盾构换刀施工方案

盾构换刀施工方案（精选3篇）

盾构换刀施工方案篇1

一、编制目的

为使刀盘刀具满足盾构机所处各类地层的掘进要求，防止因刀具的过度磨损、未及时更换而破坏刀盘结构，确保盾构施工生产的顺利进行，制定本方案。

二、编制依据

⑪《神华新街矿区TBM工法试验斜井地质勘查报告》；

⑫ 神华新街矿区TBM工法试验斜井平、纵面断面图；

⑬ 盾构机随机图纸；

⑭ 盾构机说明书。

三、检查及更换刀具的作业 3.1 概述

通过对沿线地质情况的分析，充分考虑到常压换刀和带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，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 检查及换刀地段隧道埋深合适，且覆盖层无不良岩层。

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。

3.2 作业内容

检查及更换刀具的作业内容包括：刀具是否损坏及刀具的磨损情况；搅拌棒耐磨层的完好情况；刀盘耐磨层的磨损情况；刀具安装部件如楔块、安装块、螺栓保护帽是否松脱或损坏；更换已经磨损的刀具；根据盾构机将要掘进通过的地层更换刀具形式；检查刀盘是否粘结泥饼等等。

四、常压条件下的换刀操作规程：

盾构机将要抵达计划换刀位置前的掘进采用慢速推进和慢转刀盘的方式掘进，以减小盾构机对隧道工作面土体的扰动。同时利用吊装螺栓孔对连接桥附近的成形隧道进行双液注浆，以增加盾尾附近成型隧道的稳定性。采用转动刀盘和敲击盾壳的方式防止注浆浆液与盾尾固结在一起。

4.1 检查及更换刀具前的准备工作

①停止盾构机的推进，根据工作面地质情况，先排出土仓内1/2的碴土，停止出渣，观察土压传感器压力值变化情况，若10分钟无明显变化，可以继续出渣，待土仓出空后继续观察，10分钟内无明显变化，可以采取从土仓隔板左侧中部球阀往土仓内通风，在土仓右侧上部球阀处检查排出气体，当气体达到标准后可以准备开仓。

② 对加压系统进行检查，保证其功能正常；

③ 对盾构机各系统进行检查，保证其功能完好；

④ 对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底，对换刀的操作程序、安全事项等进行详细的交底；

⑤准备好需更换的刀具及其附件如螺栓、压块等；

⑥ 准备好照明灯具、小型通风机、风镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等材料、工具及电焊机等机料具；

⑦对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；

4.2 换刀作业

（1）、将刀盘操作切换到人闸刀盘点动控制面板进行操作；

（2）、将刀盘需更换刀具的部位旋转到最佳换刀位置；

（3）、将刀具及刀座清洗干净；

（4）、利用葫芦将刀具挂好，用风动工具松开刀具螺栓，然后取出刀具；测量刀具高度，用风镐修整换刀位置的隧道工作面，保证有充分的刀具安装空间，做好安装刀具前的安装座清洁工作；

（5）、将刀具通过物料仓运送出去，然后将须更换的刀具运送进去，按拆刀的相反步骤将刀具装好、拧紧至设计扭矩值；

⑯、严格按照刀具的拆装工序工艺要求进行，保证装配面的清洁、刀具位置对中。

⑰、刀具更换完毕后认真检查更换时所用的工具，防止遗忘土舱内，刀盘转动时对设备产生破坏。

⑱、检查人员和运刀人员分别做好详细的刀具检查记录和刀具更换记录。

⑲、所有需要更换的刀具必须经过仔细的清洗并擦干；向刀盘上安装刀具时应事先将刀盘上的安装位置清理干净；清洗螺栓，刀具更换完毕后，应重新对所有刀具螺栓进行二次紧固，以达到要求的紧固扭矩。

4.3 作业安全措施

（1）、对参加的人员进行安全交底，人人作到心中有数，对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底；

（2）、保证充足的照明，准备好换刀所需的材料、工具及机料具；

（3）、对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；

（4）、换刀前对刀盘前方的工作面进行认真细致的检查，确认地层条件稳定的条件下进行换刀，在换刀过程中对工作面进行监视；特别应注意工作面突发性的涌水、涌沙现象；

（5）、开仓前，对盾构机各系统进行检查，保证其正常运转；

（6）、严格按以下检查程序操作：

①首先对换刀区域的渣土进行分析确认是否需要进行加固或降水等辅助措施；

②在开始之前所有读数要求被记录如压力传感器指示的水土压力、所有推进油缸压力、推进油缸伸长量、测量系统的测量距离，在检查期间经常监控以便任何变化能够被注意到；

③所有到刀盘和土仓承力墙上的水和泡沫阀人工关闭

④所有从第2次刀盘转动每次漏掉的渣土增加量、变化情形都要记录。

⑤为防止盾体管片进给小车后退，在台车行走轮和进给小车的前后方加防动楔块；

⑥气体检测合格后，清洁并打开在承力墙上的人闸室门，使用手电筒进行外观检查；

⑦使用气动扳手和套筒从承力墙上人闸门移开所有门闩。

⑧慢慢的从后面拿开保留的块并打开门。

⑨安装照明装置；

⑩由具有资质的人员进行地层监视和所有情况的报告，例如进来的水、裂缝位置、碎片或者材料的破裂；记录所有地层的情形和气体检测记录；

五、带压条件下的换刀作业

在施工过程中如发生必须换刀、且根据地质条件分析必须在加压条件下进行时采用加压换刀作业。作业时遵守以下操作规程。

5.1 进出人闸

人闸的操作由经过专业培训的人闸安全管理员进行。人闸管理员需要的各种操作和显示元件都安放在人闸的外部。只允许通过高压空气检查和经过相应专业培训的人员进入人闸。定期检查所有设施的功能（显示仪表，带式记录仪，暖气，时钟，温度计，密封阀等）。5.2 进出人闸前室

前室用于在土仓和压力室加压空气中工作时送入材料或进入人员。前室的操作与主室相近。唯一的区别是使用的阀和显示仪表不同。人闸上前室的阀及仪表： “前室通入空气闸阀”、“前室排气闸阀”、“前室排气量流量计”、“前室压力压力表”。

5.3进入主室

① 检查显示仪表，带式记录仪，暖气，时钟，温度计，电话，紧急电话，密封阀等。检查密封门的清洁状况。

② 人员进入主室。

③ 开动双纸带记录仪，检查其工作是否正常以及储纸量。

④ 关闭主室与前室之间的隔离门，注意正确锁闭。

⑤ 主室压力墙上的人闸门处于密封状态。

⑥ 人闸管理员和在主室中坐着的人员建立电话联系。

⑦ 人闸管理员缓慢打开“主室通入空气闸阀”，按照规定缓慢增加主室的压力，直至达到工作压力。（人闸中的工作压力最高可达到3bar,当超过 3bar以后，就会通过安全阀自动卸压。）

⑧ 主室中的人员可以根据自己的要求调定暖气。

⑨ 当主室的压力和土仓的压力相同时，人闸中的人员缓慢打开主室和土仓之间的密封门，进入土仓。人闸管理员关闭带式记录仪。

5.4 离开主室

① 主室和前室之间的人闸门处于关闭状态。② 要出来的人员离开土仓，进入主室。

③ 压力墙门和压力墙上用于平衡压力的闸阀必须关闭。

④ 人闸管理员和在人闸中坐着的人员之间建立电话联系。

⑤ 人闸管理员打开带式记录仪。

⑥ 人闸管理员在观察压力表“主室压力”和流量计“主室排气”的同时，开始使用“主室排气” 阀缓慢降低主室压力。与此同时，使用闸阀“主室通入空气”向人闸通入空气。但不能使压力再次上升。

⑦调节 “主室排气” 闸阀和“主室通入空气” 闸阀，使人闸在通风的情况下达到一个符合规范的稳定而缓慢的降压过程。在这一过程中，“主室排气量” 流量计显示的流量必须不低于每人0.5m3 /min。

⑧ 在这一进出过程中，人闸里人员可以打开暖气，推荐的温度范围是最低15摄氏度，最高28摄氏度。

⑨ 当主室压力达到常压后，就可以打开主室隔墙上通往前室的密封门，人员走出主室。

⑩ 人闸管理员关闭带式记录仪，把进出过程（日期、时间、压力、人数等）登记到进出人闸登记簿中。

5.5 把挖掘刀具送入挖掘室

使用起重设备把材料送入人闸前室。然后关闭人闸前室门。向前室逐渐增压。压力达到规定值并和主室压力平衡后，打开前室和主室之间的密封门。把材料从前室移动到主室，然后打开压力仓壁上的闸门，将刀具送入土仓。

5.6进入人闸安全说明

在进入人闸的过程中，严格遵守以下安全说明：

① 定期检查电话和紧急电话设施的正常功能。

② 不许患有伤风感冒和流感的人员进入人闸，以防震破鼓膜。

③ 人员进出人闸时必须穿干燥衣服。

④ 必须注意人闸前面和里面所有警告牌和信息牌的内容，严格遵守其中的规定。

⑤ 检查门密封和密封面的清洁和损坏情况，必要时更换密封。

⑥ 每次进出人闸之前，都要检查确定带式记录仪的功能完好和贮纸量。

⑦ 应连续观察人闸内人员的身体状况。如果人闸里一名或多名人员有感觉不适的症状，马上中断作业，使其撤离人闸。

⑧保证在高压空气中工作的人员出入闸后在工地上逗留2个小时，以观察他们的身体状况。

⑨有人在气压作业时确保不停电。

⑩有人在气压作业时，地面必须有救护车和救护人员等候。

5.7进入土仓

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。然后按以下步骤进行操作：

① 压缩空气调节设备的管路通过压力隔墙后面的单独接口用水进行冲洗，以防止挖掘下的材料进入压缩空气回路中。

② 清洗后给压缩空气装置加压（压力墙上所有的闸阀均关闭）。

③ 开始向土仓内喷射压缩空气。

④ 必须排出适量渣土，直到土仓压力隔板上面的土压计显示出在压缩空气调节设备上调定的空气压力。

⑤ 停止刀盘和螺旋输送机的转动，关闭螺旋器闸门。

⑥ 人员进入主室，由人闸安全管理员将主室调至土仓的压力状态。

⑦ 人员进入人闸主室，待土仓和主室的压力平衡后，则可以小心打开土仓门进入土仓，在这一过程中，要时刻注意落下的开挖料。

5.8 进入土仓安全说明

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 全部人员都系安全索，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，前室必须始终让所有的工人进入，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。

5.9更换刀具操作规程

5.9.1换刀前的材料、设备准备

准备好拆卸人行闸门的螺栓连接工具、撬棒、镐、铲若干等。照明灯及电缆线：照明灯为24V行灯，3~4只。蓄电池应急照明灯2~3只。小型抽水泵两台。人员进入土仓内需用安全带、绳索、套鞋等。装卸工具：专用工具一套。

5.9.2.更换刀具步骤

工作人员进入土仓后，清洗上部分刀具，然后在刀盘背面用卡尺检查刀具的磨损情况。所有的刀具都通过旋松其固定螺栓进行拆卸。在更换刀具后要重新使用规定的紧固扭矩拧紧螺栓。在刀具更换完成后，可清理土仓，关闭仓门。人员退出后试转刀盘若干圈后，再安排人员进入土仓复紧刀具，确认上紧后，退出土仓，关闭仓门。

5.9.3更换刀具作业的安全说明

因为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状态。作为紧急安全室，前室必须始终让所有人进入，不能被管路堵塞。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。

六、换刀作业的人员安排

盾构换刀施工方案篇2

莲塘村站- 清布站区间隧道采用土压平衡盾构法沿迎宾大道敷设, 总体上呈南北走向。区间两端车站均为地下两层岛式车站, 盾构自莲塘村始发, 途径商业大道、田美路、青石河、清布大道、镜湖大道, 临近站位前转向东南到达清布站出洞。莲塘村站- 清布站左线里程范围:ZDK12+849.550~ZDK14+007.056, 线路总长1 170.343m; 右线里程范围:YDK12+849.55~YDK14+007.000, 线路总长1 181.489m。区间内两线最小线间距为13m, 纵断面为V型坡, 最大纵坡8.7‰, 最小纵坡5.057‰, 隧道覆土厚度9~12m。

盾构本次停机位置在左线第735 环。地面为迎宾大道和田美东路交叉口上, 隧道上方地面为车行道, 用围挡围蔽。

区间处于冲洪积平原, 区域分布土层主要为冲洪积砂层、粉质粘性土层、残积层以及石炭系岩层风化带。基岩起伏较大, 空间分布呈西边深, 东边浅, 在灰岩与炭质灰岩的接触带上溶洞发育。砂层富含孔隙水, 保气能力和自稳能力差, 围岩条件复杂。区间内地下水量丰富, 包含上层滞水、孔隙水、溶洞水和裂隙水, 且溶洞水和孔隙水连通, 水文地质条件较为复杂。地铁沿线地表为交通干道, 车流量大, 地面无作业条件。

2 重难点分析及方案选择

2.1 砂层中换刀存在的重难点

传统的换刀方法已能够满足大部分土压平衡盾构的开仓换刀施工, 但当盾构处于砂层, 且无地面施工作业条件时, 盾构的开仓换刀施工面临以下困难:①砂土地层的自稳能力差、漏气严重且富含孔隙水, 如若不进行仓前土体加固则无法保证开仓时掌子面稳定;②沿交通主干道敷设的地铁隧道, 其上部地面交通繁忙, 地面施工条件限制, 无法采用高压旋喷桩加固换刀处土体。如若塌方, 对路面交通也将造成很大的影响;③注浆加固法注浆口极易堵塞, 且无法有效防止螺旋输送机内的水泥砂浆的硬化, 容易造成设备破坏;④盾构土仓内硬化后的水泥砂浆的加固体较难破除, 换刀施工效率低、工期长;⑤填仓时难以保证土仓内被完全填满;⑥开仓换刀时, 土仓面临渗水流土、掌子面坍塌甚至地陷等众多安全隐患。

故在砂土地层中的土压平衡盾构的填仓换刀施工需要针对以上诸多难点、重点, 做好应对措施, 保证施工安全、顺利进行。

2.2 填仓的总体方案选择

本工程所残积砂层自稳能力差, 地表为城市交通主干道, 无地面加固条件, 无法对盾构进行常压换刀。同时填仓换刀法需要破除仓内加固体, 难度大、耗时长。所以对于砂土地层中无地面加固条件下的盾构填仓换刀施工, 为防止注浆时设备堵塞, 加快施工进度, 本工程决定选用不同胶结时间填仓加固的新方法。换刀时, 尽量避免在围岩含水量大的地段进行换刀作业, 根据盾构掘进参数变化、沿线地质勘查以及出土渣样分析, 合理的选择盾构开仓检查换刀的地点, 在盾构到达预定地段后进行换刀作业。并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。新方法的具体注浆工艺如图1 所示。

3 施工方法

3.1 地质调查

地质调查须确定盾构开仓时刀盘所处位置地层分布情况, 地质条件和水文地质条件。同时调查盾构刀盘上部地面状况, 确定是否有地面加固条件。本工程盾构刀盘底部所处位置以下6m至上部地面的地层分布为: 厚度为5m的石灰岩地层、厚度为10.5m的砂层及厚度为4.5m的素填土层。盾构刀盘完全处于砂层中, 渗透系数为10m/d。盾构上部地表为迎宾大道, 交通繁忙、车流量大, 开仓换刀时无地面加固条件。

3.2 填仓施工

砂土地层自稳定性差, 孔隙水丰富且渗透系数大, 直接开仓换刀有可能导致流砂、掌子面坍塌等众多安全隐患, 若发生地陷将危及地面交通。为了保证开仓换刀的安全, 需要对仓内进行地下注浆加固并输出渣土泥浆, 如图2 所示。同时, 为防止注浆设备堵塞, 采用不同胶结时间填仓的方法。连接袖阀管之后, 首先向仓内注入膨润土泥浆, 再带气注入水泥浆并排出仓内空气直至土仓填满排出水泥砂浆, 最后向土仓前部水泥砂浆注速凝剂, 向土仓后部水泥砂浆注缓凝剂, 本工程具体施工步骤如下。

1) 膨润土泥浆注浆排渣本工程通过土仓内位于3 点位和12 点位的球阀向土仓内注入钙基膨润土和水配制的膨润土泥浆, 体积配比为1∶3。注入量为土仓体积的15%, 土仓体积为30m3, 即注入量为4.5m3。转动螺旋输送机输出土仓内的渣土泥浆, 直至渣土泥浆完全排出, 即螺旋输送机不再输出渣土泥浆。输出渣土泥浆过程中, 保持土仓内压力稳定在0.06MPa。带压输出渣土泥浆注浆结束后, 保持0.06MPa的土仓内压力, 用棉絮将刀盘切口环处前盾与土体之间的缝隙塞紧, 并采用堵漏灵进行封堵。

2) 水泥砂浆填仓用水泥砂浆继续注入土仓与膨润土泥浆混合加固土仓, 并通过刀盘加固仓前土体。本工程将水泥砂浆从12 点位球阀向土仓内加注;同时打开3 点位和9 点位球阀缓慢释放空气, 直至排出水泥砂浆;关闭3 点位和9 点位球阀, 继续加注水泥砂浆, 采用1 点位球阀缓慢释放空气。用水泥砂浆置换空气过程中, 将土仓内压力保持在0.06~0.07MPa, 水泥砂浆填满土仓后, 停止注水泥砂浆, 关闭1 点位球阀。填水泥砂浆过程中间隔20 分钟反转螺旋输送机, 防止螺旋输送机卡死。本工程水泥砂浆中砂与水泥质量之比取0.75, 水与水泥质量比取1.18。

3) 注入速凝剂和缓凝剂为了使仓前水泥砂浆先于仓内硬化, 稳固掌子面岩土体, 须通过刀盘在仓前位置注入速凝剂;同时减缓仓后水泥浆的凝固, 将未硬化水泥浆输出, 留出开仓换刀的操作空间, 便于施工操作, 因而须在仓后注入缓凝剂。本工程首先通过9 点位球阀、2 点位球阀、3 点位球阀和人闸泄压孔同时向土仓前部的水泥砂浆注速凝剂浆液, 速凝剂与水泥的质量比为5%, 速凝剂浆液的总注入量为土仓内水泥砂浆中水泥用量的3.33%, 即340L, 拔出袖阀管;再通过9 点位球阀、12 点位球阀、3 点位球阀和人闸泄压孔向土仓后部水泥砂浆注缓凝剂浆液, 缓凝剂与水泥用量的质量比为0.23%, 缓凝剂浆液的总注入量为土仓内水泥砂浆中水泥用量的0.31%, 即32L。

3.3 清仓换刀

12h后, 待土仓前部水泥砂浆完全硬化, 土仓后部水泥砂浆尚未硬化时, 转动螺旋输送机输出土仓内的未硬化的水泥砂浆, 直至不再输出水泥砂浆。用风镐由下往上凿除凝固的水泥砂浆, 把土仓清理干净, 此时不凿刀盘开口;保证刀盘面完整性并从下往上进行刀具更换, 换刀时稳固安装台面, 拆开螺栓和自锁螺母, 移除旧刀, 更换新刀, 上紧螺栓。换刀过程中如有漏水, 采用棉絮和堵漏灵进行封堵。盾构刀盘上全部刀具更换完成后, 试转螺旋输送机, 螺旋输送机运行正常, 盾构恢复掘进。

4 结语

盾构在砂土地层中开仓换刀时, 土仓面临砂层保气能力弱、自稳能力差及孔隙水丰富的问题。本文总结了广州地铁9 号线4 标莲塘村站~清布站区间在富水砂层中填仓换刀的施工经验, 通过控制仓前及土仓内水泥砂浆的胶结时间, 使仓前土体先于仓内加固, 有效避免了困难的超前注浆施工作业, 并且降低了土仓内硬化体的破除难度, 大幅减少了清仓作业量, 加快工期进度, 同时明确了注浆施工作业方式, 防止螺旋输送机内的水泥砂浆硬化造成的设备破坏。因而是一种施工时间短, 效率高, 安全性强的仓内加固方法。

参考文献

[1]李宏安.砂—粘复合地层土压平衡盾构隧道开挖面稳定性研究[D].北京:中国地质大学, 2013.

盾构穿越原有地铁施工方案分析篇3

天津地铁3号线于营道口站下穿1号线,地质情况复杂,具体如表1所示。

盾构穿越1号线段地下水位线在地表以下7.5 m,隧道顶部覆土厚度18m,隧道底部埋深24m。在掘进时,土仓压力以静止土压力为控制值(P静=∑K0γh0)。则:P=0.51×18.8×1.6+0.59×18.9×6.5+0.55×19.4×9.9=193(kPa)。在开始掘进时,严格按理论土压值进行设定,在施工过程中根据地层沉降监测数据及时调整土压的设定值。

1.2 总推力

右线穿越1号线时,最大总推力1509t、最小总推力为1310t,推力基本稳定在1400t左右。

1.3 刀盘转速

穿越1号线段地层标贯击数90～110击,考虑到该地层对刀盘的滚刀受力较大。适当减小刀盘转速,提高掘进速度,使每个切削断面在单位时间内切削次数减小,从而减小对地层的扰动。掘进过程中,刀盘转速控制在1.3～1.5r/min。

1.4 掘进速度

盾构穿越1号线段,掘进速度基本控制37～47mm/min,基本稳定在34mm/min。

1.5 刀盘扭矩

盾构穿越1号线段,掘进过程中刀盘扭矩基本控制在

1273～2590kN·m。

2 隧道自动化监测

盾构穿越1号线期间对1号线隧道进行自动化监测,1号线隧道内上行、下行线均布设17个监测断面,每个断面布设5个监测点。盾构正上方断面每次监测完成至监测成果发布为50min,每4h发出一次全部断面监测结果。若主要监测断面监测数据波动较大时,则要适当加大监测范围。本次右线穿越过程中,从掘进完成949环刀盘进入1号线投影范围至掘进完成970环盾尾全部脱出1号线投影范围。1号线隧道累计最大沉降不大于2mm,轨道横向高差不大于1mm。右线穿越1号线控制效果良好。

3 地表施工监测

为确保盾构安全、顺利穿越1号线,从盾构进入盾构穿越前阶段开始至盾构通过后阶段,在盾构吊出范围内加密布置地表监测点位,每2环布设一个监测点,且每4h监测一次,并及时发出地表监测报告。地表监测数据显示,盾构穿越1号线段,地表沉降数据较稳定,最大沉降值是3mm,最大上升值是0.8mm,地表监测数据基本稳定在-0.2～0.3mm内。

4 分阶段穿越控制措施

4.1 穿越前阶段

盾构穿越前阶段,为确保盾构安全顺利穿越1号线,安排3d停机,排除盾构机各系统、后配套等故障,并对易损部件进行更换,对隧道泥巴进行清理,对电瓶车轨道进行调直和螺栓复紧等,其余主要措施如下。

(1)对测量进行复核。主要采取要求业主测量队进行贯通前联系测量,并利用联系测量成果复核盾构自动测量系统的后视点、测站点数据,并通过人工测量管片姿态复核自动测量系统数据。

(2)停机检修设备。盾构掘进进入1号线前进行开仓,检查刀具磨损情况,将根据情况适时选择合理地址开仓检查并更换刀具、泡沫和水注入口,并根据情况对土压计进行更换。由于之前左右线盾尾刷均有更换过,因此,盾尾密封系统主要对盾尾油脂泵及管路进行检查。对盾构渣土改良注入系统、壁后注浆系统等系统的泵、阀组、流量计压力传感器及管路等进行一次彻底的检修。

(3)对所有盾构后配套设备进行一次全面检查,主要包括15t龙门式起重机、45t龙门式起重机、搅拌站、电机车等。确保在盾构穿过期间,各后配套设备处于可用状态,减少出故障的概率。

4.2 穿越过程阶段

在该阶段采取的措施主要包括:(1)严格控制掘进参数。该阶段的掘进参数严格按照上一阶段的掘进参数进行控制。同时特别注意结合第1方监测的自动化监测数据进行调整,主要包括土仓压力、扭距、刀盘转速、掘进速度;(2)严格控制出土量,掘进每斗都必须严格按照设计行程进行掘进,且专门进行记录;(3)严格控制注浆参数。严格控制浆液配合比,同步注浆时控制注入量和注浆压力,在六号台车增设一套二次注浆设备,无需停机即可及时跟进二次补注浆,并根据第1方自动监测系统的沉降数据及时进行注浆调整。

4.3 穿越后阶段

主要控制措施如下:(1)严格控制掘进参数,同步注浆;(2)及时跟进二次注浆;(3)做好盾构机接收工作。

5 穿越具体施工措施

5.1 掘进前对盾构机检查

(1)盾构机同步注浆系统、渣土改良系统检修。对注浆泵进行维修,保证两台泵均可用,对注浆压力传感器、流量计及电磁阀等进行检查,保证每个注浆压力显示及流量显示均正确。

(2)开仓检查、更换刀具。确保土仓无结“泥饼”现象,确保土压计正常,确保刀具完好和刀盘注入系统通畅。

(3)更换盾尾刷,检修盾尾油脂注入系统。对盾构油脂注入系统进行检查维修,检查油脂泵、油脂管路,确保油脂管路畅通,调整油脂注入压力,确保油脂注入量。同时选用粘度较高、纤维长度较长的盾尾油脂,并备好盾尾油脂泵内活塞的配件,防止因为粘度增加导致的活塞消耗量增大。

(4)隧道内排水排污系统。对隧道内排水排系统进行全面清理检查,并准备足够排水排污泵。

5.2 预防结“泥饼”措施

在掘进过程中,加入泡沫能预防产生泥饼。泡沫的功效主要在于分离或中和粘性土中的阴阳离子,降低其吸附性能,从而起到改善渣土的流动性、润滑刀具等作用。对于软岩和粘性土,合理的泡沫注入尤为重要。盾构穿越1号线期间,每掘进一环需注入约18 m3水和4～5m3泡沫混合液。

5.3 预防喷涌措施

掘进过程中,采取措施预防掘进过程中“喷涌”问题的发生。主要通过双液注浆方式,填充密实管片与围岩之间的控制,堵住盾尾来水预防“喷涌”。