盾构换刀综合项目施工专项方案.doc
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1、珠江三角洲城际轨道交通网莞惠城际松山湖北大朗区间右线盾构换刀施工方案中铁十六局集团有限公司莞惠城际大朗工区二一二年十一月五日珠江三角洲城际轨道交通网莞惠城际松山湖北大朗区间右线盾构施工换刀方案编制:审核:审批:中铁十六局集团有限公司莞惠城际大朗工区二一二年十月五日目 录1、编制目及根据12、工程概况13、工程地质及水文地质状况23.1工程地质概况23.2水文地质特性34、检查及更换刀具作业谋划34.1 换刀内业准备34.2 作业内容44.3 换刀作业培训、换刀演习安排45、换刀操作规程45.1常压条件下换刀操作规程45.1.1 检查及更换刀具前准备工作55.1.2 换刀作业65.2带压条件下换
2、刀作业75.2.1加压前施工准备85.2.2 加压作业105.2.3重要技术问题175.2.4 加压开舱作业注意事项186、换刀作业人员安排207、地表监测208、应急预案208.1应急组织机构208.2应急准备和响应218.3应急物资228.4应急办法238.4.1在加压过程中应急办法238.4.2在减压过程中应急办法238.4.3在检查过程中应急办法238.4.4环境应急办法238.4.5突发事件急救办法241、编制目及根据为使刀盘刀具布置形式满足盾构机所处各类地层掘进规定,防止因刀具过度磨损、未及时更换而破坏刀盘构造,保证盾构施工生产顺利进行,制定本方案。岩土工程勘察报告;岩土工程补充勘
3、察报告; 松山湖北站至大朗区间平纵断面、联系通道、端头加固及隧道防水图; 盾构机组装图纸;2、工程概况 松山湖北站至大朗区间右线隧道起止里程是GDK38+359.00-GDK35+432.00,全长2931m,本段盾构隧道线路单一,设立为原则单线单洞断面,线路平面最小曲线半径为m,左右线间距约6m20m。隧道最大线路坡度为24.4,最小坡度为2.0,竖曲线半径为10000m,隧道拱顶埋深为10.537m。本区间盾构机为海瑞克土压平衡盾构,刀盘直径8830mm,其刀具涉及:单刃滚刀45把,双刃滚刀4把,齿刀58个,铲刀16组,刀具磨损保护3个。 图1 S591刀盘正面图3、工程地质及水文地质状况
4、3.1工程地质概况依照区域地质资料及既有勘察成果资料,拟建莞惠城际轨道交通线松山湖北至大朗区间隧道工程场地岩土层可划分如下:(1)第四系人工堆积层(Q4ml)人工填筑土:褐黄色为主,松散稍密。潮湿饱和,重要成分为黏性土及全风化片麻岩,厚0.512m,层底高程-9.7932.22m 。(2)第四系全新统冲积层(Q4al)淤泥质粘土:灰黑色,灰色,饱和,流塑,具有机质,压缩性高,并具流变性及触变性,场地内个别钻孔有揭露,呈透镜状体:粉质黏土:褐黄色,红褐色,灰色,可塑,重要成分为黏粒,粉粒,场地内局部地段分布,呈层状;粉质黏土:黄褐色,红褐色,浅黄色,灰色,硬塑,稍湿,重要成分为黏粒,粉粒,场地内
5、局部地段分布,呈层状及透镜体状;粉砂:浅灰白色,浅黄色,褐黄色,饱和,松散,成分以石英为主,分选性较好,场地内有个别钻头有揭露,成透镜体状;粉砂:灰白色,浅黄色,饱和,稍密,成分以石英为主,分选性较好,成透镜体状分布;粉砂:灰白色,褐黄色,饱和,中密,成分以石英为主,含少量黏粒,呈透镜体状;中砂:灰白色,饱和,松散稍密,成分以石英为主,含少量黏粒,场地内仅有个别钻孔有揭露,呈透镜体状;中砂:灰白色,黄褐色,饱和,中密,成分以石英为主,含少量黏粒,呈透镜体状粗砂、砾砂:黄褐色,灰白色,稍密,砂质均匀,级配差,呈透镜体状; (3)第四系坡残积层(Q4el)粉质黏土:褐红色,棕红色,褐黄色,可塑,局
6、部硬塑,以粉,黏粒为主,切面粗糙,且中压缩性。 (4)震旦系(Pzl)混合片麻岩按风化限度可分位1全风化混合片麻岩,2强风化混合片麻岩和3弱风化混合片麻岩三个亚层,分输如下:1全风化混合片麻岩:褐黄色、褐红色,岩体成土状,土夹砂状,各种矿物均已经风化为粘土或砂土,最大揭露厚度31.1m,层顶高程+3.4729.71m,层顶埋深3.825m。2强风化混合片麻岩:灰褐色、灰色,变晶构造,片麻状构造,节理裂隙发育,岩心成碎块状,厚0.4018.70m,层顶高程-20.0417.47m,层顶埋深11.042.9m。3弱风化混合片麻岩:灰褐色,变晶构造,片麻状构造,岩心成柱状及短柱状,少量块状,锤击声脆
7、,最大揭露厚度39.95m,层顶高程-22.6514.8m,层顶埋深14.945.0m。3.2水文地质特性(1)地表水本场地内无地表水系、湖泊、鱼塘及沟渠。(2)地下水场地内水文地质条件受本地气候、地貌、岩性、地质构造、地表水体及人类活动等因素影响,依照地下水埋藏条件可分为孔隙潜水、基岩裂隙水。孔隙潜水分布于场区内上部覆盖层、重要含水层为第四系人工堆积层素填土、第四系全新统冲积淤泥质黏土及啥砂层、残积层、全风化混合片麻岩中,其补给方式重要由大气降水补给及地表水补给,排泄方式为大气蒸发及地下径流;出去砂层中孔隙水由于上部被人工填土和冲积淤泥质黏土所覆盖,普通具微承压性。基岩裂隙水基岩裂隙水重要分
8、布于下部基岩中,重要赋存于混合片麻岩节理裂隙发育部位及强风化层中,含水层为风化、构造所形成裂隙带,水量较大。由于地层渗入性差别,基岩中水略具承压性,孔隙水及裂隙水局部具连通性。受大气降水直接渗入补给,水质普通良好。重要补给水源为大气降水,地下水排泄途径重要是径流。本次勘察期间地下水水位埋深1.005.45m,相应标高18.3532.71m。地表水,地下水对混凝土等建筑材料侵蚀性经钻孔取水样实验,依照混凝土构造耐久性设计规范并结合现场实际状况进行鉴定,判断成果如下:(1)GDK33+950GDK34+300段,地下水具酸性腐蚀性;(2)GDK34+300GDK34+800段,地下水化学无腐蚀性;
9、(3)GDK34+800GDK35+300地下水具侵蚀性CO2腐蚀性,同步具酸性腐蚀性;(4)GDK35+300GDK35+900,地下水具酸性腐蚀性;(5)GDK35+900GDK38+455段,地下水具酸性腐蚀性。4、检查及更换刀具作业谋划4.1 换刀内业准备每次准备检查、换刀完毕前,由设备管理部门准备刀具、刀盘检查登记表,进仓人员一方面对刀具进行检查,将数据精确记录,然后依照规范及盾构机操作手册规定,拟定更换刀具数量,换刀人员培训,换刀人员详细记录换刀过程及顺序并写出分析结论,得出刀具、刀盘磨损规律,以便对后来换刀提供更为科学根据。4.2 作业内容检查及更换刀具作业内容涉及:刀具与否损坏
10、及刀具磨损状况;搅拌棒耐磨层完好状况;刀盘耐磨层磨损状况;刀具安装部件如楔块、安装块、螺栓保护帽与否松脱或损坏;更换已经磨损刀具;依照盾构机将要掘进通过地层更换刀具;检查刀盘与否粘结泥饼;疏通刀盘盘面泡沫口等等。 4.3 换刀作业培训、换刀演习安排从参加本工程施工人员中选取20人参加换刀演习作业,提成四组,每组5人。从每组中选取1人任组长,指挥换刀作业。为培养换刀作业人员,要安排刀具拆装理论培训,并现场解说各种刀具拆装工艺,并动手操作,做到所有作业人员都熟悉各种刀具检查、拆装作业内容和技术要点。5、 换刀操作规程5.1 常压条件下换刀操作规程盾构机将要到达筹划换刀位置前掘进采用慢速推动和慢转刀
11、盘方式掘进,以减小盾构机对隧道工作面土体扰动。同步采用凝固时间短浆液进行同步注浆,并运用吊装螺栓孔对连接桥附近成形隧道进行二次补注浆,以增长盾尾附近成型隧道稳定性。采用转动刀盘和敲击盾壳方式防止注浆浆液与盾尾固结在一起。在盾构机停止推动后打开承压壁上卸水孔进行排水并记录水流量,报监理审批后实行刀具检查及更换作业。施工准备打开土仓舱门清理刀座拆除旧刀具作业人员进入土仓结 束检查、确认更换刀具继续掘进到下一环确认围岩稳定性运送刀具至土仓从土仓吊出旧刀具将工具、材料等清理出仓安装新刀具检查新刀具牢固性关闭舱门否是运送刀具至人闸新刀具准备图2 常压换刀作业流程图5.1.1 检查及更换刀具前准备工作停止
12、盾构机推动,依照工作面地质状况,排出土仓内1/2-2/3碴土,打开人闸与土仓间闸门冷却土仓,释放土仓异味;检查盾构机承力墙上球阀及闸阀,对堵塞球阀及闸阀进行疏通,保证可以正常使用;对盾构机各系统进行检查,保证其功能完好;对进行换刀操作人员进行换刀前技术交底,对换刀操作程序、安全事项等进行详细交底;准备好需更换刀具及其附件如螺栓、锁块等;准备好照明灯具、小型通风机、风镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等材料、工具及电焊机等机料具;对也许发生突发事件作好充分预计及应对办法;5.1.2 换刀作业(1)换刀确认一方面依照刀具,刀盘检查成果和刀具更换根据,拟定刀具更换详细数量和位置,然后报主管领导
13、审批后,由盾构队组织人员进行实行,同步告知机械班加工和准备缺损零部件,告知物资部准备刀具、刀盘修复材料和换刀工具.(2)刀具更换根据滚刀在刀圈产生偏磨、刀圈脱落、裂纹、松动、移位状况下必要进行更换,其他按边沿滚刀磨损量在510mm,正面区滚刀磨损量在1525mm,中心区滚刀磨损量在2535mm进行更换(以上数据为参照值,可按实际状况进行修正);刮刀合金齿缺损达到一半以上和耐磨层磨损量达2/3以上进行更换。(3)更换滚刀环节及规定固定和稳定安装台面;用吊带捆绑好滚刀,捆绑要牢固;使用吊链挂住滚刀;松掉自攻保护螺帽;移走球面垫圈,球窝及可调节压块;移去楔形块,使用撬棍滚刀撬出,如有必要,握住楔形块
14、螺杆;将滚刀拉出刀箱;移走滚刀;将新滚刀运至更换点;安装新滚刀,规定:安装之前清洁滚刀底座,检查与否有变形;同步注意滚刀方向,防止安装错误;装入楔形块;上紧可调节压块,球面垫片,球窝及自攻螺母;上紧螺母,规定:按照扭力规定!图3单刃滚刀安装图图4 双刃滚刀安装图(4)更换刮刀环节及规定拆开螺栓和自锁螺母;拔出刮刀;清洁刮刀座,并在其上喷一层薄油雾;遵循螺栓拧紧扭矩规定 ;(5) 更换齿刀环节及规定拆开螺栓和自锁螺母;拔出齿刀;清洁刀片座,并在其上喷一层薄油雾;遵循螺栓拧紧扭矩规定 ;5.2带压条件下换刀作业 5.2.1加压前施工准备5.2.1.1气压系统检修1. 在人员进舱前,全面检查压缩空气
15、系统功能。对空气压缩机和储气罐进行检查观测其工作压力与否正常。2. 检查并确认加压舱内各仪表、照明、时钟、通讯、供水系统及加热系统正常作业;3. 检查并确认加压舱密封性,可预先应用最高容许操作压力1.1倍去做气压测试;5.2.1.2有关配套设施检修、保养1. 对供电系统高低压配电间,进行一次检查,如发生外部停电,应保证尽快恢复。2. 检查并确认泥水循环系统正常作业(如进排浆泵、泥浆管路、进浆浆液、泥水解决设备等),保证在加压迈进行开挖舱循环降水及清渣工作时正常使用。泥水站有专人负责保证设备可随时正常工作。3. 检查并确认内、外循环水系统、排污系统及通风系统正常作业;4. 检查并确认盾构机其她有
16、关系统正常作业。5. 检查并确认进舱作业所需各种工具完好性。避免工作时所需工具不能正常使用,导致作业人员工作时间延长和压缩空气筹划外使用。5.2.1.3高压专业培训带压作业人员培训分为三个某些:理论知识培训、操作技能培训、心理培 训。当前培训合格人员共计20人。1. 理论知识培训:学习基本医学常识和急救办法。其培训效果要达到: 培训人员通过培训要懂得整个加压和降压对身体影响,以及整个过程中各自应当遵循规定和平衡外部气压和人体空腔内气压所要做出鼓气动作。熟悉在加减压过程中,什么状况属于正常什么状况属于异常。并能在浮现异常状况下做出对的第一反映:懂得基本减压病发病症状,并能依照自身状况做出判断。
17、2. 操作技能培训:对从事带压检查人员进行详细带压环境下技能培训。带压环境下技能培训顾名思义就是要在真正带压环境下进行培训其有关技 能。规定:在培训过程中被培训人员要纯熟掌握各种气阀用法以及理解各 种仪表显示内容代表什么状况,并可依照仪表显示对各种气阀进行对的操 作,在舱内人员还要清晰加热系统操作办法。此外还要清晰紧急逃生系统各种功能和逃生环节。3. 心理培训:高压培训成功与否都是以成功心理培训做为基本。由于大多 数人员在加压舱内作业经验局限性,会导致心情紧张。通过心理培训消除进舱人员疑虑,缓和压力,使得作业人员在舱内能基本保持平稳心理状态。5.2.1.4进舱人员甄选一方面尽量选定有带压作业经
18、验且头脑灵活人员;另一方面,进场人员必要进行体检,只有体检合格者才干进入土舱带压作业口;凡是患有心脏、呼吸系统、耳喉鼻疾病者均不得进舱。5.2.1.5工具物资准备进舱检查所需材料、工具准备尤为重要,所有材料、工具必要准备就绪后方可进行下一步工序。带入舱任何工具、材料必要要系有绳子,以免掉落无法拿出。详细见下表:表1 加压检查所需工具、材料表序号分类工具名称规格单位数量备注1清洗气管条12水管条13球阀1/2个24水嘴1/2个25照明低压照明灯具24V个2防爆6防爆强光手电筒个37测量及标记刀具磨损检查工具个18卷尺5m 把19钢板尺把210记事本本211油性笔个412安全防护护目镜个1013安
19、全带条814麻绳10米 条215急救包个116灭火器个2人闸内专用17供氧装置个518绝缘钳把119人行搭板个220通讯器材对讲机部421照相机防爆部122用水含盐饮用水充分23其她工具小尖铲把524手锤把225錾子把226铁锹把55.2.1.6地质和监测准备为了加压进舱安全,同步为此后常压修复刀盘/刀具做准备,在盾构机当前刀盘所在位置,隧道中线东侧7.5米处做地质补勘,和地质图对照,确认此处地层状况。在地面刀盘里程处设立3个地面控制点,监测地面沉降状况,换刀期间加密监测频率。5.2.2 加压作业5.2.2.1 作业流程各项准备工作制作掌子面泥膜土舱内注入膨润土浆液土舱内加入压力气体转动刀盘作
20、业人员进入主舱主舱加压至工作压力打开主舱与土舱之间互通阀打开土舱门进入土舱作业刀具检查刀具更换换刀结束、进入主舱、减压人员出舱土舱继续保压地面监测图2 加压作业流程示意图5.2.2.2 进出开挖舱1. 出入开挖舱程序物设部依照前期培训状况给作业人员建立档案。把身体状况相近人员尽量分派在一种工作组,每个工作组必要分派一名心理素质过硬作业人员作为组 长。在带压作业前依照每组人员实际状况和所需建立土舱压力设计编写加减 压方案。方案中需列出需要建立压力值,降压环节和每个环节需要时间以及在一种停留平台需要停留时间和总加压时间,详细编写数据参见隧道高气压作业减压表(如下)。表2 国内隧道高气压作业减压表压
21、力(kgf/cm2)高压下暴 露时间(h)上升到第一站停留时间(min)各停留站压力(kgf/cm2) 减压总时 间(min)高压暴 露总时间 h : min 停留时间(Min)2.42.11.81.51.20.90.60.32.73.01751525612 1255102030451304 1034515203040601926 123.03.3175101525742 142551015253550634 433.33.6185101525852 252551015203040501965 163.64.01810152025301233 3255101520304050602596 19
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