紧急填仓换刀与破除孤石技术

紧急填仓换刀与破除孤石方案若是盾构掘进过程中，遇到孤石，且刀盘结大量泥饼，刀具磨损及崩裂严重，已经不具备破岩能力的时候，须立即开仓清泥饼换刀。但由于刀盘所处位置为遇水崩解性地层，掘进掌子面自稳能力差；刀盘位置不具备地面加固条件，拟决定进行土仓注入水泥浆加固，待仓内加固完成后，实施常压开仓换刀清泥饼并破除孤石工作，如图5.3.1所示。施工前准备土仓内渣土清理土仓内连续注入水泥浆测量土仓壁温度检查注浆效果开仓后迅速清空土仓舱壁温度稳定1天后换刀掌子面稳定、做好刀盘开口防护合格螺旋机内充满渣土刀盘上方注入废机油图5.3.1填仓换刀施工流程图5.3.1土仓加固工艺流程将土仓内充填满水泥浆固结，固结形成一道不透水的水泥浆帷幕，帷幕与刀盘共同维持掌子面的稳定，实现常压安全开仓作业。如图4-1所示。通过对土仓检查后开仓，在开仓清理过程中口处等薄弱地方进行封堵，确保安全的情况下进行换刀清泥饼作业。图4-1土仓注浆加固示意图5.3.2土仓注浆施工顺序5.3.2.1清空土仓内碴土将土仓内的碴土清空，在出碴的同时，向土仓内注入压缩空气，使土仓压力维持在2.0bar左右，并避免上下波动过大。在土仓内剩余碴土约6m3时关闭螺旋出土机后门，仍开动螺旋出土机，使螺旋出土机仓内装满碴土，停止螺旋出土机，关闭前门，向螺旋出土机内注入泡沫，保证螺旋出土机内碴土的流动性、和易性。5.3.2.2注水泥浆从土仓壁2点球阀及10点球阀向土仓内注入水泥浆。在注浆的同时，打开土仓壁顶部12点球阀排气，直到排气孔排出水泥浆后关闭闸阀，最后利用土仓隔板最上面的闸阀注入浆液，直至注满仓为止。以上注浆过程均为边注浆边正反转动刀盘，刀盘转速维持在0.5~0.8rpm，由于注浆时间过长，超过水泥浆初凝时间，刀盘扭矩将越来越大，最后刀盘停止转动时需使刀盘与中心旋转接头位置处于水平位置。水泥浆液配合比：水:水泥=0.8:1.0，每800公斤水中可加入20公斤泡沫。水泥采用PO.32.5R普通硅酸盐水泥，注浆压力控制在3bar左右。注浆量为40方~60方。注浆前由盾体超前注浆管向土仓内与盾体注废机油。注浆材料及设备应在出土之前准备充足以保证能连续注浆，浆液制备应由当班操作手根据螺旋出土机出土情况提前通知，尽量保证在出空土仓后立即注浆。从注水泥浆开始至注浆完成后12小时内，须不间断向刀盘主轴承内打油脂。5.3.2.3测温注浆结束后，利用电子测温仪测量土仓壁各区域的温度，土仓内由于注入了水泥浆会有一个升温过程，待土仓隔板最上部的温度升到最高而下降到一定温度且持续1天时间不发生变化时，测温工作结束，具备准备开仓条件。5.3.3检查整个注浆效果1)首先检查仓内浆液凝固情况，判断能否开仓先打开土仓壁上的两个球阀，利用粗细10mm左右的钢筋向土仓内砸入，根据砸入的情况判断凝固的情况。然后再打开土仓门上方的球阀，同样的方法检查仓内凝固的情况，看是否还有水流出。如两个条件均满足，则可进行开仓工作。2)盾构机刀盘前方加固效果待土仓门打开后，先进行土仓清理。土仓清理完成后，观察掌子面泥浆帷幕固结情况和渗水情况。如两个条件均比较好，则换刀工作可以继续，做好刀盘开口的防护工作，能保证开仓的安全。5.3.4换刀作业程序及注意事项5.3.4.1更换刀具标准检查刀盘记录应备案并拍照留底。更换刀具按以下标准执行：（1）正面滚刀刀圈磨损量在25mm时即须换刀。（2）边缘滚刀刀圈磨损量为10mm时须换刀。（3）边缘刮刀及齿刀出现较严重崩齿或刀具上的合金堆焊层磨损较严重时须更换。5.3.4.2更换刀具流程（1）换刀班组在接受换刀工作后，必须明确所需更换刀具的编号及换刀步骤。换刀必须由底部开始，自下而上依次换刀（2）为了安全以及作业方便，可在土仓壁上安装换刀用的站人平台。（3）为了装刀工作的顺利进行，拆下的螺栓、垫圈、螺母、压块等必须集中放置在铁皮工具箱里。（4）滚刀的挡圈必须朝向刀盘圆心；刀具安装好后必须确保锁紧螺栓。5.3.4.3换刀注意事项（1）首先清空土仓（保护仓仓门开始，向掌子面凿约0.88米），由领班观察掌子面泥浆帷幕状况：若掌子面泥浆帷幕较好，可由当班操作手负责根据刀盘的刀具布置图和刀盘旋转角度，清一块刀口位置换一把刀；若掌子面出现渗漏，可根据现场情况，先用棉纱塞填渗漏点，再在土仓辐条上焊接钢筋将胶木板压在渗漏点上；若掌子面渗漏点较多，且出现涌砂相像，必须停止换刀，人员离开土仓，关闭人仓闸门，土仓重新充填水泥浆。（2）未清空土仓，不得进行换刀作业，否则掌子面一旦塌方将无法再次置换土仓。（3）清出刀盘后，在主舱的水管上接长水管冲洗刀盘，注意节约用水，主要是减少土仓内的排水量，在刀具冲洗后量刀。（4）更换刀具时，现场必须配备抽水设备随时抽水；（5）换刀之前在辐条之间架设木板及方木支撑掌子面，确保安全；（6）本次换刀作业，临时用材料工具的转换在副仓内完成。（7）提出螺旋出土机之前必须让其内充填满渣土，否则水泥浆进入螺旋出土机凝固，后果严重；（8）水泥浆液要准备充足，保证连续注浆；（9）自注浆开始至注浆后12小时（即浆液流动状态时）主轴承必须不间断打油脂；（10）进仓后首先抓紧时间凿空土仓（厚度约88cm）；（11）换刀必须自下而上进行，清一个刀口位置，换一把刀；（12）土仓渗漏点，水小用快干水泥封堵；水较大，能引就用小管引排。要及时抽排仓内积水。5.3.5孤石破除方案在土仓内刀具全部更换完成且掌子面稳定的情况下，仓内孤石利用岩石劈裂机或人工风镐进行破除；1)常压开舱；2)首先将液压凿岩机带入舱内，液压动力泵站放置在舱外，先从具有凌空面的岩石或具有夹层的岩石部分开始，然后依次向岩层中心推进，对风化球体进行快速钻孔，孔间距200mm，排间距300mm。3)钻孔完成后，根据孔数将多个液压劈裂机膨胀杆逐排塞入钻好的孔内，人员撤出，开启劈裂机破碎风化球体。4)检查风化球体破损效果，全部小于30cm时即可，否则重复破碎过程直至块体直径小于30cm，或是破坏岩层结构后采用人工风镐破除碎块并利用螺旋机排出或蛇皮袋装载清渣；5.3.6预算工作量5.3.6.1开仓换刀所需物资设备：PO32.5水泥：35T；泡沫剂：1.5T；废机油：300L；水玻璃：0.8T；聚氨酯：200L；岩石液压劈裂机QL-395：一台；刀具：依据实际磨损更换刀具数量而定；照明设备：12v照明灯3盏，大手电三个；葫芦：1.5t、2.0t及2.5t各2个；钢丝绳：长度合适的Ф8钢丝绳六根；气动扳手：（梅花扳手）：气动扳手一套（36#），梅花扳手（30#）4套；气管：气动扳手用气管30米；气动切割工具：一套；80T液压千斤顶：4套；抽水设备：3kw潜水污泥泵2个；通信设备：对讲机4个，电话1套；刀具检查量具：两个通风降温设备：通风配管：3/4”塑料软管40米；高压水枪：50Mpa1把；风镐：4把；空气检测仪：2个；输送空气与排气￠100管路：依据盾构机实际停机里程而定；撬棍一根、洛阳铲6把、小铲子6把、蛇皮袋：1000个、冰块200mm*200mm60块；防毒面具：5副；氧气呼吸瓶：1个；应急药箱：1套。5.3.6.2作业所需时间作业所需时间：45天。内地水泥浆液填仓换刀施工案例表单位名称作业区间所处地质条件作业年份换刀时间深圳市政工程总公司深圳2号线侨香站---香蜜站粉细沙、砾质粘土、全风化层、孤石2010年4月45天中铁一局深圳1号线儿童公园站粉砂、砾质粘土、全风化层、强风化层、孤石2009年8月50天广东水电二局深圳2号线蛇口段砾质粘土、强风华、孤石2010年2月35天广东水电二局深圳2号线大东区间粉砂、砾质粘土、强风华、孤石2010年4月40天中铁十三局深圳2号线2221标粉砂、砾质粘土、全风化层、孤石2010年6月40天中铁隧道局深圳2号线2223标粉砂、砾质粘土、全风化层、孤石2010年5月40天中铁十一局武汉地铁1号线粉砂、砾质粘土、孤石2011年5月55天广东省基础公司广州地铁三号线北沿线粉砂、砾质粘土、全风化层、强风化层、孤石2009年3月45天