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1、 . 盾构带压进仓作业工法一、前言盾构施工以其平安、快速、高效在城市根底设施城市地铁、市政公用管路建立中得到越来越广泛的应用。当盾构机在硬岩或自稳能力较强的地段掘进时，因地层本身有自稳能力，不需要在土舱蓄压以提供额外支撑压力，这种情况下可在无压下直接进入刀盘作业。当盾构机在软岩、富水地段掘进时，由于地层自稳能力差，必须利用盾构机自身及配套设备来提供使地层稳定的支撑压力EPB，这种情况下便需采用带压进仓模式来进展刀舱的各项工作。盾构施工中不可防止的要遇到复杂地层、要穿江过河、也要经过密集建筑群。而盾构上承当掘进功能的刀盘刀具是损耗件，在施工一定长度后到达磨损极限就得检查更换，在这种复杂施工环境条
2、件下，很难实现敞开式检查和维修保养、刀具更换，利用人员舱带压进展换刀可以平安快速地解决这一难题。为了确保带压进仓检查刀盘及换刀作业的顺利进展，确保带压进仓工作人员的平安，保证刀盘检查及换刀作业顺利进展；通过有规律的检查刀盘，掌握刀盘及刀具在不同地层中的使用情况，使换刀作业规律化，防止刀具及刀盘的非正常损坏，需要一个完整的作业程序来实现。市轨道交通四号线大学城专线【小新盾构区间】土建工程在DK22+365DK22+875里程段下穿新造海，水道宽约510m、一般水深515.0m，最深17.0m，隧道围主要为7Z、8Z、9Z强、中、微风化混合岩，洞顶主要为6Z全风化混合岩层、5Z-2残积土。河床底隧
3、道最小覆土厚度8.37m，盾构通过新造海时要遇到高水压、硬岩掘进、软硬复合地层掘进等困难，在保证盾构设备和施工人员的平安的前提下，盾构在无自稳能力的软岩及软硬不均、含水丰富地段地层掘进时，特别是在新造海底长距离上软下硬地层段掘进时遇掌子面地层不稳的情况下，必顺通过带压进展刀盘刀具检查及刀具的更换。经现场屡次带压作业实践，总结形本钱工法。二、工法特点1、通过完善的自动保压系统和严格的操作规程规作业，使带压作业条件下人、机平安有保障。2、为盾构需长距离穿越江河湖海、下穿密集建筑物群等盾构无法实施敞开式作业的特珠情况下施工提供了一种有效途径，完善了盾构施工技术，拓展了盾构机适用围。3、可实现带压进仓
4、进展刀盘、刀具的检查和更换，进展有规律的检查刀盘、刀具，掌握刀盘及刀具在不同地层中的使用情况，使换刀作业规律化，防止刀具及刀盘的非正常损坏，保证设备完好率。三、适用围1、在盾构需长距离穿越江河湖海或下穿密集建筑物群等无法实施敞开式作业的特珠情况下的复杂地质隧道工程。2、实施带压地段刀盘前方周围地层要保证不发生大的气体泄露或该段地层经加固处理后到达带压作业所需的气密性要求。3、刀盘前方没有股状水出露或经加固后刀盘前方没有股状水。4、本工法适用于工作压力3.6bar1bar=0.1MPa以的带压作业。四、工法原理及关键技术图1 带压作业原理示意图压缩空气水、土压力一工法原理经过对刀盘前方地层加固处
5、理后，在保证刀盘前方周围地层和土舱满足气密性要求的条件下，通过在土舱建立合理的气压来平衡刀盘前方水、土压力，到达稳定掌子面和防止地下水渗入的目的，为在土舱维修作业创造工作条件。其工作原理如图1所示。二关键技术1、盾构机自动保压系统维修保养及操作技术。2、软弱地质及软硬不均地质条件下海底带压进仓检查刀盘及刀具更换技术。3、带压进仓作业人员的防病技术。4、特殊地质条件海底浅埋下的带压进仓施工管理及组织。五、工艺流程及操作要点一工艺流程带压作业工艺流程见图2“带压作业工艺流程图二操作要点1、超前地层加固为确保刀盘前方周围地层的气密性和有效封堵刀盘后部来水，带压作业前需利用设备自带的超前注浆孔对刀盘前
6、周围地层进展注浆加固。在施工过程中注意以下几点：停机土仓注膨润土超前注浆加固地层出土至人仓口部以下压力确定带压检查带压作业脱困掘进恢复正常掘进气密性试验刀具磨损严重或刀盘前形成泥饼造成掘进速度降低或碴温升高等掘进异常现象，经综合分析需停机进仓检查。否是图2 带压作业工艺流程图1在注浆前需向刀盘及土舱注满膨润土，注入压力稍高于掘进时的土舱压力，一方面以保证刀盘、刀具不被注浆体固结，同时可使泥浆能在可注性较好的地层有一定的扩散围和在掌子面形成一层封闭泥膜，增强刀盘前方地层的气密性和提高掌子面的自稳能力。2注浆管采用自加工的小导管，小导管按作业允许空间分节加工，通过设备自带的超前注浆孔分节打入地层，
7、每节段间采用丝扣连接；每个孔注浆完成并等浆体初凝后，及时抽出注浆管。3注浆浆液宜选用水泥-水玻璃扩散性好、凝结时间合理的双液浆，以到达充分加固地层和有效封堵刀盘后部来水主要是对切口环及以后部位的封堵的目的，提高掌子面地层在拟定压力围的自稳能力和气密性。4要选择适宜的注浆压力和终止压力，同时注意土舱压力变化，一方面保证地层的加固效果，另一方面不能因注浆压力过高而击穿盾尾、铰接密封以注浆压力瞬间值不大于盾尾和铰接密封的额定压力值为标准。5注浆完成后等待龄期，一般为8h，这时也要不停地转动刀盘，防止刀盘凝结无法转动。2、出土及气密性试验为了确保带压进仓作业平安顺利进展，进仓前必须进展土舱压气试验、测
8、定土舱渗水量和人员舱气密性试验等工作。在超前注浆工作全部完成并等强后，即可进展刀盘前和土舱的碴土输出，在出碴过程中，边出碴边补充气压，并随时注意土舱压力变化，以土舱压力不小于停机前掘进时的土舱压力，出碴至土舱碴土面低于人仓口部以下不能全部出空，以免发生螺旋输送机漏气现象。在出土和进展气密试验过程中注意以下几点：1出土要分阶段进展，翻开自动保压系统设定为设计值，将土舱中的碴土输出约1/3，观察土舱压力值的变化，同时安排人员观察江面上漏气是否严重，假设土舱压力无法保持，那么重新恢复注浆，假设土舱压力保持2h没有变化，那么继续出土至2/3，观察土舱压力值的变化，假设土舱压力保持2h没有变化或不发生大
9、的波动时压力变化值0.05bar，那么说明土舱压气试验合格。2土舱渗水量测定注浆封水只能封堵盾壳周围岩层、管片背后岩层中的裂隙水，对于掌子面上较大的裂隙水在压气情况下仍会不断地进入土舱。根据现场经历，测定的渗水量假设大于0.5m3/h，那么不能平安地实施带压进仓作业，必须采取平安稳妥的排水措施。3人员舱气密性试验人员舱是人员出入土舱进展维修和检查的转换通道，出入土舱的工具和材料也由此通过，通常情况下人员舱处于无压模式，带压作业时处于加压模式，而气密性试验是通过升压、降压试验来检查人舱门、土舱门、舱壁上各种管路是否漏气。根据现场经历，从0升压不装消音器至设计值不超过10min即为合格；降压操作过
10、程常会出现土舱门漏气现象，造成气压降不到0，现场实践得出假设降压后气压能小于0.3bar那么为平安，假设气压降不到0.3bar以下，那么需要带压进展土舱门密封的处理。3、带压进仓检查为了进一步判断掌子面的地质情况和刀盘刀具磨损情况，首先要由专业工程技术人员带压进仓对掌子面的地质情况和稳定性进展检查、确认，同时对刀盘、刀具磨损情况进展检查，确定换刀方案和各种带压换刀前的各项准备工作。地质检查的工作容有：掌子面地质情况素描、地层加固效果验证、掌子面出露水情况、地层取样，并综合以上因素对掌子面稳定性进展判定，同时拍摄工程照片。刀盘、刀肯检查的工作容有：测各种刀具的磨损量、测刀盘面板的磨损量，拍摄细部
11、照片等，并根据检查结果制定下一步工作方案。4、带压进仓作业根据技术部门制定的工作方案，施工人员在专业操仓和救生人员的配合下进展换刀、处理断螺栓、凿刀槽等工作。1减压方案确实定工程技术人员首先根据进仓检查情况和当前位置处的水土压力确定工作气压值，专业医务人员根据工作气压值、工作量大小、人员身体素质确定平安、稳妥的减压方案。2更换刀具刀具更换的原那么是先易后难，螺栓拆除采用风动扳手，螺栓紧固采用省力扳手，确保刀具安装质量。换刀过程中当遇到断螺栓时，一般采用以下两种处理方案：假设断口在螺孔之外，那么直接拆除；假设断口在螺孔里面，那么要用风动手钻打孔，用取丝器取出断螺栓，严禁采用电动工具。当刀具发生偏
12、磨后，在硬岩段掘进时就会在掌子面形成突出掌子面的岩石，为了使新安装的刀具在开场转动时以较小的贯入度切削岩石，同时防止新装刀具先接触岩面而出现局部偏载现象，因此必须将突出的岩石按技术要求凿除，否那么就会很容易损坏新装刀具，将严重影响施工效率，甚至造成其它严重后果。3减压出仓一般情况下，每组有效带压作业时间为3h左右在带压情况下作业人体很容易疲劳，工作完毕后按既定的减压方案进展减压、出仓，下一组人员进仓。5、完成收尾工作恢复推进换刀工作完成后，作业人员要将土舱所有的铁制工具拿出仓外，机电技术人员要对所有的刀具安装质量进展检查，确认无误后关闭土舱门恢复推进。六、设备配套及管理因带压作业属特种作业，设
13、备配置原那么以首先保证人员平安为目的。设备机具配备详见表1：表1 带压作业设备机具配备表设备名称规格数量备注设备自身必备的气压系统设备人员仓单仓或双仓1套带观察窗自动保压系统1套压缩空气供风系统1套应急照明系统1套通讯设备1套应急备用设备燃空压机10m3 ，压力10.3kg/cm21台电动空压机10m3 ，压力10.3kg/cm21台减压医疗仓1套急救用对讲机3台换刀机具风动扳手1把扭矩扳手1把导链1台照明灯假设干并备用手电筒4把说明： 1、10m3燃空压机是在当供风量缺乏、带压条件下须使用风动机具、突然停电须供风等情况时启用。2、10m3电动空压机是在供风量缺乏、盾构机自带空压机发生故障时启
14、用。3、减压医疗仓含供氧装置，自带人员仓减压发生故障时，进仓施工人员应迅速进入医疗仓减压。七、劳动力组织根据减压方案确定每天的进仓班次，每组作业时间约4h，每天进仓作业人员安排34个组进仓，共6个组，每组进仓安排4人，保证进仓作业人员24h只进一次仓。人员组织详见表2：表2 带压作业人员配备表序号工种班次每班人数合计备注1技术人员2土木、机械各1人2带压作业人员6424备用1组人员3专业操仓人员2244专业医务人员2125仓外效劳人员236八、质量控制及技术要求1 、各种准备工作由于带压进仓作业的特殊性，要求施工前的各种准备工作必须做充分，并经过技术部门的严格检查、确认。1各种设备的试运行技术人员及操作工人对盾构机上的自带设备进展检查、试运行；备用设备采用一列机车编组运至盾构机拖车附近，正确连接后进展试运行。2作业人员的身体检查、培训该项工作应委托有经历的专业单位完成：按照规严格对进仓人员进展筛选；并对进仓人员进展带压作业考前须知的交底培训。3河床声纳探测对河床进展声纳探测，其主要目的是为了探测河床有无塌陷，确认带压进仓的边界条件有无发生变化，为下一步的注浆封水、注浆加固方案确定提供依据。2、注浆封水、加固在带压作业前，首先要在盾构掘进过程过试验测定预定停机位置处地层的涌水量大小，并据此判断土舱与盾壳周围岩层、管片背后岩层的连通程度，
