盾构开仓换刀方案

一、工程概况 ........................................................................................................................................................ 2 二、开仓换刀条件................................................................................................................................................. 2 三、人员及换刀工期安排 ..................................................................................................................................... 3 四、开仓和换刀的工具、机料准备 ..................................................................................................................... 3 五、开仓前的准备工作： ..................................................................................................................................... 4 六、开仓 ................................................................................................................................................................ 5 七、换刀 ................................................................................................................................................................ 6 八、安全措施 ........................................................................................................................................................ 7

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一、工程概况

燕梅区间隧道由两条单线单洞区间的盾构法隧道组成。盾构由梅花园站始发经省工贸技术学院、广州电梯厂、银河村、过南华工商学院、沙太路、北环高速公路、最后到达燕塘站。沿线地面条件复杂，经过地面设施主要有城市交通主干道、河涌、高架桥、建筑物等，车流量大，人员密集，建筑物稠密。地形有起伏，地面高程19.10～35.22m,高差16.12m。

三号线北延段隧道于里程YDK-1-808.390处下穿B001-029建筑物广州电梯厂汽车运输与用户服务楼（A3）,于里程YDK-1-2.370处下穿B001-030建筑物钣金车间（A3）,于里程YDK-1-9.300处下穿B001-031建筑物各料车间及金属材料库（C）.汽车运输与用户服务楼、钣金车间和各料车间及金属材料库均为桩基础。根据广日电梯厂提供的基础资料和我项目部提供的桩基监测报告，B001-29建筑物的桩基与隧道的净距为1.3m, B001-030建筑物的桩基距隧道外净距最小为5.3mm, B001-031建筑物的桩基已经侵入隧道，为了确保建筑物安全和隧道施工顺利，我们对B001-029建筑物桩基和B001-030建筑物的桩基进行地面注浆加固。采用直径52的袖阀管，自地面沿桩身全长土层进行注浆加固，以提高桩土摩擦力，对盾构切削通过B001-031建筑物桩基处须加固地层，以开仓处理桩靴并更换已经磨损的刀具。

燕梅区间穿越的岩层主要为岩石全分化带<6>、岩石强分化带<7>、岩石中分化带<8>及岩石微分化带<9>,围岩类别划分按现行《铁路隧道设计规范》进行。

Ⅱ级围岩：包括花岗岩、混合花岗岩微分化带，即岩土分层<9H>、<9Z>层； Ⅲ级围岩：包括花岗岩、混合花岗岩中等分化带，即岩土分层<8H>、<8Z>层； Ⅳ级围岩：包括已分化成半岩半土状强分化带，即岩土分层<7H>、<7Z>层； Ⅴ级围岩：包括冲积-洪积、残积形成的砂质粘性土，即岩土分层<5H>、<5Z>、<6H>、<6Z>层；

Ⅵ级围岩：包括素填土、淤泥质土和冲积-洪积砂层、河湖相淤泥质土层，即岩土分层<1>、<3>、<4>层； 二、开仓换刀条件 1、地表情况

该次换刀位置地表情况为：广日电梯厂0-31栋厂房，该换刀处地层经过加固，有一定的自稳性。

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2、隧道顶部地层

根据MCZ3-YM47、地质钻孔显示，该段隧道洞顶地层自上而下为<1>人工填土层，层厚3m；<2-2>淤泥质砂层，层厚4.5m；质砂层，层厚2.2m；<4-1>粉质粘土层，层厚1m；<5-2 >残积层粘土，层厚1.5m；<7>强风化花岗片麻岩，层厚2.2m。 3、隧道洞身地层

隧道洞身为<7Z>花岗片麻岩，混合花岗岩强风化带，刀盘掌子面较为稳定。 4、渣样分析

根据出土渣样分析：该段地层渣样呈褐红色，渣土具有一定粘性，渣土较干，经筛分以后，石英颗粒占颗粒30～40%，颗粒大小较均匀，从渣样分析与地质钻孔芯样对比得出，渣土中所含石英颗粒为中风化砂岩中所含石英。刀盘掌子面较稳定。 5、地表监测情况

根据目前地表沉降监测情况显示，盾构掘进地表沉降较小，沉降速度较小 6、水文情况

本区段地下水有第四系孔隙水及基岩裂隙水两种类型：

其富水性较好，透水性强，属中等～强透水地层；根据其赋存条件，一般为潜水特性，对局部埋深比较大，上覆土层较厚地段具弱承压性特点。

另一种是基岩裂隙水主要赋存于基岩强风化，中等风化的裂隙中，地下水埋深随基碉面起伏而不同，一般为10～20m，由于岩性及裂隙发育程度的差异，其富水程度与渗透性也不尽相同，一般比较差。由于强风化带上部全风化岩和残积土以土性为主，透水性差，一定程度上起到相对隔水作用，因此本基岩裂隙水具承压水特性。

根据近段时间掘进情况看，水量较大，分析原因可能为管片背后通过横通道进入掌子面的水居多。为此我们对盾尾后面管片进行二次注双液浆做止水环。 三、人员及换刀工期安排

换刀工期：本次开仓换刀时间按排3天，在盾构机到达桩靴处开始开仓换刀； 人员安排：换刀人员12人，辅助工6人；盾构机司机1人、土木工程师1人。 四、开仓和换刀的工具、机料准备

1、2个3/4//气动扳手，重型套筒方头尺寸19mm 2、55 mm、51 mm、46mm、41 mm重型套筒

3、55 mm、51 mm、46mm、41 mm、可以敲打的重型扳手

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4、4把大平口螺丝刀 5、4根撬棍（1m左右）

6、3个1t（或1.5t）手链葫芦，1个2t手扳葫芦 7、3根1t、3根2t的提升带

8、5个吊耳，焊接到盾体上，用于挂葫芦

9、焊机、焊条、面罩、焊接手套等焊接用具、用品 10、2根3/4//气管、2根3/4//水管，用于往土仓内输气和输水 11、1根1/2//钢管（长度1m左右）

12、平台所需材料： 100 mm*100 mm方木，3m，3块；

13、掌子面支撑木板：1.0m*0.2 m，1.5m*0.2 m，2.0m*0.2 m，各5块，约10~20mm厚；木锯，1把

14、铁锤，3kg，1个，5kg，1个 15、电筒2个、防水照明灯具2盏

16、潜水泵（1kW或以上，及其配套帆布管10 m），2台 17、安全带，4副

18、换刀专用的滑台、圆吊具一套 19、小锄头，2把；泥铲2把

20、刀具滑动用木板，300*50*2000mm，1块 21、氧气乙炔等。 五、开仓前的准备工作：

1、拼装完成上一环管片之后，开动刀盘、螺旋输送机皮带输送机等系统，进行土仓的清仓；

2、检查前体承压墙、人闸上的球阀及闸阀，对堵塞的球阀及闸阀进行疏通，保证能够正常使用；

3、对呼吸空气系统进行检查，保证其功能正常； 4、对盾构机各系统进行检查，保证其功能完好；

5、对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底，对换刀的操作程序、安全事项等进行详细的交底；

6、准备好需更换的刀具及其附件如螺栓、锁块等；

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7、准备好照明灯具、小型通风机、风镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等材料、工具及机料具；

8、对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施； 9、做好紧急状况发生的预案；

10、在开仓之前记录土压力传感器压力、所有推进油缸压力、推进油缸伸长量、VMT的测量距离等参数，在开仓、换到期间，盾构机操作者随时注意这些参数的变化； 六、开仓 1、气体检测

①在开仓前提前通知第三方有资质的气体检测单位对土仓内的有毒、有害气体进行检测，如果土仓内的有毒、有害气体超标，要对隧道进行持续通风排除有害气体。 ②针对有毒、有害气体进行应急处理演练，使现场作业人员熟悉应急处理程序。 ③现场防毒面具等应急物资准备充分，施工现场24小时有领导值班。

2、土仓最上部的土压力传感器显示数据接近为0，并基本上没有渣土输出时，打开人闸内出气闸阀，同时通知第三方气体检测单位检测土仓内是否有有害气体，以便采取相应的措施。如果有水则在承压墙中部打开球阀，让水流出；如果此时水流不止，则打开中体六个超前注浆管中靠近中部的两个放水，如果再不能够停止出水，则不能够开仓； 3、当一切开仓条件准备好，根据旋转节指示标的位置，确定超挖刀的位置，如下图1所示；

4、打开仓门，往土仓内输送呼吸气，大约20分钟后人员方可以进入土仓；

5、打开仓门后，富有经验的人员在门外（人闸内）目测检查掌子面情况，初步鉴定是否可以继续开仓；待呼吸气输入足够时间，人员在土仓内能够正常呼吸空气时，再进入到土仓内检查掌子面，鉴定可以继续开仓，并预计可开仓时间；

6、接应急电灯一盏到土仓内，将刀盘操作切换到人闸刀盘控制面板进行操作；边旋转刀盘边初步冲洗刀盘；

7、如果土仓内水多，则往土仓内放置一个潜水泵进行抽水。

本盾构机刀盘在硬岩区刀具的布置如下：

硬岩区：刮刀把、双刃滚刀4把、单刃滚刀32把、边缘刮刀16把。

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边缘刮刀 双刃滚单刃滚刀 刮刀

图一

（本图为硬岩区刀盘布局，软岩掘进时所有滚刀都可更换为齿刀。）

七、换刀

1、在人闸内操作刀盘，清洗刀具和刀座，测量刀具刀刃的高度，并完全记录在案；如果与理论高度间的误差超过设定值，将进行刀具的更换，附表一为刀刃测量值填写表；根据我部在本次换刀之后所遇到的地层，需要能够完好的刀具进行开挖，因此，有相对一定量的磨损时，将进行更换；

2、换刀顺序（按照刀刃号数分布）：36#、38#—35#、37#—32#、34#—31#、33#—29#、30#—27#、28#—25#、26#—23#、24#—21#、22#—19#、20#—17#、18#—15#、16#—13#、14#—10#、12#—9#、11#—6#、8#—5#、7#—2#、4#—1#、3#； 3、将刀盘需更换刀具的部位旋转到刀盘中心右方； 4、在更换刀具部位上方前体上焊接吊装刀具用的吊耳； 5、在刀盘更换刀具部位下方焊接支架吊耳，搭建人站小平台； 6、将刀具及刀座清洗干净；

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7、取刀：利用葫芦将刀具挂好，用风动工具松开刀具螺栓，然后取出刀具，从人闸内转回到盾构机内；

8、装刀：将须更换的刀具运送进到土仓，按拆刀的相反步骤将刀具装好、拧紧至设计扭矩值； 八、安全措施

1、对参加的人员进行安全交底，人人作到心中有数，对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底；

2、对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；

3、换刀前对刀盘前方的工作面进行认真细致的检查，确认地层条件稳定的条件下进行换刀，在换刀过程中对工作面进行监视；特别应注意工作面突发性的涌水、涌沙现象；如果有少量泥土脱落，则在顶部塞入隔板；

4、开仓前，对盾构机各系统进行检查，保证其正常运转； 5、现场具有防暑、紧急救护医疗设备和药物； 6、土木工程技术人员时刻观察掌子面和土仓内部情况； 7、根据需要随时准备抽水；

8、从最后推进时用的浆液取出样品记录凝结时间； 9、当打开承力墙上的人闸门时所有碴土都需要清除；

10、由具有资质的人员进行地层监视和所有情况的报告，例如进来的水、裂缝位置、碎片或者材料的破裂；

11、监控并记录所有地层的情形和低煤气；

12、在检查期间提前进行地表沉降监控。控制室直接和监控人员保持联系；任何变化必须记录，并立即执行指令。

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