关于成都地铁盾构机配置及开仓换刀的几点意见

第一篇：关于成都地铁盾构机配置及开仓换刀的几点意见

关于成都地铁盾构机配置及开仓换刀的几点意见

我部盾构机类型为加泥式土压平衡，其中右线盾构于10月底开始推进，已推进50余米，其间尝试带压作业3次，但未成功。关于成都地铁盾构机配置及开仓换刀的几点意见如下：

盾构机配置的改进建议

前阶段盾构掘进存在扭距大（一般为3200～4300KN.m，个别为6000 KN.m），推进速度慢（一般为7～20mm/min），碴土温度高（一般在40度以上，高的达55度），出土效率低（输送机开最小档位时，皮带上土体不连续），经常出现刀盘和螺旋输送机卡住的现象。根据这些现象，我们认为以后的盾构尚需改进：

1、刀盘应具有机械式开口封闭装置

成都地铁地层主要以砂卵石、多水为主要特征。在该地层下开仓换刀主要面临地下水和土体的不稳定，需要解决后方可安全进行开仓作业。

如果刀盘开口采用机械式封闭装置（封闭装置可回缩到面板内，开口部分可通过打开或关闭），在刀盘与前盾之间的企口采用密封装置（不影响刀盘的正常转动），就能很好解决开仓作业中遇到的水土问题。

施工作业时，开仓前，先关闭刀盘机械门，并进行土仓内部分碴土的排出，再人工进仓进行换刀作业。重新掘进前，封闭门可回缩到刀盘面板内，即可恢复正常开口率。

在封闭空间内，这样将很大地减少了封闭开口的焊接时间和换刀时间，并提高了换刀工艺的便利性，更增强了土仓内工作环境的安全性。

刀盘开口封闭门在LOVAT盾构机应用广泛。

2、螺栓输送机既有900毫米内径或者采用带式螺旋输送机，以有利于大粒径砂卵石进入

成都地层中，卵石比较大的直径一般在300～500mm，应该保证这样大的卵石可以直接从开挖面刮落到土仓内，之后由螺旋输送机输送出来。当然，这样就要求螺旋输送机可容许进入的卵石的之间比较大，即增加螺旋输送机叶片之间的节距和轴向深度来实现这样的施工方式。在800mm内径的螺旋输送机中，节距为300mm，轴向深度为280mm；如果螺旋输送机的内径为900mm，节距则可以达到510mm，轴向深度为330mm；如果采用内径为900mm的带式螺旋输送机，节距则可以达到510mm，轴向深度为900mm.由此可见，这样的带式螺旋输送机可保证大粒径卵石全部通过。

带式螺旋输送机止水性差，可能会产生喷涌现象，但这个问题还未发生。目前针对喷涌的双螺旋输送机还未发挥其效能，可能会在过河地段发挥作用。

内径为900mm的轴式螺旋输送机或许会影响主轴承的直径及自身刚度不足的问题。带式螺旋输送机技术在日本多条隧道成功应用过。

3、刀盘开口需要增大或型式可改为辐条+小面板式

目前刀盘开口率为28%，这样的开口率不利于碴土顺利进仓，会造成两方面问题：一是刀盘中心部分结泥饼，土仓内会造成土体难以向下进入螺旋机，刀盘前方会造成刀具的固结、偏磨损坏等；二是土体在刀盘前方不能顺利进入土仓，特别是高强度卵石会给刀盘、刀具等造成异常冲击而损坏。

但还需解决一个问题，即在刀盘的四周有段圆弧形区域，该区域开口较大，是主要进土点，同时该点也就成为了空仓过程中，以及换刀后的二次始发的主要风险点；同样在正常掘进过程中一旦土压控制不好，造成上方有少量的空仓，类似的事件同样会发生。而如果封闭该区域，全部改为正面开口，前方的土体传递侧压力，坍方事件将大大减少；可能会产生周边摩阻力及扭距大大增加。

如果采用较大开口，可保证碴土能顺利进仓出土，从而大大减少以上问题的发生。根据成都地层情况，预计可行的开口率约为35%.如果刀盘型式改为辐条+小面板式，既能增大开口率，让碴土顺利进入土仓，防止碴土堆积在刀盘前方，且不削弱面板刚度。

4、液压驱动为变频电机驱动

目前液压驱动配置的功率为945KW，而变频电机的功率在直径6.2米的盾构机高可配置到1500KW，主轴承直径可达3.1m，完全能适应成都地层大扭距的要求。液压驱动的有用功率为70%，相对变频电机驱动的90%较低。

国际上变频电机驱动技术已经很成熟，不但节约能源，降低洞内工作温度，而且盾构机械维修量小，从而可更多的时间用在盾构推进上。

5、后配套系统要适合车站要求，主要是临时出土孔至端头和中线至边墙的距离

根据成都地铁车站的设计方式，车站边墙与隧道曲线中心的间距为2150mm.盾体直径为半径为3125mm，大于2150mm，当然，车站洞门一侧具有扩大段，盾体不会受到影响。但是，拖车的部件中，从隧道曲线中心到车站边墙之间的间距均大于2150mm，这样会导致拖车部件与车站边墙相碰撞，因此，需要改造拖车的部件摆放位置，限制在2150mm范围之内，以免造成拖车内移积压运输通道；或者拖车尺寸无法缩小，需增加车站端头井长度，保证拖车轨道能转弯增加横向空间。

盾构机原设计总长度不少于80m.为了避免盾构机分体始发，以及始发阶段能顺利地出土，临时出土孔距离车站前端不小于盾构长度。

第二篇：盾构机换刀安全作业标准

盾构机换刀安全作业标准 总则

1.1 为进一步加强盾构机换刀安全操作，规范换刀现场安全施工管理，特制定本标准。

1.2 本标准是指导现场管理人员（行政管理人员、工程技术人员、专职安全管理人员）（下同）和作业人员在盾构换刀的安全标准和控制措施，现场管理人员和作业人员必须严格执行本标准。危险源识别与风险分析

盾构机换刀作业安全风险为一般危险源。主要有：高处坠落、窒息、有毒有害气体中毒、物体打击、机械伤害、坍塌和突水等危险源。安全控制措施

3.1施工准备阶段的安全措施

3.1.1对沿线地质情况进行分析，考虑到无气压换刀和气压换刀方式的适用条件，尽量避免在围岩含水量大和需带压作业地段进行换刀作业，在盾构机到达预定地段后进行换刀作业，根据检查情况确定是否需要对刀盘进行维护、更换磨损的刀具及清除泥饼作业。所选检查及换刀的作业地点具备以下条件：

① 检查及换刀地段的隧道围岩较均匀、力学性质好、自稳性强； ② 检查及换刀地段地面尽量避开建筑物（构筑物）。

换刀作业前，根据盾构机的运转情况，对其进行部件检修、维护，确保盾构机的正常运转。在盾构机掘进过程中如发生刀具必须更换且必须在加压条件下作业时，按照加压换刀操作规程作业。

3.1.2 施工前对作业人员进行安全技术知识及技能的教育培训，经考核合格方可上岗作业。做好分级安全技术交底，并保持记录。

3.1.3 配齐通风机、水泵、照明灯和对讲机等施工设备。

3.1.4 换刀过程中，安排一名安全管理人员进行全程监控，发现隐患及时消除，保证换刀和人身的安全。

3.1.5 每个施工现场应配备有毒有害气体检测仪、以及简易卫生箱等安全防护设施。

3.1.6 开仓之前，施工单位必须先通知第三方气体检测机构对土仓的气体进行检测，待出示气体检测合格报告之后再开仓进行换刀作业。

3.1.7 在开土仓之前应联系好有关单位，使出现险情时能及时通知有关单位进行抢险工作。

3.2 防高处坠落安全技术措施

3.2.1 加强对安全帽、安全带、安全网的检查验收，严防假冒伪劣产品进入施工现场，督促作业人员按规定正确佩戴和使用安全防护用品。

3.2.2 有针对性的将安全警示标志悬挂于施工现场各相应部位，发挥其警示、警告作用。

3.2.3 加强临边防护安全检查，发现隐患及时消除。3.2.4 严禁穿硬底鞋、易滑鞋上岗作业。

3.2.5 上下作业应走楼梯，严禁在盾体上随意攀爬。

3.2.6 高处作业时，除正确使用安全带外，还要注意站立位置要得当、稳妥，不宜用力过猛，防止失去平衡而坠落。

3.2.7 酒后不得进行换刀作业，凡患有心脏病、高血压、眩晕症等疾病者不得从事高处作业。

3.2.8 不得在刀盘处、土仓口等危险部位滞留，严禁在无遮拦的高处休息。3.2.9 不得随意拆除安全防护设施，如因作业需要临时拆除或变迁时，须经施工负责人同意，并采取可靠的防护措施，作业后必须立即复原。

3.3防中毒窒息安全技术措施

3.3.1 在有毒有害气体较多的地质条件下施工，应配备风量足够的通风机和足够长的风管。作业前应用毒害气体检测仪对仓内气体进行，发现异常先通风处理，仓内空气正常后再入仓作业。仓门口设专人监护，监护人要坚守岗位，不可擅自离开。

3.3.2 在仓内作业，如作业人员感到头痛、脑胀、呼吸困难，应及时停止施工，立即返回仓外，及时检测仓内气体，确认安全后方可换人入仓作业。

3.3.3 作业中如遇有有毒有害有腐蚀性物质，可采用防碱、防酸衣服和手套，或采用化学方法进行中和处理。

3.3.4 仓内作业人员最少不得少于2人，以利互相照顾。一般情况下，作业人员在仓内连续作业不能超过 2h。仓门口监护人员应对仓内发生不适的作业人员提供正确的救助措施。当仓内作业人员遇有不适感时，应沉着冷静想方设法将不适人员尽快运上地面。

3.4 防机械伤害安全技术措施

3.4.1 施工时所用的施工机具必须经施工企业设备、安全部门检验合格后方可投入使用；

3.4.2 现场的各类机械设备必须运转正常；

3.4.3 机械设备的电机部分必须与主机要求的功率转速相符，各种电器开关绝缘性能 必须良好；

3.4.4 机械操作人员要事先培训、经有关部门考核合格后持有操作证的才能上岗；

3.4.5 严禁无证开机或违章作业，严格执行操作规程，实行定机、定人、定责任制；

3.4.6 机械设备使用前，应进行空载负载试验；

3.4.7 使用过程中出现异常情况应立即停机并报请专业人员修理，不得带病运转。

3.5气压条件下换刀的安全技术措施

如果地层稳定，可直接打开仓门进入土仓；如果地层不稳定，应采取气压换刀作业，检查人员将通过气压仓进入土仓。压气作业作为一种特殊作业，有一系列严格的规定，主要包括：

⑪、人员必须接受体检。

⑫、体检合格的人必须接受相关的专业培训。

⑬、压气作业中的各项操作必须满足国家的相关规定。⑭、严格遵守规定的加压时间和减压时间。⑮、正式作业前做好一切应急准备。⑯、对人员作业后的不适要及时治疗。

在气压换刀的情况下，当工人进入土仓后，最重要的是保证工人在工作过程中不受塌落材料和突然涌水的伤害。所以应根据地质情况，在停止掘进之后可能需要向土仓的渣土中加入聚合物，并用刀盘混合均匀，以稳定和密封开挖面。

在进入土仓的过程中，必须严格遵守以下安全说明：

① 必须关闭螺旋输送机后闸门。如果螺旋输送器的闸门没有关闭，就会造成压缩空气猛烈从螺旋输送器喷出的危险。这会导致开挖面稳定性降低（开挖面坍塌、涌水）。土仓的压力减弱和开挖面的稳定性降低均会对人员的生命造成严重的伤害。

② 可能会出现开挖面部分倒塌的情况，所以进入土仓非常危险。在整个时间内都必须非常仔细地观察开挖面稳定状况。

③ 必须遵守所有的安全措施，防止工作材料的滚动和下落，以保证刀具的安全运输。

④ 所有需要的起重工具都要固定在预定的支架上并经过检查，保证安全操作。

⑤ 全部人员都系安全带，特别是在刀盘上工作时，必须把它固定在土仓上面的吊点上。

⑥ 作为紧急安全室，前室必须始终保证随时让工人进入，不许被管路、电缆或其它材料堵塞。在土仓里进行超压工作过程中，前室的门必须关闭，这样可以保证前室在任何时候都可以从两边进入。

⑦ 无论盾构机处于何种操作方式，都不允许在铺设供应管路时穿过人闸门，造成堵塞。

⑧ 换刀人员必须经过严格体检,确定健康后方可以进行换刀操作。⑨ 有人在气压作业时确保压缩空气的供应。

⑩ 有人在气压作业时，地面必须有救护车和救护人员等候。3.6 防坍塌安全技术措施

3.6.1 要认真做好勘察工作，所需要的地质和水文地质资料的收集工作，应详尽做好。换刀地理位置选择应尽量避免不良地质区段，施工设计，支护设计要合理，要符合实际情况。

3.6.2 施工前要仔细核对设计文件，并需作必要的补测和验证。预防可能发生塌方的区段，事先做好必要的准备。

3.6.3 在施工中还需要加强观察分析，例如换刀过程中突然出水或水压突然增加，要注意是否即将发生塌方，洞顶滴水位置不定，来回移动，表明岩体在变形，当变形达到一定程度有可能塌方。

3.6.4 当遇到塌方时除迅速营救施工人员外，要迅速加固未塌地段，以防止塌方范围扩大，并可为清理塌方而作准备。同时，摸清塌方情况，调查塌方范围和塌方后地表现状，塌落原因及性质、间隙规律、塌方现场情况。

3.6.5 治塌先治水是处理塌方的经验，水的流动会加剧塌方发展，所以在处理塌方时要加强防、排水，并采取适当措施引离塌方段的地下水。

3.6.6换刀过程中加强地面检测工作，监测频率为1-2次/天，必要时增加监测频率，换刀作业时派专人巡检。在盾构恢复推进前安排监测人员进行巡查工作。当发现异常情况时，监测负责人立即通知换刀作业值班人，命令工作人员撤离土仓，关闭土仓闸门，马上进行密闭式（不出土）推进工作，找到新的围岩稳定地点进行换刀作业。同时加强地表监测，准备砂土以防地表坍塌时可以马上进行回填工作。

3.7防突水安全技术措施

3.7.1通过地质超前预报资料，对于大涌水、高水压地段遵循“以堵涌水为主，限量排放，综合治理”的原则。采用全断面帷幕注浆，使隧道周边断层破碎带岩体固结形成整体，以堵塞涌水、突泥通道。

3.7.2 通过向围岩注浆，形成围岩注浆固结堵水圈，减少其渗透系数，以限制排水量。注浆材料可采用水泥及水玻璃双液注浆材料。

3.7.3做好排水准备工作，保证水泵运转正常，发现水量突然增大时，应及时开动所有水泵。