盾構(gòu)機尾刷更換技術(shù).doc

盾構(gòu)機尾刷更換技術(shù)楊 磊（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司）摘 要 盾構(gòu)法施工以質(zhì)量好、施工安全、掘進快速、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，在我國地下鐵道工程中得到廣泛應用。而盾構(gòu)尾刷的容易損壞且較難更換的缺點，影響了盾構(gòu)法施工的掘進質(zhì)量。如何在盾構(gòu)施工中途進行盾構(gòu)尾刷更換，是本文探討的課題。關(guān)鍵詞 盾構(gòu)隧道；尾刷更換1 引言盾構(gòu)法施工是修建隧道的一種先進方法。最近十多年來，隨著我國隧道和地下工程的快速發(fā)展，盾構(gòu)法施工也得到了快速發(fā)展，尤其在城市地鐵、水利水電隧洞中越來越多應用盾構(gòu)法修建。盾構(gòu)法施工以其質(zhì)量好、施工安全、掘進快速、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，迅速在地鐵隧道施工中得到廣泛應用，廣州是目前我國應用盾構(gòu)技術(shù)修建地鐵隧道發(fā)展最快的城市之一。廣州地區(qū)地層多樣、地質(zhì)復雜，隧道穿越高樓、高架橋、重要建筑物等頻繁，這給控制地面沉降帶來了許多難題，也提出了更高的技術(shù)要求。然而，作為控制地面沉降主要手段的同步注漿，卻常常因為尾刷的損壞難以達到控制地面沉降的目的。本文結(jié)合廣州地鐵六號線盾構(gòu)二標工程實例，探討如何在盾構(gòu)施工中途進行盾構(gòu)尾刷更換，以更好的控制地面沉降問題及加快施工進度。2 工程實例2.1 工程概況廣州地鐵六號線盾構(gòu)二標由【大坦沙站如意坊站】和【如意坊站黃沙站】兩個區(qū)間的盾構(gòu)隧道以及【大坦沙站如意坊站】區(qū)間明挖段、盾構(gòu)井(軌排井)構(gòu)成。明挖段(含盾構(gòu)井)長116.103m；盾構(gòu)隧道全長5115.5單線延米，為雙孔圓形隧道。線路經(jīng)過江心洲并穿越珠江，地面標高5.168.50m，地勢較為復雜。2.2掘進情況廣州市軌道交通六號線【大黃區(qū)間】盾構(gòu)工程左線盾構(gòu)機自ZDK5198.382始發(fā)已掘進通過了283m全斷面砂層及上軟下硬地層和228.6m全斷面巖層。在掘進上軟下硬地層及全斷面巖層中發(fā)現(xiàn)隧道中下部有強度很高的巖層。我部曾經(jīng)分別于2008年1月26日ZDK5+538、2008年2月25日ZDK5588、2008年3月22日ZDK5+715開倉檢查刀具，ZDK5715時掌子面為全斷面地層，少量滲水。前期掘進順利，到后期出現(xiàn)了比較嚴重的漏水漏漿現(xiàn)象。經(jīng)分析確認為尾刷在掘進過程中嚴重損壞，必須更換。項目部選擇ZDK5725（拼裝完第348環(huán)后掘進120cm）作為換盾尾刷點，該處地質(zhì)情況如下： 厚4.5m； 厚11.6m； 厚3.26m；(夾1.5m厚) 厚0.75m； 隧道頂部 厚6m； 隧道范圍 隧道底部該換盾尾刷處位于紅樓路下，刀盤前方為超市、盾尾后方為海角紅樓圍墻。2.3尾刷更換方案 2.3.1 人員及材料準備工作更換盾尾刷屬于風險較大的工作，在施工前必須準備齊全各種所需材料、設備。序號材料、設備名稱型號數(shù)量備注1盾尾刷200個2氣刨500KW2臺采用500KW直流電焊機3盾尾油脂R906桶用于手工涂抹盾尾刷4CO2保護電焊機2臺用于焊接盾尾刷5鏟刀4把用于清理油脂倉雜物6棉花條用于填塞第三道盾尾刷漏水點7聚氨酯、鋁管、軟管、球閥、泵500Kg用于盾尾止水8彩鋼瓦3張用于遮蓋拼裝機9滅火器ABC4個用于救火搶險材料、設備表序號工種人數(shù)職責備注1管片拼裝工6負責管片拼裝、拆除3人/班2電焊工8負責切除損壞盾尾刷，焊接新盾尾刷2人/組， 2h/組3注漿工8負責盾尾二次注漿4人/班4抽水工2負責土倉、盾尾抽排水1人/班5雜工6清理油脂倉雜物、涂抹盾尾油脂3人/班6土木工程師2判斷掌子面圍巖、檢查油缸行程、檢查盾尾刷焊接質(zhì)量、盾尾刷油脂涂抹質(zhì)量1人/班7盾構(gòu)操作手2控制盾構(gòu)機各項參數(shù)，配合其他操作1人/班8值班經(jīng)理2協(xié)調(diào)地面、井下、物資1人/班人員準備及職責2.3.2難點分析（1）由于地層在掘進過程中受擾動后，地層穩(wěn)定性急劇下降，在已成環(huán)的盾構(gòu)管片外形成透水通道，而盾構(gòu)更換尾刷時，需將兩道尾刷露出成環(huán)管片外，僅有一道已損壞的尾刷作封閉，很容易造成從盾尾處噴泥涌水等塌方事故。（2）盾構(gòu)掘進時，地層經(jīng)擾動后，掌子面很不穩(wěn)定，隨著停機時間越長，地下水進入土倉，土倉壓力逐漸增大。由于更換尾刷時，推進千斤頂無法頂?shù)焦芷軜?gòu)機將在土倉壓力的作用下產(chǎn)生后退，使尾刷更換工作進入進退兩難境地。 （3）盾構(gòu)掘進時，上一環(huán)管片在千斤頂?shù)淖饔昧ο乱呀?jīng)擠壓密貼，很難將管片拆除漏出2道尾刷。（4）長時間的停機，盾構(gòu)機尾部在不均勻壓力作用下，易產(chǎn)生偏移，造成盾構(gòu)間隙過大或過小，給管片安裝帶來困難。2.3.3技術(shù)措施根據(jù)技術(shù)難點，在施工前必須準備好應對的技術(shù)措施，如： （1）為防止尾刷更換過程中盾尾部位噴泥涌水等塌方事故，應對停機地層進行分析，宜選擇相對穩(wěn)定的地層進行尾刷更換，盡量避免在不穩(wěn)定地層如砂層、淤泥層進行尾刷更換，在有可能的情況下，可以在預計停機更換盾尾刷的里程提前開倉檢查地層是否與分析的情況一致，如果檢查可以換尾刷，則繼續(xù)掘進至盾尾位于先前開倉位置。在掘進最后兩環(huán)時，加大同步注漿量，按常規(guī)盾尾同步注漿量的1.5倍控制，并在盾尾后34環(huán)打開吊裝孔進行管片背后補注漿，盾尾漏漿漏水時，采用海綿條或注入聚氨酯進行封堵，確保盾尾處地層的注漿比較飽滿密實，起到對圍巖的制穩(wěn)、加固和有效的封水效果。 （2）為防止尾刷更換過程中盾構(gòu)機在土倉壓力作用下出現(xiàn)后退情況，可準備好用于接長推進千斤頂?shù)慕訔U鋼支撐，在拆除臨時管片后，支頂在最后一環(huán)管片與推進千斤頂之間，制約盾構(gòu)機后退。如果盾構(gòu)機前方掌子面圍巖穩(wěn)定，則可以將土倉內(nèi)的土排空，使土倉處于空倉狀態(tài)，消除土倉壓力對盾構(gòu)機施加的作用力。（3）為了便于拆除管片，可以先拼裝5塊管片，封頂K塊暫時不安裝。（4）為解決由于盾尾偏移產(chǎn)生盾尾間隙過大或過小引起管片難以安裝的問題，在安裝管片前，應對周圈盾尾間隙進行量測，確定最小間隙位置，在安裝管片時，調(diào)整安裝順序，先安裝盾尾間隙最小處管片，能有效解決管片安裝難問題。2.4工程實施 2.4.1 加固及止水漏出盾尾刷前，對盾尾后346環(huán)管片進行二次注漿，減少或止住盾尾漏水，拆除管片后，沿盾尾一周用棉花條填塞最后一道盾尾刷與管片的縫隙，并按80cm100cm間距埋入10mm軟管，進行聚氨酯注入（聚氨酯注入壓力2bar），徹底封堵盾尾后來水。同時根據(jù)此時刀盤前圍巖為微風化巖層，且隧道頂部為4m厚、巖層的情況，土倉碴土出空，并打開人閘，用1臺2.2KW水泵不間斷的將土倉內(nèi)積水排出，確保刀盤前方水不向盾尾流。2.4.2露出盾尾刷由于我項目部盾構(gòu)機盾尾共設三道尾刷（見下圖），推進千斤頂最大伸長長度為S=2000mm，正常推進無法露出盾尾刷，因此采取拆1環(huán)管片的辦法露出盾尾刷。盾構(gòu)機拼裝完成第348環(huán)（不拼裝K塊）后再掘進1200mm，在第346環(huán)進行一次二次注漿，確定盾尾不漏水后拆除348環(huán)，露出2道盾尾刷。在推進過程中由土木工程師仔細觀察348環(huán)K塊位置盾尾刷露出量，當?shù)?道盾尾刷完全露出后，立即通知操作手停止掘進。盾尾刷示意圖2.4.3拆除管片確認2道盾尾刷可以全部露出后，由拼裝手拆除管片，按照CBA3A1A2順序拆除348環(huán)管片，將2道盾尾刷全部暴露。此時發(fā)現(xiàn)盾尾有漏水，立即用棉花條沿著最后一道盾尾刷將其與管片間縫隙填塞，并按80100cm間距安裝軟管，進行聚氨酯注入。2.4.4清理盾殼及油脂倉管片拆除后，立即進行清理工作，2人同時用鏟刀將盾殼、油脂倉內(nèi)附著的砂漿、油脂等雜物清理干凈。在清理雜物同時，檢查油脂注入孔是否暢通。2.4.5切除損壞的盾尾刷由電焊工2人一組，采用氣刨將盾尾刷切除。切除前用彩鋼瓦將拼裝機油管、電纜等部分遮蓋，避免電渣損壞設備。切除時由上往下，由外而內(nèi)切除，逐個取出損壞的盾尾刷。切除完成后將盾尾刷位置雜物清理干凈，并確保干燥。2.4.6新盾尾刷焊接全部切除并清理完成后，開始焊接新盾尾刷。仍是2人1組，每組2小時，每班2組人。焊接時，先焊接第2道盾尾刷，且起點位置為3點位，收點位置同樣為3點位。第1道盾尾刷在第2道焊接完成后焊接，起點位置為9點位，收點位置同樣為9點位。盾尾刷安裝順序為依次搭接安裝，在最后1塊焊接時，尾刷稍寬，經(jīng)過仔細量測后按尺寸切除，確保兩塊尾刷之間有足夠搭接長度。焊接采用CO2保護焊，每組中1人在前擺放盾尾刷并點焊，另1人將盾尾刷焊牢。焊接質(zhì)量經(jīng)過土木工程師驗收后進行油脂涂抹。2.4.7盾尾油脂涂抹在盾尾刷全部焊接完成后開始盾尾油脂涂抹工作。每班3人同時進行盾尾油脂涂抹作業(yè)，涂抹油脂采用WR90型手涂盾尾油脂。涂抹時分層將鋼絲刷撥開后填入油脂，涂抹后每層油脂填塞飽滿，不掉落、不漏涂。油脂涂抹質(zhì)量須經(jīng)土木工程師檢驗合格后進行管片拼裝。2.4.8管片拼裝在盾尾刷手涂油脂驗收合格后，拼裝第348環(huán)管片，管片拼裝前量測盾尾間隙，進行管片選型。由于盾尾底部長時間受力，底部盾尾間隙較大，而上部盾尾間隙過小，管片安裝時，按先上后下進行。重新拼裝348環(huán)管片。管片拼裝完成后，用盾尾油脂泵向油脂倉內(nèi)注入油脂。2.4.9恢復正常掘進當油脂倉油壓達到10bar以上時取出土倉內(nèi)水泵、關(guān)閉土倉人閘，恢復正常掘進。正常掘進時應當注意同步注漿壓力不得超過3.0bar，以免擊穿盾尾，再次造成盾尾刷損壞。3、結(jié)束語完好的盾構(gòu)尾刷是盾構(gòu)隧道注漿質(zhì)量、防水質(zhì)量、管片拼裝質(zhì)量、