盾体后移换刀技术措施

盾体后移换刀技术措施

任燕

中铁十二局集团第二工程有限公司厦门市翔安区361101

摘要：本文意在探讨全断面基岩施工，盾构刀具异常磨损不具备常规换刀时的特殊换刀方法。在施工中如何应对多种不利施工工况的换刀技术措施。

关键词：复杂地质；盾构机后移；换刀

1、工程概况

厦门市轨道交通1号线一标二工区将军祠站～文灶站区间右线起点里程YDK3+294.900，起点里程YDK3+955.342，右线区间长660.442m；左线起点里程ZDK3+297.143，起点里程ZDK3+957.585，区间短链17.815m，左线区间长642.627m。在YDK3+835.044～YDK3+850.964处设置一处盾构井，该盾构井兼作联络通道。区间在YDK3+856.102～YDK3+955.342段因基岩面突起，采用矿山法施工，盾构井段采用明挖顺作法施工，区间其余地段采用盾构法施工。

2、水文地质

将军祠站～文灶站区间范围内覆盖层主要为第四系人工填土层（Q(s)）、第四系全新统海冲洪积层（Q[4](al+pl)）、第四系全新统海积层（Q[4](m)）、第四系残积黏性土层（Q(el)）；下伏基岩主要为燕山晚期侵入岩--中粗粒花岗岩（γ），其中不均匀穿插辉绿岩脉（γδ）受地质构造和风化作用影响，岩石风化不均匀，中等～微风化基岩面起伏较大。最大抗压强度150mpa。

3、施工中遇到的难题

3.1开仓检查发现与地质勘查报告完全不同，处在全断面基岩内，基岩抗压强度100—120mpa，局部有裂隙发育，地下水较丰富。

3.2刀具磨损严重，部分刀具出现偏磨、断刀圈、等现象。经检查确认刀盘整体结构完整未受损伤、个别刀箱有小的变形但不是影响刀具安装。

3.3中心刀全部磨穿刀体（已全部报废），无法正常拆除，土仓内作业割除刀具作业量大、作业空间小、割除时间长等施工困难。

3.4在检查刀具磨损时发现中心区域6把中心刀磨损量达到150mm。相对应的岩体部出现一个直径约1.8m的突台。导致中心刀割除后无法正常安装新的刀具（采用凿刀槽的方法凿槽深度太大、基岩硬度太高，实现困难较大）。

3.5按照换刀程序首先对正面滚刀进行检查更换，无法正常更换的正面刀全部采用割除法。本次检查中正面及周边圆弧刮刀、齿刀磨损较小，个别齿刀有合金崩裂情况，经确认无需更换。

经过研究初步认为可以采用手持式液压破碎机，破碎中心区域的突台部分。在实际作业中土仓内钻孔（手持式液压钻机钻进强度为100mpa的突起岩面150mm，实际作业空间只有约900mm宽度，每班平均钻1个孔，依次速度需要2个月才能完成钻孔作业，若完成全部作业需2.5个月。工期将后严重滞后）作业难度远大于地面钻孔，导致作业无法实施。

为保工期进度要求启动了第二套方案，采用静力爆破。利用已钻好的孔安装膨胀剂，方案实施后发现效果不佳。经分析原因主要是地下水丰富，膨胀剂进水引起失效。采有其它爆破方式对地面影响太大不宜采用。

4、解决措施

4.1将土仓内的积土全部清理干净，土仓内增设照明、排水、通风等设施。

4.2检查盾尾刷是否完好。将盾尾密封腔内油脂打满，要求盾尾密封油脂必须从最内侧一道溢出为止。

4.3在刀盘中心旋转体与刀盘连接，左右两个对称位置焊接200型工字钢2道，及共计8处斜向45?加强型钢8道。上下焊缝必须满焊，焊角大于12，堆焊不少于3层。

4.4安装2台200T液压千斤顶，分别安装在200型工字钢与突起岩面之间，中间空隙用钢板填充临时焊接固定，焊接时注意温度防止因温度过高损坏液压千斤顶密封装置。液压泵站临时放置于人仓口外侧，防止堵死施工作业通道，确保设备作业前调试无误。

4.5在每个作业面配置无线电通信设备，包括：人仓观察记录人员、土仓液压千斤顶作业人员、液压泵站操作员、盾构操作室、现场指挥人员、专职安全员等，作业前通讯设备必须调试正常。

4.6将盾构后配套台车向前一侧轮子固定死，保证只能向后移动。管片拼装机旋转至零点位置，渣土运输车开倒最后一节台车处等候。

4.7在已拼装完成的最后一环管片与盾壳的间隙处均匀打入长度200mm木楔（中下部每块管片不低于3处木楔），安排专人随着顶进开始不断连续复紧，防止管片坠落压死盾尾刷。

4.8解开后配套台车拖拉油缸，对每个盾构后配套台车轮子加注黄油。

4.9顶进正式开始，保证土仓内2个200T液压行千斤顶与盾构主推油缸同步作业（顶进速度控制在10mm以内）。200T液压千斤顶进时，主推油缸及时缩回，顶进过程中现场统一指挥协调。

台车倒退150mm后及时固定死轮子。顶进完成后及时拆除顶进设备及焊接在土仓内的型钢辅助件。拆除液压千斤顶时安装1.5T的手拉葫芦，防止千斤顶掉入土仓。拆除完毕后检查确认是否有型钢掉入土仓，如有必须打捞防止掘进过程中卡死螺旋机。

4.10加速割除刀具（割除中心刀时先放油，防止齿轮油着火发生意外事故）进度并快速安装到位，刀具安装完成后进行二次紧固刀具螺栓，尽早关闭人仓门，恢复盾构掘进前连接台车拖拉油缸、解除盾构后配套轮子约束、顶紧主推进油缸拆除管片下垫的木楔。

5、安全保障措施

5.1换刀过程中严格执行已获批准的施工方案不得擅自调整、如调整需报批。

5.2作业人员专项安全教育，持证上岗，作业前每班组记录拍照留档备查。

5.3加强人仓及土仓内临电设施保护，必须具有防水防爆功能。

5.4土仓动火作业提前报批，做好通风排烟，土仓内积水及时排除。

5.5做发进出仓人员记录，增加仓内手持式有害气体检测设备。

6、技术经验总结

厦门地铁1号线将文盾构区间在复杂地层中，且非常规换刀过程中不断出现技术难题，经过专业的技术分析考证调配研究，合理地制定了一套完善的施工技术措施，安全可靠、顺利平稳地完成了盾构换刀施工任务，大节省了施工时间。经历了特殊地质情况和特殊始发条件下的盾构换刀作业，为厦门、福州等东南沿海地区的异常盾构、高强度硬岩施工刀具磨损的准确预判和换刀技术的积累了大量的施工经验，特别是针对福建省地区的盾构施工技术能力得到了大幅度提升。

参考文献

[1]谭善文.地铁盾构掘进施工开仓换刀施工技术[J].建材发展导向,2017,15(14):178-180.

[2]王江卡.深圳地铁复合地层盾构换刀加固施工技术[J].工程建设与设计,2015(4):139-143.