10、土压平衡盾构刀具更换工艺工法
17页1、土压平衡盾构刀具更换工艺工法1 前言1.1工艺工法概况 随着我国城市地铁的飞速发展,盾构法在地铁施工中应用越来越广。快速、及时更换损坏或磨损超限的刀具,对提高复杂地层中盾构掘进的工效至关重要。目前,国内还没有成熟的盾构刀具更换工法。本工法针对盾构刀具在常压和气压两种情况下进行更换。1.2 工艺原理保证掘进掌子面稳定的情况下,人员在土仓内将损坏或磨损超限的刀具的安全、快速更换为新刀,以保证盾构机正常掘进。目前国内采用换刀方法主要有两种:常压换刀和气压换刀。 常压换刀:在不加气压的情况下,利用土体的自稳性或提前注浆加固土体,人员在常压下进入土仓进行刀具更换作业。常压分两种:地层不需处理常压换刀和地层注浆加固常压换刀。气压换刀:利用盾构机自带的两台空压机和压气设备,对土仓内加气压,将土仓内的渣土用空气进行置换,用气压平衡水土压力,建立土仓内气压和掌子面水土压力平衡,人员进入土仓内带压作业,进行刀具更换。 2 工艺工法特点2.1 根据掘进掌子面稳定情况和地层透气情况,选择采用常压或者气压换刀。2.2 通过刀具更换记录,可以分析出刀具损坏的规律,为盾构掘进的参数选择提供依据。2.3 标准化作业、
2、换刀速度快、安全有保障。3 适用范围本工艺工法适用于常压或气压下对德国海瑞克盾构机和日本小松盾构机滚刀更换。4 主要引用标准4.1 盾构区间工程相关施工、设计图纸。4.2 盾构区间地质详勘和补充地质勘察报告。4.3 盾构区间施工调查资料。4.4盾构掘进隧道工程施工及验收规范(GB 50446)4.5地下铁道工程施工及验收规范(GB50299)4.6刀具设计图纸、技术参数及刀具更换指导书等。5 施工方法刀具更换方法为:在保证掌子面稳定的前提下,换刀人员进入土仓内将损坏或磨损超限的刀具的安全、快速更换为新刀。换刀步骤分为:根据地质情况、掘进参数和渣土分析情况,判断掌子面稳定性,选择换刀方式,人员进入土仓,检查刀具磨损情况并做好记录,拆出旧刀,安装新刀,刀具更换完后重新检查复紧刀具螺栓,人员出仓,关仓恢复掘进。6 工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程刀具更换工艺流程如图1。6.2 操作要点6.2.1 换刀方式的选择:刀盘前方掌子面的自稳性、地下水流失对地面的影响和地层的透气性是选择换刀方式的重要依据。根据地质情况和地面建筑物情况,提前选好合适的换刀地点,对地质情况达不到常压换刀条件的提前进
3、行注浆加固;加固的方式有搅拌加固、袖阀管加固、旋喷加固等。盾构机到达换刀点进行常压换刀,如果盾构机未到换刀点发生刀具损坏,盾构机不能继续掘进,停机前掘进模式采用的是敞开式掘进,此时可采用常压换刀;掘进模式采用的是土压平衡模式,此时可按以下步骤进行:1可在不掘进情况下出土23方土,观察土仓压力传感器的变化,判断掌子面的自稳性,如果自稳性好,可进一步出渣判断,确认掌子面的自稳性后进行常压换刀;2如果掌子面自稳性不好,可先通过泡沫管路手动加入空气,达到一个稳定土压(比停机压力要大0.3bar),根据地层中空气的流失流量来预判地层的保气性,如果保气性好,可继续选择进行气压换刀。换刀准备开仓检查围岩是否稳定换刀人员进入土仓清洗刀盘检查、确认更换刀具清理刀座、拆出旧刀具吊运出旧刀安装新刀将工具、材料等清理出土仓关闭仓门检查刀具牢固性新刀准备运输新刀到人闸运输新刀到土仓检查刀具是否换完继续掘进下一环换刀结束否是否是3如果地层保不住气压,可在加强管片二次注浆的基础上,进行泥浆护壁辅助作业在掌子面形成一道泥膜后气压换刀。图1 刀具更换工艺流程图4如果泥浆护壁作业仍然不能保住气压,则选择用水泥砂浆填仓加固
4、或地面加固后常压换刀。6.2.2 换刀前的准备工作1 常压换刀:换刀安全技术方案要经过审批同意,检查落实设备的完好性,检查落实换刀工具及应急物资准备到位。2气压换刀:换刀安全技术方案要经过审批同意,检查落实设备的完好性,检查落实换刀工具及应急物资准备到位,备用的空压机准备到位,身体合格的换刀人员到位,选定好合适的压气压力(一般以四分之三隧道断面处的水土压力为基准),土仓保压试验符合要求,用气压置换土压(出土到隧道截面的三分之二处)。6.2.3 开仓1 常压换刀:开仓前,应先打开人仓和土仓之间的平衡球阀(如果阀芯堵塞时用钢筋棍捅开),并用气体检测仪检测土仓内排出的空气。待气体检测仪未报警,土仓内外气压平衡,最上面的3个土压传感器的压力值为零时,再拆下土仓门螺丝,最后打开压板。在松开仓门压板螺丝的过程中,要严格注意土仓内压力的变化,发现异常时,立刻拧紧螺丝,以防异常情况发生。2 气压换刀:开仓前,压气作业人员进入人闸前先确认加压设备均正常运转,当人闸内压力等于土仓内压力时打开平衡阀,使人闸与土仓的压力完全一致后打开仓门。6.2.4 检查刀具1仓门打开后,先对刀盘前方土体的稳定性及地下水情况
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