浅谈盾构常压换刀施工方法

浅谈盾构常压换刀施工方法

内容摘要：

随着地铁建设规模的不断扩大，盾构施工以其安全、快速、高效的城市基础设施----城市地铁、市政公用管线、输油地下管道、煤矿开采等各类地下工程建设中得到广泛的应用。本文通过大连地铁1号线刘家桥～沙河口火车站盾构区间施工中根据盾构刀具磨损总结了常压开仓换刀地质选择和换刀流程及换刀过程的注意事项，为今后类似施工提供实践经验。关键词：盾构；换刀；常压；施工方法。

1、引言

随着我国轨道交通的不断发展，盾构法施工作为最安全，最有效的区间施工工艺。盾构法施工较适用软土地层，在存在孤石、鹅卵石、硬岩的地层施工较为困难，施工难度较大。由于受到底层条件及刀具磨损的影响，盾构机在隧道施工到一定工作量后刀具将会磨损如果不及时进行刀具更换处理而继续掘进，轻则无法保证掘进速度，重则盾构刀盘损坏无法掘进施工，甚至报废盾构刀盘。因此盾构在施工中开仓换刀是必要的工作。根据地质条件可采取加压和常压两种换刀方式。在不带压的情况下换刀选择地层比较稳定、无大量地下水涌出、无有毒气体存在的情况下进行，否则容易造成安全事故。因此对盾构机换刀地质条件选择和换刀工艺技术流程的制定就显得十分重要。

2、开仓换刀工作流程

（1）根据地质条件及掘进参数决定是否换刀。

（2）开仓前准备工作。在机电工程师和土木工程师沟通商议下，加强对施工区域的地质、水文等情况进行了解，把土仓内的土出干净或是出掉2/3 。以确保安全，并提出初步换刀方案。①设备物资供应风动扳手、风镐、1吨倒链3套、1T吊带5条、刀具吊耳5个、内六角、加强杆、防爆灯、水泵、风机、急救药品及气体检测仪等等。做好风水电方面的协调工作，保证换刀过程的良好环境和安全。②加强人员的培训工作，并成立急救小组联系外援。③开仓审批程序，开仓技术方案经过工程部与机电部讨论，由土木工程师和机电工程师确认，报项目经理签发，业主和监理同意方可开仓，下发技术交底责任落实到人，严格按照程序进行。④开仓前把人仓前的两个预留口打开，放出气体进行气体检测记录数据。

（3）验刀。从预留口处进行通风，约两小时后打开舱门，再次进行气体检测并记录数据，在此过程种需要来两个人配合。确保安全后方可进入土仓，一人进去抽水并冲洗刀盘。过后两人进去验刀，记录数据，包括每把刀的磨损量，是否偏磨，刀圈是否崩裂、漏油及压块螺栓是否有松动等。

（4）确定是否换刀。通过地质情况、前后两次磨损量的比较及标准来确定是否更换，当然刀圈崩裂，漏油及其偏磨的必须更换，压块松动或是刀具移位的拆除从新安装。保径刀具最大磨损量不能超过一公分。然后制定详细的换刀方案。

（5）刀具拆除。一般把需要更换的刀具转到空间相对较大、易于站人的地方，通常我选择3点和9点方向。抽完水后铺设踏板或方木站人。用风炮拆下楔块螺栓，取下两楔块，在取楔块的过程中由于刀具受力比较大，楔块比较难取，通常用顶杆放入楔块里面，用M30的螺栓将其顶出来，如果刀箱存在变形，楔块受到挤压则很难取出，这时我们用风镐震动楔块，同时用风炮打入顶杆螺栓，采用一边震动楔块，一边螺栓加力取出楔块。用扁撬杠活动刀轴致使刀具活动，将刀具翻转用吊耳螺栓拧入刀轴螺孔中，用吊带及倒链水平拉出，注意用力不能碰到人。

（6）刀具运输。在土仓口和人仓内各放一倒链，一拉一放，两倒链相互配合，缓慢将刀运出人仓，用同一方法将新刀运入土仓，在此过程中需要3人配合。运刀时一定注意安全，检查吊耳螺栓是否松动，吊带是否绑紧，吊钩是否安全。

（7）新刀安装。由于旧刀磨损，导致刀轴线与掌子面距离变小使新刀安装不上，所以用风镐将掌子面打出一定的空间。如果盾构保压良好可以在开仓之前对土仓进行打气保压，（土仓顶部和底部压力平均不能超过3Bar压力过大会破坏主轴承密封）收推进油缸，再收铰接油缸将盾体拉回，用于保证新刀安装空间。利用倒链及两撬杠将刀滚入刀箱内，注意刀轴方向，调整刀的安装位置，将刀定位之后放入楔块，用锤子敲紧楔块，在放入螺栓用风炮打紧螺栓，用锤子敲击楔块不动，且声音很实证明楔块压紧。

（8）整体检查。把所有安装的刀具重新检查一遍，复紧一遍，确保刀具安装无误，一定不能出现刀具安装错位，螺栓未打紧或是螺栓打紧楔块还未紧固的现象，实践证明刀具安装不精确，掘进一两环就破坏一把新刀，一把刀具非正常损坏就会影响整盘刀具的寿命，从而影响盾构正常掘进及施工进度。在整个换刀过程中刀具安装质量最为重要。

（9）刀具复紧。刀具换更换复推之后推力不能过大，新安装刀具在开掘过程中有可能松动在推进5环之后开仓进行复紧，以保证刀具安装质量。

3、换刀过程中注意的事项

（1）进仓之前确保无有毒气体且通风良好，保证土仓氧气供给。

（2）进入人仓的工作人员一定要佩戴好安全帽、安全带、安全绳等防护用品。

（3）由于仓内温度较高、湿度较大、进入前先喝水，且有人监护。土仓内必须有同时有2人，人仓1人。

（4）需要转动刀盘时，必须让进入土仓的人员撤离到安全区域，由专人操作，任何人不能擅自启动。

（5）仓内及周围严禁携带易燃易爆物品，禁止使用明火，禁止吸烟防止爆炸造成事故。

4、结论：

常压换刀技术是其他同类盾构特别是通过穿越高架桥、河流、等特殊地理环境是盾构机掘进中换刀的注意手段，在选择良好的地质情况下盾构常压换刀方法是比较安全可行的。

参考文献：

[1]竺维彬、鞠世健。复合底层盾构施工技术中国科学技术出版社

[2]海瑞克盾构换刀施工技术。........忽略此处.......