泥水加壓平衡盾構工法

《泥水加壓平衡盾構工法》是由上海隧道工程股份有限公司完成的工法；作者分別是周文波、丁志誠、楊國祥、吳惠明、宋興寶；該工法適用於軟弱的淤泥質土層、鬆動的砂土層、砂礫層、卵石砂礫層、砂礫和堅硬土的互層等地層。

《泥水加壓平衡盾構工法》主要的工法特點是：使開挖面保持穩定，確保施工安全，不會發生氣壓盾構那樣的跑氣噴發危險，採用了水力機械輸送泥漿，管道占用空間小，故井下作業環境好，作業人員的安全性高。

2009年10月19日，《泥水加壓平衡盾構工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度升級版國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：泥水加壓平衡盾構工法
• 類 別：工程建設類
• 完成單位：上海隧道工程股份有限公司
• 工法編號：YJGF02-98
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要完成人：周文波、丁志誠、楊國祥、吳惠明、宋興寶
• 主要榮譽：升級版國家一級工法（2007-2008年度）

形成原因

《泥水加壓平衡盾構工法》是從地下連續牆以及鑽孔等工程所使用的泥水工法中發展起來，上海隧道工程股份有限公司於1994年引進了日本設計並製造的Φ11220毫米大型泥水平衡盾構，並將其運用於延安東路隧道南線的圓隧道施工，截止2007年，又在矢連路越江隧道、翔殷路越江隧道、上海長江越江隧道等許多工程中得以成功套用。上海隧道工程股份有限公司在這些工程中不斷改進和完善，最終形成《泥水加壓平衡盾構工法》。

工法特點

《泥水加壓平衡盾構工法》具備以下特點：

1.在不穩定的地層中當開挖面受阻時，採用泥水加壓能使開挖面保持穩定，確保施工安全。

2.在水位以下挖掘隧道，能在正常大氣壓下進行。

3.不會發生氣壓盾構那樣的跑氣噴發危險。

4.對於氣壓盾構無法施工的滯水砂層，含水量高的黏土層及高水壓礫石層，泥水盾構均能進行施工，其適應土質的範圍較廣。

5.由於採用了水力機械輸送泥漿，管道占用空間小，故井下作業環境好，作業人員的安全性高。

6.可分離出適合棄土場地和運輸方式的含水率土砂。

操作原理

適用範圍

《泥水加壓平衡盾構工法》主要適用於軟弱的淤泥質土層、鬆動的砂土層、砂礫層、卵石砂礫層、砂礫和堅硬土的互層等地層，尤其適用於地層含水量大的越江隧道和海底隧道的施工。在處於惡劣的施工環境和存在地下水尤其是承壓水等不良工況條件下，也能使用該工法進行施工。因而，《泥水加壓平衡盾構工法》被認為幾乎能適用於所有的軟土地層。

工藝原理

以下《泥水加壓平衡盾構工法》的工藝原理：

泥水加壓平衡盾構主要由盾構掘進機系統、泥水管理系統、掘進管理系統和同步注漿系統組成。各系統設計合理，操作規範方便，信息反饋能力極強，可自動實時採集盾構掘進的各項數據，並及時加以分析總結，以指導盾構施工。

在泥水平衡的理論中，泥膜的形成至關重要。當泥水壓力大於地下水壓力時，泥水按達西定律滲入土壤，形成與土壤間隙成一定比例的懸浮顆粒，在“阻塞”和“架橋”效應的作用下，被捕獲並積聚於土壤與泥水的接觸表面，從而形成泥膜。隨著時間的推移，泥膜的厚度不斷增加，滲透抵抗力逐漸增強，當泥膜抵抗力遠大於正面土壓時，產生泥水平衡效果。

泥水加壓平衡盾構泥水循環系統工作原理如下圖所示。圖中MV閥一般常閉，V₁-V₅閥為狀態互換閥，通過閥的切換，分別形成循環、推進、逆洗等三種狀態。由P₁泵將滿足施工的泥漿從調整槽內送入盾構泥水艙，使泥水艙內保持一定的濃度、壓力，使其在開挖面形成泥膜，推進時利用盾構前部的刀盤旋轉切削，將正面土體表層泥膜切削下來，進而與泥水混合後，經過攪拌器充分攪拌，形成高密度泥漿，由P₁……P_n泵輸送到泥水處理站，再從混合泥漿中回收大部分泥漿進行調整進入調整槽重複利用，另一小部分劣漿或乾土外運。整個過程通過建立在地面中央控制室內的泥水平衡自動控制系統統一管理。盾構掘進機設有操作步驟設定，各操作步驟間設有聯鎖裝置，制約因誤操作而引起事故，施工安全可靠。

泥水加壓平衡盾構工作原理

工藝流程

《泥水加壓平衡盾構工法》主要施工工藝流程（下圖所示）：施工準備（包括泥水系統、同步注漿、中央控制室等設備安裝）→盾構就位、調試→系統總調試→盾構出洞→盾構推進、同步注漿（施工參數的採集與調整）→管片拼裝→盾構進洞→拆除盾構、車架及其他設備→竣工。

施工工藝流程圖

操作要點

泥水平衡盾構的施工主要包括以下幾個方面：盾構出洞施工、盾構正常掘進施工、盾構進洞，其中盾構正常掘進施工作為泥水加壓平衡盾構的主要施工內容，其中包含了泥水管理、盾構掘進管理、管片拼裝、同步注漿四個主要方面。

盾構出洞施工

1.地基處理

盾構出洞施工是泥水平衡盾構施工中最重要的環節之一。在盾構出洞前先要鑿除洞口井壁的混凝土，以使盾構順利出洞。由於混凝土鑿除時間較長，為避免混凝土井壁鑿除後暴露的土體坍塌，需要在出洞前對洞口周邊土體進行加固處理，使開挖面土體穩定，從而保證順利出洞。

一般而言，採用攪拌樁、壓密注漿、旋噴等方法加固土體時，可能會存在局部薄弱環節，不能有效封堵壓力泥水。而採用凍結法，對洞口土體進行加固，形成一個拱形封閉凍結帷幕，其凍土牆均勻性好、強度高、封水性能好，有較高的穩定性和可靠度，適應條件廣泛的特點，可保證及時有效地建立泥水平衡體系，是泥水平衡盾構出洞口土體的有效加固方法。

2.止水裝置

盾構在出洞過程中，洞門圈與盾構殼體之間存在著環形的建築空隙（22厘米）。為防止出洞時泥水從洞門內通過環形的建築空隙大量竄入井內，影響開挖面泥水壓力平衡的建立和影響土體的穩定，進而阻止工作井內盾構的正常施工，必須設定性能良好的止水密封裝置，以確保初始泥水平衡及時有效地建立和出洞段的施工安全。

在洞圈預埋鋼板上布置一個箱體結構，該箱體按照實測盾構外形輪廓尺寸製造安裝，並在此箱體內安裝兩道止水橡膠帶和較鏈板。止水裝置如下圖所示。

洞口止水密封裝置示意圖

掘進管理系統

掘進管理系統由自動計測子系統、輸送管理子系統、同步注漿管理子系統和泥水管理子系統組成，各系統主要通過設定在地面的中央控制室進行管理。其中，自動計測子系統主要用於控制盾構姿態；輸送管理子系統主要用於調節推進過程中的開挖面穩定（該部分操作的好壞將直接影響地面沉降）；同步注漿管理子系統主要管理盾構推進時的雙液注漿量和注漿壓力以及注漿質量，及時填充由盾尾間隙等因素產生的建築空隙，防止地面沉陷；泥水管理子系統主要用於測定泥水輸送系統中的泥水指標，便於操作人員控制泥水質量。

掘進管理系統能依靠設定在泥水管路上的密度計及流量計，及時測定被挖掘土體的土砂量，並通過電腦快速顯示當前切口水壓、送泥流量、排泥流量、送泥密度、排泥密度、千斤頂速度、刀盤力矩、千斤頂頂力、注漿壓力、注漿量、土砂量、乾砂量、掘削時間和盾構平面、高程、方位角、轉角等實際施工參數，並對這些參數進行存儲和列印，對實測數據進行數值回歸和雷達坐標分析，為準確設定、調整各類施工參數，實現信息化施工奠定了基礎。

泥水加壓平衡盾構掘進是一個均衡、連續的施工過程，因此掘進管理是一個系統管理，作為管理人員，特別是盾構的大腦——中央控制室責任非常重大，在盾構每環掘進前要發出正確無誤的指令；在掘進中要密切注意各個施工參數的變化情況；在掘進結束後根據採集到的各種數據進行分析，作出適當的調整，準備下一環的指令。

具體工作如下：

掘進前下達指令。①切口水壓設定；②送泥水密度、黏度等技術參數設定；③同步注漿量、壓力的設定；④推進速度的設定；⑤進泥、排泥流量的設定。

掘進後對下列參數分析，然後作出相應的調整。

①地面沉降量——切口水壓是否要變化；

②泵的電壓、電流、轉速、流量、揚程——設備是否正常運行；

③進、排泥流量偏差——判斷輸送管路是否暢通，是否發生超、欠挖；

④千斤頂總推力——泥水艙壓力是否匹配；

⑤隧道穩定情況——同步注漿系統是否滿足要求；

⑥開挖面穩定，掘削量管理，送、排泥泵挖掘，同步注漿狀態——推進速度是否適當。

應當指出，上述關係不是簡單的相對關係，任何一個指令的產生都要考慮到相互之間的綜合關係，有時從環報表上反映的問題很多，這時就要先抓住主要問題逐一化解，切不可全盤調整，一步到位，那樣會使問題更加複雜化。

1.切口水壓

（1）切口水壓設定

切口水壓是控制開挖面穩定和切口上方及前部一定範圍土體穩定和變形的一個重要的施工參數。切口水壓的提高將有利於泥膜的形成，但泥水壓力不應無限制地過高或過低，泥膜前後的任何壓力差的絕對值的增大都對開挖不利。要保持這層泥膜始終存在，就必須保持泥水艙壓力與盾構前的水壓力平衡。泥水壓力的增加會使作用於開挖面的有效支撐壓力增加，但不得超過其上限值，泥水艙壓力即切口水壓可通過計算得到，參數的調整僅在此範圍內調整。合理設定切口水壓在泥水平衡盾構施工中至關重要。泥水平衡盾構開挖面穩定性理論分析中，切口水壓的設定主要基於土壓力理論。對於含有大量地下水的土層，一般按照水壓力和土壓力分算理論來控制切口水壓的設定。實際上，在設定切口水壓時，除了直接按照土壓力理論進行計算然後設定外，還可以充分採用數值分析技術來計算獲得隧道沿線中心軸的初始應力然後進行設定。截止至2007年，就施工中切口水壓設定時廣泛採用的簡單理論計算方法作一敘述。

在切口水壓的理論計算中包括切口水壓上限值計算和切口水壓下限值計算兩個方面。切口水壓的合理設定範圍應界於切口水壓上限值和切口水壓下限值之間。對於切口水壓上限值，其計算如下：

式中——切口水壓上限值（千帕）；

——地下水壓力（千帕）；

——土體靜止側壓力（千帕）；

——水壓差（千帕），泥水平衡盾構中一般按2米水頭考慮，故為常數20千帕；

——地下水位面至隧道中心埋深（米）；

——地面至隧道中心埋深（米）；

——靜止土壓力係數；

——土的容重（千牛/立方米）；

——水的容重（千牛/立方米），一般取10千牛/立方米。

其中，土的靜止側壓力係數除了通過室內試驗測試獲得外，也可以通過下式求得：

或

式中——土的內摩擦角；

——土的泊松比。

對於切口水壓下限值，其計算如下：

式中

——切口水壓下限值（千帕）；

——地下水壓力（千帕）；

主動土壓力（千帕）；

——水壓差（千帕），泥水平衡盾構中一般按2米水頭考慮，故為常數20千帕；

——地下水位面至隧道中心埋深（米）；

——地面至隧道中心埋深（米）；

——主動土壓力係數；

——土的容重（千牛/立方米）；

——水的容重（千牛/立方米），—般取10千牛/立方米；

——土的黏聚力（千帕）。

其中，主動土壓力係數的計算如下：

式中——土的內摩擦角

（2）切口水壓控制

正常情況下切口水壓的控制主要通過進排泥流量的調節來進行控制的。通過合理改進，一些工程例如上中路隧道工程、長江隧道工程，在密封艙後設定了氣壓平衡裝置，通過設定氣壓艙的壓力值及控制中心泥水液面高度，維持開挖面壓力穩定。自從採用氣平衡控制後，切口水壓的控制精度更高，可以達到±0.01兆帕/平方厘米以內。

2.土砂量、乾砂量

切口水壓的合理設定是控制開挖面穩定的一個重要施工參數。而切口水壓設定的合理與否除了反映在切口上部地表一定範圍的位移外，也直接影響到刀盤開挖面的掘削狀況。當切口水壓設定過低，刀盤正面土體顆粒就會隨著地下水的滲流而大量湧入泥水艙內，甚至發生坍塌，從而導致開挖面出現超挖現象。相反，當切口水壓設定過高，在較高泥水壓力作用下，泥水不但不能在刀盤正面土層上形成一層有效阻擋泥水與地下水滲流的泥膜，反而會使得正面土體顆粒隨高壓泥水一塊滲透到土體較深位置，使土體擾動過大，並導致開挖面出現欠挖現象。因此，判斷開挖面的穩定狀況，還可以通過刀盤掘削的土砂量和乾砂量是否出現超挖和欠挖。

挖掘土體的體積計算式：

式中——挖掘土體的體積（立方米）；

——排泥總量（立方米）；

——送泥總量（立方米）。

實際掘削量（固體土粒子質量）可由下式計算得到：

式中——實際掘削量（噸）；

——土的比重；

——排泥流量（立方米/分鐘）；

——排泥密度（噸/立方米）；

——送泥流量（立方米/分鐘）；

——送泥密度（噸/立方米）；

——掘削時間（分）。

根據理論計算公式計算出土體理論開挖量，並與盾構掘進實際掘削量比較，盾構掘進實際掘削量由盾構掘進系統根據土的比重、排泥流量、排泥密度、送泥流量、送泥密度和掘削時間計算出並顯示在盾構施工監控室控制臺上。

當發現掘削量過大時，應立即檢查泥水密度、黏度和切口水壓，確保開挖面穩定。

3.偏差流量

偏差流量指標也是反映開挖面掘削狀態的一個指標，其計算可以通過下式計算：

式中——單位時間偏差流量；

——單位時間排泥量；

——單位時間送泥量；

——盾構刀盤面積；

——單位時間掘進速度。

由式可以看出，偏差流量為正值時，盾構處於“超挖”狀態，乾砂量比標準值大；偏差流量為負值時，盾構處於“欠挖”狀態或是漏漿。操作人員應該能對偏差流量的實時值做出正確地判斷。同時，定期調整切口水壓或推進速度等施工參數。

4.推進速度

（1）盾構啟動時，盾構司機必需檢查千斤頂是否靠足，開始推進和結束推進之前速度不宜過快。每環掘進開始時，應逐步提高掘進速度，防止啟動速度過大。

（2）每環掘進過程中，掘進速度應儘量保持衡定，減少波動，以保證切口水壓的穩定和送、排泥管的暢通。

（3）推進速度的快慢必須滿足每環掘進注漿量的要求，保證同步注漿系統始終處於良好的工作狀態。

（4）在調整掘進速度的過程中，應保持開挖面穩定。

如盾構正面遇到障礙物或者刀盤處於不均勻土層中時，掘進速度應根據實際情況降低。

5.大刀盤控制

由於盾構直徑大，在切削土體時刀盤周邊刀相對線速度大，磨損相對較快。推進時應利用刀盤磨損探測裝置密切觀察刀具磨損情況。

• 泥水管理

泥水管理就是對泥漿質量的控制，即對泥漿四大要素的調整。四大要素為：最大顆粒粒徑、粒徑分布、泥漿水密度和泥漿水壓力。

1.泥水配比

（1）新漿拌制材料的作用

泥水處理系統中，新漿的配製一般需要添加三種材料：膨潤土、CMS和純鹼。膨潤土是新漿配製的主要材料，因其含有大量高嶺石礦物而又叫高嶺石黏土，它是新漿中黏結顆粒的主要載體，其用量也占到全部材料用量的95%以上。CMS俗稱化學漿糊，其產品名稱叫高效有機降濾失劑，是有效的增黏劑，與膨潤土以1:50的質量比加入後即可大幅度提高膨潤土漿的塑性黏度。CMS的主要成分為梭甲基澱粉，經過篩處理、烘乾後，再加入適量添加劑而製成。純鹼用量和CMS相當，將其加入新漿中的主要作用是改善膨潤土在水中的溶解性。因為膨潤土在純鹼環境中能更好地溶解，減少沉澱，這樣可以提高新漿的黏度指標。另外，將新漿加入回收漿中，使最後的待用泥水呈鹼性，能阻止刀盤切口處的黏土粘附在刀盤上，保證盾構的連續推進。

（2）新漿配比試驗的相關數據

在推進之前，為了確定新漿的配比，曾專門在實驗室中進行了多種新漿配比的試驗。由於大連路隧道工程的泥水材料用量是巨大的，所以，對新漿配比的最佳化顯得十分重要。具體試驗數據結果見下表。

室內新漿配比試驗成果

編號	膨潤土		CMS		純鹼		水	新漿指標		加入新漿後回收漿指標
	加量 (克)	含量(%)	加量 (克)	含量 (%)	加量 (克)	含量(%)	加量 (毫升)	黏度 (斯)	密度(克/立方厘米)	黏度 (斯)	密度(克/立方厘米)
1	130	12	3.24	0.3	3.24	0.3	943	63	1.08	20.2	1.18
2	153	14	3.28	0.3	3.28	0.3	933	92	1.10	21.8	1.18
3	165	15	3.30	0.3	3.30	0.3	928	124	1.11	23.2	1.19
4	198	18	2.23	0.2	2.23	0.2	915	168	1.13	24.3	1.20
5	167	15	1.11	0.1	2.22	0.2	928	33	1.10	20.8	1.18
6	167	15	2.22	0.2	2.22	0.2	928	41	1.10	21.5	1.18
7	167	15	3.33	0.3	2.22	0.2	928	65	1.10	22.2	1.18

註：以上試驗所用的回收漿指標為黏度20斯，密度1.20克/立方米，與新漿以5:1比例混和攪拌。

上表列出了經最佳化篩選後的幾組配比數據，用來確定膨潤土和CMS的用量。根據室內新漿配比試驗成果，將膨潤土加土率定為15%。

上表中的4~7組是在膨潤土加土率保持不變條件下（15%），確定CMS加量的試驗數據。適當增加CMS的含量對新漿的黏度有很好的改善作用，但同時考慮到過高的CMS用量會導致新漿黏度過高，所以在泥水配比中一般使用0.3%的CMS用量。

（3）材料分用及合用的效果

泥水材料分用是指將膨潤土漿和CMS溶液分開拌制，然後不經混合而直接加入調整槽。單純的膨潤土漿液黏度並不理想，一般只有25斯左右，直接加入調整槽的回收漿中，對其黏度並無明顯改善。而單純加CMS溶液至調整槽，首先不利於CMS溶液在調整槽中的溶解，因在調整槽中對回收漿的調整是一個動態過程，回收漿與新漿等材料不斷地加入，經短時間的攪拌後被輸送至盾構使用，而CMS溶液本身黏度很大，不易攪拌均勻。另外，經實驗室人員現場試驗得出的數據來看，單純加入CMS溶液，如果要使泥水達到預期的黏度指標，其用量就要成倍地增加，對成本的控制極為不利。

材料合用是指將新漿拌制的三種材料充分混合攪拌，即將膨潤土和純鹼的粉劑放入清水混合攪拌成膨潤土漿，同時將CMS拌製成溶液，然後再加入到膨潤土漿中混合攪拌。這樣經充分混合拌制後的新漿，其黏度一般會達到1分以上，加入調整槽後易於攪拌均勻，同時能較好改善回收漿的黏度指標。

（4）泥水配比的選定

在確定了新漿材料後，經成本預算，最後確定新漿配比為膨潤土:CMS:純鹼:水=50:1:1:81，即膨潤土加土率為15%，CMS和純鹼的添加量均為0.3%，採用材料合用方式混合拌制。在推進當中通過對新漿加入量的控制一般能達到對調整槽中泥水指標的控制。

• 注漿管理

由於盾構的外徑大於管片的直徑，隨著盾構的推進，在管片與土體之間將產生建築空隙。為了能及時填充這些空隙，儘可能的減少盾構施工對地面的影響。所以採用較為有效的同步注漿法，即盾構一邊向前推進，一邊對盾構推進產生的建築空隙進行及時注漿填充。

1.注漿管理的目的

（1）填充建築空隙，防止土體鬆弛和下沉，減少地表沉降；

（2）保持隧道襯砌的早期穩定；

（3）提高襯砌接縫處的防水性能。

2.同步注漿性能需求

（1）注漿材料填充性好；

（2）填充後，能在早期取得與土體相當或以上的強度；

（3）硬化後，體積的縮小量要小、止水性要好；

（4）具備不受或少受地下水稀釋的特性；

（5）流動性好，離析少；

（6）可泵性好，在長距離輸送過程中泌水量小；

（7）施工管理要方便；

（8）不產生污染。

3.漿液的類別

截止至2007年，泥水加壓平衡盾構施工中主要使用兩類漿液：單液漿和雙液漿。

（1）雙液漿

同步注漿材料以雙液注漿為例，分A液、B液2種，配合比如下表所示。

同步注漿漿液配比

A液	水泥（千克）	膨潤土（千克）	穩定劑（升）	水(升)
	275	55	3.6	785
B液	水玻璃（升）
	77

註：上表為1立方米的標準配方。

（2）單液漿材料配比見下表。

單液漿主要材料配比

漿液材料	黃沙	水	石灰	添加劑
用量	1180千克	250~300升	80千克	5~8千克

註：上表為1立方米的標準配方，漿液塌落度控制在12~14厘米。

4.注漿量

實際的注漿量為理論建築空隙的110~130%。壓漿量和壓漿點視壓漿時的壓力值和地層變形監測數據而定。施工中對注漿點進行壓力、注漿量雙參數控制，保證填充效果。

5.管路清洗

為確保管路暢通，儲漿筒、注漿設備及管絡定時進行清洗。

• 泥水加壓平衡盾構進洞

1.地基加固

一般而言，採用攪拌樁、壓密注漿、旋噴等加固方法均可適用於盾構機進洞，是泥水平衡盾構進洞口土體的有效加固方法。

2.氣囊裝置

氣囊止水裝置作為盾構進洞過程中一套裝置，能有效阻止砂土泄漏，提高盾構進洞的安全性。盾構進洞時，氣囊裝置緊包盾構外殼，該裝置與盾構相對位置圖如下圖所示。

氣囊結構示意圖

氣囊的工作原理是盾構進洞時通過對氣囊進行充氣，使其膨脹並與盾殼緊密接觸，從而起到阻止砂土泄漏的作用。

勞動力組織（如下表所示）

材料設備

機具

《泥水加壓平衡盾構工法》的機具如下：

1.盾構掘進機（見下表）

2.其他配套輔助設備（見下表）

材料

《泥水加壓平衡盾構工法》使用的材料有以下幾點：

1.工程材料

主要的工程材料包括：管片、預製件、連線件、止水帶、盾尾油脂、集中潤滑油脂、同步注漿材料、泥水材料等。

2.施工用料

主要的施工材料包括：送泥鋼管、排泥鋼管、進水管、污水管和相應的快速接頭、盾構高壓電纜、鋼板、型鋼等。主要材料見下表：

施工主要材料表

序號	材料	單位	用途及作用
1	管片（包括負環）	環	隧道結構施工
2	環向螺栓	套	管片連線
3	縱向螺栓	套	管片連線
4	止水帶	條	管片防水
5	盾尾油脂	噸	管片防水
6	同步注漿漿液	立方米	盾構推進土體間隙填充
7	送泥鋼管	米	泥水處理循環
8	排泥鋼管	米	泥水處理循環
9	進水管	米	盾構推進水、氣供給
10	污水管	米	盾構推進水、氣供給
11	高壓電纜	米	盾構推進供電
12	集中潤滑油HBW	噸	盾構推進系統內部潤滑

質量控制

施工單位採用《泥水加壓平衡盾構工法》的質量控制要求如下：

• 隧道施工控制標準（如下表所示）

序號	項目	允許偏差	序號	項目	允許偏差
1	水平偏差	±150毫米	4	相鄰襯砌環間高差	8毫米以內
2	垂直偏差	±135毫米	5	縱縫張開量	2毫米以內
3	襯砌成環偏差	4‰外徑以內	6	螺栓連線率	100%

• 質量保證措施

1.平面控制網測設的技術要求與措施

（1）進場後將專門設立一個測量小組，由項目工程師負責。下設專業測量人員若干。測量人員都已經過專業培訓，並持證上崗。

（2）凡進場後的測量儀器都持有國家技術監督局認可的檢定單位的檢定合格證，並按周檢要求，強制檢定。要在使用過程中，經常檢查儀器的常用指標，一旦偏差超過允許範圍，及時校正，保證測量精度。

（3）測量基準點要嚴格保護，避免撞擊、毀壞。在施工期間，要定期覆核基準點是否發生位移。

（4）所有測量觀察點的埋設必須可靠牢固，嚴格按照標準執行，以免影響測量結果精度。

2.施工質量保證措施

（1）加強施工中的技術管理是保證施工質量的一個重要措施。施工技術人員結合各個工序實行質量過程控制，重點做好以下方面：

①地面沉降監測；

②盾構推進軸線控制；

③泥水系統和同步壓漿的運作；

④管片拼裝質量控制。

（2）在工程實施前，對參與施工的現場施工技術人員、施工員、質量員、相關負責人、班組長直至每一位施工人員，作層層技術交底。

（3）在施工中，檢查督促施工人員嚴格遵守有關施工操作規程，研究和處理施工中的重大技術問題，負責處理質量事故。

①嚴格按照審定的施工組織設計進行施工，每道工序按圖紙進行施工，不折不扣的執行有關施工與驗收規範和設計單位要求的技術規定。

②詳細閱讀甲方提供的工程資料，及工程地質資料勘查報告和有關檔案、設計單位提供的工程設計圖紙和技術檔案，透徹了解甲方、設計單位對工程質量的原則要求和特殊要求。

③建立重點部位質量保證措施，確保優質工程，加強現場質量管理。重點工序施工結束後，必須由項目組質量員驗收、記錄、評定後，再邀請業主代表見證，並提供各種書面見證資料。工程結束並經實際套用一段時間後，對該工程質量進行回訪。

安全措施

施工單位採用《泥水加壓平衡盾構工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.嚴格施工過程控制，要求施工現場管理人員、特殊作業人員：電工、焊工、架子工、吊車司機、吊車指揮等人員都必須持有效證件方能上崗，嚴禁無證操作。

2.安全設施、設備、防護用品的檢查驗收控制；安全防護必須做到：防護明確、技術合理、安全可靠。

3.施工過程中分項、分部、針對性交底，分各工種交底以及安全操作規程交底，由技術負責人進行書面交底，並由雙簽證認可，督促實施。

4.水平運輸線是盾構施工最易發生事故的重點部位。確保運輸設備的良好狀態，規範駕駛人員行為。

5.通過力學計算及分析，合理配備吊運重物的鋼絲繩索具。

6.行車垂直運輸是隧道盾構施工“二線一點”中的重要部分，行車的各項安全裝置（包括變速箱、制動裝置、滑輪片、電動葫蘆等）完好齊全，定期進行檢修；行車運輸系統的良好（行車基礎、行車軌道），每班進行檢查；起重索具（包括鋼絲繩、卸克等）配備安全合理，定期檢查更換；吊運物件捆綁情況良好。

7.管片拼裝點是隧道井下盾構工作面的安全重點部位，拼裝機操作要做到指定專人，拼裝機動作之前，操作人員必須鳴警示鈴、亮警示燈；高處拼裝人員必須佩戴保險帶等防護裝備。

8.管片拼裝連線件確保良好（拼裝頭子、連線銷）；對安全防護設施進行維護維修，並在拼裝前進行檢查；定期對拼裝設備及用具進行檢查維修，確保狀態完好。

9.臨時用電嚴格按照施工現場臨時用電施工組織設計執行，因電設定布置完成後，組織人員驗收，合格後方可通電使用；配電間內安全工具及防護措施、滅火器材必須齊全。

10.對施工現場的易燃、易爆存放場所，加強監控、檢查工作，發現問題及時整改。

11.對移動機具反照明的使用實行一箱、一機、一閘、一漏電保護。並經常進行檢查、維修和保養；為避免誤操作，一切倒閘操作不得在交接班時進行，並儘可能在負荷最小時進行，除了緊急和事故情況，不得在高峰負荷時進行。

12.對事故隱患的控制，要嚴格按上海市安全監督站彙編的安全技術管理手冊中戸3項安全技術交底文本要求實施各階段、各工種的安全操作，針對性安全技術交底內容補充。

13.任何人不得違章指揮作業，安全員是安全生產的執法人員，有權制止違章作業，任何人不得干涉。當生產、施工與安全發生衝突時，必須服從安全需要。

14.做好全員發動，使施工過程中存在的事故隱患及時發現，及時處理，確保不合格設施不使用，不安全行為不放過。對已發生的事故隱患及時進行整改，以達到規定要求，並組織複查驗收，對有不安全行為的人員進行教育或處罰。

環保措施

施工單位採用《泥水加壓平衡盾構工法》應採取以下環保措施：

1.對於土方運輸環境管理要求土方車車次車貌整潔，制動系統完好。車輛後欄板的保險裝置完好，並另再增設一付保險裝置，做到雙保險，預防後板崩板。車輛配置滅火器，以防發生火災時應急。

2.在土方裝卸時場地必須保持清潔，預防車輪粘帶。車輪出門時，必須對車輪進行沖洗。裝載土方不超高超載，並有覆蓋保護以防止土方在運輸中沿途揚撒。

3.土方運輸要嚴格按交通、市容管理部門批准的路線行駛。配備專用車輛對運輸沿線進行巡視，發現問題能夠及時處理。駕駛員必須嚴格遵守交通、市容法規，一旦發現崩板立即停車，並及時向領導和管理部門匯報。同時圍護好現場，以防污染進一步擴大。

4.對施工噪聲的管理，要嚴格根據《中華人民共和國環境噪聲污染防治法》第二十七、二十八、二十九和三十條的規定，在施工期符合國家規定的建築施工場界環境噪聲排放標準；結合工程實際情況，對施工期噪聲環境影響提出以下對策措施建議。

5.合理安排施工機械作業，高噪聲作業活動儘可能安排在不影響周圍居民及社會正常生活的時段下進行。

6.加強對噪聲監測，對承建項目建設期間的建築施工場界噪聲定期監測，並填寫《建築施工產地噪聲測量記錄表》。如發現有超標現象，將採取對應措施，減緩可能對周圍環境敏感點造成的環境影響。

效益分析

採用《泥水加壓平衡盾構工法》實現以下的效益：

1.該工法對大型地下通道的建設提供的實踐機會，並對不同工況條件下泥水平衡盾構推進結果提供了數據支持，通過分析可以了解泥水平衡盾構推進對地面的沉降以及不同地層對該工法的影響，為地下空間的利用建設提供了依據。

2.該工法的實施確保了泥水平衡盾構在推進時的穩定與安全，由於採用地下施工對地面影響較小，且不同與地面工程占地較大，所以不用占用城市交通，節約了用地，減少了地面場地占用費用的支出，同時也節約了大量工程的拆遷工作，避免線路的繞行和居民的遷移。由於使用的地下空間，干擾因素少，利於文明施工和環境保護，形成了較好的經濟效益。

3.通過實施證明了該工法的技術性和安全性已相當成熟，為泥水平衡盾構推進質量提供了優質的保證。

套用實例

《泥水加壓平衡盾構工法》套用實例如下：

• 上海市復興東路隧道工程

上海市復興東路隧道工程位於黃浦區、浦東新區內，圓隧道部分包括北線和南線隧道兩部分。北線和南線隧道分別由隧道股份有限公司和市政二公司施工，北線隧道東起張揚路、浦明路路口，西至復興東路、外鹹瓜街路口，隧道外徑Φ11000毫米，內徑Φ10040毫米，總長1215米，採用隧道公司機械廠改造的Φ11220毫米泥水平衡式盾構進行掘進施工。盾構沿線穿越北草泥塘路、楊家渡輪渡碼頭、黃浦江、復興東路輪渡站、外馬路、中山南路及天橋、地下管線等。

復興東路越江隧道工程，隧道最小曲率為R500米，屬於小半徑，而且隧道管片為帶有牛腿的管片，施工難度大。施工過程中通過合理控制，將各項指標均控制在設計要求範圍內。

• 上海市翔殷路隧道工程

上海市翔殷路隧道工程浦西自翔殷路、軍工路交叉口東側起，直至黃浦江邊，浦東側與東塘路、浦東北路相交後直接與規劃五洲大道相接。其規模為雙向四車道，隧道外徑Φ11360毫米，內徑Φ10400毫米，隧道總長1537米，採用日本三菱公司設計製造及隧道機械廠組裝的Φ11580毫米大型泥水平衡式盾構進行掘進施工。

經過該工法在上海市翔殷路越江公路隧道工程中的套用，盾構沿線穿越部分民房、東塘路、立新船廠船塢滑槽、黃浦江、浦西防汛牆、虬江碼頭路及地下管線等，盾構穿越浦東立新船廠時，與船廠船塢滑槽的鋼筋混凝土樁基最小淨距僅為1.1米。該工程盾構進洞採用深層攪拌樁地基加固，並首次採用氣囊裝置，確保盾構進洞的安全。工程施工中，成立了技術小組，進行技術攻關，基本解決了施工中的難點和風險點。通過嚴格的管理，保證了施工的質量，保證了泥水加壓平衡盾構施工的快速和安全穩定，達到了設計和工期的要求。

• 上海長江隧道工程

上海長江隧道工程是上海長江隧橋（崇明越江通道）工程的一部分，整個隧道長約8.9千米，全線按照六車道高速公路設計，隧道設計行車速度為80千米/小時。隧道採用兩台德國海瑞克公司製造的泥水氣壓平衡式盾構進行挖掘，直徑為15.43米，一次掘進距離7.5千米，該工程原計畫3年內完成隧道掘進，由於採用先進的施工工藝，2年完成了圓隧道部分施工，比計畫工期提前了2年。

榮譽表彰

2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2007-2008年度國家一級工法名單（升級版）》，以文號建質[2009]162號公布，《泥水加壓平衡盾構工法》被評定為中國國家一級工法。