm 、1500mm 管片厚度：300mm、350mm分塊情況：6塊二、盾構的選型1、盾構選型的原則盾構選型是盾構法隧道能否安全、環保、優質、經濟、快速建成的關鍵工作之一，盾構選型應從安全適應性（也稱可靠性）、技術先進性、經濟性等方面綜合考慮，所選擇的盾構形式要能盡量減少輔助施工法并確保開挖面穩定和適應圍巖條件，同時還要

5、綜合考慮以下因素：可以合理使用的輔助施工法如降水法、氣壓法、凍結法和注漿法等。滿足本工程隧道施工長度和線形的要求。后配套設備、始發設施等能與盾構的開挖能力配套。盾構的工作環境。不同形式的盾構所適應的地質范圍不同，盾構選型總的原則是安全性適應性第一，以確保盾構法施工的安全可靠；在安全可靠的情況下再考慮技術的先進性，即技術先進性第二位；然后再考慮盾構的價格，即經濟性第三位。盾構施工時，施工沿線的地質條件可能變化較大，在選型時一般選擇適合于施工區大多數圍巖的機型。盾構選型時主要遵循下列原則：應對工程地質、水文地質有較強的適應性，首先要滿足施工安全的要求。安全適應性、技術先進性、經濟性相統一，在安全可

6、靠的情況下，考慮技術先進性和經濟合理性。滿足隧道外徑、長度、埋深、施工場地、周圍環境等條件。滿足安全、質量、工期、造價及環保要求。后配套設備的能力與主機配套，滿足生產能力與主機掘進速度相匹配，同時具有施工安全、結構簡單、布置合理和易于維護保養的特點。盾構制造商的知名度、業績、信譽和技術服務。根據以上原則，對盾構的形式及主要技術參數進行研究分析，以確保盾構法施工的安全、可靠，選擇最佳的盾構施工方法和選擇最適宜的盾構。盾構選型是盾構施工的關鍵環節，直接影響盾構隧道的施工安全、施工質量、施工工藝及施工成本，為保證工程的順利完成，對盾構的選型工作非常慎重。2、 盾構選型的依據盾構選型應以工程地質、水文

7、地質為主要依據，綜合考慮周圍環境條件、隧道斷面尺寸、施工長度、埋深、線路的曲率半徑、沿線地形、地面及地下構筑物等環境條件，以及周圍環境對地面變形的控制要求的工期、環保等因素，同時，參考國內外已有盾構工程實例及相關的盾構技術規范、施工規范及相關標準，對盾構類型、驅動方式、功能要求、主要技術參數，輔助設備的配置等進行研究。選型時的主要依據如下內容：工程地質、水文地質條件：顆粒分析及粒度分布，單軸抗壓強度，含水率，礫石直徑，液限及塑限，N值，黏聚力c、內磨擦角 ，土粒子相對密度，孔隙率及孔隙比，地層反力系數，壓密特性，彈性波速度，孔隙水壓，滲透系數，地下水位（最高、最低、平均），地下水位的流速、流向

8、，河床變遷情況等。隧道長度、隧道平縱斷面形狀和尺寸等設計參數。周圍環境條件：地上及地下建筑物分布，地下管線埋深及分布，沿線河流、湖泊、海洋的分布，沿線交通情況、施工場地條件，氣候條件，水電供應情況等。隧道施工工程籌劃及節點工期要求。宜用的輔助工法。技術經濟比較。3、盾構選型主要步驟在對工程地質、水文地質條件、周圍環境、工期要求、經濟性等充分研究的基礎上選定盾構的類型；對敞開式、閉胸式盾構進行比選 。在確定選用閉胸式盾構后，根據地層的滲透系數、顆粒級配、地下水壓、環保、輔助施工方法、施工環境、安全等因素對土壓平衡盾構和泥水盾構進行比選。根據詳細的地質勘探資料，對盾構各主要功能部件進行選擇和設計（

9、如刀盤驅動形式，刀盤結構形式、開口率，刀具種類與配置，螺旋輸送機的形式與尺寸，沉浸墻的結構設計與泥漿門的形式，破碎機的布置與形式，送泥管的直徑等），并根據地質條件等確定盾構的主要參數。盾構的主要技術參數在選型時應進行詳細計算，主要包括刀盤直徑，刀盤開口率，刀盤轉速，刀盤扭矩，刀盤驅動功率，推力，掘進速度，螺旋輸送機功率、直徑、長度、送排泥管直徑，送排泥泵功率、揚程等。根據地質條件選擇與盾構掘進速度相匹配的盾構后配套施工設備。4、盾構選型的主要方法4.1 根據地層的滲透系數進行選型地層滲透系數對于盾構的選型是一個很重要的因素。通常，當地層的滲透系數小于10-7m/s時，可以選用土壓平衡盾構；當地

10、層的滲透系數在10-7-10-4m/s之間時，既可以選用土壓平衡盾構也可以選用泥水式盾構；當地層的透水系數大于10-4m/s時，宜選用泥水盾構。根據地層滲透系數與盾構類型的關系，若地層以各種級配富水的砂層、砂礫層為主時，宜選用泥水盾構；其他地層宜選用土壓平衡盾構。4.2 根據地層的顆粒級配進行選型 土壓平衡盾構主要適用于粉土、粉質黏土、淤泥質粉土、粉砂層等黏稠土壤的施工，在黏性土層中掘進時，由刀盤切削下來的土體進人土倉后由螺旋輸送機輸出，在螺旋輸送機內形成壓力梯降，保持土倉壓力穩定，使開挖面土層處于穩定。一般來說，當巖土中的粉粒和黏粒的的總量達到40以上時，通常宜選用土壓平衡盾構，相反的情況選

11、擇泥水盾構比較合適。粉粒的絕對大小通常以0.075mm為界。4.3根據地下水壓進行選型當水壓大于0.3Mpa時，適宜采用泥水盾構。如果采用土壓平衡盾構，螺旋輸送機難以形成有效的土壓下降，導致開挖面坍塌。當水壓大于0.3Mpa時，如因地質原因需采用土壓平衡盾構，則需增大螺旋輸送機的長度或采用一級螺旋輸送機，或采用保壓泵。4.4盾構選型時必須考慮的特殊因素盾構選型時，在實際實施時，還需解決理論的合理性與實際的可能性之間的矛盾。必須考慮環保，地質和安全因素。1）環保因素對泥水盾構而言，雖然經過過篩、旋流、沉淀等程序，可以將棄土漿液中的一些粗顆粒分離出來，并通過汽車、船等工具運輸棄渣，但泥漿中的懸浮或

12、半懸浮狀態的細土顆粒仍不能完全分離出來，而這些物質又不能隨意處理，就形成了使用泥水盾構的一大困難。降低污染保護環境是選擇泥水盾構面臨的十分重要的課題，需要解決的是如何防止將這些泥漿棄置江河湖海等水體中造成范圍更大，更嚴重的污染。要將棄土泥漿徹底處理可以作為固體物料運輸的程度也是可以做到的，國內外都有許多成功的事例，但做到這點并不容易，因為： 處理設備費，增加了工程投資。用來安裝這些處理設備需要的場地較大。處理時間較長。2）工程地質因素盾構施工工程地質的復雜性主要反映在基礎地質（主要是圍巖巖性）和工程地質特性的多變方面。在一個盾構施工段或一個盾構合同標段中，某些部分的施工環境適合選用土壓平衡盾構

13、，但某些部分又很適合選用泥水盾構。盾構選型時應綜合考慮并對不同選擇進行風險分析后擇其優者。3）安全因素從保持工作面的穩定、控制地面沉降的角度來看，當隧道斷面較大時，使用泥水盾構要比使用土壓平衡盾構的效果好一些，特別是在河湖等水體下、在密集的建筑物或構筑物下及上軟下硬的地層中施工時。在這些特殊的施工環境中，施工過程的安全性是盾構選型時的一項極其重要的選擇，如北京鐵路地下直徑線最終選擇了泥水盾構。5、盾構模式的選擇在選擇盾構模式時，最重要的是要以保持開挖面穩定為基點進行選擇。為了選擇合適的盾構模式，除對土質、地下水進行調查以外，還要對用地環境、豎井周圍環境、安全性、經濟性進行充分考慮。近幾年來，由

14、豎井或渣土處理而影響盾構形式選擇的實例不斷增加。另外，在一些實例中，施工經驗也會成為盾構選型的重要因素。因此，在選型時，要邀請具有制造同類盾構經驗的國內外知名盾構制度商進行技術交流；可邀請國內盾構隧道設計、科研、施工方面專家進行選型論證和研究，并參照類似工程和盾構選型及施工情況。5.1土壓平衡盾構土壓盾構主要適用于粉質黏土、淤泥質粉土、粉砂層等黏稠土壤的施工，在黏性土層掘進時，由刀盤切削下來的土體進入土倉后由螺旋輸送機輸出，在螺旋輸送機內形成壓力梯降，保持土倉壓力穩定，使開挖面土層處于穩定。盾構向前推進的同時，螺旋輸送機排土，使排土量等于開挖量，即可使開挖面的地層始終保持穩定。排土量通過調節螺

15、旋輸送機的轉速和出土閘門的開度予以控制。當含砂量超過某一限度時，泥土的流塑性明顯變差，土倉內土體因固結作用而被壓密，導致渣土難以排送，需向土倉內注水、泡沫、泥漿等添加材料，以改善土體流塑性。在砂性土層施工時，由于砂性土流動性差，砂土磨擦力大、滲透系數高、地下水豐富等原因，土倉內壓力不易穩定，須進行渣土改良。根據以上敘述，土壓平衡盾構主要分為兩種：一種是適用于含水量和粒度組成比較適中，開挖面土砂可直接注入土倉及螺旋輸送機內，從而維持開挖穩定的土壓式盾構；另一種是對應于砂粒含量較多而不具有流動性的土質，需通過水、泡沫、泥漿等添加材料使泥土壓力可以很好地傳遞到開挖面的加泥式土壓平衡盾構。土壓平衡盾構

16、根據土壓力的狀況進行開挖和推進，通過檢查土倉壓力不但可以控制開挖的穩定性，還可以減少對周圍地基影響。土壓平衡盾構一般不需要實施輔助工法。加泥式土壓平衡盾構可以適用于沖積砂礫、砂、粉土、黏土等固結度比較低的軟弱地層，洪積地層以及軟硬不勻地層；在土質方面的適用性最為廣泛。但在高水壓下（大于0.3Mpa），僅用螺旋輸送機排土難以保持開挖面的穩定性，還需安裝保壓泵或進行切削土的改良。5.2泥水盾構泥水盾構通過施加高于開挖水土壓力的泥漿壓力開挖的穩定。除泥漿壓力外，合理地選擇泥漿的狀態也可增加開挖面的穩定性。泥水盾構比較適合于河底、江底、海底等高水壓條件下的隧道施工。泥水盾構使用送排泥泵通過管道從地面直

17、接向開挖面進行送排泥，開挖面完全封閉，具有高安全性和良好的施工環境，既不對圍巖產生過大的壓力也不會受到圍巖壓力的反壓，對周圍地基影響較小，一般不需輔助施工。特別是在開挖斷面較大時，控制地表沉降方面優于土壓平衡盾構。根據控制開挖面泥漿壓力方式的不同，泥水盾構有兩種：一種是日本體系的直接控制型；另一種是德國體系的間接控制型（即氣壓復合控制型）。直接控制型的泥水倉為單倉結構形式；間接控制型的泥水倉為雙倉結構，前倉稱為開挖倉，后倉稱為氣墊調壓倉，開挖倉內完全充滿受壓的泥漿后平衡外部水土壓力。開挖倉內的受壓泥漿通過沉浸的下面與氣墊倉相連。隧道開挖過程中，直接控制型泥水盾構開挖倉內的泥水壓力波動較大，一般

18、在（0.51.0）105Pa之間變化。間接控制型泥水盾構的氣墊調壓倉通過壓縮空氣系統精確地進行控制和調節壓力，開挖倉內的壓力波動較小，一般為（12）104Pa，泥漿管路內的浮動變化將被準確、迅速平衡，減少了外界壓力的變化對開挖的穩定造成的影響。6、刀盤結構形式的選擇6.1刀盤的主要功能刀盤主要功能具有以下三大功能：開挖功能。刀盤旋轉時，刀具切削隧道掌子面的土體，對掌子面的地層進行開挖，開挖后的渣土通過刀盤的開口進入土倉。穩定功能。支撐掌子面，具有穩定掌子面的功能。攪拌功能。對于土壓平衡盾構，刀盤對土倉內的渣土具有一定的塑性，然后通過螺旋輸送機將渣土排出；對于泥水盾構，通過刀盤和旋轉攪拌作用，將

19、切削下來的渣土與膨潤土泥漿充分混合，優化了泥水壓力的控制和改善了泥漿的均勻性，然后通過排泥管道將開挖渣土以流體的形式泵送到設在地面上的泥水分離站。6.2刀盤的結構形式刀盤的結構形式一般有面板式和輻條式兩種，具體應用時應根據施工條件和土質條件等因素決定。泥水盾構一般都采用面板式刀盤；土壓平衡盾構則根據土質條件不同可采用面板式、輻條式二種。對于土壓平衡盾構，采用面板式刀盤時，由于泥土流經刀盤面板的開口進入土倉，盾構掘進時土倉內的土壓力與開挖面的土壓力之間產生壓力降，且壓力降的大小受面板開口的影響不易確定，從而使得開挖面的土壓力不易控制。面板式刀盤的優點是通過刀盤的開口限制直入土倉的卵石粒徑，其缺點

20、是由于受刀盤面板的影響，開挖面土壓不等于測量土壓，因而土壓管理困難，由于受面板開口率的影響，渣土進入土倉不順暢、易黏結和易堵塞，且刀具負荷大，使用壽命短。在黏土層施工時，如果采用面板式刀盤，則由于刀盤支承將土倉分隔成兩個區域，當刀盤旋轉切削土體時，中心區域以外部分的土體流動順暢，易于攪拌；中心區域內的土體流動較差，當切削土體黏性較大并長期積聚于中心區域時，中心區域土體逐漸增多并最終形成泥餅，會完全喪失流動性，造成出土不暢、阻力增大、開挖面壓力控制不穩定，對控制地面沉降不利。 輻條式刀盤僅有幾根輻條，土、砂流動順暢，有利于防止黏土附著，不易黏結和堵塞；由于沒有面板的阻擋，渣土從開挖面進入土倉時沒

21、有土壓力的衰減，開挖面土壓等于測量土壓，因而能對土壓進行有效的管理，能有效地控制地面沉降；同時刀具負荷小，壽命長。輻條式刀盤僅有幾根輻條，切削下來的土體直接進入土倉，沒有壓力損失，同時輻條后設有攪拌葉片，土、砂流動順暢，土壓平衡容易控制。因此輻條式刀盤對砂、土等單一軟土地層的適應性比面板式刀盤較強；輻條式刀盤也能安裝滾刀在風化巖及軟硬不均地層或硬巖地層掘進時，也可采用輻條式刀盤。輻條式刀盤上的滾刀一般設計成與先行刀可互換式，可根據地質的需要將滾刀換裝成先行刀。同時，輻條式刀盤也可換成面板式刀盤，在輻條之間安裝可拆卸的面板，即可變為面板式刀盤。7刀具的種類與破巖機理7.1刀具的種類盾構的掘進刀具

22、一般按以下進行分類。1）滾刀滾刀分齒形滾刀和盤形滾刀。齒形滾刀主要有球齒滾刀和楔齒滾刀兩種，常用于軟巖；盾構上應用較廣的是盤形滾刀。盤形滾刀圈的數量公有單刃、雙刃、多刃等三種形式。在風化的砂巖及泥巖等較軟巖地層時，一般采用雙刃滾刀，較硬巖采用單刃滾刀。盤形滾刀按刀圈材質分為耐磨層表面刀圈、標準鋼刀圈、重型鋼刀圈、鑲齒硬質合金刀圈滾刀等，并分別適應于不同的地層。耐磨層表面刀圈：適用于掘進硬度40MPa的緊密地層，硬度80100Mpa的斷裂礫巖、砂巖、砂黏土等地層。標準鋼刀圈：適用于掘進硬度50100Mpa的礫巖、大理石、灰巖地層。重型鋼刀圈：適用于掘進硬度120250Mpa的硬巖，硬度80150

23、Mpa的高磨損巖層，如花崗巖、閃長巖、斑巖、蛇紋石及玄武巖等地層。鑲齒硬質合金刀圈：適用于掘進硬度高達150250Mpa的花崗巖、玄武巖、斑巖及石英巖等地層。2）切刀切刀安裝在刀盤開口槽的兩側，也稱刮刀。用來切削未固定的土壤，并把切削土刮入土倉中，刀具的形狀和位置按便于切削地層和便于將土倉來設計，在同一個軌跡上一般有多把切刀同時開挖。切刀的寬度使得每把刀的切割削軌跡之間有一定的重疊。目前最有效的切刀為雙層耐磨設計，配有雙層碳鎢合金刀齒以提高刀具的耐磨性，在第一排刀齒磨損后，第二排刀齒可以代替第一排刀齒繼續發揮作用。同時地刀具的背部設有雙排碳鎢合金柱齒。切刀在刀盤上的安裝采用背裝式，可以從開挖倉

24、內拆卸和更換。3）先行刀先行刀一般安裝在輻條中間的刀箱中。采用背裝式，可從土倉進行更換。先行刀超前切刀布置，使得先行刀超前先切削地層，從而保護切刀并避免其先切削到礫石或塊石地層。先行刀主要有三種形式：貝殼刀、撕裂刀、齒刀。日本盾構較常采用貝殼刀，德國海瑞克公司盾構較常采用齒刀，加拿大羅威特公司和法國NFM公司盾構較常采用撕裂刀。先行刀在切刀接觸地層之前特別是較硬的地層之前先松動地層。一般切削寬度較窄，從而使得先行刀在礫石地層中有更高的切削率。先行撕裂刀除先行將致密的土層松動外，同時還起擊碎砂卵石的作用，先行刀還能起到延長切刀壽命的作用。先行刀按刀盤雙向轉動設計，齒刀和撕裂刀可安裝在一個特殊設計

25、的刀箱中，允許根據刀盤的轉動方向做適當的微動，這種微動的設計主要用來減少先行刀側面的磨損。必要時，齒刀和撕裂刀的刀座可設計成與滾刀可互換的結構。4）周邊刮刀也稱鏟刀，安裝在刀盤的外圈，用于清除邊緣部分的開挖渣土防止沉積、確保刀盤的開挖直徑以及防止刀盤外緣的間接磨損。該刀的切削面上設有一排連續的碳鎢合金齒和一個雙排碳鎢合金柱齒，用于增強刀具的耐磨。確保即使在掘進幾公里之后刀盤仍然有一個正確的開挖直徑。周邊刮刀采用背裝式，可從土倉內進行更換。對于周邊刮刀而言，單排連續碳鎢合金刀齒是足夠的，因為周邊刮刀僅其端部切削地層，而切刀在整個寬度范圍切削地層。5）仿形刀仿形刀安裝在刀盤的外緣上，通過液壓油缸動

26、作，采用可編程控制，通過刀盤回轉傳感器來實現。駕駛員可以控制仿形刀開挖的深度（即超挖的深度），以及超挖的位置。例如：決定要對左側進行擴挖以便盾構向左轉彎時，那么仿形刀只需在左側伸出，擴挖左側水平直徑線上、下45的范圍便可以了。8、刀盤驅動方式的選擇刀盤的驅動方式有三種：一是變頻電機驅動；二是液壓驅動；三是定速電機驅動。鑒于定速電機驅動，刀盤轉速不能調節，目前一般不采用。變頻驅動與液壓驅動的比較見下表。刀盤驅動方式比較表 項 目變頻方式液壓方式備 注驅動部外形尺寸大小一般：=（1.52）：1后續設備少多需要液壓泵、油箱、冷卻裝置等效率（）9565液壓傳動效率低起動電流小小變頻起動電流小無負荷起動

27、電流小起動力矩大小起動力矩達到額定力矩的120起動沖擊小較小利用變頻軟起動，沖擊小；控制液壓泵排量，可緩慢起動，沖擊較小轉速控制、微調好好變頻調速控制液壓泵排量，可以控制轉速和進行微調噪聲小大液壓系統噪聲大隧道內溫度低高液壓系統傳動效率低，功率損耗大，溫度高維護保養容易較困難液壓系統維護保養要求高，保養較復雜液壓驅動具有調速靈活，控制簡單、液壓馬達體積小、安裝方便等特點，但液壓驅動效率低、發熱量大。變頻驅動具有發熱量小、效率高、控制精確等優點，在工業領域應用較廣。雖然目前的中小型盾構的刀盤驅動較常用液壓驅動，大直徑盾構較常用變頻驅動，但由于變頻驅動效率高，從節能方向及發展趨勢來看，變頻電機驅動

28、方式是刀盤驅動今后的發展方向。9、施工輔助設備的選擇盾構及后配套拖車上設備以外的設備稱為施工輔助設備。施工輔助設備因圍巖條件、施工環境及施工方法的不同而不同。一般包括材料堆放場、渣土運輸設備、材料運輸設備、電力設備、照明設備、通信設備、通風設備、豎井升降設備、給排水設備、消防設備、砂漿拌和設備、地基加固設備、起重設備、始發（到達）與調頭設備、泥水處理設備等。施工輔助設備應結合工程的特點和施工環境進行優化配備。通風設備應符合以下要求：一次通風宜采用壓入式通風，風管采用軟管，管徑根據隧道斷面、長度、出渣方式確定。根據計算風量和風壓，結合通風方式及通風設備的布置，宜采用軸流式通風機。長距離通風時，為

29、滿足風壓的要求，宜采用相同型號的風機等距離間隔串聯方式。施工區域的風速不宜低于0.3m/s。三、盾構設備的監造盾構機結構件要在工廠加工制造、進行組裝、調試和驗收，驗收合格才可以出廠，運輸到工地組裝調試。其進口零部件、液壓和氣路管線、電氣元器件等數以萬計，盾構機的正常設計制造周期長達8、9個月，有的甚至一年半以上。在盾構機采購合同中對工廠監造作了相關規定，因此，它是履行合同的一項重要工作，監造技術牽涉金屬加工工藝、機電、液壓、PLC等多個專業，要使盾構機監造改造起到好的效果必須加強理論學習，使圖紙、制造、工地情況有機結合。特別對于大型、異型盾構機的監造工作施工單位更應該引起足夠的重視。（一）監造

30、的主要目的和意義1、監控盾構機制造質量。 按照合同規定對進口或國產部件質量檢驗，對鋼結構加工工藝、制造質量進行檢驗，以確保符合合同和產品質量要求。2、監控制造工期、進度。 監控盾構機加工、到貨、組裝等各階段工期進度，及時發現工廠在加工制造安排方面的問題，督促安排生產。3、加強與施工項目技術聯絡。 對工地、廠家架設起聯絡的技術和業務橋梁，對于雙方技術改進的聯絡溝通、確認至關重要。4、發現并協調解決盾構機內部質量問題。 盾構機的制造如同工程建設，存在許多內部的“隱蔽性工程”如果不及時學習、及時監造，內部情況就不掌握，一旦遇到內部故障只能束手無策，亂加猜測，或者拆東拆西。如果監造不到位，則內部各部件

31、的加工、安裝質量沒有記錄，給今后盾構機進洞掘進留下故障隱患。5、對技術人員進行培訓學習。 設備技術人員通過現場制造、組裝過程，結合理論組織學習和培訓，有利于對盾構機的理解、操作、維保等專業技術水平得以提高。6、利于組織工地組裝和掌握盾構組裝配件情況。 通過工廠監造、組裝、調試的學習，可以熟悉組裝部件和到貨情況，便于盾構機工地組裝、調試和質量檢驗，對今后配件管理、故障分析診斷有積極意義。（二）監造的三個階段和各階段工作任務盾構機監造一般分三個階段，即工廠開始刀盤、盾體等鋼結構件生產加工到主軸承運輸到工廠為第一階段；80%以上主要部件到達工廠并開始組裝為第二階段；組裝行將結束到調試、解體為第三階段

32、。人員安排視盾構機和項目進展實際情況而定，主要是機械、電氣、液壓技術工程師和安裝、維護保養、操作人員。1、第一階段工作任務。熟悉圖紙；了解加工工藝；了解工廠制造工期各階段安排；了解和督促外購件、外協件合同簽訂及履行情況（尤其主軸承等大型、關鍵性部件）；對到廠部件進行工廠檢驗。2、第二階段工作任務。監控部件到場情況，對部件進行檢驗；對加工件進行質量監控和檢驗；嚴格監控各部件把合質量；對質量問題進行跟蹤；了解組裝工藝和安排。3、第三階段工作任務。對工廠組裝質量進行監控；記錄發現的問題并限期進行整改；對盾構機進行工廠調試和驗收；拆機時記錄各部件位置、裝箱單，以便運輸和工地組裝有序；對缺件進行總結，以

33、便督促到貨。（三）對監造工作的要求 對于大型設備監造工作，要求人員有組織地按專業分組、分工明確，量化工作任務，與工廠建立良好而有效的聯絡關系。日常監督、質量檢驗、事務聯絡要有書面材料記錄；故障和問題要有照片、錄像記錄；階段工作要有分析報告和總結；質量問題有跟蹤、落實。 綜上所述，盾構機的工廠監造是確保盾構機制造質量、制造進度的重要工作，就如同工程建設需要監理一樣重要，是一項基礎性工作。同時，也是培養人才，加快組裝進度和質量的前提準備，必須得到盾構施工項目的重視。四、盾構設備的現場管理與使用（一） 盾構設備的管理1、管理的內容盾構設備管理的范圍包括對盾構（含盾構主機及后配套設備）、施工輔助設備（

34、也稱常規設備）、施工輔助設施、材料、配件及施工人員的管理。盾構設備管理的對象包括盾構、常規設備及施工作業人員，管理內容包括盾構、施工輔助設備、施工輔助設施的管理、使用、保養、維修、配件和外加工等六個方面。2、管理的組織機構盾構設備的有效管理是通過有效的組織機構，明確崗位職責。確保對盾構、施工輔助設備、施工輔助設施及施工作業人員進行有效的管理。3、現場管理 1）設備臺帳建立盾構及配套設備、施工輔助設備的臺帳，并由內業員管理，定期對帳，做到賬物相符。構成固定資產的施工設備均應建立履歷簿，履歷簿中應詳細記錄該機簡歷、變動、事故、運轉、修理、保養、技術改造、油質測試、狀態檢測等情況。履歷簿由內業員及時

35、認真填寫。 機械使用說明書、出廠合格證、圖紙、配件目錄，設計資料、電子文檔等隨機技術資料，由內業員妥善保管，按規定存檔。機械運轉記錄由操作駕駛員填寫，將該機的運轉小時，油耗、完成工作量等認真如實記錄，按月匯總并由機電部內業員存檔。內業員要認真履行職責，及時收集資料，規范、正確地填寫各類機械報表。要加強設備管理方面的信息積累和統計分析，各種原始憑證、數據資料要齊全、準確，并認真作好固定資產創凈值率、主要生產設備完好率、設備大修計劃完成率、凈產值設備修理費用、設備事故和設備故障停機等主要技術經濟指標的統計分析工作。2）配件管理配件管理實行工程師簽認制度。盾構設備的配件管理堅持“以修為主、國產為輔”

36、的方針，嚴格控制昂貴進口配件的發放。配件計劃由維修保養工程師制訂，經項目部機電總工審核后，于每月25日前報經理審批。管庫員發放配件時，一律堅持以舊換新的原則，對于損壞的進口配件必須由維修保養工程師簽認方可領用。各施工設備的駕駛員、修理工、配件庫管人員應主動及時向維修保養工程師反映配件的使用與消耗情況。配件采購后，必須經維修保養工程師驗收合格后方可入庫，嚴格點收制度。配件入庫后，管庫員按規定存放，每月25日將配件庫存動態表上報維修保養工程師。3）油水管理建立嚴格的油水管理制度，定期、定點抽樣進行化驗分析，并以檢測結果來指導油水管理工作。使用過程中，應每月進行油質檢驗，以確定最佳換油時間，確保盾構

37、正常運轉。應配備基本的油水檢測設備、儀器及化驗人員，如條件不具備時，必須委托有油水化驗資質的單位進行。內業員將盾構油質的檢測時間、檢測結果以及按檢測結果換油情況記入機械履歷簿，并將油質檢測報告存檔。嚴格盾構用油的標準化管理，認真把好油料的采購“進貨關”、驗收“保管關”和“使用關”。物資部門負責油料的采購、入庫檢驗、保管及超期儲存（六個月）的復驗等，檢驗單作為入庫憑證之一存查。必須采購盾構生產商推薦品牌或國家批準定點生產企業的名優產品，并負責提供油品技術證件，保管期限和本部門的復檢證明，作為質量依據。冷卻水必須用軟水，盾構的冷卻水池，要保證水量充足，散熱良好，定期換水，定期清洗水池，保證清潔。4

38、）設備狀態評估為了加強對盾構及施工輔助設備的管理，保證施工設備技術狀況良好及安全運行，切實做好維修保養工作，應成立施工設備狀態評估組，每月對施工設備進行狀態評估。盾構完成全部掘進任務前，應由狀態評估組對盾構及施工輔助設備、管片模具和配套設備的技術狀況進行全面退場前評估。評估工作一般在剩余3環的時候進行，目的是記錄盾構在掘進狀態下的各種技術參數。同時，要進行油水檢測。評估結束后形成盾構狀態評估報告。對狀態評估中提出的問題應及時進行解決。盾構正常使用過程中的定期狀態評估由項目部組織實施，項目部、工區和有關管理單位人員參加；盾構完成全部掘進退場前的狀態評估，由盾構管理單位組織，項目部和工區配合，有關

39、部門派員參加。狀態評估的內容范圍、時間及實施的相關工作，參加狀態評估人員的責任和權利由組織實施單位確定。狀態評估完成后要提交完整的評估報告。使用單位要按照評估報告要求，制訂維修方案；盾構管理單位要對使用單位的維修保養進行監督指導。5）操作管理操作管理項目主要包括開挖面管理、推進管理、出渣管理、管片拼裝管理、壁后注漿管理、二次襯砌管理。盾構掘進參數必須由土木工程師根據地質狀況下達指令，操作人員應根據土木工程師的指令操作盾構。盾構施工過程中，隨時注意開挖面狀態、盾構姿態、管片的變形與破損、漏水和地表沉降等，在進行各種調查、測量等作業時要慎重，使工程嚴格按技術規范完成。6）安全管理管理人員和施工作業

40、人員必須樹立“安全第一”的思想。盾構項目部應成立安全管理委員會，建立事故報告制度，建立安全預防措施和應急預案，配備防火、防洪、防漏電、防坍塌用品或設施，制訂盾構及其他常規設備的安全操作規程。安全管理委員會一般應設置一名專職安全員。盾構駕駛員、管片安裝機駕駛員、注漿泵駕駛員、電瓶車駕駛員、門吊駕駛員及盾構維修保養人員必須持證上崗。7）成本管理根據合同及承包價的驗工指標，預算成本費率。根據項目責任成本和分解資料編制項目利潤、項目管理費和間接費計劃，準確核算實際成本，正確歸集攤銷各項費用。在實踐中不斷總結，建立盾構工程的施工消耗定額，搞好盾構的成本分析，建立完整的成本管理制度。8）環境管理盾構法施工

41、環境管理的原則是：整理、整頓、清掃、清潔、身美。即“5S管理”。“整理”是把要與不要的材料、工具、設備報表分開放置，然后再將不要的物品處理掉，這是改善環境的第一步。“整頓”是把要的物品定量定位。材料、工具、油料要擺放整齊；管片、鋼軌、鋼枕堆放整齊；設備分類停放，待修的機械停放指定位置。“清掃”是將施工場地、環境、設備、材料的灰塵和污垢清掃干凈，確保設備和施工現場的整潔。“清潔”是將施工場地、環境、設備、材料的灰塵和污垢清掃干凈，確保設備和施工現場的整潔。“身美”是指員工統一著裝。9）信息管理建立盾構管理的信息系統，實現盾構管理的信息化和網絡化，對盾構管理全過程進行跟蹤和控制。做好盾構施工過程中

42、各項技術參數的信息采集和記錄，并對所采集的數據進行匯總和分析。信息采集的內容要齊全，包括盾構土倉壓力、泥水狀態、推力、扭矩、轉速、姿態、排土量、溫度、地下水位、地表及建筑物和地基變形等。采集的信息和記錄要保存完整，建立信息數據庫，各種信息和記錄應有電子文檔和書面記錄兩種方式，有專人保管，以便作為今后盾構施工技術改進、發展的參考資料。盾構的數據采集系統是一個比較完善的自動采集與監控系統，在任何情況下應充分保證數據采集系統的正常運行。計算機在盾構正常施工階段應保持每天24小時開機，并定期對計算機的采集數據與軟件系統進行備份。未經允許，嚴禁對數據采集計算機系統進行任何軟、硬件方面的改動。由于采集系統

43、是通過程控電話系統來對隧道內的PLC系統進行連接的，所以應對數據采集系統的連接電纜進行日常的檢查與保養，發現問題應立即修復；由于數據采集系統存在隨時掉線的可能，其采集的環數可能和實際的不符。每天應有專人對數據采集系統計算機上的環數與實際環數進行核對，發現有誤時應立即修改數據采集系統環數，以保證采集數據的正確性。對掘進過程中采集的信息，必須進行分析，發現問題及時反饋，以指導生產。4、崗位職責盾構項目部必須建立健全崗位責任制，明確各個崗位職、責、權，分工明確，實現職、責、權三者的統一。盾構施工項目部是盾構管理、使用的責任主體單位，負責盾構的現場管理、使用、保養、修理、保管等工作。項目經理負責盾構的

44、全面管理，對盾構的機械狀況和壽命負責。機電總工程師在項目經理的領導下，具體實施各項管理制度、機械維護以及成本核算等。機械技術人員在機電總工程師的領導下，具體執行各項管理制度。5、崗位考核為確保各崗位認真履行本職工作，確保盾構施工的順利進行，必須制定相應的崗位考核辦法和獎懲制度。只有制定嚴格的崗位考核辦法，才能確保管理有目標，考核有依據，獎懲有標準。崗位考核記分與當月獎金掛鉤，嚴格考核、獎懲兌現、賞罰分明，確保各項工作有條不紊。檢查考核過程中發現的問題給責任部門或責任人發放限期整改通知單，要求認真進行整改，并對整改結果跟蹤檢查.6 、技術培訓建立有效的培訓制度，開展對盾構駕駛員、盾構維修保養人員

45、、安全員的技術培訓，使其技術素質、技術水平、管理水平、操作維修水平不斷提高。盾構技術培訓主要包括以下內容：盾構的結構原理、工作原理；導向系統的操作；數據采集系統的操作；泥水處理技術；現場用電技術；油水檢測與狀態監測技術；盾構法施工新技術、新工藝。盾構操作人員、維修人員等要經培訓考試合格后持證上崗。（二）盾構設備的使用1、施工組織設計的編制盾構施工前應編制詳細的施工組織設計。施工組織設計主要包括盾構的構造、特性及適用范圍；施工沿線地表環境調查報告；施工沿線地下障礙物的調查報告；工程地質與水文地質勘查報告。隧道沿線探孔間距一般應不大于50m，地質變化地段應加密。設計文件對工程的技術要求與規定；施工

46、現場平面布置圖；盾構的現場組裝、安裝及吊裝方案；工作豎井的施工方案與檢查井的施工方案；盾構法施工的臨時給水、排水、照明、供電、消防、通風、通信等設計；管片制造、運輸、儲存、防水、拼裝與同步注漿、二次補充注漿方案；配套輔助施工機械設備的選型、規格、數量與現場工作井場垂直運輸及水平運輸等機械設備布置；盾構的始發、掘進、到達的條件以及掘進與運土方案；測量與監控方案；防漏電、防缺氧、防爆、防毒等安全監測和保護措施。2、安全操作要求(1)盾構操作要求堅持施工生產“安全第一”的方針，建立事故報告制度，建立安全預防措施和應急預案，根據施工中所使用的盾構類型、盾構使用說明書制定詳細的盾構安全操作規程，并充分發

47、揮安全管理委員會（安全監察機構）和群眾性的安全組織的作用，嚴格監督安全操作規程的貫徹執行。盾構駕駛員、管片安裝機操作人員、注漿泵操作人員、電瓶車駕駛員、起吊駕駛員、盾構維修保養人員必須持證上崗。項目部和工區要制訂安全預防措施和應急預案，配備安全管理和指揮人員。建立事故報告制度，任何人發現設備事故或事故苗頭時，應立即報告安全員或值班工程師。工地要配備預防火災、水淹、漏電、坍塌、物體墜落的用品或裝置，保證人員和盾構的安全。在盾構不同崗位上的操作人員，必須進行崗前專業培訓，經考核合格后發給上崗證，持證上崗。特殊工種的工作人員如電氣人員、吊車駕駛員、機車駕駛員、電焊工、裝載機駕駛員、機械維修人員等應同

48、時遵守相關行業的安全操作規程。在人倉內工作的人員必須通過醫學適應性體檢。在控制室內操作的人員要求無色盲。電力設備的維修保養必須由具有此資格的電工人員進行，且須在有資格的負責人監督和指導下。操作和維護高壓設備的人員必須是經過特殊培訓的，且具有高壓操作資格證書。操作空氣壓縮設備和液壓設備的工作人員必須具有相應的專業知識和一定的工作經驗。在盾構內工作的相關人員應十分熟悉盾構上的所有安全保障設備，以便在可能發生危險時能利用這些設備來避免和消除危險的發生。在工作區域的所有人員應十分熟悉盾構上所有的警示燈、警報器、緊急停止按鈕、消防系統等。工作人員應熟悉盾構內的聯絡系統，并經常檢查以保證這些通信設備能正常

49、使用。(2)操作注意事項盾構在掘進操作過程中，要始終注意掘進參數變化，保證盾構下面土體處于穩定狀態。盾構正面土體穩定的效果將直接影響地層變化。平衡壓力過大、過小，進土量過多、過少等情況將導致正面穩定不佳的情況產生。盾構正面土體穩定控制包含著推力、推進速度和出土量三者的相互關系，對盾構施工軸線和地層變形量的控制起主導作用。保證盾構正面土體穩定，有效地控制軸線和地層變形的措施如下：在盾構施工中根據不同土質和覆土厚度、地面建筑物，配合監測信息的分析，及時調整平衡點。控制每次糾偏的量，減少對土體的擾動。及時調整注漿量和注漿壓力。盾構掘進時，可能會遇到的幾種情況：對地層情況調查不細而遇到障礙物；對水文地

50、質條件掌握不全而遇到流砂、暗浜、回填土層、承壓水或地層土體軟硬不均勻；對盾構自重方向、出土或儀表控制不當；對注漿控制不當；或是盾構處在小半徑曲線區間段等。當出現以下幾種情況時，應停止盾構掘進并采取措施：盾構前方發生坍塌或遇有障礙。盾構自轉角度過大。盾構位置偏離過大。盾構推力比預計的大。可能發生危及管片防水、運輸及注漿設備故障等。3、盾構操作(1)盾構主機操作開機前全面檢查冷卻循環水系統、壓縮空氣系統、推進系統、管片拼裝系統、主軸承密封潤滑系統、盾尾注脂系統、泥水系統等，確保系統正常方能啟動操作。并確保開機前無人停留在盾構的危險區域。嚴格按照啟動順序開機。掘進過程中，主駕駛員應時刻監視主機室內操

51、作面板上的各種參數，并嚴密監視出渣情況，應隨時根據導向系統的參數調整盾構姿態。副駕駛員應隨時巡檢盾構設備狀態，如泵站噪聲、液壓系統管路連接有無松動及是否滲漏油、油脂添加系統原料是否充足、軌道是否暢通、注漿是否正常等。盾構操作必須做到：沒有注漿或注漿量不能保證時不能掘進，沒有方向量測時不能掘進。盾構掘進過程中，必須確保開挖面的穩定，必須按圍巖條件調整土倉壓力（泥漿壓力、泥漿性質）和控制出渣量（送排泥量）。保持適當的推進壓力，不可過大或過小。盾構掘進的推力必須在考慮圍巖情況、盾構類型、超挖量、有無蛇曲修正、隧道曲線半徑、坡度和管片反力等情況下，確保盾構掘進時的推力大小始終保持在適當的值上。(2)管

52、片安裝操作管片安裝須按正確的安裝程序進行。管片拼裝質量直接影響彈性密封墊的防水作用。拼裝時應注意控制管片成環的橢圓度和管片環面的平整度。橢圓度過大會引起環縫張開量增大，易造成漏水。拼裝后的初始橢圓度應按照規范要求控制，管片脫離盾尾后應盡量限制橢圓度的增大，應復緊管片聯結螺栓。環面不平整度一般是因管片制作和拼裝精度不夠，推進油缸推力不均衡引起，環面不平整度應控制在5mm內，若超出應用墊片填平補齊。管片安裝必須從隧道底部開始，然后依次安裝相鄰塊，最后安裝封頂塊。封頂塊安裝前，應對止水條進行潤滑處理，安裝時先徑向插入，調整位置后緩慢縱向頂推。管片塊安裝到位后，應及時伸出相應位置的推進油缸頂緊管片，其

53、頂推力應大于穩定管片所需力，然后方可移開管片安裝機。管片吊運時管片下嚴禁站人或人員身體某部位處于管片下方。進行管片安裝時，安裝區域下嚴禁站人或人員身體某部位處于管片下方。管片輸送小車前移管片時移動區域不能有人員或設備。操作前的檢查中發現任何不正常的問題，都必須經相關人員檢查確認正常后才能進行工作。在使用操作中，出現任何不正常問題，工作人員必須離開危險區域，在將管片等放到安全位置，經相關人員檢查確認后，才能進行工作。具有電工特種作業操作證人員才能開箱進行電氣檢查。在管片安裝過程中，如出現過載工作，須立即采取緊急制動和按下緊急按鈕，人員離開危險區域后，再將管片旋轉到安全位置；若無法將管片旋轉到安全

54、位置，則需采取木頭墊起或安全吊索鏈的方法保護后，進行相應的檢查和處理后重新工作。在管片安裝時，出現以下情況時，須立即按下緊急按鈕停止工作，檢查和處理后重新啟動：系統油缸和管路出現損壞破裂時。油泵或電機出現異常現象時。定位螺栓和抓取器或其他部位有損壞時。(3)壁后注漿盾構推進過程中，應及時進行同步注漿，使管片襯砌盡早支承地層，防止地層沉降。同步注漿一般采用水泥砂漿。應注意控制管片背襯注漿部位、注漿量和注漿壓力。每環推進前對同步注漿的漿液進行小樣試驗，嚴格控制初凝時間。在同步注漿過程中，合理掌握注漿壓力，使注漿量、注漿速度與推進速度等施工參數相匹配。每班注漿作業完畢后，及時清理攪拌機、砂漿罐、注漿

55、泵和注漿管路。要定期清理儲漿罐，清除結塊。清洗管路時，釋放管道及設備中的壓力，防止高壓傷人。使用高壓清洗機清洗設備時應嚴格按照清洗機操作規程進行操作。因故長時間停機或出現堵管現象時要及時清洗管路，防止管內砂漿凝結，尤其是盾尾暗置注漿管。(4)導向系統操作導向系統必須由經過嚴格培訓的專業測量人員操作。導向系統自動檢測盾構的姿態，實時測量與設計線形的偏移量。應正確輸入隧道設計線路數據，數據輸入前必須至少經過兩個人的復核，輸入計算機后也必須至少經過兩個人的復核。應隨時保證測站點和后視點的坐標正確。每周至少應進行一次站點與控制點復測，必要時應對站點數據進行修正。定期用人工測量方法對導向系統的數據進行復

56、核，包括系統的測量結果、測點坐標等。系統的測站點和后視點均安裝在隧道管片的固定支架上，應保證支架安裝穩固，不能有晃動。在施工過程中，尤其要注意不能有物體觸碰、撞擊它。經常對導向系統的各部分進行巡視、檢查及維保。確保導向系統處于正常狀態。移動站點前，應首先檢查原來的測點是否被碰撞、移動，應在確認原有測站點和后視點無誤的前提下再進行新測站點的測量工作。移動時要確保全站儀和棱鏡安全，防止振動與損傷。(5)人倉操作人倉操作應由受過訓練的人倉管理員執行。只有通過了體檢和帶壓測試并經過了相關培訓的人員才能帶壓進倉。所有人倉管理員需要用到的操作和顯示元件均安裝在空氣倉的外面。要做好帶壓進倉的技術交底工作。必

57、須定期檢查人倉所有部件（顯示儀、條形記錄器、熱系統、鐘、溫度計、密封和閥）的功能。必須定期檢查電話和緊急電話設備是否能按照規定要求工作。檢查門密封和密封面是否干凈和損壞，必要時更換密封。使用人倉時測試條形記錄器是否能正常工作，供紙是否充足。患有感冒或流感的人不能進入人倉，因為有可能造成耳膜破裂的危險。人員進出人倉時必須穿干衣服。必須遵守所有人倉前部和內部的警示和信息標志。(6)后配套管線延伸盾構施工用水、用電及高壓空氣等通過在后配套拖車上的水管卷筒、高壓電纜卷筒、風管卷筒等采用管線與隧道外連接，隨著盾構的推進，卷筒上管線存貯長度不斷減少，應適時進行管線的延伸。水管延伸在有壓力的情況下不能進行。在進行延伸前，必須檢查管線是否已經卸壓。延長管線時機器上和隧道里管道的閥門都必須關閉，只有在管線卸壓后才可拆開管道并安裝另一段管道。完成管道的延伸后將管道上所有的閥門再重新打開，不必放掉水管中的水。應經常檢查水管卷筒，以保證卷筒上有足夠的存貯量。為了便于電纜的卷起和伸長，并能很好地保護高壓電纜，最好利用帶滾筒的掛鉤將電纜掛在隧