《盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)規(guī)范》

ICS號

中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/DGGC018—2022

盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

Technicalstandardforcontrolofshieldpositionandstance

（征求意見稿）

（本稿修改日期：20230815）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

北京盾構(gòu)工程協(xié)會發(fā)布

盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1范圍

本文件規(guī)定了盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語和定義、基本規(guī)定、盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)控制、盾

構(gòu)正常掘進(jìn)姿態(tài)控制、盾構(gòu)接收姿態(tài)控制、預(yù)警管理。

本文件適用于盾構(gòu)法施工中盾構(gòu)姿態(tài)的控制。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本文件的引用而成為本文件的條款。凡是注日期的引用文件，僅

注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

GB/T51438盾構(gòu)隧道工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

GB50446盾構(gòu)法隧道施工及驗(yàn)收規(guī)范

TB10181鐵路隧道盾構(gòu)法技術(shù)規(guī)程

GBT50308城市軌道交通工程測量規(guī)范

3術(shù)語與定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

盾構(gòu)shield

在鋼殼體保護(hù)下完成隧道掘進(jìn)、出渣、管片拼裝等作業(yè)，由主機(jī)和后配套設(shè)備組成的全

斷面推進(jìn)式隧道施工機(jī)械設(shè)備。根據(jù)開挖面的穩(wěn)定方式，分為土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式

盾構(gòu)、敞開式盾構(gòu)和氣壓平衡式盾構(gòu)。

[來源：GB/T50446，2.0.1]

3.2

盾構(gòu)姿態(tài)shieldpositionandstance

盾構(gòu)主機(jī)的空間狀態(tài)，通常采用橫向偏差、豎向偏差、俯仰角、方位角、滾轉(zhuǎn)角和切口

里程等參數(shù)描述。

[來源：GB/T50446，2.0.17]

3.3

1

盾構(gòu)始發(fā)shieldlaunching

盾構(gòu)開始掘進(jìn)的施工過程。

[來源：GB/T50446，2.0.3]

3.4

盾構(gòu)接收shieldarrival

盾構(gòu)到達(dá)接收位置的施工過程。

[來源：GB/T50446，2.0.4]

3.5

盾構(gòu)基座shieldcradle

用于保持盾構(gòu)始發(fā)、接收等姿態(tài)的支撐裝置。

[來源：GB/T50446，2.0.5]

3.6

反力架reactionframe

為盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)提供發(fā)力的裝置。

[來源：GB/T50446，2.0.6]

3.7

管片姿態(tài)segmentpositionandstance

管片的空間狀態(tài)，通常采用平面偏差、高程偏差等參數(shù)描述。

3.8

平面偏差Planedeviation

在隧道某一斷面上，盾構(gòu)機(jī)主機(jī)、管片、反力架、盾構(gòu)基座等設(shè)備設(shè)施軸線與隧道軸線

水平方向的距離。

3.9

高程偏差elevationdeviation

在隧道某一斷面上，盾構(gòu)機(jī)主機(jī)、管片、反力架、盾構(gòu)基座等設(shè)備設(shè)施軸線與隧道軸線

豎直方向的距離。

3.10

俯仰角angleofpitch

盾構(gòu)機(jī)主機(jī)軸線與水平面間的夾角。

2

3.11

方位角azimuthangle

盾構(gòu)機(jī)主機(jī)軸線與隧道軸線的水平夾角。

3.12

滾轉(zhuǎn)角bankangle

盾構(gòu)機(jī)主機(jī)繞其軸線轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的角度。

3.13

負(fù)環(huán)管片temporarysegment

為盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)傳遞推力的臨時管片。

[來源：GB/T50446，2.0.8]

3.14

橢圓度ovality

圓形隧道管片襯砌拼裝成環(huán)后隧道最大與最小直徑的差值與隧道設(shè)計內(nèi)徑的比值，以千

分比表示。

[來源：GB/T51438，2.0.18]

3.15

錯臺step

相鄰管片接縫處的偏差。

[來源：GB/T51438，2.0.19]

4基本規(guī)定

4.1盾構(gòu)推進(jìn)每個分區(qū)液壓缸應(yīng)具備行程量測功能。

4.2盾構(gòu)鉸接裝置應(yīng)滿足隧道軸線曲率半徑的要求，最大推力應(yīng)大于前后殼體正常姿態(tài)變

化引起的阻力，每組鉸接液壓缸應(yīng)具備行程量測功能。

4.3盾構(gòu)數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性、快速及時的響應(yīng)能力，能使各設(shè)備可靠工

作，能及時準(zhǔn)確地采集傳輸盾構(gòu)姿態(tài)數(shù)據(jù)。

4.4盾構(gòu)自動導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)滿足在高溫、潮濕、粉塵等環(huán)境條件下保持測量精度、使用壽命

及可靠性的要求。

4.5盾構(gòu)自動導(dǎo)向系統(tǒng)和人工測量儀器應(yīng)定期檢定，并出具檢定報告。

4.6盾構(gòu)隧道穿越溶（土）洞、孤石、軟硬不均等特殊地層時，宜進(jìn)行預(yù)處理。

4.7管片姿態(tài)與盾構(gòu)姿態(tài)不應(yīng)超過表4.15規(guī)定的隧道允許偏差值。

3

4.8管片姿態(tài)與盾構(gòu)姿態(tài)測量，測量精度誤差應(yīng)控制在±3mm以內(nèi)，測量計算數(shù)據(jù)取位精

度要求應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1管片姿態(tài)與盾構(gòu)姿態(tài)測量計算數(shù)據(jù)取位精度要求

測量內(nèi)容取位精度精度單位

橫向偏差1mm

豎向偏差1mm

俯仰角1′

方位角1′

滾轉(zhuǎn)角1′

橢圓度0.1‰

錯臺0.1mm

切口里程0.01m

[來源：GB/T50446，表5.5.6]

4.9管片楔形量宜按下式計算：

式中：——管片理論楔形量（mm）；

?=?????/??

?——管片環(huán)寬度（mm）；

???——管片環(huán)外徑（mm）；

??——管片所在隧道軸線設(shè)計半徑（mm）。

4.10施工前，應(yīng)進(jìn)行管片排版設(shè)計，確定管片組合方式及使用數(shù)量。

??

4.11施工中，應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)、趨勢和管片姿態(tài)，調(diào)整管片組合方式及使用數(shù)量。

4.12管片拼裝前，應(yīng)清理干凈盾尾底部泥渣，保證管片拼裝質(zhì)量。

4.13管片拼裝成環(huán)后應(yīng)測量盾尾間隙，測量間隙點(diǎn)位在盾尾上的分布應(yīng)成“米”字型均勻

分布。

4.14管片姿態(tài)測量應(yīng)采用人工測量的方法，并符合下列規(guī)定：

a）測量標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)牢固設(shè)置在成型隧道管片縱向或橫向截面上，標(biāo)志點(diǎn)間距離應(yīng)盡量大，

且不應(yīng)少于3個，標(biāo)志點(diǎn)可粘貼反射片或安置強(qiáng)制對中棱鏡。

b）測量標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)應(yīng)與隧道結(jié)構(gòu)幾何坐標(biāo)建立換算關(guān)系。

c）測量標(biāo)志點(diǎn)測量宜采用極坐標(biāo)法，并宜采用雙極坐標(biāo)法進(jìn)行檢核。

4.15隧道允許偏差應(yīng)符合表4.15的規(guī)定。

表4.15隧道允許偏差（mm）

4

允許偏差

檢驗(yàn)

檢驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)數(shù)點(diǎn)數(shù)

方法

地鐵公路鐵路水工市政油氣

隧道軸線平面

±100±150±120±150±150±150全站儀逐環(huán)

位置1點(diǎn)/

環(huán)

隧道軸線高程±100±150±120±150±150±150水準(zhǔn)儀逐環(huán)

斷面儀

襯砌環(huán)橢圓度每10

±6±8±6±10±8±8全站儀/

（‰）環(huán)

測量

襯砌環(huán)內(nèi)錯臺

101215151515尺量逐環(huán)

（mm）4點(diǎn)/

襯砌環(huán)間錯臺環(huán)

151717202020尺量逐環(huán)

（mm）

[來源：GB/T50446，表16.0.3，表16.0.5]

5盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)控制

5.1當(dāng)盾構(gòu)始發(fā)100m內(nèi)時，應(yīng)提高測量頻率。

5.2盾構(gòu)始發(fā)基座應(yīng)在盾構(gòu)組裝前完成定位、加固,并應(yīng)符合下列要求：

a)盾構(gòu)基座強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性符合盾構(gòu)始發(fā)要求；

b)盾構(gòu)基座前端定位以實(shí)際預(yù)留洞口中心為準(zhǔn),導(dǎo)向軌夾角中心線與隧道設(shè)計軸線一致；

c)盾構(gòu)基座定位后,對其底部、四周支撐加固,防止盾構(gòu)始發(fā)時移位或失穩(wěn)。

5.3反力架應(yīng)在洞門鑿除前安裝完成,并應(yīng)符合下列要求：

a）反力架布置符合盾構(gòu)車架和水平運(yùn)輸通道空間要求；

b）反力架強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性符合盾構(gòu)始發(fā)要求；

c)反力架頂力面與隧道設(shè)計軸線相垂直。

5.4盾構(gòu)曲線始發(fā)設(shè)計應(yīng)符合下列要求：

a）洞門鋼環(huán)直徑根據(jù)始發(fā)曲線半徑適當(dāng)增大；

b）對盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)與隧道軸線偏差進(jìn)行割線擬合計算,盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)平面位置和高程偏

差符合設(shè)計要求；

c）盾構(gòu)始發(fā)基座、反力架位置按規(guī)劃割線放置,洞門密封裝置選擇和安裝按規(guī)劃割線確

定。

5.5盾構(gòu)組裝調(diào)試完成后應(yīng)測量盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)。

5

5.6盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)測量應(yīng)采用人工測量和自動導(dǎo)向測量相結(jié)合的方法。

5.7盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)采用人工測量的方法時應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）測量標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)牢固設(shè)置在盾構(gòu)機(jī)縱向或橫向截面上，標(biāo)志點(diǎn)間距離應(yīng)盡量大，且不

應(yīng)少于3個，標(biāo)志點(diǎn)可粘貼反射片或安置強(qiáng)制對中棱鏡；

b）測量標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)應(yīng)與盾構(gòu)結(jié)構(gòu)幾何坐標(biāo)建立換算關(guān)系；

c）測量標(biāo)志點(diǎn)測量宜采用極坐標(biāo)法，并宜采用雙極坐標(biāo)法進(jìn)行檢核。

5.8盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)采用自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量時應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）自動導(dǎo)向系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）自動導(dǎo)向設(shè)備可采用激光靶型自動測量系統(tǒng)或棱鏡型自動測量系統(tǒng)；

2）系統(tǒng)應(yīng)能夠計算并以圖形、數(shù)字方式實(shí)時顯示當(dāng)前和歷史盾構(gòu)姿態(tài)信息等；

3）系統(tǒng)應(yīng)具有對自身各部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和報警功能；

4）所有數(shù)據(jù)應(yīng)存儲于工業(yè)電腦固定的存儲位置，并定期在其他存儲設(shè)備上備份。

b）盾構(gòu)始發(fā)前，應(yīng)對輸入自動導(dǎo)向系統(tǒng)的線路設(shè)計參數(shù)進(jìn)行檢查，無誤后方可輸入，

輸入后應(yīng)采用導(dǎo)出輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核的方法對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行二次復(fù)核。

c）隧道掘進(jìn)中測量控制點(diǎn)遷站步驟和方法應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）遷站過程中盾構(gòu)應(yīng)停止掘進(jìn)；

2）遷站前應(yīng)測量盾構(gòu)姿態(tài)；

3）遷站后應(yīng)對使用的相鄰控制點(diǎn)間幾何關(guān)系進(jìn)行檢核，確認(rèn)控制點(diǎn)位置正確；

4）利用遷站后控制點(diǎn)進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)測量；

5）遷站前、后測定的盾構(gòu)姿態(tài)測量較差應(yīng)小于22m(m為點(diǎn)位測量中誤差)。

d）隧道掘進(jìn)過程中應(yīng)采用人工測量方法對導(dǎo)向系統(tǒng)測量成果進(jìn)行檢核。

5.9盾構(gòu)脫離加固區(qū)之前，不宜進(jìn)行盾構(gòu)姿態(tài)糾偏工作。

5.10負(fù)環(huán)管片拼裝應(yīng)防止發(fā)生負(fù)環(huán)管片橢變、盾構(gòu)始發(fā)姿態(tài)突變等情況，并做好以下幾點(diǎn)：

a）應(yīng)控制好盾尾平面位置和反力架的距離；

b）應(yīng)控制好負(fù)環(huán)管片拼裝質(zhì)量和加固質(zhì)量。

6盾構(gòu)正常掘進(jìn)姿態(tài)控制

6.1管片脫出盾尾后應(yīng)實(shí)時填實(shí)盾構(gòu)開挖范圍與管片之間的間隙。

6.2盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整時應(yīng)防止損壞成型隧道管片，防止盾尾漏漿。

6.3滾動角應(yīng)采用改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向糾偏，刀盤方向切換速度不宜過快。

6.4盾構(gòu)姿態(tài)糾偏應(yīng)及時、逐環(huán)、小量糾偏，不得過量糾偏。應(yīng)采用分區(qū)掘進(jìn)液壓缸控制，

并應(yīng)符合以下規(guī)定：

6

a）注意控制不同分區(qū)推力分布和大小，避免單側(cè)管片受力過大或過小引發(fā)管片質(zhì)量問

題；

b）應(yīng)盡量不縮回推進(jìn)液壓缸來調(diào)整推力分布，且不得縮回管片騎縫位置和封頂塊位置

推進(jìn)液壓缸；

c）推進(jìn)液壓缸行程差每環(huán)變化量不宜大于管片楔形量；

d）期間應(yīng)加密量測盾構(gòu)姿態(tài)、人工復(fù)核盾構(gòu)姿態(tài)、管片姿態(tài)等數(shù)據(jù)；

e）優(yōu)化管片選型，合理控制盾尾的間隙，提高管片拼裝質(zhì)量，使之與盾構(gòu)姿態(tài)糾偏趨

勢相適應(yīng)；

f）曲線段糾偏或盾構(gòu)姿態(tài)偏差較大時，宜輔助使用超挖刀適當(dāng)超挖控制糾偏。在曲線

段掘進(jìn)宜將盾構(gòu)姿態(tài)控制在隧道設(shè)計軸線內(nèi)弧線一側(cè)，降低盾構(gòu)姿態(tài)偏差風(fēng)險；

g）使用主動鉸接的盾構(gòu)機(jī)，宜合理調(diào)整鉸接角度輔助盾構(gòu)姿態(tài)糾偏；

h）使用被動鉸接的盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)姿態(tài)糾偏期間應(yīng)合理控制盾尾軸線和管片軸線相對趨

勢，避免鉸接油缸行程過長或過短、鉸接油缸壓力過大，影響盾構(gòu)姿態(tài)糾偏和引發(fā)管片

質(zhì)量問題。

6.5盾構(gòu)平面位置最大糾偏量宜按下式控制：

式中：——盾構(gòu)主機(jī)與管片允許的水平夾角；

??<?×????

——兩腰對稱液壓油缸的中心距離（mm）；

?

——兩腰對稱盾構(gòu)推進(jìn)液壓缸伸出長度允許差值（mm）。

?

6.6盾構(gòu)高?程?最大糾偏量宜按下式控制：

盾管

式中：——盾構(gòu)機(jī)主機(jī)與管片的?=相對?坡?度?；≤[?]

?盾——盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)機(jī)主機(jī)縱坡；

?

管——盾尾內(nèi)成型隧道管片縱坡；

?——允許坡度差值。

6.7在管片[?易]于上浮地層掘進(jìn)時，宜考慮上浮量控制盾構(gòu)姿態(tài)高程偏差控制值，以控制管

片姿態(tài)在合理范圍內(nèi)。

6.8盾構(gòu)曲線段掘進(jìn)時，曲線外側(cè)盾構(gòu)推進(jìn)液缸伸出長度應(yīng)超前側(cè)盾構(gòu)推進(jìn)液缸伸出長度，

宜按下式計算：

???×?

式中：——曲線內(nèi)外側(cè)盾構(gòu)推進(jìn)??液=缸伸出長度超前量（mm）；

?

——管片外徑（mm）；

??

——管片厚度（mm）；

?

——管片寬度（m）；

?

——隧道平面曲線半徑（m）。

?

?7

6.9盾構(gòu)正常掘進(jìn)姿態(tài)除應(yīng)符合表4.15中隧道軸線平面和高程的規(guī)定值，允許偏差應(yīng)符合

表6.9的規(guī)定。

表6.10盾構(gòu)姿態(tài)允許偏差

各類隧道盾構(gòu)姿態(tài)允許偏差

檢驗(yàn)項(xiàng)目

地鐵公路鐵路水工市政油氣

平面位置（mm）±50±75±70±100±100±100

高程位置（mm）±50±75±70±100±100±100

方位角（mm/m）±5±6±6±8±5±8

滾轉(zhuǎn)角（mm/m）±5±5±5±5±5±5

7盾構(gòu)接收姿態(tài)控制

7.1當(dāng)盾構(gòu)距接收井100m內(nèi)時，應(yīng)提高測量頻率。

7.2盾構(gòu)接收前100m、50m處應(yīng)對盾構(gòu)正常掘進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行人工復(fù)核測量，并根據(jù)復(fù)核結(jié)果

提前進(jìn)行盾構(gòu)接收姿態(tài)控制和調(diào)整。

7.3盾構(gòu)接收姿態(tài)在刀盤進(jìn)入加固區(qū)后不得進(jìn)行大幅調(diào)整。

7.4盾構(gòu)接收基座應(yīng)在盾構(gòu)接收前完成定位、加固,并應(yīng)符合下列要求：

a)盾構(gòu)接收基座強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性符合盾構(gòu)接收要求；

b)盾構(gòu)接收基座定位以盾構(gòu)接收姿態(tài)和實(shí)際預(yù)留洞口中心綜合考慮為準(zhǔn)。

7.5盾構(gòu)曲線接收設(shè)計應(yīng)符合下列要求：

a）洞門鋼環(huán)直徑根據(jù)始發(fā)曲線半徑適當(dāng)增大；

b）對盾構(gòu)接收姿態(tài)與隧道軸線偏差進(jìn)行割線擬合計算,盾構(gòu)接收姿態(tài)平面位置和高程