汇报人：中铁一局集团 总工程师 安国勇
勇于跨越 追求卓越
目前 我国各大城市的轨道交通工程建设又掀起了 新的一轮高潮 ， 这是解决
城市交通堵塞 、 改善城市环境 、 提升城市品位的重要举措 。 随着城市轨道工程
快速发展 ， 采用盾构法修筑地铁隧道成为一种关键的工程手段 ， 盾构法隧道与
传统的工法相比 ， 具有安全 、 快速 、 低成本等优势 ， 在国内地铁建设领域已被
广泛应用 。 目前 ， 股份公司 拥有盾构达 300余台 （ 盾构法建造隧道蓬勃发展 ） ，
已经成为中国中铁的核心装备 。 然而 ， 盾构法隧道施工安全事故屡有发生 （ 如
履薄冰 、 如临深渊 ） ， 引起了股份公司的高度重视 。
受 股份公司安全生产部委托 ， 在此汇报我们的工作与体会 ， 请各位领导与
专家批评指正 ！
前言页
一 个主题 ： 地铁 盾构施工安全管理
二 条主线 ： 懂原理 守规矩
原理 ——设备的机、电、液原理，土力学、岩石力学、
流体力学、试验检测、测量监测等学科专业的原理。
规矩 ——法律法规 、规范规程 卡 控红线、制度办法、操作规程。
三 个 要素 ： 地质是基础 盾构机是关键 人是 根本
生产力的三要素，劳动对象、劳动工具（生产力水平的标志）、劳动者（最活跃的因素）；
说明：本 汇报中，未经特别说明，所指盾构，均为用于地铁施工 的常规 直径的土压平衡盾构 机 ， 本课件
中许多观点引自竺 维 彬先生编著的 《 地铁盾构施工风险源及典型事故的研究 》 一书。
汇报思路
目录页
盾构法 隧道施工安全风险 综述
第一部分
盾构法 安全施工所依据的主要法规、办法
第二部分
盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述第三部分
盾构法 安全施工过程控制要点
第四部分
相关 典型案例分析
第五部分
5
盾构法 原理1
盾构 设备组成2
盾构 施工风险因素与风险 管理3
第一部分
盾构法 隧道施工安全风险 综述
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
6
1.1 盾构法原理
（ 1） 、盾构法
盾构 机 可实现 全封闭 作业 的隧道掘进机 。
盾构法是采用盾构机修筑隧道的方法， 一边保持开挖面及围岩稳定，一边进行隧道掘进、
出渣，并在盾尾内拼装管片形成衬砌，及时实施注浆，从而在尽可能不扰动围岩条件下修
建隧道。
（ 2） 、土压平衡盾构施工原理
盾壳支承着围岩并保护着刀盘旋转，在千斤顶推力的作用下， 刀盘 前方 被切割 、破碎的
碴土， 经过开口进入 土仓 ， 土仓 内的泥土压力与开挖面压力取得平衡的同时 ， 端部伸入 土
仓 下部的螺旋输送机开机排土 ，控制螺旋输送机的转速或者盾构机的推进速度， 达到 土仓
内的 泥土压力与开挖面压力的动态平衡 。碴土通过配套的运输设备运至洞外 。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
7
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
8
1.2 盾构设备 组成
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
9
1、盾体
? 盾体是用钢材制作而成的筒体，具有足
够的强度和刚度，抵挡周围的水、土压力。
? 盾体由 前体（切口环） 、 中体（支撑环）
和 盾尾 三大部分组成。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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2、刀盘
? 盘面 具有足够的刚度和强度用于支撑开挖面
水土压力和承受掘进中的推力及扭矩。
? 盘面上有足够的 刀具 ，其数量、种类和位置，
可有效开挖前方岩土，并具备足够的寿命 。
? 刀盘理配置 添加剂（膨润土或气泡）注入口 ，
将添加剂均匀的注入到开挖面，改善开挖土的
塑流性 。
? 合适的刀盘 开口率 以保证碴土进入土仓的顺
畅性 。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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3、刀盘驱动装置
刀盘驱动用螺栓安装在压力舱壁上，刀盘驱动有变频电机驱动和液压驱动两种
方式。刀盘在变频电机（液压马达）驱动和推进油缸的作用下，通过减速器、大
小齿轮、三排圆柱滚子轴承完成力和运动的传递而实现转动和切入工作面，实现
盾构开挖功能。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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4、推进装置
推进系统配备大排量、
高压力的液压泵。推进油缸
安装在中盾上，布置在盾构
机壳体四周。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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5、螺旋输送机
螺旋输送机形状一般有轴式和带式。螺旋机的作用是出碴和调节土仓水土压力。
排土能力应满足盾构机在最大掘进速度时排土要求。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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6、皮带输送机
皮带输送机用于将螺旋机送来的碴土转运到后部拖车的尾部装在碴土列车上 。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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7、管片拼装机
管片拼装机整体外形为一圆环状，旋转角度范围为 ±200°，平移行程和提升行程
满足管片拼装。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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8、铰接装置
铰接油缸安装在前后壳体上
可使前后盾体左右上下弯曲。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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9、同步注浆系统
同步注浆通过注浆管路、注浆泵及控制系统来实现。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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10、盾尾密封及盾尾油脂注入系统
盾尾密封设 在壳体 最尾部，能防止 土水及 同步注浆材的侵入。采用耐久性好的钢
丝刷形成盾尾密封，一般安装有 3道。由气动油脂注入系统向盾尾钢丝刷中注入油脂。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
水、土
压力
止水性润滑
油脂
止水
刷
注油脂
管
同步连续注
浆管
固定装
置
管
片
19
11、其它系统和装置
（ 1）添加剂、聚合物、泡沫注入系统：在刀盘面上设置添加剂的注入口可注入
泥浆材料、发泡剂和水等添加剂。
（ 2）双仓人行闸土仓自动压力调整装置。
（ 3）悬臂操作台
（ 4）液压设备
（ 5）电气设备
（ 6）数据采集存储和传输系统
（ 8）故障自诊断报警联锁系统
（ 9）自动导向 测量系统
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
20
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
21
1.3 盾构施工风险因素与风险管理
1、 盾构施工主要安全 风险 类型
（ 1） 地质 风险
? 不良地质一般由：几种性质迥异的地层 、 水 、 空腔甚至有害气体等复合而成 。
如 广州地区的上软下硬地层 、 球状风化地层；武汉地区的瓦斯地层 ；
北京 地区的富水沙层；华东地区的淤泥质地层 。
? 受管线 、 建筑物影响的地层 。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
22
1、 盾构施工主要安全 风险 类型
（ 2） 盾构设备风险
?盾构 选型不当和功能性缺陷 （ 尤其是难以修复和更换部分 ） ；
?大轴承或三大密封损坏；
?刀盘损坏 （ 解体 、 开裂 、 磨损 ） 、 刀具 磨损；
?减速箱及齿轮传动系统损坏等 。
（ 3） 人为风险
?项目及公司 管理体系 运行存在缺陷；
?从业人员 的职业技能 、 认知的局限性 （ 不能全面系统地了解地质变化 、 盾构机性能 ） ；
?从业人员的 责任心缺失；
?方案和措施 的存在缺陷 。
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
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2、风险管理程序
?风险界定 ：界定风险管理对象与目标，划分工程建设风险
评估单元，制定本工程建设风险等级标准。
?风险辨识 ：包括风险分类、确定参与者、收集相关资料、
风险识别、风险筛选和编制风险辨识报告等。
?风险分析 ：方法宜包括定性分析方法、定量分析方法、综
合分析法。
?风险控制 ：必须坚持 “ 安全第一、保护环境、预防为主 ”
的原则，采取经济、可行、主动的处置措施来减少或降低
风险。
风 险 界 定 ：
（ 1 ） 管 理 目 标
（ 2 ） 划 分 单 元
（ 3 ） 建 立 标 准
风 险 辨 识 ：
（ 1 ） 风 险 因 素
（ 2 ） 风 险 事 故
（ 3 ） 风 险 筛 选
风 险 估 计 ：
（ 1 ） 风 险 发 生 频 率
（ 2 ） 风 险 事 故 损 失
（ 3 ） 风 险 估 计 方 法
风 险 评 价 ：
（ 1 ） 风 险 等 级 评 定
（ 2 ） 风 险 排 序
（ 3 ） 风 险 决 策
风 险 控 制 ：
（ 1 ） 风 险 处 置 措 施 与 应 急 预 案
（ 2 ） 风 险 监 测 、 跟 踪 和 记 录
（ 3 ） 风 险 责 任 主 体
第 一部分 盾构法 隧道施工安全风险 综述
24
国家颁布的法规、规定、规范1
第二部分
盾构法 安全施工所依据的主要法规、办法
第 二 部分 盾构法 安全施工所依据的主要法规、办法
股份公司的主要文件 、规定2
各省市的主要文件、规定3
集团公司主要文件、规定4
25
——《 中华人民共和国安全生产法 》中华人民共和国主席令 第 13号 。
——《 建设工程安全生产管理条例 》中华人民共和国国务院令 第 393号 。
——《 生产安全事故报告和调查处理条例 》中华人民共和国国务院令 第 493号 。
——《 中央企业安全生产监督管理暂行办法 》国务院国有资产监督管理委员会令 第 21号 。
——《 生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则 》 （ AQ/T9002-2006） 。
2.1 国家颁布的主要法规、规定、规范
26
——《 生产经营单位安全培训规定 》国家安全生产管理监督总局令 第 3号 。
——《 安全生产违法行为行政处罚办法 》国家安全生产管理监督总局令 第 15号。
——《 安全生产事故隐患排查治理暂行规定 》 国家安全生产管理监督总局令 第 16号 。
——《 高危行业企业安全生产费用财务管理暂行办法 》财企〔 2006〕 478号。
——《 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 》建质 （ 2009） 87号文 。
2.1 国家颁布的主要法规、规定、规范
27
? 1、《 盾构法隧道施工与验收规范 》（ GB50446-2008）
? 2、《 地铁设计规范 》 （ GB50157-2003）
? 3、 《 盾构隧道管片质量检测技术标准 》（ CJJ/T 164-2011）
? 4、《 城市轨道交通地下工程建设风险管理规范 》 （ GB50652-2011）
? 5、 《 城市轨道交通工程测量规范 》（ GB50308-2008）
? 6、《 城市轨道交通工程监测技术规范 》 （ GB50911-2013）
? 7、《 盾构法开仓及气压作业技术规范 》（ CJJ217-2014）
2.1 国家颁布的主要法规、规定、规范
28
2.2 股份公司的主要文件 、规定
严格按股份公司安全卡控红线管理的关要求执行
序号 文件号 文件名称
1 中铁股份安【 2011】 337号 关于印发 《 中国中铁股份有限公司隧道施工防坍卡控红线 》
2 中铁股份安质【 2013】 37号 关于印发 《 中国中铁股份有限公司施工现场民用爆炸物品管理卡控红线 》 的通知
3 中铁股份安全【 2015】 140号 关于印发 《 中国中铁股份有限公司盾构法隧道测量管理卡控要点 》 的通知
4 中铁股份安全【 2015】 55号 关于印发 《 中国中铁股份有限公司起重吊装作业安全卡控红线 》 的通知
5 中铁股份安全【 2015】 56号 关于印发 《 中国中铁股份有限公司瓦斯隧道施工防爆卡控红线 》 的通知
6 中铁股份安全【 2015】 142号 关于印发 《 中国中铁股份有限公司有限空间作业安全卡控红线 》 的通知
7 中铁股份安全【 2014】 188号 《关于印发中国中铁强制性执行隧道施工安全九条规定实施细则 》 的通知
29
2.3各地方政府、地铁 业主颁布的 关于盾构施工的文件或办法
30
2.3各地方政府、地铁 业主颁布的 关于盾构施工的文件或办法
31
2.4 集团公司主要文件、规定
严格按集团公司盾构施工管理的关要求执行
序号 文件号 文件名称
1 中铁一施【 2005】 236号 关于印发 《 土压平衡盾构工程施工作业指导书 》 的通知
2 中铁一物【 2009】 37号 关于印发 《 盾构设备经营管理办法 》 的通知
3 中铁一物【 2011】 238号 关于印发 《 盾构机安全操作管理规定 》 的通知
4 中铁一发【 2016】 113号 关于印发 《 中铁一局集团有限公司盾构管片预制项目管理办法 》 的通知
5 中铁一技【 2016】 565号 关于印发 《 中铁一局集团有限公司盾构机导向系统检定验收工作办法 》 的通知
6 中铁一工管【 2016】 142号 关于印发 《 盾构管片预制施工作业指导书 》 的通知
32
地质、水文及周边环境的调查 【 地质是基础 】1
盾构选型 【 盾构机是关键 】2
管理及人才队伍 【 人是根本 】3
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
33
3.1 地质、水文及周边环境的调查【 地质是基础 】
调查目的：
——为进一步确认设计文件的技术可行性提供参考；
——为制定施工组织设计、技术方案（场地布置、交通导改、管线迁改、管线保护、降水等 ）
提供 可靠依据；
——通过设计变更，主动规避潜在的技术风险；
调查依据：
——相关合同、协议；
——相关地勘资料；
——初步设计文件；
——周边相关已竣工建（构）筑物的竣工资料；
——周边正在建设的相关工程工地现场；
——政府职能部门（如气象部门、地震部门、交通部门等）的文件、报告等；
调查的方法与手段：
——查阅资料；
——询问；
——实测实量；
——补充勘察 。
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
项目管理 ：
对 项目 的所有
方面进行策划、
组织、监视、
控制和报告，
并激发所有参
与项目的人员
实现项目目标。
34
3.1 地质、水文及周边环境的调查【 补充勘察 ——物探 】
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
35
3.1 地质、水文及周边环境的调查【 补充勘察 ——雷达探测 】
EKKO-1000探地雷达JEJ-55A探地雷达
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
36
序号 管线名称 型号 位置 m 长度 m 埋深 m 处理方案 备注
1 通信 PVC700300 距西端 36.8 19 1.1 悬吊保护 50根
2 给水 Φ600 承插 距西端 48 19 1.1 换管钢梁支托 换管
3 排水 砼 300 距西端 56.6 19 3 废除
4 电力 φ100 距西端 56.6 19 0.4 悬吊保护 3根
5 燃气 φ100 距西端 58 19 ？ 悬吊保护 未查到
6 排水 砼 500 距西端 60.4 4+20 2.5 废除
7 通信 φ110 距西端 66 19 4？ 抬高悬吊 要余长
8 路灯 PVCφ100 中线北 9.4 180 0.4 外拨移保护 钢网
3.1 地质、水文及周边环境的调查【 管线调查 】
地下管线情况：名称、管径、材质、接头形式、相对平面位置、管顶埋深、处理方案
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
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3.1 地质、水文及周边环境的调查【 房屋调查 】
与线路关系 建筑物性质 结构形式 层数 基础形式及埋深 建成年代 产权单位
Z15+620左 1.1m 民用建筑 砖混结构 地上 4层 条形基础埋深 1.32m 1972年 机械研究所 2#楼
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
38
? 通过调查、补勘后首先要确认： 本区间地铁隧道否适用盾构工法 ?(如区间通过的地
层，发现覆土过浅、有不明建筑物或锚索、洞室等障碍物时 )。
? 通过调查、补勘后 进一步核实设计文件中地质力学参数 ，为盾构选型提供依据，确
认设计文件中对端头加固及联络通道工法的适宜性。
? 通过调查、补勘后 进一步核实本工程中危险源的性质与等级 ，确认监测方案的适宜
性；为编制专项施工方案提供依据。
? 通过调查补勘还要确认 与盾构施工相关的其他边界条件 ；如：始发井结构与盾构的
匹配性，车站主体结构与后配套的匹配性、场地布置的最低需求与实际情况的匹配
性、进场道路与盾构设备的匹配性、吊装场地条件及地基承载力与盾构设备的匹配
性 。
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
39
案例：
? 某市地铁项目由于审图不认真，
与设计单位沟通不及时。结构
实际宽度 3.9米，盾构机后配套
宽度 4.1米，造成必须分体始发
的尴尬局面。
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
40
? 也就是刚才这个地铁项
目，临近盾构始发（已
高调向媒体做了宣传，
省市领导即将前来现场
观看），发现端头加固
不满足要求（水平钻孔
中水束喷涌），进而发
现，所采用的端头加固
设计工法不合理 。形象
受损、非常被动。。。。
此处插入
地质柱状
图
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
41
——盾构是集 机、电、液、控 于一体修建隧道的专用大型设备。
——盾构需根据 地质、水文及影响范围内的建（构）筑物 的实际情况而
针对性 选型、改造 ，甚至 量身定做 。
——使用过程中需 土木专业人员与机械专业人员密切合作 、充分沟通、
互补知识，方可顺利完成施工任务。
——盾构始发后 只能向前，不能后退，一旦有事，损失巨大 ，所以对设
备的维修保障提出了很高的要求。
3.2 盾构选型【 盾构机是关键 】
42
盾构机根据地质条件、工程环境以及工程设计等具体特征“量身定做”，其核心
技术不仅是设备本身的机电工业设计，还在于设备如何适用于各类工程地质。盾构
施工的成功率，主要取决于盾构选型，决定于盾构是否适应现场施工环境，盾构选
型正确与否决定着盾构施工的成败。
盾构的“型式”涉及盾构的 “型” 和 “模式” 。
? 不论是适用于单一软土地层的软土盾构，还是适用于复杂地层的复合盾构，都有
土压平衡盾构和泥水盾构两种机型。 “型”是在施工前决定的 。
? 土压平衡盾构一般具有敞开式、半敞开式、土压平衡式三种模式；泥水盾构一般
具有泥水平衡模式和气压复合模式二种模式。 “模式” 是在施工过程中根据工程地
质和水文地质由操作人员 实时决策 的。
盾构的“型式”
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
43
? 土压平衡模式（ EPB） ：用于围岩不稳定或水压高、水量大的地层。掘进时，刀盘开挖下来的碴土填满泥土仓，
借助盾构推进油缸的推力通过隔板进行加压，使之产生泥土压，这一压力作用于整个作业面，使作业面稳定，同时
使刀盘切削下来的碴土量与螺旋输送机向外输送的卸土量相平衡。
? 敞开式模式（ open） ：用于开挖面足够稳定并且涌水能够被控制时。掘进时，由刀盘切削下来的碴土进入土仓后，
不需要进行加压，而是由螺旋输送机直接排出土仓，使土仓尽量处于排空的状态，以便减轻刀盘转动的阻力。
? 半敞开模式（ semi-open） ：用于开挖面具有足够的自稳能力，且水压小于 1.5bar的地层。掘进时不完全靠维持
泥土仓的土压力来稳定开挖面，而需要充以压缩空气来稳定开挖面，施加气压的大小根据不同地层条件确定。
V级、V I级围岩，重要建筑物土仓压力分布 II 级、II II 级围岩，部分IV 级围岩土仓压力分布 IV 级围岩，重要建(构) 筑物
土仓压力分布
压缩空气
土压平衡式 敞开式 半敞开式
盾构的“型式”
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
44
（ 1）根据地层的渗透系数进行选型
? 地层渗透系数对于盾构的选型是一个很重要的因素。通常，当地层的渗透系数小于 10-7m/s时，
可以选用土压平衡盾构；当地层的渗透系数在 10-7m/s和 10-4m/s之间时，既可以选用土压平衡盾构
也可以选用泥水式盾构；当地层的透水系数大于 10-4m/s时，宜选用泥水盾构（关于这个观点有待商
榷、 成都地铁等工程实践提供 了反例）。
盾构选型主要方法
渗透系数
10-3m/s 86m/d
10-4m/s 8.6m/d
10-5m/s 0.9m/d
10-6m/s 0.09m/d
10-7m/s 0.009m/d
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
45
（ 1）根据地层的渗透系数进行 选型
渗透系数 渗透性
10m/d
强
中
1.0m/d
弱
0.001m/d
微（不）
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
46
（ 2）根据地层的颗粒级配进行选型
? 一般来说，细颗粒含量多，碴土易形成不透水的塑流体，容易充满土舱的每个部位，在土舱
中可以建立压力，平衡开挖面的土体 。
? 当岩土中的粉粒和粘粒的总量达到 40%以上时 ,通常会选用土压平衡盾构 ,相反的情况选择泥水
盾构比较合适。粉粒的绝对大小通常以 0.075mm为界。
土压盾构 泥水盾构
60,020.06,02,00,60,20,060,020,0060,0020,001
100
90
40
30
20
10
0
80
70
60
50
筛分粒 径
细粘土 淤泥 i 沙 砂砾中 中粗 细 粗 细 中 粗
土压盾构 / 泥水盾构的应用范围
盾构选型主要方法
名称 mm
砾
2
砂
0.075
粉
0.005
粘
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
47
（ 3）根据水压进行选型
? 当水压大于 0.3MPa时，适宜采用泥水盾构。如果采用土压平衡盾构，螺旋输送机难以形成
有效的土塞效应，在螺旋输送机排土闸门处易发生碴土喷涌现象，引起土仓中土压力下降，导
致开挖面坍塌。
? 当水压大于 0.3MPa时，如因地质原因需采用土压平衡盾构，则需增大螺旋输送机的长度，
或采用二级螺旋输送机。
粘土
淤泥
砂质
砾石
卵石
土压平衡盾构不含添加剂
土压平衡盾构含添加剂
泥水盾构含添加剂
泥水盾构不含添加剂
盾构选型主要方法
常用单位换算
0.1MPa
1Bar
1公斤 /cm2
1大气压
10米水头
100Kpa
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
48
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
刀 盘刀具配置
——刀盘材质，面板形式
——开口率
——刀具选择与配置
刀具类型的选择，刀具数量的确定，不同种类刀具配置的
高度
49
? 地上、地下建筑物
? 埋设物
? 水井、废井
? 旧建筑物、临时建筑
? 其它
计 划
环
境
条
件
障
碍
物
? 噪声、振动
? 地基变形
? 地下水利用
? 施工垃圾处理
? 住房、文物等
[调查项目 ]
周
围
条
件
? 土地利用状况
? 将来计划
? 道路种类、交通状况
? 施工用地状况
? 河川、湖沼等的状况
地
质
条
件
? 地层构成
? 地下水位（头）分布
? 缺氧气体、有害气体有无
? 各层的工程性质（强度特
性、变形特性、透水性）
设计条件整理
?断面形状尺寸
?延长
?覆土
?线路
?工期
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
50
? 地下水污染、地
下水枯竭
? 振动、噪声
? 日照、景观
? 交通
? 障碍物处理
? 开挖土的处理
? 开挖土的搬运
? 施工用地
[论证项目 ]
开
挖
面
稳
定
性
?自立性
?地层构成
?支护方式
地
基
条
件
? 影响范围
? 水平、铅直变形
? 临近建筑物变形
环
境
保
护
其
他
可能适用的方式选择
土压
平衡式
泥
土
压
式
土
压
式
泥
水
加
压
式
手
掘
式
半
机
械
式
机
械
式
闭胸式 敞胸式
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
51
方法的选择
[比较论证 ]
安 全
? 开挖面稳定
? 地基变形
? 环境保护
? 操作环境
经 济
? 推进
? 衬砌
? 盾构
? 相关措施
工 期
? 推进
? 衬砌
? 相关措施
综合评价
施工措施的论证
? 长距离施工
? 急曲线施工
? 障碍物
? 开挖面的稳定
? 地基变形
? 出发到达部的保护
? 周围建筑物的保护
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
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我国三大典型城市条件下盾构施工特点及应注意的问题
我国地域广大、地层条件复杂，根据各地铁修建城市所遇到的地质条件特点，
可分为三大典型城市地铁类型：
● 以 广州地区 为主的风化岩及软硬复合地层（混合地层）；
● 以 上海地区 为代表的软土地层；
● 以 北京地区 为代表的砂层、砂卵石地层。
复合地层 软土地层 砂卵石地层
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
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我国三大典型城市条件下盾构施工特点及应注意的问题
● 广州地区：
? 广州素有“ 地质博物馆 ”之称，地质条件十分复杂。
? 广州地区 复合地层（或称混合地层）最主要的特点是 ：
（ 1）水文地质条件复杂；
（ 2） 断裂带 影响较大；
（ 3） 黏土 成分较高；
（ 4） 花岗岩 及其球状风化影响较大、 红层地层 的影响等；
（ 5）岩层的成分、结构和构造 差异性较大 ；
（ 6）基岩单轴抗压强度（天然） 差别较大 。
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● 广州地区：
? 复合地层（混合地层） 中盾构施工的主要特点：
（ 1）经常变换 盾构施工模式 ；
（ 2）盾构的 配置 （如刀具）需要作出适当的调整；
（ 3）采用的 施工工艺 和 施工参数 也要根据地层的变化 进行较大的调整；
（ 4）在围岩强度变化极其悬殊的地段及石英含量高或高强度硬岩地段等地层中
掘进时，需要较频繁的 更换刀具 ；
（ 5）在某些特殊的复合地层可能需要一些 辅助工法 。
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我国三大典型城市条件下盾构施工特点及应注意的问题
● 上海地区：
? 上海是我国拥有盾构法隧道最多最早的城市之一；
? 上海市政隧道大部分穿越 淤泥质黏土 或 淤泥质亚黏土 ，其承载力低，含水量
高，灵敏度大，渗透系数小，为典型的软土地层。
? 在修建地铁（直径 6m左右的隧道）工程方面，上海的土质 具有采用土压平衡
盾构的天然条件 。
? 上海地区这种地质要 高度重视 始发、接收、联络通道等关键环节。
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● 北京地区：
? 北京地区西部的粗大颗粒沉积物向东逐渐变为细小的颗粒沉积物，且地层互层现象十分明显。
? 北京地区浅层（ 20米以上）存在着 3种典型地层：
（ 1） 砂砾石 /砂卵石地层 ；
（ 2） 粉砂 /细砂 /中 ~粗砂地层 ；
（ 3） 粉土 ~粘土地层 。
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我国三大典型城市条件下盾构施工特点及应注意的问题
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● 北京地区：
? 在既有建、构筑物下穿越， 地表沉降控制严格 ，施工精度要求高；
? 隧道穿越砂卵石地层， 刀具磨损严重 ， 推力及扭矩大 ，控制开挖面土体平衡困难；
? 城市 残余水 的影响较大 ;
? 地下 空洞 众多 ;
? 工程 接口协调 要求高。
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我国三大典型城市条件下盾构施工特点及应注意的问题
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粘土 ~粉土地层 ：
? 粘性土的存在影响舱内土体的
流塑性，应采取必要的土体改良
措施。
有水砂砾石层 ：
? 刀具磨损会较严重，应加强土
体改良 。
无水砂卵石地层 ：
? 推进阻力大；
? 切削土体不易搅拌成可塑性
体；
? 土压平衡建立困难；
? 石英砂含量大时刀具磨损大。
我国三大典型城市条件下盾构施工特点及应注意的问题
● 北京地区： 绝大部分盾构法隧道 采用土压平衡盾构进行施工。
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3.4 旧盾构状况评估 与 在用盾构状态实时 监控
（ 1）、关于旧盾构的状况评估
目前地铁市场中，业主普遍的对于旧盾构持抵触态度，有的业主在正式文件中公开拒绝掘
进超过 5KM的 “旧盾构”进入本市场， 虽然这样的排斥态度有些武断，但也是对我们的设备
管理，表达了合乎情理的质疑。
面对业主的合理关切（你这台旧盾构到底行不行？），我们如何拿出令人信服的证据来打
消业主的顾虑，这就是旧盾构适应性、安全性评估。关于旧盾构的评估，主要涉及到两个方面
的工作：
一是拿出盾构机基础数据，更 重要 的 还有 主要部件（如主轴承、主驱动）的状态监测数据；
二是现场查看 ，召开 具有权威性、中立性的 （需要邀请 原制造厂商） 评估会议。
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(2)在用盾构状态实时监控
对使用中的盾构，定期采用一定的仪器、方法，对盾构机的主要部件的运行状态
进行实时监控，并根据检测分析报告采取针对性措施，防患于未然，确保的设备安全
使用。
目前国大部分盾构施工单位，对这项工作不重视，有少部分单位建立了自己的状
态实时监控制度，也有少部分单位压根就不知道还需要对盾构机做实时监控，大部分
单位是通过委外的方式，不定期的对个别关键部件的状态指标实施检测，但没有形成
制度化。
对盾构机状态实时监控，是保证盾构机这一重大装备安全运转的有效的管理措施
和技术措施。恰如定期体检对于人的健康一样重要。
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3.4 旧盾构状况评估 与 在用盾构状态实时 监控
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(2)在用盾构状态实时 监控（掘进装备状态检测技术中心）
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3.4 旧盾构状况评估 与 在用盾构状态实时 监控
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第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点综述
3.4旧 盾构状况评估 与 在用盾构状态实时 监控
(2)在用盾构状态实时 监控
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3.5管理 模式的选择【 人是根本 】
根据调查结果显示，目前市场上盾构施工管理模式大体上可以归纳
为以下四种：
——自有盾构 +自有劳务模式（项目直管）；
——自有盾构 +外包劳务模式（包工不包料）；
——外租 盾构 +自有劳务模式（项目直管劳务模式）；
——外租盾构 +外包劳务模式（整体外包）。
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某项目四种管理模式现场管理情况对比表
项目
自有盾构 +自有劳务 外租盾构 +自有劳务
03标（左线） 06标 09标 11标 02标 10标
劳动纪律 良好 良好 良好 良好 良好 良好
作业层稳定性 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定
作业层执行力 执行力强 执行力强 执行力强 执行力强 执行力一般 执行力一般
施工程序 熟悉且遵守 熟悉且遵守 熟悉且遵守 熟悉且遵守 遵守 遵守
项目
自有盾构 +外包劳务 外租盾构 +外包劳务
01标 03标（右线） 08标 07标 08标
劳动纪律 一般 一般 一般 一般 一般
作业层稳定性 一般 一般 一般 一般 一般
作业层执行力 执行力一般 执行力一般 执行力一般 执行力一般 执行力一般
施工程序 遵守 遵守 遵守 遵守 遵守
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3.5管理 模式的选择【 人是根本 】
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各模式优缺点对比
模式 自有盾构 +自有劳务 自有盾构 +外包劳务 外租盾构 +自有劳务 外租盾构 +外包劳务
优点
1、管理秩序井然 1、 项目人员投入少 1、 优化资源配置 1、投入低，资产闲置风险低。
2、相对稳定、相互信任的
组织关系 2、 管理成本低 2、管理成本低。
3、保养及时 维修成本较低 3、降低劳资纠纷风险。
4、劳资纠纷风险少 4、利于企业职工的技能培养
5、有利于人才梯队的培养
缺点
1、自有设备占用大量资产 1、自有设备占用大量资产。 1、 企业形象欠佳 1、企业形象欠佳
2、管理人员占用量大 2、作业层技术、管理方面欠缺。 2、管理人员操作人员对盾构机不熟悉 2、管理接口多难度大
3、 劳资纠纷风险大。 3、劳资纠纷风险大。
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3.5管理 模式的选择【 人是根本 】
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第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
盾构法隧道生产组织模式的选择
1、对项目的安全质量影响巨大
2、对盾构机这一重要设备的维护保养质量影响巨大
3、对本企业能否培养一支可持续的盾构人才队伍影响巨大
3.5管理 模式的选择【 人是根本 】
倒三角人才结构
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● 主要管理人员要求：
? 项目经理 须具有盾构施工经历，或经过相关盾构技术培训。
? 项目总工 须具有盾构施工经历，或经过相关盾构技术 培训，对 岩土地质
的相关知识理解较为深刻 。
? 盾构副经理 须具有盾构施工经历，且在含有盾构区间的标段中担任过盾
构施工主要管理人员。
? 盾构 操作 手 须 经培训合格后方可 上岗，必须经过 至少一个区间的跟班学
习 后，才可独立操作 。
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? 操作人员要求：
? 盾构操作人员 必须身体健康，能够适应较长时间的洞内工作，无色盲，
具有较强的责任心；
? 盾构操作人员必须经过专门的专业培训，具有 一定的机械、电气及土木
工程知识 ，对盾构机械结构、电气配置及盾构施工过程有一定的了解；
? 盾构操作人员必须经过 专门的安全知识培训 ，并且熟悉盾构及地下工程
施工的相关安全知识；
? 对于在盾构内工作的不同专业工种人员如电气、液压、机械等工作人员
等，需遵守其专业内的安全规定，并 取得了合格的工作资质 ；
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? 操作人员要求：
? 盾构机操作手应 熟悉“三图一表” ，即：地质纵断面图、影响范围内建
（构）筑物图、地面测量监测点布置图及测量沉降监测报表，加强对地层及
地质情况的认知，以便指导盾构掘进。
? 盾构操作手须是本单位员工，且具有相关培训经历和类似地层操作经历。
? 测量队 必须是本单位员工，所在的三级公司必须有一支技术过硬的精测队。
第三 部分 盾构法 安全施工前期调查、策划要点 综述
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