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1、-盾构施工开仓检查、带压进仓、更换刀具专项方案(DK1+788.5DK3+917.5)中铁十六局集团编制：审核：批准：中铁十六局集团天津西站至天津站地下直径线工程项目经理部2010年10月目 录1、工程概况21.1天津地下直径线概况21.2工程地质与水文地质31.3盾构机概况42、盾构进仓、更换刀具方法62.1带压进仓方法72.2常压进仓方法122.3更换刀具作业方法133、所需的人力及设备154、质量保证措施154.1质量保证组织结构154.2质量保证具体措施165、安全保证措施165.1安全保证组织结构165.2安全保证具体措施176、应急预案186.1应急救援小组186.2应急救援小组职
2、责196.2盾构进仓应急预案196.3盾构出仓减压防病措施20盾构施工开仓检查、带压进仓、更换刀具专项方案1、工程概况1.1天津地下直径线概况天津地下直径线是联系东北、华北及华东地区铁路路网的重要通道，其修建可提升滨海新区对外能力，发挥天津站和天津西站的作用，发挥部分城市轨道交通功能，沟通津秦客专与京沪高铁通道及滨海新区建设和发展均具有十分重要的意义。线路全长约5.005km，其中隧道长3.312公里。线路西起天津西站，上跨规划地铁六号线；穿越志诚快速路立交桥后，在规划泰达城北侧沿子牙河南马路下穿慈海桥、工业博物馆、明珠泵站、引滦入津纪念碑及南运河到达金刚桥；沿张自忠路下穿地铁四号线、狮子林桥
3、、海河及李叔同故居到达规划嘉海二期小区；在城东变电站与琴海公寓之间下穿胜利路及京山铁路后露出地面，上跨五经路地道在城际与普速车场之间进入天津站。线路出天津西站后以20下坡至工业博物馆，并以3.4继续下坡至张自忠路，随后以23上坡出地面到达天津站。工程总投资10.72亿。隧道设计为单洞双线，采用明挖法、盾构法等综合施工方法，有效减少了对周围环境的影响。盾构长度为2146m，明挖及路堑段1166.63m。建设单位：北京铁路局设计单位：铁道第三勘察设计院集团有限公司监理单位：北京铁建工程监理有限公司施工单位：中铁十六局集团有限公司明挖隧道围护结构主要形式为：地下连续墙和钻孔灌注桩+搅拌桩止水帷幕。盾
4、构隧道采用一台直径11.97m的泥水盾构机从天津站端始发，盾构隧道管片外径11.6m，内径10.6m，每环管片纵向长度1.8m。1.2工程地质与水文地质隧道范围内地层主要为第四系全新统新近沉积层(Q4si),第陆相层(Q4al)、第海相层(Q4m)、第陆相层(Q4al)、第陆相层(Q3al)、第海相层(Q3m)、第陆相层(Q3al)、第海相层(Q3m)、第陆相层(Q3al)；表层覆盖第四系全新统人工堆积层(Q4ml)。岩性主要为黏性土、淤泥质土、淤泥、粉土、粉砂及细砂。隧道内表层地下水类型为第四系孔隙潜水。赋存于第陆相层及其以下粉砂及粉土中的地下水具有微承压性，为微承压水。潜水地下水位埋藏较浅
5、，勘测期间水位埋深约为0.94.8m(高程1.77-1.45m)。潜水主要依靠大气降水入渗和地表水体入渗补给，水位具有明显的丰、枯水期变化，受季节影响明显。微承压水以冲击层21粉质黏土、11黏土为相对隔水顶板。31、31粉土、43、43、44粉砂、54细砂为主要含水地层，含水层厚度较大，分布相对稳定。勘测期间对微承压水进行了稳定水位观测，稳定水位埋深约为3.737.85m(高程为-4.55-1.17)。其承压水头为隔水顶板到稳定水位距离。根据抽水试验成果和室内渗透试验结果并参考地区经验，主要含水层渗透系数如下：素填土渗透系数K=0.0050.4m/d，杂填土渗透系数K=0.42.0m/d，粉土
6、渗透系数K=0.10.6m/d，粉砂渗透系数K=35m/d，细砂渗透系数K=89m/d。黏土、粉质黏土以及软土为相对隔水层，渗透系数K=0.0010.05m/d。根据铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定(铁建设2005157号),经取样化验，地下水腐蚀性如下：1)潜水的腐蚀性DK1+219.63DK1+700段对混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1，其他段对混凝土结构无侵蚀。2)微承压水的腐蚀性第一层微承压水对混凝土结构具硫酸盐腐蚀，DK1+700DK1+790.5段环境作用等级为H2，DK1+219.63DK1+700段环境作用等级为H1。1.3盾构机概况盾构机采用沈阳重工提供的Bento
7、nair1321/1125型泥水平衡式盾构机，主机长（盾体含刀盘）约11m，整机长度约为55m，盾构及后配套总重约为1600t，最小转弯半径：纠偏500m。表1 盾构机部分部件部分主部件部分部件参 数刀盘刀盘型式8 个辐条+面板分块数量3开挖直径11.97m先行撕裂刀38把切刀（含面切刀和中心切刀）295把重型切刀，24把重型中心刀周边刮刀16把周边刮刀最大磨损量32mm仿形刀数量2把仿形刀行程105mm周边保护刀24道，48把大齿圈传动装置、减速器、轴承密封使用寿命10000h（密封）工作压力6bar破碎机安装位置（内置/外置）内置式破碎型式鄂式驱动方式液压驱动最大破碎粒径500mm最大破碎
8、力1000kN盾壳型式无铰接式前盾直径、长度、钢板厚度11 952mm、长2405mm、厚60mm中盾直径、长度、钢板厚度11 940mm、长3800mm、厚60mm盾尾直径、长度、钢板厚度11 940mm、长4315mm、厚60mm盾壳工作压力6bar钢丝刷密封数量3 道，本工程施工中无需更换盾尾密封刷钢板束密封数量1 道盾尾间隙40mm人舱舱室数量2 个（1 个主人闸+1 个紧急人闸），配备双气路（一个正常使用，一个备用）容量3+2人舱门数量4个工作压力3bar压缩空气调节系统型式PID压缩空气调节器数量2套压力控制精度0.05bar工业气体压缩机能力standard 430 m3 /h
9、8 bar额定压力8bar储气罐容量1m3气垫空气压缩机能力2 * 1260 standard m3/h 8 bar工作压力8bar储气罐容量14m3过滤装置数量22 个安全设施紧急停机用锁定式按钮沿机器布置专用的紧急停机在拼装机控制盒上有锁定式按钮正常照明和应急照明1 套，沿机器布置消防设施1 套，沿机器布置管片拼装机位置安装了灯光报警器和声音报警器有害气体监测系统针对O2， CO, CO2, NO, CH4 每种气体设置两个传感器，总共10 个传感器.气体自动监测系统探测的气体种类O2, CO, CO2, NO, CH4 传感器数量102、盾构进仓、更换刀具方法本工程设计要求是一次性通过隧
10、道，其进仓作业是作为应急的工序，但却是目前解决盾构机仓内故障和换刀等作业的唯一途径，同时也是摸清掌子面水文地质最有效的方法。就盾构进仓的方式来说主要有带压进仓、常压进仓。2.1带压进仓方法带压进仓应该说可以适应于各种地层，特别是针对掌子面不能常压自稳及富水地层，如全断面软弱地层、上软下硬富水地层等不良地层，采用带压进仓是最安全的作业方法，但其工作效率低下。带压进仓的准备首先要根据之前的掘进参数等状况，对仓内的问题作出充分地分析和预判，对仓内所需的操作作出相应的预判；同时要根据计划开仓处的水文地质资料、停机前出碴土成分及数量、地表监测数据、掘进时同步注浆情况等参数的分析，确定带压进仓的实施方案及
11、技术交底。1）加大同步注浆确定带压进仓的位置后，对停机前的23环加大同步注浆量，从而达到加强封堵盾尾后部、管片背后地层止水的目的。视地层稳定性和渗透性，注浆量加大至理论注浆量的22.5倍，同时应注意同步注浆压力应与切口环泥水压力基本匹配，另外需要提高浆液的稠度，调整比重及凝结时间等。2）提高泥膜质量施工过程中应通过泥浆加入膨润土和CMC，调节泥浆的比重和粘度。泥浆参考值为1.3g/cm2，粘度参考值为30s，具体应根据水文地质条件以及相关掘进参数而定。3）封堵漏气通道在特殊情况下，如有漏气通道，可利用膨胀性材料进行封堵。利用盾构机中盾上的超前注浆孔，按圆周分4个角向外注入聚氨酯材料，遇水膨胀后
12、可有效封堵间隙以免漏气。图1 开挖面漏气示意图4）保压实验其流程如图所示图2保压实验流程图依据开仓处水文地质条件及埋深等资料，计算出掌子面理论顶部水土压力和其他部位侧压力（掌子面软弱地层高度）作为压力参考值；但主要根据保压停机时气垫仓泥浆液位相对稳定时的切口环压力，来确定本次带压进仓的工作压力。本工程中，设定压力应略高于切口压力1020kpa。检查出渣情况，主要看是否有渣土被带出，若无多余渣土被带出，说明开挖面土层稳定，未发生坍塌情况。5）带压进仓人员及设备准备由于带压进仓对人员和设备有着特殊的要求，因此带压进仓必须对进仓人员进行身体检查、理论及实践培训，配备专业的操舱医生。对于设备的检查应检
13、查显示仪、条形记录器、加热系统、钟、温度计、电话和阀，密封是否干净；检查并保证主仓上的双倍条形记录器正常工作，纸张充足； 检查主仓和中隔板上的密封门是否关闭并正确锁好。带压进仓作业程序及要点1）带压进仓流程如下所示，图3是直接从主仓进入土仓的示意图；图4是从准备仓进入土仓的示意图。图3 人员进入土仓 图4 通过准备仓进入土仓2）人员舱带压作业操作顺序（1）调节保压系统检查和清洁盾构主机的压缩空气调节站，确认此系统工作正常后关闭所有的阀门。为了检查刀盘或更换刀具的方便，须把泥水舱的泥水液面经排浆泵按要求排出一定的数量，排泥浆的同时加气保持舱内压力，避免压力降低造成开挖面失稳。打开保压系统的所有阀
14、门，调节压缩空气站，使得泥水舱的气压保持或略高于原来的土压。（2）人员舱操作人员舱的操作由受过专门培训的人舱管理员执行，管理员需要用到的操作和显示元件均放在人员舱的外面。检查所有部件（显示仪/条形记录器/加热系统/钟/温度计/密封和阀门）的功能。必须严格遵守和执行国家有关空气舱升/降压的规定和所有安全规则。通过了压缩空气测试并经过了相关培训的人员方可进入人员舱工作（患病或穿着湿衣服的人员不能进入）。（3）人员进出压力舱人员进入主舱，主舱升压a打开主舱内的双倍条形记录器并检查是否正常工作，纸张是否充足。b关闭主舱室的舱门并确定正确锁好（当在主舱在压力下工作时由于安全原因准备舱常常是没压力的）。c人员舱管理员要通过电话一直与坐在主舱中的人员保持联系。d人员舱管理员慢慢地打开通气主阀门，并按照说明缓慢地增加主舱室的压力直到到达预定的压力值（随时监测主舱内人员的健康状况，一旦出现任何微小的不适现象立即中断）。e主舱内的工作人员可按照要求调节加热系统。f在主舱与泥水舱之间进行了压力补偿后，主舱的人员便可打开主舱与泥水舱之间的门。g当主舱室的压力等于泥水舱的压力时，工作人员打开泥水舱门，进行安全确认后，进入泥水舱作业。h人员舱管理员停止条形记录器。主舱降压，人员离开压力舱图3 人员离开挖仓a工作人员离开泥水舱进入主舱。b关闭主舱与泥水舱之间的门和压力
