关键词：盾构隧道，填仓，常压换刀
引言
近年来，随着轨道交通建设的快速发展，盾构工法也得到了前所未有的推广。但盾构机由于其自身局限性，受地层条件影响较大。在掘进一定时间及距离后，刀具不可避免的会出现一定程度的磨损，如不及时进行检查更换，将影响掘进效率，甚至会缩短盾构机的使用寿命。本文详细阐述了填仓流程，对后续类似地层盾构施工提供了经验。
1填仓的必要性
（1）经前期开仓检查，发现部分刀具刀体已炸裂，无法实施正常更换，需进行明火作业，而带压开仓条件下动用明火难度高、风险大，实施困难。（2）由于前期带压换刀已持续近36小时，在旋转刀盘过程中，泥膜已有破坏。刀盘12点位、3点位、9点位都出现不同程度的流沙，一旦发生坍塌，将对换刀人员的人身生命安全造成威胁。（3）刀盘上方地面为交通繁忙的十字路口，无地面施工条件。（4）如开仓不成功导致塌方，对地面交通安全造成影响；综上，采用填仓方式将土仓及流沙部位回填后，采用常压换刀的方法对刀具进行更换。
2开仓换刀准备工作
2.1开仓前的准备工作
(1)技术准备，主要包括确定开仓压力、制定增减压方案和进行技术交底；(2)各种设备的试运行及物资储备技术人员及操作工人对盾构机上的自带设备进行检查、试运行，为了确保加压进仓作业安全顺利进行，进仓前必须进行土仓压气试验、测定土仓渗水量和人仓气密性试验等工作。物资装备方面，除包含常压开仓所需物资工具外，还应包括空压机1台(10m/min以上)、食物适量及氧气袋、担架等医疗物资。另外，落实好现场应急电源、备用发电机以及备用空压机，防止突然停电造成仓内气压不足，不能保证作业安全的问题。
2.2开仓换刀环境监测
进行土仓清理的过程中，需有一名值班技术人员对掌子面稳定情况进行巡查并不间断的进行气体监测。为防止清渣及刀盘隔栅割除时产生振动导致刀盘上部土体掉入土仓内，在土仓内方木及脚手架搭设管棚。经安全员检测合格后，方可施工。施工人员进入土仓后，首先仔细查看土仓内及掌子面土体稳定情况，若发现有微量细砂涌出时，应当立即停止作业，将人员撤离出人舱内。土仓清理过程中，杜绝一次性将土仓内的渣土全部清理出去。清理土仓内搅拌棒周围渣土及刀盘上半部分渣土，清理完成后进行刀盘上半部分隔栅割除，每切割一处将切割后的隔栅通过人舱移至土仓外，禁止将隔栅遗留在土仓内，避免后期清理遗漏。待上半部分隔栅割除后，将人撤出土仓，低速转动刀盘。对盾构机停机处地表土体情况、降水井水位情况仍需要进行监测，开仓前需提前储备应急发电机、水位监测仪器、强光手电等应急物资至盾构机停机处，开仓过程中实时监测地表沉降量，当沉降量达到预警值时需立即停止作业，撤离人员。开仓后水位每隔1h测量1次，并做好管井降水记录，保证土体稳固性，发现地下水位超过安全临界值立即停止作业。
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3填仓换刀技术要点
3.1盾体及刀盘保护
1)通过盾体径向注浆孔向盾壳周围注入膨润土泥浆或黄油，防止由于盾体被浆液抱死而造成盾构机停机。泥浆采用膨润土∶水=1∶3的比例拌制，注入量不小于6m3。注浆完成后应通过盾体径向孔检查注入质量。2)在浆液储存罐内拌制膨润土泥浆，并通过同步注浆系统注入，避免盾构机尾部被浆液凝结破坏以及注浆管道堵塞。3)为避免刀盘的主轴承等构建密封性能遭到破坏，采用刀盘密封系统注入适量的HBW油脂。
3.2填仓流程
填仓的流程：气换泥浆→带压填充空隙→回填土仓（仓内注入砂浆→补充注入单液浆）→常压清仓→常压换刀→恢复掘进。详细操作步骤如下：（1）使用同步注浆机，将水泥砂浆（配合比水泥：砂：水＝400kg：300kg：470kg）从12点位的球阀向土仓内加注，同时打开3点和9点位的球阀缓慢释放空气和泥浆，直至排出砂浆，再用1点位的球阀缓慢释放空气，排出砂浆前及时关闭Samson系统。用水泥砂浆置换空气时，将仓压保持在0.6～0.7bar，注约30方浆填满土仓后，停止注砂浆。（2）待砂浆初凝后（约12-24小时，通过泄压孔处钢钎确定砂浆强度），使用二次注浆机（气动泵），将水泥浆（水泥：水=1:1或1:0.8）从10点位的球阀向土仓加注，打开人闸位置的球阀缓慢释放土仓内空气。直至2点位球阀流出浆液后，继续注水泥浆，并实行分级加压，直至将仓压维持在2.0bar左右，停止注水泥浆（中途如果地面冒浆，间隔一段时间后继续注浆，直至仓压满足要求）。（3）土仓回填完成，24小时后开始，每隔2小时通过泄压孔处判断浆液凝固强度，待浆液凝固后（约72小时），开始常压换刀。（4）回填土仓完成后，常压条件下进人清仓。由于掌子面上部为流沙，因此先把土仓清理干净，此时需注意不凿开口及切口环，并用厚度30mm的木板挡住开口位置，木板用槽钢等卡住，保证刀盘面的砼完整性，从而保证常压换刀的可能，然后从下往上进行刀具更换。
3.3刀具更换方法
如果具备换刀条件，则工作人员找到需更换刀具位置，通过刀盘旋转将更换刀具转至工作台(工作台搭设在3点钟位置或9点钟位置)。换刀工作人员进入泥水仓，先清洗待更换的刀具，然后按照下列步骤进行更换刀具:搭设和固定装配平台，并确保其稳固和方便；将钳子夹住刀具，拧入吊环螺栓并使用链条予以固定，防止意外打开或坠落；使用一个加长杆拆卸双刃滚刀楔子及螺母，松开固定杆螺母，并向前推动楔子，直至其转动90°并可以向后拉动为止；首先通过钳子，沿被拆卸的楔子方向，横向拉动双刃滚刀，然后向后拉动至装配平台，并使用起吊装置提起双刃滚刀；清理刀座，并按相反顺序的步骤安装新的双刃滚刀(超挖羊角刀)；更换滚刀后，将固定杆的螺栓紧固至规定的力矩。盖形螺母和锁止螺母一样，起到锁止螺栓并保护螺纹的作用；边缘刮刀通过螺栓固定的方式被固定在辐条上。可从泥水仓内卸下螺栓，更换边缘刮刀，在紧固螺栓时，应涂抹密封剂，并根据涂抹乐可泰密封剂时的螺栓尺寸，用适当的扭矩进行紧固。在刀具更换完成后，清理泥水仓，清点作业工具并带出，关闭泥水仓门。刀具更换顺序按先外再内的原则。
结语
地铁盾构加压开仓换刀施工因其施工中掌子面自稳的不确定性、带压操作对施工人员身体的考验性、施工空间狭小等都使其极具危险性，是盾构施工的一个风险点和难点。施工前要制订科学合理的专项实施方案，重点确保施工人员的生命安全，针对可能出现的问题做好应急预案。
参考文献
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[2]朱伟．盾构隧道开仓技术现状及实例[J]．现代隧道技术，2015，52（1）∶9-18.
[3]周文波．盾构法隧道施工技术及应用［M］．北京:中国建筑工业出版社，2004．
论文作者: 王超
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：盾构论文; 刀具论文; 作业论文; 砂浆论文; 浆液论文; 螺栓论文; 泥浆论文; 《建筑实践》2019年38卷24期论文;