盾构机刀盘换刀方案

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。降水井降水井换刀竖井降水井降水井图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25网喷混凝土锁口圈（30钢筋混凝土）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，速凝剂搅拌机喷射机压缩空气细骨料粗骨料水泥喷头水外加剂喷射混凝土作业在满足《锚杆喷射混凝土支护规范》有关规定的基础上，采用以下技术措施：①搅拌混凝料采用强制式搅拌机，搅拌时间不小于2分钟。原材料的称量误差为：水泥、速凝剂±1%，砂石±3%；拌合好的混合料运输时间不得超过2小时；混合料应随拌随用。②混凝土喷射机具性能良好，输送连续、均匀，技术性能满足喷射混凝土作业要求。③喷射混凝土作业前，清洗受喷面并检查断面尺寸，保证尺寸符合设计要求。喷射混凝土作业区有足够的照明，作业人员佩带好作业防护专用工具。④喷射混凝土在开挖面露出，挂网后应立即进行。a．喷射混凝土作业应分段分片进行。喷射作业自下而上，先喷钢筋网与开挖面间隙部分，后喷两钢筋网连接部分。b．喷射混凝土分层进行，一次喷射厚度根据喷射部位定，边墙宜为7～10cm，后喷一层应在先喷一层凝固后进行，若终凝后或间隔一小时后喷射，受喷层应用风水清洗干净。c．喷射混凝土作业应保持供料均匀、喷射连续。d．混凝土的回弹量不大于15%。⑤喷射混凝土表面应密实、平整、无裂缝、不得出现脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象，不平整度允许偏差为±3mm。4、竖井运输组织1）．竖井出渣竖井施工阶段出渣及通道施工阶段出渣方式相同，在竖井设井架，配备3台16T电动葫芦吊桶提升，其中1台作为备用。出渣吊桶采用钢板、角钢自制，长、宽、高净空尺寸为1.5m×1.2m×1.2m，每桶装土2.16m3。竖井施工阶段人工、风镐配合机械开挖直接装吊桶提升。通道施工时，用运土斗车人工将土运至竖井吊斗，电动葫芦垂直提升。2）．竖井进料竖井进料主要为人行通道、竖井支护及结构二衬所需各种材料，主要有：格栅钢架、临时钢支撑、钢筋、小导管、混凝土等。格栅钢架、钢筋、小导管、钢支撑及水泥等材料在现场直接装入吊桶下放人工运输，混凝土采用砼输送泵直接从输送管泵入模内。3）．提升设备及管线布置竖井内所布置的管线主要有：高压风管、通风管、给水管、排水管、混凝土输送泵、照明电缆、动力电缆等，同时还布置提升设备，提升设备须经沈阳市有关部门检验认可。四、换刀方法1）.刀盘拆除当右线掘进688m至DK19+700联络通道处，在此处开挖3m*7m竖井进行刀盘更换。先排净土仓内泥水，将刀盘表面冲洗干净，工作人员在竖井内检修刀具，更换刀盘。图4换刀平面图刀盘竖井