盾构施工过程中进仓技术若干探讨

关键词：盾构；施工；进仓；加压

目前，盾构在砂卵石地层中掘进刀具磨损严重，因此选择合适的时机进仓对刀具进行检查及更换就成了一项无法回避的任务。
在盾构工法施工中，进仓对刀具进行检查处理大致有三种方法：一是加压进入土仓进行检查；二是对前方土体进行土体进行加固后在常压情况下进仓检查；三是从地面向下做竖井到刀盘前方从而实现对盾构刀具的检查和维修。我单位在进行北京地铁五号线17标段盾构推进的过程中，成功采用了前两种方法进仓对盾构刀具进行了检查和更换。
1、加压进舱检查及操作
　北京地铁盾构施工主要采用的是土压平衡式盾构机。在盾构机正常施工时，利用土舱内流动的土体来维持工作面上的土压平衡，见图1。 在施工过程中，根据具体施工情况有几点需要注意的是：
（1）加压操作采用分阶段排土、分阶段加压的方式进行；
（2）工作面最终压力要求比设定土压力高0.1~0.2bar左右；
（3）在开舱作业过程中，应尽量维持此压力，并通过进气阀的操作使气压的变化值控制在可控范围之内；
（4）当需要加入添加材料以保证土体气密性时，应向向舱内加注膨润土浆液，转动刀盘使舱内砂土内与膨润土能较好的混合，并能较深地渗入地层中，在开挖面形成一层比较厚的泥皮，从而达到保证气密性的效果；
（5）土建工程师确定开挖面的稳定性，确认安全后，方可进土仓工作；当开挖面有异常情况时，应立即组织工作人员退出土仓，关好仓门；
（6）设置两条以上通讯线路，保持压力仓内仓外、地面及外界相关单位、部门联系畅通，如有异常，及时联系；
（7）设专人对地面房屋及地下管线进行监控和巡视，发现异常，及时请示处理。
2、无压开舱维修
2.1 无压开仓土体加固技术措施
首先根据开仓所在位置的地质分析选择合理的加固方法，对地层进行地质改良，使松散土体得到充分填充及密实，形成具有一定支撑保护能力的复合地基，达到加固的目的。确保拱顶上部管线及建筑物的安全，从而保证盾构机无压开舱检修施工顺利进行。我方在施工过程中采用了注浆加固土体的方法作为地质改良措施以确保无压开仓的正常进行。
（1）注浆加固区域的确定 根据盾构机的停机位置，所要加固的注浆加固区域见图2所示。
（2）注浆施工工艺及效果 根据实际的地质条件，浆液选取详见表1所示。溶液由A、B液组成；悬浊液由A、C液组成。 注浆加固的效果良好，原拱顶位置存在的空洞已回填密实。
2.2 无压开仓施工作业面处理
对周围土体进行地面注浆加固之后，在无压开舱进行刀盘修复和刀具更换前还须对开挖面前方和盾构机上方的土体进行支护，以保证施工人员的安全。具体做法为：
（1）从刀盘与盾体之间的空隙插入木板，同时从刀盘开口处向前进行一定的开挖，作为进仓施工作业面，见图3。
（2）为了保证开挖面的稳定，最大限度地不扰动工作面前方和上方的土体，在前方和上方喷射混凝土处理，然后再做支撑。
3、刀具检查和更换方案
3.1 刀具检查 进仓后对刀具检查的步骤如下：
（1）刀具外观检查 检查刀盘上所有刀具螺栓是否有脱落现象；刀圈是否完好，有无断裂及弦磨现象；刀体是否有漏油现象；挡圈是否断裂或脱落，着挡圈脱落，还应检查刀圈是否发生移位。
（2）刀具螺栓的检查 查用手锤敲击螺栓垫，听其声音来辨别螺栓的紧固程度，或一边敲击一边用手感觉其振动情况来辨别螺栓的紧固程度。
（3）刀具检查过程中，应对加压的全过程压力进行记录；刀具检查的同时，对每刀具进行编号，记录刀具的磨损量，并提供刀具检查报告。
3.2 刀具更换的标准及更换操作
根据相关介绍，盾构刀具磨损的建议标准是：周边刀磨损量为5~10mm，齿刀磨损量为8mm左右时就必须进行更换。这个指标的确定和刀具耐磨层厚度有很大关系。更换刀具步骤如下。
（1）每次更换时，工作人员先将刀具周围的泥土清掉，保证留有一定的工作空间。
（2）由刀盘外侧向内逐个检查刀具的磨损情况，确定需要更换时，用相应标号的刀具进行替换。
（3）用套筒及加力杆卸下固定螺栓，将拆下的螺栓及附件放入随身携带的工具袋内，以防丢失。
（4）将换下的刀具递到人闸内，同时将固定螺栓和固定座用水清洗干净，并检查一下是否有裂纹，如有裂纹必须更换新螺栓，以确保新装刀具有足够的固定强度。
（5）将新的刀具按原来的位置安装好，并将固定螺栓拧紧。
（6）每次带一批刀具和螺栓进舱，每批刀具换完后，把废刀具和没有安装的新刀放进料闸内。
（7）同时操作手转动刀盘。工作人员通过料闸把下一批刀具送入土舱内，再继续更换下一组刀具。
（8）每换完一批刀具后，由值班机械工程师检查一遍安装质量，并检查是否有漏掉的或者没有固定好的。机械工程师确认无误后方可继续作业。
（9）更换速度按实际情况定，必须以保证安装质量为前提。 更换速度：齿刀基本上为每个30~40mm周边刀则依据换刀人员的具体情况来定。
3.3 施工注意事项
（1）配置足够数量的低压空气压缩机以保证压缩空气的供给；
（2）组织机构上应备有在训练有素的班组管辖下的手动气闸，以便能够进入切削仓进行修理作业，包括更换刀具和人工排除意外的困难和障碍；
（3）压缩空气下施工应按现行法规和条例进行，尤其是有关医疗保护和卫生保健条例以及压缩空气中工作时间及减压时间等方面的辅助与安全方面的法规。