小直径竖井法盾构刀盘修复施工工法

小直径竖井法盾构刀盘修复施工工法

中铁十二局集团第二工程有限公司

安宏斌李艳辉白云飞赵玮栋

1．前言

盾构在砂卵石、密实度较高的砂层及其他不良地层中施工很容易造成刀盘刀具的磨损，使盾构机掘进速度降低，甚至无法掘进，刀具的更换通常有常压开舱、带压开舱、地面加固后常压开舱等方法。刀盘的开挖直径磨损之后进行修复目前除了利用地面开挖常规竖井法施工之外没有其他安全方法，而开挖常规竖井的工期太长、成本太高，在施工中不断研究最终采用开挖一种微型竖井后在井内进行刀盘修复施工工法。实践证明，此工法在确保施工安全的前提下，能够高质、经济、快速的完成对盾构刀盘的修复工作，经济效益和社会效益显著。

2．工法特点

2.1该工法修复刀盘具有施工安全、简单、快速、经济及环保等优点。

2.2施工所需要的人员、设备及周转材料少，且均为通用的周转材料。

2.3 小直径竖井的受力结构好，承载力高，抗震能力强。

2.4 小直径竖井施工作业的条件较差，劳动强度大，施工中安全和质量特别重要。

2.5刀盘前方有较大空间，便于更换刀具，提高刀具更换效率。

3．适用范围

本工法适应于盾构上方土体不稳，地面没有充足空间等情况下进行刀盘修复、换刀作业。在地面条件复杂，隧道埋深比较大（埋深超过20m以上）、地质条件比较差的情况下，运用此方法进行刀盘修复时，必须慎重的考虑。

4．工艺原理

以刀盘位置为主要依据，将刀盘完全进入竖井净空范围，同时要确保竖井井壁放在盾构机的前盾盾壳之上，以确保进行刀盘修复时，作业人员的施工安全。小直径竖井先开挖至盾构刀盘中心线上方3.5m处，待盾构机到达指定位置停机后，再开挖至盾构刀盘中心线标高。在刀盘上方2m的竖井井壁外侧打设小导管对地层进行加固处理，确保小直径竖井在各种工况下的结构整体稳定性，保证刀盘检修作业的安全。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

施工工艺流程见图5.1。

图5.1 工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

施工前要制定合理的质量管理措施。在施工平面图上应标明井位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施位置；指定施工工序检查程序；制定不良天气施工的技术措施。

5.2.2 换刀施工竖井技术参数的确定

1、竖井位置的确定

在确定竖井位置时，以盾构机刀盘位置为主要依据，将盾构机刀盘完全放入竖井净空范围，要确保竖井井壁放在盾构机的盾壳之上，以确保进行刀盘修复作业时施工人员的安全。

2、竖井净空尺寸的确定

首先考虑盾构刀盘宽度640mm(露出切口环)，桩护壁落在盾构前盾上160mm，刀盘前方预留出1000mm施工空间，即桩内径选用1800mm，护壁200mm。

3、竖井深度的确定

采用竖井进行刀盘修复时，一般竖井挖至刀盘的中心。

5.2.3 在计划竖井施工的位置，进行测量放样确定竖井的位置。

5.2.4 按现场实际情况，确定原材料堆场、机具棚等搭设工作。

5.2.5 竖井井口护筒施工

砼井圈主筋按图示尺寸加工成圆环状，单面焊140mm,双面焊70mm。砼井圈箍筋按井口外边缘间距200mm布置，砼井圈主筋保护层25mm。护壁竖向钢筋在井圈砼浇筑前预留。预留筋伸至井圈内锚固，弯钩外露。护壁上下节竖向钢筋互相钩结。井圈、护壁砼等级C25。井圈及护壁配筋图详见图5.2-1。

图5.2-1 井圈及护壁配筋图

5.2.6 挖取土方施工及浇筑护壁

竖井采用钢筋混凝土护壁，护壁厚度150mm，混凝土采用C25，并且在混凝土中掺加适量早强剂。护壁钢筋主筋采用18Φ8（Ⅰ级），箍筋Φ8@200（Ⅰ级），主筋弯成弯钩，上下钩结形成整体（详见护壁配筋图5.2-2）。