盾构带压进仓作业工法

盾构带压进仓作业工法

3.9.1 工艺概述刀具磨损严重或刀盘前形成泥饼造成掘进速度降低，扭矩增大或碴

温升高等掘进异常现象，

需停机进仓检查。当盾构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，这种情况下可在无压

下直接进入刀盘作业。当盾构在软岩、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行刀仓内的各项工作。

带压进仓作业工法是经过对刀盘前方地层加固处理后，在保证刀盘前方周围地层和土仓满足气密性要求的条件下，通过在土仓建立合理的气压来平衡刀盘前方水、土压力，达到稳定掌子面和防止地下水渗入的目的，为在土舱内维修作业创造工作条件。

3.9.2 作业内容刀具更换作业包括：初步计划、开仓审批、掌子面地层处理、气密性

试验、刀盘检查、刀具

更换、试掘进、恢复正常掘进。

3.9.3 工艺流

程图

3.9.4 工序步骤

一、初步计划负责刀盘的工程师根据总体规划，结合近期盾构机的掘进报告，可

以初步的提出刀具的更换

方案，提前做好设备、材料的准备，并与土木工程师及掘进司机沟通，确定准确的开

仓地点和时间。

二、开仓审批开仓的技术方案经过工程部与设物部讨论，由两部部长签认，报予

土木总工程师审批，同意

后，方可开仓，并将结果报公司经

理。三、掌子面地层处理

1.泥水平衡盾构泥水平衡盾构掌子面处理主要是掌子面泥膜

的形成，其形成的过程为：

（1）拌制泥浆

①制浆材料：水、制浆剂；

浆液配比：水：CTS H-1 制浆剂：CTS H-2 制浆剂：CTSH-3 制浆剂=30000：325：325：325（质量比）

②浆液性能要求：泥浆粘度＞150Ｓ

③泥浆拌制方法：在泥水分离站利用专用制浆设备拌制３0m3 新鲜浆液，静置2～

3h 待用。

（2）运输浆液

①用6立方米的泥浆罐车将拌制好的泥浆运至盾构始发井端头；

②利用始发井端头的下料管将泥浆输送至井下的砂浆运输车内，下料前需将砂浆

输送车彻底清理干净；砂浆运输车将泥浆运至工作面，并将泥浆输送至注浆罐内。

（3）清洗刀盘仓通过泥浆循环旁通模式充分清洗刀盘仓，一直到进出浆比重基本相等，清洗完毕。并通过旁

通循环将气仓的液位保持到最低。

（4）形成泥膜

用注浆泵通过预留的注入口，向刀盘仓注入拌制好的泥浆20m3，泥浆注入的同时，要以较低的速度不断转动刀盘，将新鲜浆液与掌子面的泥浆混合均匀，当土仓液位较高时通过开启旁通阀和出浆阀使用P2.1 泵和P2.2 泵抽浆降低液位，降液位时注意不能使土仓压力有太大的波动。刀盘转到要求位置停止转动刀盘，静止1个小时，泥膜形成。

2.土压平衡盾构土压平衡盾构掌子面处理是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，处

理方法为利用设备自带的超前注浆孔对刀盘前周围地层进行注浆加固。在施工过程中

注意以下几点：

（1）在注浆前需向刀盘及土舱内注满膨润土，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范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，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）注浆浆液宜选用扩散性好、凝结时间合理的双液浆，以达到充分加固地层

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范围的

自稳能力和气密性。

（4）要选择合适的注浆压力和终止压力，同时注意土仓压力变化，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）,同时要注意防止浆液流到盾尾周围，造成再次掘进时推力太大。

（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。四、气密性试验为了确保带压进仓作业安全顺利进行，进仓前必须进行人员舱气密性试验、土仓压气试验和

土舱渗水量测定等工作。

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1．人员仓气密性试验人员仓是人员出入土舱进行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

常情况下人员仓处于无压模式，带压作业时处于加压模式，而气密性试验是通过升压、降压试验来检查人仓门、土仓门、仓壁上各种管路是否漏气。根据现场经验，从0升压（不装消音器）至设计值不超过10m in即为合格；降压操作过程中通常会出现土仓门漏气现象，造成气压降不到0，现场实践得出若降压后气压能小于0.3bar 则为安全，若气压降不到0.3bar 以下，则需要带压进行土仓门密封的处理。

2．土仓压气试验

（1）泥水平衡盾构

将泥仓液位设定在某一值（一般是50%），然后将泥仓压力设定为某一值，保持2h，然后升高设定压力，再保持2h，依次对压力进行升高直到设定压力达到最大设计值，如果液位没有变化或变化不超过2%，则表明泥仓压气试验合格。

（2）土压平衡盾构机

打开自动保压系统设定为设计值，将土仓中的碴土输出约1/3，观察土仓压力值的变化，同时安排人员观察地面上漏气是否严重，若土仓压力无法保持，则重新恢复注浆，若土仓压力保持

2h 没有变化，则继续出土至2/3，观察土仓压力值的变化，再保持2h，若土仓压力没有变化或不发生大的波动时（压力变化值＜0.05b ar），则表明土仓压气试验合格。

3．土仓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仓。根据现场经验，测定的渗水量若大于0.5m3/h，则

不能安全地实施带压进仓作业，必须采取安全稳妥的排水措施。

五、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行检查、确认，同时对刀盘、刀具磨损情况进行检查，确定换刀方案和各种带压换刀前的各项准备工作。

地质检查的工作内容有：掌子面地质情况素描、地层加固效果验证、掌子面出漏水情况、地层取样，并综合以上因素对掌子面稳定性进行判定，同时拍摄工程照片。

刀盘、刀具检查的工作内容有：测各种刀具的磨损量、测刀盘面板的磨损量，拍摄细部照片等，并根据检查结果制定下一步工作方案。

六、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

员的配合下进行换刀、处理断

螺栓、凿刀槽等工作。带压进仓作业流程如下：

1．确定减压方案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、人员身体素质确定安全、稳妥的减压方案。

2．更换刀具刀具更换的原则是先易后难，螺栓拆除采用风动扳手，螺栓紧固采用扭力扳手，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：若断口在螺孔之外，则直接拆除；

若断口在螺孔里面，则要用风动手钻打孔，用取丝器取出断螺栓，严禁采用电动工具。

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），工作结束后按既定的减压方案进行减压、出仓，下一组人员进仓。

七、试掘进经过检查，确认刀盘内没有人员、换刀工具或者其它物品，关闭仓门，

准备开始掘进。在掘

进之前，刀盘以低速空转5-10 分钟，直到刀盘扭矩值很小且没有大的变化，逐渐加大推力，并保持1到2环的低推力推进，再根据掘进情况和碴土的状态选取正确的

掘进参数。

3.9.5 质量控制说明

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