《水工隧洞TBM掘进施工技术规程》（征求意见稿）

ICS93.160P59团体T/CCIAT××××-20××水工隧洞TBM掘进施工技术规程TechnicalRegulationsfortheConstructionoftheTBMTunnelinginHydraulicTunnel（征求意见稿）201－－发布201－－实施中国建筑业协会发布前言本规程是根据《中国建筑业协会关于开展第一批团体标准编制工作的通知》（建协涵〔2018〕7号）的要求，按照现行国家标准《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》GB/T1.1的规定进行制定。本规程编制过程中，编制组进行了广泛的调查研究和资料收集，总结了国内外水工隧洞TBM掘进施工经验，吸收了水工隧洞TBM掘进施工的最新研究成果，在广泛征求意见的基础上，形成征求意见稿。本规程主要技术内容包括：1.总则；2.术语；3.基本规定；4.施工准备；5.施工测量；6.施工通风、给排水及供电；7.管片及仰拱预制块制作；8.TBM安装与调试；9.掘进与支护；10.特殊地段施工；11.施工运输；12.TBM解体；13.设备维护与保养；14.监测与预警；15.施工安全与环境保护；16.质量检查与验收等。本规程由中国葛洲坝集团第三工程有限公司提出。本规程由中国建筑业协会归口。本规程主要编写单位：中国葛洲坝集团股份有限公司中国葛洲坝集团第三工程有限公司本规程主要编写人员：冯兴龙杨火冰黄河江董国庆程志华陈松李阳熊浩森彭会椿王江龙李林辉杨凡胡泉光汪文桥王西奎陈方明宁光忠王太兴卓双峰靳伟强本规程主要审查人员：陈改新吴秀荣孙来成李晶华汪毅黄晓辉余英董芸钱文勋罗维成张文山杨成文涂怀健陈茂沈仲涛杨天吉肖恩尚张建华林鹏吕芝林李虎章本规程在执行过程中的意见和建议反馈至中国建筑业协会（北京市中关村南大街48号九龙商务中心A座7层，100081）1目次1总则......................................................................................................................12术语......................................................................................................................23基本规定..................................................................................................................44施工准备..................................................................................................................64.1一般规定.......................................................................................................64.2技术准备.......................................................................................................64.3TBM选型........................................................................................................74.4设备配置.......................................................................................................94.5临时工程.......................................................................................................94.6辅助设备、设施及材料.............................................................................105施工测量................................................................................................................125.1一般规定.....................................................................................................125.2地面控制测量.............................................................................................135.3地下控制测量.............................................................................................135.4掘进施工测量.............................................................................................145.5贯通测量.....................................................................................................155.6竣工测量.....................................................................................................156施工通风、供排水及供电....................................................................................166.1一般规定.....................................................................................................166.2通风与防尘.................................................................................................176.3施工供水.....................................................................................................176.4施工防、排水.............................................................................................186.5施工供电.....................................................................................................207管片及仰拱预制块制作........................................................................................217.1一般规定.....................................................................................................217.2模具.........................................................................................................217.3原材料.........................................................................................................2127.4钢筋.........................................................................................................227.5混凝土.........................................................................................................237.6管片/仰拱预制块.......................................................................................238TBM安装与调试.....................................................................................................258.1一般规定.....................................................................................................258.2设备组装.....................................................................................................268.3设备调试.....................................................................................................278.4现场验收.....................................................................................................289掘进与支护............................................................................................................299.1-般规定.......................................................................................................299.2TBM步进及滑行..........................................................................................309.3TBM始发与试掘进......................................................................................309.4正常掘进.....................................................................................................319.5姿态控制.....................................................................................................319.6到达掘进.....................................................................................................329.7支护作业.....................................................................................................3210特殊地段施工......................................................................................................3410.1一般规定.................................................................................................3410.2施工措施...................................................................................................3411施工运输..............................................................................................................3711.1一般规定...................................................................................................3711.2出渣运输...................................................................................................3711.3供料运输...................................................................................................3811.4人员运送...................................................................................................3812TBM解体...............................................................................................................3912.1一般规定...................................................................................................3912.2设备解体...................................................................................................3913设备维修与保养..................................................................................................4214监测与预警..........................................................................................................4314.1一般规定...................................................................................................43314.2施工监测...................................................................................................4314.3超前地质预报...........................................................................................4414.4岩爆监测与预警.......................................................................................4614.5管理标准及信息反馈...............................................................................4715施工安全与环境保护..........................................................................................4916质量检查与验收..................................................................................................5016.1一般规定...................................................................................................5016.2模具.......................................................................................................5316.3管片/仰拱预制块制作.............................................................................5416.4管片/仰拱预制块安装.............................................................................5716.5豆砾石填充...............................................................................................5916.6充填注浆...................................................................................................5916.7管片防水...................................................................................................6016.8单位工程综合质量评定...........................................................................61本标准用词说明..........................................................................................................65引用标准名录..............................................................................................................66附：条文说明..............................................................................................................671Contents1Generalprovisions................................................12Terms.............................................................23Basicrequirement.................................................44ConstructionPreparation..........................................64.1Generalrequirement...........................................64.2TechnicalPreparation.........................................64.3TBMSelection.................................................74.4EquipmentConfiguration.......................................94.5TemporaryWorks...............................................104.6AuxiliaryEquipment,FacilitiesandMaterials.................115ConstructionSurvey...............................................125.1Generalrequirement...........................................125.2GroundControlSurvey.........................................135.3UndergroundControlSurvey....................................135.4TunnelingConstructionSurvey.................................145.5BreakthroughMeasurement......................................155.6CompletionSurvey.............................................156ConstructionVentilation,WaterSupplyAndDrainageandPowerSupply.....................................................166.1Generalrequirement...........................................166.2VentilationandDustControl..................................176.3ConstructionWaterSupply.....................................176.4ConstructionPreventionandDrainage..........................186.5ConstructionPowerSupply.....................................207SegmentandInvertedPrefabricatedBlockProcessing...............117.1Generalrequirement...........................................217.2Mould........................................................217.3RawAterial...................................................2127.4Rebar...............................................,,.......227.5Concrete.....................................................237.6Piece/Upwardarchprefabricatedblocks.......................238TBMInstallationAndDismantling.................................258.1Generalrequirement..........................................258.2EquipmentAssembly...........................................268.3EquipmentDebugging..........................................278.4On-SiteAcceptance...........................................289DrivingandSupport..............................................299.1Generalrequirement..........................................299.2TBMSteppingandSliding.....................................309.3TBMInitiationandTrialExcavation..........................309.4NormalDriving...............................................319.5AttitudeControl.............................................319.6Arrivaltunneling............................................329.7SupportingOperation.........................................3210SpecialSectionConstruction....................................3410.1Generalrequirement.........................................3410.2ConstructionMeasures.......................................3411ConstructionAndTransportation.................................3811.1Generalrequirement.........................................3811.2SlagDischargeTransportation...............................3811.3FeedTransportation.........................................3911.4PersonnelDelivery..........................................3912TBMDisassembly.................................................4012.1Generalrequirement.........................................4012.2EquipmentDisassembly.......................................4013EquipmentMaintenanceAndMaintenance...........................4314Monitoringandearlyarning.....................................4314.1Generalrequirement.........................................43314.2Constructionmonitoring.....................................4314.3AdvancedGeologicalForecast................................4414.4Rockexplosionmonitoringandearlywarning.................4614.5ManagementStandardsandInformationFeedback...............4715ConstructionSafetyAndEnvironmentalProtection................5016QualityInspectionAndAcceptance...............................5116.1Generalrequirement.........................................5116.2Mould.......................................................5416.3Segment/InvertedSegment....................................5516.4InstallationOFSegment/InvertedSegment....................5816.5GravelFilling..............................................5916.6BackfillGrouting..........................................6016.7SegmentWaterproof.........................................6016.8UnitProjectQualityAssessment.............................62Explanationofwordinginthiscode................................66Listofquotedstandards...........................................67Addition：Explanationofprovisions................................6811总则1.0.1为加强水工隧洞TBM掘进施工管理，统一TBM掘进施工技术标准，确保工程质量和施工安全，制定本规程。1.0.2本规程适用于采用全断面岩石掘进机法（TBM法）水工隧洞的施工。1.0.3水工隧洞TBM掘进施工，应遵守国家有关政策和法规，重视环境保护和节约能源，通过技术经济比较，合理确定施工技术方案和TBM选型。1.0.4采用全断面岩石TBM法的水工隧洞，应根据隧洞场地地形、地质条件及工期等，进行TBM适用性和施工安全风险评估，确保施工的安全性，保证工程质量。1.0.5水工隧洞TBM掘进施工，除应符合本规程外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。22术语2.0.1全断面岩石掘进机：HardRockTunnelBoringMachine（TBM）旋转并推动刀盘，通过滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成形的机器。2.0.2开敞式TBM：GripperTBM利用支撑机构撑紧洞壁以承受向前掘进的反作用力及反扭矩的全断面岩石TBM。2.0.3护盾式TBM：ShieldedTBM在整机外围设置与机器直径相一致的圆筒状防护结构以利于掘进和管片安装的全断面岩石TBM。2.0.4单护盾式TBM：SingleShieldTBM由一个护盾组成，掘进与管片安装是分步交替完成的。2.0.5双护盾式TBM：DoubleShieldTBM护盾由前、后及伸缩护盾组成，可实现掘进与管片安装同步进行。2.0.6刀盘Cutterhead破岩并铲拾岩渣的部件，包括刀具、铲斗及刀盘结构等。2.0.7滚刀DiscCutter破碎岩石的工具，由刀圈、刀体、刀轴轴承及端面密封等零件组成。2.0.8刀圈CutterRing用于破碎岩石的带刀刃的环形体。2.0.9刀体CutterHub滚刀的毂部，它外装刀圈，内装轴承及端面密封圈。2.0.10刀轴CutterShaft支撑刀体回转的心轴。2.0.11刀盘主轴承CutterheadMainBearing承受刀盘推力、倾覆力矩和刀盘重量的轴承。2.0.12铲斗Bucket刀盘回转时，铲拾破碎分离的岩渣，提升主机上部并将其卸出的部件。2.0.13护盾Shield装在机器外围的防护构件。2.0.14支撑机构GripperUnit掘进过程中，承受反推力、反扭矩及机器的部分重量的机构，由支撑油缸、支撑靴及支撑座等组成。2.0.15支撑靴GripperShoe支撑机构中直接与洞壁紧贴的靴板。32.0.16钢环梁安装器RingBeamErector安装隧洞环形支护结构用的机构，用于开敞式TBM。2.0.17后配套Backup拖在主机后部，装有电气、液压及其他附属设备等的拖式台车组合。2.0.18出渣转载装置MuckTransferEquipment掘进时，将岩渣转载到出渣皮带或出渣车辆的装置。2.0.19机器直径DiameterofTheMachine机器的公称设计直径(m)。2.0.20开挖直径BoringDiameter掘进开挖得到的实际隧洞直径(m)。2.0.21掘进速度AdvanceSpeed单位时间内掘进的隧洞长度(m/h)。2.0.22掘进行程BoringStroke完成一个掘进循环所达到的掘进长度(m)。2.0.23刀盘功率CutterheadHorsepower刀盘的装机功率(KW)。2.0.24刀盘扭矩CutterheadTorque与刀盘功率相对应的回转力矩(KN×M)。2.0.25刀盘转速CutterheadRotatingSpeed刀盘每分钟的回转数(r/min)。2.0.26步进SteppingTBM利用支撑机构换步到开挖面的过程。2.0.27贯入度Penetration掘进过程中，刀盘回转一圈的滚刀进刀深度(mm)。2.0.28掘进循环BoringCycle完成一次掘进必须进行的整个操作过程，包括掘进过程与复位过程。2.0.29掘进过程BoringProcess当支撑机构紧贴洞壁后，从推进油缸推进开始直至推进行程结束的过程，也就是破岩的过程。2.0.30管片Segment隧洞预制衬砌环的基本单元，管片类型有钢筋混凝土管片、钢纤维混凝土管片、刚管片、铸铁管片、复合管片等。2.0.31防水密封条SealingGasket用于管片之间保证隧洞防水的密封材料。43基本规定3.1.1采用TBM施工的水工隧洞，应根据项目总体施工组织设计，结合施工单位具体情况，做好以下工作:1按照现行国家或行业相关安全作业标准，制定切实可行的安全措施，确保施工安全。2按照现行国家或行业质量验收标准，建立完善的质量保证体系，制定切实可行的质量保证措施，确保工程质量。3在保证质量的前提下，节约能源，降低材料消耗，提高隧洞工程施工的综合经济效益。4积极改善隧洞工程施工条件，加强通风、防尘、照明、防有害气体及防辐射管理，降低作业人员的劳动强度，遵守国家有关劳动保护法规，确保作业人员身体健康。5隧洞工程施工从进场建设到竣工验收，都应把保护环境、文明施工贯穿到施工的每一环节中。3.1.2隧洞工程施工应根据规定的测量精度，采取相应的施测方法，建立复核制度，保证隧洞的中线、水平、开挖断面、初期支护厚度、二次衬砌厚度、管片拼装精度和净空尺寸符合设计要求。3.1.3采用TBM法施工的水工隧洞工程排水，应采取“因地制宜，综合治理”的原则，根据施工需要和当地环保要求做好施工期间的排水。3.1.4采用TBM法施工的水工隧洞工程止水，在设计上应以混凝土结构防水为主体，以施工缝防水为重点，并应重视初期支护的止水，辅以灌浆止水和防水层止水，满足结构使用功能。3.1.5采用掘进机法施工的水工隧洞工程应采用先进、成熟、科学的检验检测手段，质量数据必须真实可靠，全面反映工程质量状况。所用方法和仪器设备应符合相关标准的规定，仪器精度应能满足质量控制要求。3.1.6采用TBM法施工的隧洞工程每道工序完成后，均应采取相应的检测手段检测施工质量，并做好记录；隧洞完工后应对隧洞工程施工质量进行全面的无损检测，并应将检测结果纳入竣工文件。3.1.7施工单位作为工程施工质量控制的主体，应建立健全质量保证体系，对工程施工质量进行全过程控制。建设单位、监理单位、勘察设计单位等各方应按有关规定对工程施工质量进行控制。水工隧洞施工质量必须达到设计要求的结构安全、耐久性和使用功能，主体结构质量应满足设计使用年限内正常运营的需要。3.1.8在施工过程中，应随时收集原始数据、资料，做好有关的施工记录。隧洞竣工时应根据施工特点编写单项和全面的施工技术总结，及时提交竣工文件。3.1.9采用TBM法施工的水工隧洞的各类质量检测报告、检查验收记录和其他工程技术管理资料应符合有关规定，单元（工序）工程质量验收记录，建设单位、施工单位、监理单位5均应长期保存；分部工程、单位工程质量验收记录，建设单位应永久保存，施工单位应长期保存；其他资料应按相关规定保存。3.1.10采用TBM法的水工隧洞施工中所采用的承包合同文件和工程技术文件等对施工质量的要求不得低于本技术规程的规定。3.1.11采用TBM法施工的水工隧洞，参建各方的技术、质量、安全、设备及施工管理人员，应经过专门培训，合格后方可上岗。3.1.12采用TBM法施工的水工隧洞，其质量应符合下列标准：1主控项目合格率：100%；2一般项目合格率：95%；3具有完备的施工操作依据和质量验收记录。64施工准备4.1一般规定4.1.1隧洞施工前，应对TBM设备进行选型，做到配套合理，充分发挥施工机械的综合效率，提高机械化施工水平。4.1.2隧洞施工前，应针对TBM法施工工程特点和内容进行现场调查，了解TBM法施工条件、施工范围和当地交通、通信、材料供应情况。4.1.3隧洞施工前，应了解工程所在地的环境保护要求，进行工程环境调查。4.1.4隧洞施工前，应掌握以下资料及相关信息:1工程地质和水文地质勘察报告；2当地的气象、水文、水质及环境；3工程施工合同文件、分包合同文件、监理合同文件；4施工所需的设计图纸资料和工程技术要求文件；5TBM从到达口(岸)到施工场地运输道路的地形、设施调查资料。4.1.5隧洞施工前，应完成以下主要工作:1核对洞口位置和进洞坐标；2确定洞门放样精度和就位后高程、坐标；3进行TBM的组装、调试与验收；4预制管片/仰拱预制块的准备；5准备TBM施工的各类报表；6做好配套工程的衔接工作；7完成TBM设备部件运输的施工组织方案。4.2技术准备4.2.1隧洞施工前，应由建设单位组织监理单位、施工单位及相关人员对设计图纸进行会审，提出设计疑问及合理化建议，由设计单位进行答疑。4.2.2隧洞施工前，应由建设单位组织设计单位对各施工单位进行设计交底，由施工单位组织各专业工程师，向各施工队或作业班组、施工人员进行书面安全技术交底，并形成交底记录文件，各方签字确认并存档。4.2.3隧洞施工前,应根据场地工程条件、工程地质与水文地质条件、质量及工期要求、资源配备情况等，编制施工组织设计，制定施工工艺，编制作业指导书。特殊地段施工前，应编制专项施工方案，对施工方案进行论证和优化，并按相关程序进行审批。4.2.4施工组织设计的编制，应遵循下列原则:71满足合同要求；2应在详细调研的基础上进行技术方案比选，选择最优方案；3应完善施工工艺，积极采用五新技术；4因地制宜，就地取材，达到环境保护的要求；5满足TBM法施工的技术特点。4.2.5施工组织设计的主要内容应包括:1工程概况及技术标准；2工程地质条件及重难点分析；3TBM组装、调试、掘进、解体施工组织；4施工场地平面布置、临时设施布置；5施工进度指标及进度计划；6组织机构与资源配置；7质量保证措施和环境保护；8复杂地质条件TBM施工措施和应急预案；9工程重点技术和攻关研究内容。4.2.6隧洞施工前，应完成工程测量和监控量测的准备工作。4.3TBM选型4.3.1TBM设备选型应遵循下列原则:1安全性、可靠性、先进性、经济性相统一。2满足隧洞外径、长度、埋深和地质条件、沿线地形以及洞口条件等环境条件要求。3满足质量、安全、工期、造价及环保要求。4后配套设备与主机配套，满足生产能力与主机掘进速度相匹配，工作状态相适应，且能耗小、效率高的原则，同时应具有施工安全、结构简单、布置合理和易于维护保养的特点。进入隧洞的施工机械，宜优先选择电力驱动机械。4.3.2TBM选型应按下列步骤进行:1根据地质条件、施工环境、工期要求、经济性等因素确定TBM的类型，进行开敞式TBM与护盾式TBM之间的选择。2根据隧洞设计参数及地质条件进行同类TBM之间的比较选型，确定主机的主要技术参数。3根据生产能力与主机掘进速度相匹配原则，确定后配套设备的技术参数与功能配置。4.3.3TBM选型应按以下因素综合分析确定:1隧洞的长度和断面尺寸等隧洞设计参数。2隧洞的地质条件:81)隧洞的围岩级别、岩性、围岩岩石的坚硬程度(单轴饱和抗压强度Rc)，隧洞的断层走向、长度、宽度、充填物种类和物理特性；2)岩体完整程度和岩体完整性系数；3)岩石的耐磨性及石英含量；4)岩体主要结构面的产状与隧洞轴线间的组合关系；5)围岩的初始地应力状态；6)隧洞的含水、出水状态等水文地质条件；7)隧洞的有害、可燃性气体及放射性物质的分布情况。3隧洞施工环境:1)周边环境、进出口施工场地、交通情况；2)气候条件；3)水电供应情况。4隧洞施工总工期及节点工期要求。5经济技术性比较。4.3.4TBM选型时应重点考虑以下制约TBM施工性能的因素:1岩石的可掘性；2开挖面稳定性；3开挖时洞壁稳定性；4断层带长度；5挤压地层的存在。4.3.5新建水工隧洞长度超过800倍洞径，且地形、地质、水文和运输场地等条件适合采用TBM法修建时，经技术经济比较，宜优先采用TBM法。4.3.6TBM主要技术参数的确定:1刀盘直径（D）应根据TBM的类型、成洞洞径、衬砌厚度等确定。2刀盘转速（ω）应根据围岩级别及刀盘直径等因素确定。3刀盘扭矩（T）应根据围岩条件、TBM类型、TBM结构、TBM直径确定。4刀盘驱动功率（P）应根据刀盘扭矩、转速及传动效率确定。5掘进推力(F)应根据各种推进阻力的总和及其所需要的富余量确定。6掘进速度（ν）应根据围岩条件确定。掘进行程宜选用长行程，护盾式TBM的掘进行程必须根据管片环宽确定。7掘进行程（L）应根据围岩条件、TBM性能、混凝土管片宽度、后配套接轨长度以及后配套接长处的水、风管长度等因素确定。4.3.7TBM设备的质量应符合设计要求，整机制造完成后，必须在工厂进行总装调试，验收合格后方可出厂，制造厂家应提供质量保证书。94.4设备配置4.4.1TBM设备应根据施工方法和施工技术要求进行配置，保证功能齐全、能力充足、性能稳定、安全可靠。4.4.2TBM设备配置必须具有掘进、出渣、导向、支护四个基本功能，还应具备其它一般功能和特殊功能。如：材料运输、人员运送、清渣、掌子面排水、危害气体监测、应急避险、通风除尘、超前地质预报等。4.4.3配备辅助设备的型号规格及数量应在设备订货前与供货方进行设计讨论和设计优化，在满足施工要求的前提下尽量节省配置，选用当前较为先进的设备。4.4.4出渣运输设备可结合出渣强度、运距、隧洞坡比、洞内空间大小等因素，选用技术可靠、经济合理的出渣方式。出渣设备的生产能力应与主机生产能力相匹配，一般采用轨行式渣车或连续皮带机。4.4.5应根据掘进机类型和围岩条件配备相应的支护设备，一般包括：锚杆钻机、钢环梁安装器、混凝土湿喷机等。1锚杆钻机单杆钻孔深度宜满足一次性可完成锚杆孔钻孔的要求，避免重复接钻杆。2湿喷设备应根据混凝土施工强度配置，同时满足L1区和L2区以及仰拱混凝土施工。3钢环梁安装器应能快速安装且不影响其它支护作业。4.4.6材料运输和人员运送设备可采用轨行式材料车和轨行式人员箱车，混凝土运输可采用混凝土罐车，其它材料车可采用平板车。材料车和人员车应根据需要进行编组，牵引车可采用柴油动力机车或电瓶动力机车。4.4.7通风设备配置应遵循下列原则:1通风效果应满足施工区域的风速不低于0.25m/s的要求。2一次通风宜采用压入式通风，采用软风带。风机型号、风管直径和功率可通过需求量计算加以确定，与计算相关的因素包括隧洞断面、长度、出渣方式、通风布置等。3TBM后配套台车上的二次通风宜采用刚性风筒，排风系统中装有除尘装置。4存在高地温的隧洞应在二次通风系统中配置制冷系统，降低TBM作业区的温度。5在TBM后配套尾部拖车上，应配置风带储存筒。4.4.8应在TBM主机前部配置超前钻机，可施工掌子面沿刀盘外围360度范围的超前孔，并可通过记录仪获取相关钻孔数据，从而进行地质状况分析。超前钻还应具备施工超前管棚的能力。4.5临时工程4.5.1临时工程及设施一般包括：TBM临时存放场、TBM洞外组装场、TBM洞内组装间、TBM修理及刀具车间、砂石拌和厂、管片/仰拱块预制厂、场内道路及桥涵、TBM弃渣场、重油细雨绵绵是否需定义L1、L2区10发电站、试验室、仓储设施、生活设施等。4.5.2临时工程及设施应按以下要求进行布置设计：1保证功能需要，方便使用