盾构机刀盘换刀方案上课讲义

盾构机刀盘换刀方案

一、换刀概述

由于沈阳地质复杂，硬岩较多，对盾构刀具的磨损比较大。盾构很难在不换刀具的情况下掘进整条隧道，所以要做好盾构换刀的准备。换刀分为计划换刀和非计划换刀两种。计划换刀指的是根据地质情况作出的换刀决定，非计划换刀指的是工作人员在盾构掘进过程中，通过检查发现刀具磨损情况非常严重，已经不能正常掘进，而作出的换刀决定。

计划换刀一般在地层强度发生很大变化的情况下进行。由于刀具根据其位置和工作原理，可分为片式割刀/撕裂刀和边缘刮刀。片式割刀/撕裂刀主要用于切削土层④-5，⑤-5圆砾层。在地层强度变化后，现有刀具不足以满足盾构正常掘进，一般要进行软硬刀具的更换。还有就是盾构要穿越特殊地段，在此地段很难进行刀具更换，或进行刀具更换的危险很大。这时要在穿越特殊地段前，进行刀具的新旧更换，以防万一。

二、换刀计划

根据刀盘磨损情况，计划在左右线隧道联络通道处，利用将来联络通道施工场地开挖竖井进行换刀。同时根据刀具及刀盘磨损情况对刀盘进行加工改造。

三、竖井开挖方法及主要技术措施

（一）施工总体规划

1、施工准备：施工前做好施工用临时水、电、风管布设；平整、硬化施工场地；测量放样及桩位复核、导线网布设；施工场地围挡；管线物探、改移及保护，建筑物保护，补充地质勘察。

2、施工顺序

施工周边降水——锁扣圈施工——土方开挖

1）施工周边降水：在竖井周边施工区域内，首先进行施工降水作业，降水井井深40米，井径600mm，满足地下水位在竖井底板以下。

2）锁口圈施工：竖井锁口圈施工完成后，进行提升塔架架设，提升塔架架设完成后，即进行竖井开挖施工。

3）土方开挖：土方开挖采用人工开挖，提升塔架出土，在现场堆土场存放，夜间集中外运，运输设备为自卸汽车；分层开挖，并及时打设小导管后安装格栅挂网喷射混凝土。

（二）施工方法及主要技术措施

施工竖井平面为矩形，净空尺寸为3×7m。平面图如下图

图1施工竖井平面图

1、锁口圈施工

1）．锁口圈基坑开挖，按设计要求地表下两米范围内采用人工开挖，防止破坏已有管线，如发现基坑内有管线，通知业主及有关部门，调查和切改管线。以下土体采用人工配合挖机进行基坑开挖，开挖后立即进行锚喷支护（C25网喷混凝土）。对基坑顶上1米图纸未设计喷砼范围也进行喷砼,防止坑壁土污染钢筋及混凝土。

图2锁口圈剖面图

2）．按设计绑扎冠梁钢筋，注意需在锁口圈基坑底部按设计图纸要求打入φ22纵向钢筋于下部格栅钢筋连接，以保证结构的整体性。

3）．锁口圈钢筋绑扎完毕后，支立冠梁模板，架设时应确保钢模板的牢固、可靠。按设计或施工需要要求埋设预埋件（在锁口圈适当位置预埋构件，作为人行步梯固定、管线定位使用），经监理工程师检查合格并签证后，然后一次性浇筑标号为C30砼至设计标高。

4）．预埋件的埋设及提升架安装。锁口圈施工时，需要预埋电动葫芦提升系统的预埋件，锁口圈施工完成一周后，开始安装竖井提升架，提升架由龙门架和两个16t电动葫芦组成。提升架委托有资质的单位设计、制作与安装，经有关部门检测合格后投入使用。

2、竖井井身开挖

1）、锁口圈施工完毕后，并达到设计要求强度后，架立提升塔架，即进行竖井开挖，基坑开挖遵循“由上而下，分层开挖”的原则。土方开挖采用人工配合小型挖掘机的方式，从竖井中间向四周随挖随支护，喷射混凝土采用标号为C25，喷射混凝土厚度为350mm。向下开挖土体，采用风动机具人工自上而下分段开挖，每次开挖高度1m，随挖随喷，喷射高度与循环掘进高度相同，喷射作业自下而上进行，喷射机置于井内时，拌合料采用管道随用随下，一直开挖到设计标高，格栅挂网喷射C25混凝土封闭井底。开挖过程中始终设置临时超前集水井，及时

排水。

在开挖至横通道顶部标高时，在横通道开口轮廓线拱部打设Φ42、L=3.5m ＠300mm超前小导管注浆加固马头门拱部土体，同时沿横通道轮廓线横插预留钢筋，作为横通道施工时初期支护的纵向连接筋。

施工竖井进尺须严格控制，支护必须及时封闭。

2）、随着向下开挖土层，焊接固定步梯，使步梯与钻孔桩之间牢固连接以确保安全，并绑扎保护网和施作扶手围栏。步梯的坡度、宽度要以人走在上面舒服为原则，这样就有了方便施工人员上下竖井的人行通道。

3）、最后，开挖井窝，施工竖井设井窝1个，临时竖井井窝的尺寸：对井窝进行喷锚支护，铺设防水层，绑扎钢筋，然后浇筑40cm厚混凝土，在开挖、出土施工中，提升吊斗可以存放在井窝中，以方便隧道内运土小车将土卸至吊斗中。

4）、竖井开挖期间，可能在围护结构表面会出现渗漏水，对施工很不利，根据渗水的来源、流量及压力大小，采用不同方法，大面积堵漏采用抹面堵漏法，即先堵漏后抹面，原则是以大化小，将面漏变为孔漏，将线漏变为点漏，使漏水集中于一点或数点，为最后堵塞漏水点创造条件，漏水点封堵后，认真进行防水抹面施工，防止薄弱部位又产生渗漏；局部渗漏水采用灌浆堵漏法。根据渗漏水的流量、流速以及渗漏部位，布置灌浆孔，并选用适宜的灌浆设备和灌浆材料，将浆液压入裂缝及孔隙的深部灌满、固化。使用的主要材料有水泥、水玻璃、环氧树脂、砂、水玻璃促凝剂等。

3、喷射混凝土施工工艺

1）．喷混凝土机具及工艺流程

喷射混凝土采用PZ-5B型喷射机干喷工艺，喷射用混凝土采用现场拌合，配合比根据试验配合比结合现场砂石料的含水率等得出现场配合比。

2）．喷混凝土的施工方法

①喷射机械安装好后，先通风、注水、清除管道内的杂物，同时用高压风吹扫岩面，清除岩面尘土。

②保证连续上料，严格按施工配合比配料，严格控制水灰比及塌落度，保

证料流运送顺畅。

③操作顺序：喷射时先开风，后进料，以凝结效果好，回弹量小，表面湿润光泽为准。

④严格控制喷嘴与受喷面的距离和角度，喷嘴与受喷面应垂直，有钢筋时角度适当调整，喷嘴与受喷面距离控制在1.0～1.5米范围内。

⑤喷射时自下而上，从竖井下部向上部喷射，避免死角，料束呈螺旋旋转轨迹运动，纵向按蛇行喷射。

图3 喷射混凝土干喷工艺框图

3）．原材料的要求

水泥：采用不低于P.O.32.5普通硅酸盐水泥，使用前做细度模数及强度复查试验，其性能符合现行的水泥标准。

细骨料：采用硬质、洁净的中砂或粗砂，细度模数大于2.5。

粗骨料：采用坚硬耐久的碎石，粒径5～15mm，级配良好。尽量使用碱性速凝剂，不得使用含有火星二氧化硅的石料。

水：采用不含有影响水泥正常凝结与硬化有害杂质的自来水（饮用水）。

速凝剂：使用前与水泥做相容性试验及水泥凝结效果试验，其初凝时间不得小于5分钟，终凝时间不得大于10分钟。掺量根据初凝、终凝试验确定，掺量不超过水泥用量的5%。

4）．干喷混凝土的技术要求

喷射设人工掌握喷头直接喷射混凝土。备采用PZ-5B型喷射机，