盾构施工开仓检查常压进仓更换刀具预案

目录1编制依据、原则及范围 .........................................

1.1编制依据...............................................

1.2编制原则...............................................

1.3编制范围...............................................

2工程概况 .....................................................

2.1设计概况...............................................

2.2地质情况...............................................

2.3水文条件...............................................

2.4拟定开仓检查或换刀处环境情况...........................

2.5盾构机刀具情况.........................................

3施工重难点及对策 .............................................

4盾构进仓、更换刀具方法 .......................................

4.1准备工作...............................................

4.2常压开仓...............................................

4.2.1作业内容........................................

4.2.2工艺流程图......................................

4.2.3施工步骤........................................

4.2.4工艺装备........................................

4.2.5作业组织........................................ 5施工监测 .....................................................

5.1监测目的...............................................

5.2监测措施...............................................

5.3监测频率及数据处理.....................................

5.4监测控制值标准.........................................

5.5监测预警报警程序....................................... 6安全保证措施 .................................................

6.1安全生产保证体系.......................................

6.2安全施工措施...........................................

6.2.1盾构进仓安全保证措施............................

6.2.2换刀作业安全保证措施............................ 7质量保证措施 .................................................

7.1质量保证体系...........................................

7.2质量保证措施...........................................

7.2.1常压开仓管理的主要因素..........................

7.2.2开仓管理的原则.................................. 8应急预案 .....................................................

8.1风险源识别.............................................

8.2应急指挥机构及职责.....................................

8.2.1应急指挥机构....................................

8.2.2指挥机构及职责..................................

8.3处置程序...............................................

8.5应急物资...............................................

8.6相关联系方式及急救线路................................. 附件：.........................................................

1编制依据、原则及范围

1.1编制依据

（1）沈阳地铁九号线工程土建施工第五合同段施工图纸资料；

（2）项目现场踏勘及项目《施工调查报告》、岩土勘察报告，地质补勘报告、地质雷达探测报告；

（3）盾构机组装图纸；

（4）沈阳地铁公司管理办法：

《沈阳地铁工程重大危险源管理办法》沈地铁司发[2009] 62号；

《沈阳地铁工程质量管理办法》沈地铁司发[2010] 21号；

《关于印发沈阳地铁盾构施工技术要求的通知》沈地铁司发[2014]142号；

（5）国家现行的主要施工技术及验收规范和标准（包括但不限于以下施工规范和标准）：

《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》GB 50652-2011；

《危险性较大分部分项工程管理办法》建质[2009]87号文；

《空气潜水减压技术要求》GB 12521-2008；

《盾构法开仓及气压作业技术规范》CJJ-217-2014。

1.2编制原则

（1）严格执行基本建设程序，认真贯彻国家和沈阳市关于地铁工程建设方面的有关方针、政策和规定。

（2）明确盾构施工中换刀作业工艺流程，操作要点和相应的工艺标准，指导、规范换刀作业施工，保障换刀操作人员安全和。

1.3编制范围

本预案仅适用于沈阳地铁九号线工程土建施工第五合同段沈辽路站~滑翔站区间。

2工程概况

2.1设计概况

本工程设计范围为沈阳地铁九号线工程土建施工第五合同段沈辽路站~滑翔站区间，起止里程为左DK7+793.370～左DK8+721.530，全长930.166m（其中左DK8+199.734=左DK8+200.000，短链0.266m，左

DK8+352.273=左DK8+350.000，长链2.273m）；右DK7+793.370～右

DK8+721.530，全长约927.893m（其中右DK8+199.734=右DK8+200.000，短链0.266m），线间距12～17m，隧道拱顶覆土厚度约11.4～22.1m；最小曲线半径315m，纵向呈“V”型坡，最大坡度27‰；在右DK8+450.000～右DK8+600.000下穿建筑物。其中包括：（1）区间正线结构；（2）区间联络通道兼泵站。

区间正线采用盾构法施工，盾构机采用土压平衡盾构机。隧道采用单

圆断面型式，错缝拼装预制钢筋混凝土管片衬砌。区间盾构施工拟采用1台土压平衡盾构机（直径6280mm；总长度约80m）从滑翔站右线始发，掘进至沈辽路站接收、转场至滑翔站左线二次始发，掘进至沈辽路站左线接收、解体、吊出，最后施工区间附属结构。

图2.1-1 工程线路走向图

2.2地质情况

沈辽路站～滑翔站区间隧道穿越的地层主要为①83砾砂、④74粗砂、④84砾砂、④64中砂、③93圆砾土、④133圆砾土、④133粉质粘土、④94圆砾土、④54细砂。

各层土描述如下：

2.3水文条件

本区间地下水属松散岩类孔隙潜水，含水量丰富稳定水位埋深10.5～11.4m，高于隧道埋深。含水层主要为中、粗砂、圆砾为主，水力坡度5‰。

2.4拟定开仓检查或换刀处环境情况

本区间盾构穿越建筑物较多，一般情况下不开仓；若遇特殊情况需开仓检查，则暂定位开仓地点为联络通道处（下穿建筑物完成，线路为直线，地层经过地面旋喷桩加固，周边布有降水井）。

图2.4-1 拟开仓检查（换刀）地点

2.5盾构机刀具情况

本区间采用1台盾构机掘进，为中铁装备133号盾构机，均为辐条式刀盘。相关刀具情况如下表

表2.5-1盾构机刀盘情况

刀具装配图详见附件2。

工程部值班人员应做好盾构掘进的施工记录，盾构掘进各项参数收集整理并做好电子表格，对每个阶段碴样做好记录，为后续刀具磨损判断提供依据。

判断开仓的主要依据有：①在地质情况和其余参数无较大变化时，盾构总推力增大、刀盘扭矩增大、掘进速度降低；②碴土粒径增大、碎石减小；?出土量减小（保径刀磨损，开挖直径减小），④盾构机刀具传感器报警。

判断换刀的主要依据有：刀具出现偏磨、刀圈脱落、裂纹、松动、移位情况，边缘刮刀磨损量超过1cm，中心刀磨损量超过 1.5cm（以上数据均为参考，应按实际情况进行修正）。

设备技术人员对需要更换刀具与刀具磨损情况统计，判断刀具有效掘进距离，为后续换刀点选定提供必要依据。

3施工重难点及对策

表3-1 施工重难点分析及对策统计表

4盾构进仓、更换刀具方法

本区间1台盾构机计划一次性通过隧道，其进仓作业是作为应急的工序，是目前解决盾构机仓内故障和换刀等作业的唯一途径，也是摸清掌子面水文地质最有效的方法。进仓方式主要有带压进仓、常压进仓。

当盾构在硬岩或自稳能力较强的地段掘进时，因地层本身有自稳能力，这种情况下可在无压下直接进入刀盘作业。本区间地层主要为粗砂层，开仓地点进行了地面旋喷桩加固，周边采用降水施工，故若需开仓则采用常压进仓方式。

4.1准备工作

根据之前的掘进参数等状况，对仓内的问题作出充分的分析和预判，对仓内所需的操作作出相应的判断；同时根据计划开仓处的水文地质资料、停机前出渣土成分和数量、地表监测数据、掘进时同步注浆情况等参数的分析，确定带压进仓的实施方案和技术交底，严格按照《开仓程序签认表》进行开仓前的检查验收。

（1）加大同步注浆，并进行二次注浆

确定带压进仓的位置后，对停机前的2~3环加大同步注浆量，从而达到加强封堵盾尾后部、管片背后地层止水的目的。视地层稳定性和渗透性，注浆量加大至理论注浆量的2~2.5倍，同时注意同步注浆压力与切口环压力基本匹配，另外需提高浆液的稠度，调整比重及凝结时间等；并采用水泥-水玻璃双液浆进行水路封堵。

（2）封堵漏气通道

在特殊情况下，如有漏气通道，利用膨胀材料进行封堵。利用盾构机中盾上的超前注浆孔，按圆周分四个角向外注入聚氨酯材料，遇水膨胀后可有效封堵间隙以免漏气。

（3）降水

在开仓地点采用降水井进行降水，确保水位位于刀具以下。

4.2常压开仓

4.2.1作业内容

主要作业内容：开仓位置选择、开仓准备工作、排空土仓、气体检测、打开仓门、气体检测及地质检查、刀具检查及处理方案确定、刀具处理、关闭仓门。

4.2.2工艺流程图

4.2.3施工步骤

4.2.3.1开仓准备

为保证开仓作业的连续、快速，必须做好充分的准备，准备工作包括预计更换刀具准备、开仓作业工具准备、洞内水电准备、洞内外通风准备等。准备工作由专人负责，完成后由相关人员审核确认。

图4.2.2-1 工艺流程图

4.2.3.2开仓位置确定

开仓位置宜选择地层条件相对稳定、地下水水量较小、地面环境适宜的地段。

4.2.3.3排空土仓内的土达到开仓条件

由盾构机司机通过操控螺旋输送机，将土仓内的碴土输出，降低土仓压力，将土仓内土和水位出至人仓门以下。打开盾构机人仓隔板位置的球阀，通过盾构机的泡沫系统通风，置换土仓内空气。在地面进行垂直取芯或从盾构机超前注浆孔采用小导管抽芯，芯样成型方可满足开仓条件。

4.2.3.4仓内气体含量的检测

由气体检测人员携带便携式气体检测报警仪器，通过盾构机人仓隔板位置的球阀，对土仓内的气体含量进行检测，如果检测气体含量超标，则对土仓内继续通风，置换仓内气体，直至检测合格后方可开仓。

4.2.3.5打开仓门

气体检测无异常时，打开仓门。仓门打开后，立即打开风机对仓内空气置换，气体检测人员对仓内气体进行进一步检测，同时可结合进行活物探试。如检测不合格或放入的小动物有异常，则继续通风，直至检测无异常后，才能进行掌子面地质检查。

土仓内施工采用：有害气体CO最高浓度不超过0.0024%（参考《煤矿安全规程》第一百条）。甲烷浓度不超过1％（参考《煤矿安全规程》第一百三十六条）。

4.2.3.6工程地质确认

仓内易燃有害气体含量检测合格后，由工程师查看掌子面地质条件，仔细观察后签署意见，并由总工程师进行审核。判断安全后其他人员方可进行土仓进行下一步作业。如地质条件不满足作业要求，则采取加固措施或关闭仓门，选择其他位置在进行开仓。

4.2.3.7刀具检查与处理方案确定

由机电管理人员对刀具进行检查，做好记录，并由机电负责人进行审核确认，制定刀具处理方案。

进行刀具处理的过程中，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。

4.2.3.8刀盘清理及仓门关闭确认

刀具处理完毕关闭仓门前对土仓及刀盘前方进行全面的检查，避免工具、杂物遗留在内。检查完毕由当班班长签认，负责机械工程师确认，确认后关闭仓门，仓门关闭情况由负责机械工程师确认。完成后及时恢复掘进施工。

主要作业机具：风机1台、风动扳手1把、2t手拉葫芦1台、分离式液压千斤顶1台、钢丝绳3m、小吊带2条、套筒及加力杆若干、手持式扭矩扳手2把、风管、水管、潜水泵2台、撬棍、多功能气体检测仪器2台、对讲机2部、防毒面具6个。

5施工监测

盾构开仓换刀期间，必须进行地面环境沉降监测，特别在换刀工作期间，监测数据准确及时的反馈是能否进行换刀工作的先决条件，是掌握换刀点地面的重要手段，必须高度重视。

5.1监测目的

（1）了解和掌握盾构换刀施工过程中地表沉降情况及其规律性。

（2）了解水位与掌子面之间的关系情况，实现信息化施工。

5.2监测措施

盾构换刀监测项目主要有：地面沉降监测；

换刀点监测点位布设原则：在换刀前后20m范围内，延线路中线布设地表沉降按5m一点设置。

5.3监测频率及数据处理

换刀期间的监测频率，以能系统反应监测对象所测项目的重要变化过程，而不遗漏其变化时刻为原则。监测频率考虑工程等级、不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化。当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率，出现异常情况或不良地质时，增大测点数量和量测频率。

换刀期间监测项目的监控量测频率，根据测点距换刀点的距离按下表确定，同时结合测点变形速率，出现异常情况时，应提高监控量测频率。

取得监测数据后，要及时进行整理和校对。监控量测的各类数据均及时绘制成时态曲线(如位移～时间曲线和速率～时间曲线)，同时注明换刀点位置、距监测断面的距离等信息。

监控量测数据的计算分析除对每个项目进行单项分析外，还进行多项目综合分析，以充分利用监控量测数据获得更多的反馈信息。当监测时态曲线呈现收敛趋势时，根据曲线形态选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最终位移值，以预测换刀范围内的沉降值。

在工程施工过程中，监测结果逐次整理，以日、周、月报告的形式送达施工现场、监理单位、第三方监测单位；在遇到沉降或其它观测值变化速率加快，或者遇到自然灾害等不可预见的情况，随时以电话短信形式向有关单位报告监测结果。工程结束时，提交完整的监测总报告。

5.4监测控制值标准

监测报警值的确定遵循以下原则：

①满足设计计算要求，不能大于设计值；

②满足监测对象的安全要求，达到保护的目的；

③对于相同条件的保护对象，结合周围环境的要求和具体的施工情况综合确定；

④满足现行的有关规范、规程的要求；

⑤满足各保护对象主管部门提出的要求；

⑥在保证安全的前提下，综合考虑质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。

表5.4-1 换刀监测项目控制值汇总表

5.5监测预警报警程序

监测项目按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测控制标准，分黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。

当各监测项目监测数值出现异常变化或达到预警值时，通过检查基准点、控制点及测点是否存在松动或破坏后，并检查仪器、监测方法及计算过程，经过复测校核无误，立即通过施工现场，及时采取措施调整施工参

数。

6安全保证措施

本安全保证措施仅根据常压进仓方式进行编制，针对盾构换刀施工风险特点，建立健全应急组织机构，成立盾构应急领导小组、工作小组，有效运行安全管理体系，做好组织保障工作。

6.1安全生产保证体系

建立健全安全生产管理体系，领导挂帅，全员参加，使安全工作制度化、经常化，贯穿施工全过程。项目经理、项目书记为安全生产的第一责任人，安全总监、总工程师、副经理及各部门各负其责，负责协调处理现场的安全事宜，安全生产保证体系见“安全保证体系框架图”。

图6-1 安全保证体系框架图

6.2安全施工措施

（1）开仓作业必须在既定的位置进行，如果因施工需要必须在其他位置进行开仓作业时，必须经充分分析论证后决定。

（2）开仓作业的一切准备工作必须提前做好，定期对作业人员进行体检，防止高血压、心脏病等人员出现在开仓作业当中，一旦开仓必须保证作业立即开始。

（3）开仓后先观察掌子面的稳定情况，经判断稳定后，再进入土仓作业。

（4）开仓作业时，对仓内持续通风，仓内气体条件应符合下表要求

在开仓过程中要严格执行对甲烷、CO等有毒有害易燃易爆气体浓度检测工作，如果浓度超标，严禁进入工作面，再继续通入空气，直至气体检测无异常。

（5）在作业过程中由专人负责掌子面稳定情况查看，一旦发现异常