盾构掘进加压换刀技术,压气作业演讲文稿

压气作业(换刀)的施工技术及案例广州轨道交通监理有限公司米晋生陈跃进•1、压气作业的概念•2、为什么要进行压气作业•3、如何进行压气作业•4、注意事项压气作业的历史（1）Historyofusingcompressedairintunneling•与压气作业有关的历史人物和事件•Mr.Callodan早至1828年，欧洲人卡罗丹即提出在隧道施工中使用压气作业。但是没有进入实用。Asearlyas1828,usingcompressedairworkintunnelingwasbeensuggestedbyMr.Callodan.Butnobodywantedtouseit.•AdmiralSirCochrane1830年，发明气闸，使得人员可以进入开挖面。in1830heinventedtheairlock,whichmadeitpossibletoaccessthepressurizedworkingface.压气作业的历史（2）Historyofusingcompressedairintunneling•与压气作业有关的历史人物和事件•Mr.DeWittClintonHaskin一般认为，他是第一个构想在水平隧道施工中采用压气支撑开挖面、侧墙和顶板并将之变为现实的人，他为此于1874年2月3日取得了专利。在此之前，压气只用于垂直隧道的沉箱作业。1879年，在纽约Hudsonrailtunnel施工中（没有盾壳的敞开式开挖），采用的施工气压达到35Ib（2.45bar）。normally，Mr.Haskinwasregardedthefirstpersonwhoconceiveandputitintoactualpracticetheideaofemployingcompressedairinahorizontaltunnel,forthepurposeofassistingtoupholdtheearthofthesidewalls,ceilingandheadingsothatthesamecouldbeexcavatedandthemasonryorirontunnelputtherein.ThismethodwaspatentedbyMr.HaskinFebruary3,1874.PriortoMr.Haskin‘stime,compressedairhadbeenusedincaissonsinthesinkingofverticalshafts.1879,hiscrewsworkedundercompressedairatapressureof35lb,butwithoutashield.•JamesHenryGreathead1886年，他创造性地采用压缩空气防止在安装衬砌的过程中隧道进水。1889年，接手DewittClintonHaskin已在纽约修建了1600ft的哈德逊河铁路隧道（HudsonRiverrailwaytunnel），继续采用压气作业施工。但是没有在还剩下1600ft贯通前，公司破产。In1886,Greatheadbegananotherproject,boringtwintunnelsabout10-ft(3-m)indiameterwherehepioneeredtheuseofcompressedairtopreventfloodingwhiletheliningwasbeinginstalled.压气作业的历史（3）Historyofusingcompressedairintunneling•压缩空气在隧道施工中的用途：在早期的人工开挖施工中，压气主要用于防止地下水进入隧道开挖面并对整个开挖面地层连续提供支护；机械化施工条件下，一般目的是利用压缩空气防止地下水在维护掘进机刀盘的过程中进入维护工作区并对隧道开挖面提供临时支护。TBMswereusedandregularmaintenanceofthecutterheadswasnecessary.Theuseofcompressedairwasneededtopreventgroundwaterfromseepingintotheworkingareaandtosupporttunnelfaceduringsuchmaintenance.•适用的压力范围：见诸报道的在0.6bar~6.9bar之间，一般在1.8~3bar，超过4.5~6.9bar时，需要采用很高的潜水技术和设备。应用(1)Application-1-2•哈德逊河底隧道/HudsonRiverTunnel（1874－1904）应用(2)Application-2•在芝加哥地铁隧道中的应用：地点/Location:芝加哥/Chicago,IL时间/Date:1940年6月/Jun,1940气压/Pressure:0.7bar~1bar工程/Project:芝加哥首个地铁工程，7.7英里双线隧道/firstsubwaysysteminChicago,7.7miledoubletubesystem应用(3)Application-3•1892年，在滦河大桥施工中，詹天佑采用“气压沉箱法“建筑基础，是中国最早的压气作业先驱。In1892,Mr.ZhanTianyouusedcompressedaircaissontobuildLuanheRailwayBridge.It’sthefirsttimeusingcompressedairworkinChina.应用(4)Application-4•2003年10月，越南“BayChay桥”采用气压沉箱法施工桥梁下部工程。这是越南首次采用气压沉箱施工法。1.2、压气作业的概念•压气作业是利用压缩空气平衡盾构围岩水土压力，使其保持稳定,通过人闸实现操作人员在气压状态下检查、更换刀具等项工作。在压气作业过程中环境是在土仓内或人闸内，还有一个条件是在一定的压力条件下.适用的压力范围在0.6bar～6.9bar(0.06~0.69Mpa)之间，一般在1.8～3bar，超过4.5～6.9bar时，需要采用很高的潜水技术和设备,主要作业操作者是工人(进入土仓和人闸内的检查人员)和其它辅助人员(人闸外的加压\减压操作控制人员)，作业的目的是检查或更换刀具.人闸结构进土仓前舱主舱作业人员在人闸内人闸外压力表人闸内观察孔作业现场土仓内围岩二、为什么要进行压气作业•在盾构掘进过程，由于地层对刀具的磨损及其它原因，造成掘进困难，必须停止掘进查明原因，如需查明刀具的磨损情况及刀盘的完整性，即必须进入土仓内进行检查。由于受地层的复杂性和围岩的稳定性的影响，不是在所有地层中都能直接开仓检查。在此情况下只有通过采取其它的方法或措施才能开仓检查，如通过对地层的加固、压气作业等方法。至于采取什么技术措施，要通过对方案的技术、经济、安全等方面的综合比较，只有通过比较，进行压气作业是最合适方案，才能进行压气作业。三、压气作业的施工技术•3.1:前期的准备工作•3．1．1方案的比较和确定•3．1．2人员的准备•3．1．3人闸及其它设备的准备•3．1．4气压的确定•3．1．5压气作业安全技术交底•3.2:作业过程•3．2．1加压过程•3．2．2换刀作业过程•3．2．3减压过程3.1.1方案的比较和确定•由于受地层条件的影响,对于开仓检查有不同的方案,有直接开仓、经地层加固后开仓、带压开仓（压气作业）。采用什么方案，必须进行安全、技术、经济比较，在方案比较中应将安全放在首位。通过比较后采用压气作业方式，要进行施工作业方案的编写、审查、报审等工作，以及进行人员的准备、技术的准备、机械设备的准备等工作。•压气作业方案的主要内容应有：一、工程概况；二、组织机构；三、施工准备:1、工具准备;2、工作人员;3、空压机检查;4、人闸检查;5、人闸加减压试验;6、气压的确定；四、压气作业:1、土仓加压：2、作业过程;3.加减压操作人员；五、注意事项；六、应急预案；七、减压病防治3．1．2人员的准备•压气作业人员必须是经过培训，且通过工作前身体检查的健康工作人员。培训内容有医学防治知识教育，使其了解减压病的发生原因及防止方法;换刀作业的工作程序和工作方法;仓内安全防护知识；对地层稳定性的判别。人闸设备的构造和压气作业设备的操作。3．1．2．1压气作业人员•压气作业过程中至少具备以下人员：•压气作业主管；•人工作业主管；•人闸值班员和紧急医疗舱值班员；•人工作业员工，包括领班（至少两人）；•在压力环境下，负责紧急通道的候补压气工人；•指定的潜水医生（随时待命）。1、压气作业主管•由项目经理指派，任何压力环境下的作业均由有资格的压气作业主管指挥，其职责如下：•承包方应指定一个经过大量培训并且有实际经验的专人负责此项建筑工程；•根据程序中的安全规则，确保所有安全防范措施的实施；•帮助所有被选员工适应压气作业；•确保进入压气环境的所有员工体检合格，并受过适当的培训；•作业前，通知指定的医学监护（如果可能，记录24小时内从作业开始到结束的详细资料）；•和人闸值班员/人工作业主管取得联系后，安排指定的医学监护对所有减压病患者进行减压治疗；•在作业过程中，必须全面控制随时发生的紧急情况，包括抢救减压病人和其他受伤患者；•在需要人工作业的地方，务必与隧道管理员共同策划主刀具的更换工作。•经项目经理批准的有资格的压气作业主管必须在现场。2、人工作业主管•监督隧道内的人工作业，其职责如下：•确保所有准备工作（包括作业前清查工作）的完成；•及时联系压气作业主管和人闸值班员，为减压病患者减压；•在人闸和工作舱外，监视高压作业。如果要找人替换，只能由有资格的工作人员进入高压环境；•每次作业，必须协助挑选合适的压气工人；•确保每队至少2人；•指挥隧道内所有特殊列车（拖车）的移动。3、人闸值班员•在人工作业时，人闸值班员必须控制好人闸，其职责如下：•在作业过程中，除非有特殊情况发生，否则不得离开。•按照加压和减压的标准程序、减压表和最大允许工作时间，来控制人闸。•一旦出现紧急情况，必须立即采取安全措施，并向压气作业主管汇报。•按照规则，每次高压作业时，都必须准确无误地记录并保存作业的加压时间、工作时间和减压时间。•作业期间，必须一直在人闸现场，并且只能执行此项工作和任务。•只能在紧急情况下进入高压环境，并且只能由有资格和能力的人来顶替。•严格控制以下人员进入压气环境：•◇未经培训和不够资格的员工；•◇感觉不适的员工；•◇无经验的员工，除非由经验丰富的员工带领。•每个员工在允许进入压气环境前，必须查看他们上次从人闸出来的时间。•监视并控制工作舱和人闸内气体的质量。•确保人闸内无人抽烟，并且没有带入易燃物质。•将资料填写在队员的值班日志上。•在作业开始前，完成人闸和医疗舱的清查工作。•在作业结束后，完成人闸和医疗舱的停工清查工作。4、人工作业领班•领班负责压气环境下工作的执行，职责如下：•每次作业期间，直接与人闸值班员联系，并听从人闸值班员的指示。•负责不受人闸值班员控制的所有生产进程，包括但不受限制：•监视开挖面地稳定性；•清洁刀盘和刀具；•测量和记录刀具的磨损量；•按生产需要，更换刀具；•负责高压环境下所有员工的安全；•以合适的速度执行加压，确保所有队员没有出现耳朵和穴位的不适的现象。5、人工作业的员工•员工直接服从领班的安排，有以下职责：•在压力环境下作业，须遵守安全守则；•在酒精和药品的影响下，不得参加作业；•作业期间，不许抽烟；•作业后，必须24小时佩戴身份牌；•作业前后，在工地一旦感觉不适或出现DCS症状，必须首先向MI主管汇报；•离开工地后，如果有DCS症状或其它任何不适，必须立刻向CAOS或AMP汇报；•人工作业队是在压力环境下进入工作区作业的人员，所有压气人员必须按标准进行培训，并且必须通过规定的体格检查。。6、紧急人工作业的员工•指派的紧急人工作业员工必须留在靠近人闸的地方，并随时做好加压的准备，以便协助工作舱内的作业。7、医疗舱值班员•在人闸现场，高压作业期间，必须有一个有资格的人闸