盾尾刷更换专项方案.docx
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盾尾刷更换专项方案
盾构机盾尾刷更换施工方案
1.编制依据
（1）盾构机图纸；
（2）盾构机使用维护技术文件；
（3）区间地质纵断面图；
（3）其它相关技术文件及图纸等。
2.编制目标
明确盾构施工中更换盾尾刷作业工艺步骤、操作关键点和对应工艺标准，指导、规范更换盾尾刷作业施工，保障操作人员安全和更换盾尾刷作业有序进行，满足盾构施工设计和规范要求。
3.工程概况
北辰科技园北站～丹河北道站区间起讫里程为DK0+841.000～DK2+575.5采取盾构法施工，盾构区间全长1734.5m。
区间隧道埋深-5.5～-13.5。
隧道穿越地质有：
⑥33粉土、⑥34粉砂、⑦01粘土、⑧12粉质粘土、⑦粉质粘土。
北辰科技园北站～丹河北道站区间沿线在天津城区北部平原，受人类工程活动影响，沿线原始地形地貌已基础改变，地形平坦，沿线包含地貌单位属海积～冲积滨海平原。
本区间下穿永定新河、津榆公路、淀南引河、外环河、外环线，地面多为农田、鱼塘。
地上左线外侧平行于线路走向分布高压线走廊。
本协议段区间控制区段比较多，盾构区段下穿计划北环铁路桥，下穿永定新河、津榆公路、淀南引河、外环河，结构外轮廓距净距分别为：
6.6m、8.4m、8.2m、10.6m。
故盾尾刷更换应避开多水，地质条件差及各控制区段，确保施工安全进行。
4.施工布署
4.1盾尾刷更换进度计划
为确保盾尾刷更换安全有序进行，必需有具体时间安排，为施工计划提供有效依据。
盾尾刷更换时间安排表
序号
工作内容
时间
备注
1
2
3
4
4.2施工组织机构
为确保盾尾刷更换安全按计划工期完成，项目经理部专门成立地盾尾刷更换管理小组，组员以下：
职位
姓名
职责
备注
项目经理
山旭红
总体协调整个项目情况
组长
常务项目经理
王晓林
负责安全、质量、进度
副组长
项目总工
田军令
处理施工中技术问题
副组长
生产经理
肖百胜
主抓质量和生产进度
副组长
安全经理
张牛毛
总体安全
副组长
技术
范晓东
实施施工技术
组员
安全
刘超
施工过程中安全隐患问题
组员
质量
孙金廷
严格控制施工质量
组员
材料
韩冬生
提供施工所需合格原材料
组员
依据现场施工需要，配置土木工程师，机械工程师指导更换作业；盾构司机、电焊工等相关人员具体实施。
盾尾刷更换工作人员组成以下所表示。
人员安排表
序号
工种
人数
职责
备注
1
管片拼装工
6
负责撑垫安装、拆除
3人/班
2
电焊工
8
负责切除损坏盾尾刷，焊接新盾尾刷
2人/组，2h/组
3
注浆工
8
负责盾尾二次注浆
4人/班
4
抽水工
2
负责土仓、盾尾抽排水
1人/班
5
杂工
6
清理油脂仓杂物、涂抹盾尾油脂
3人/班
6
土木工程师
2
判定掌子面围岩、检验油缸行程、检验盾尾刷焊接质量、盾尾刷油脂涂抹质量
1人/班
7
盾构操作手
2
控制盾构机各项参数，配合其它操作
1人/班
8
值班经理
2
协调地面、井下、物资
1人/班
4.3设备设施安排
盾尾刷更换过程中需要机械、工具和材料，其清单以下表：
材料设备表
序号
材料、设备名称
型号
数量
备注
1
盾尾刷
200个
2
气刨
500KW
2台
采取500KW直流电焊机
3
盾尾油脂
R90
6桶
用于手工涂抹盾尾刷
4
CO2保护电焊机
2台
用于焊接盾尾刷
5
铲刀
4把
用于清理油脂仓杂物
6
棉花条
用于填塞第三道盾尾刷漏水点
7
聚氨酯、铝管、软管、球阀、泵
500Kg
用于盾尾止水
8
彩钢瓦
3张
用于遮盖拼装机
9
灭火器
ABC
4个
用于救火抢险
5.施工方案
盾尾密封刷在盾构主机尾部，和管片紧密接触，关键起着预防水、泥浆等沿着管片背部流进盾构内部密封作用，是预防盾尾发生涌沙、涌泥和漏水关键密封方法。
密封刷使用寿命跟注脂及管片姿态关系紧密，如正常使用，寿命通常为m，盾构掘进超出这个距离，密封刷将可能失效，造成盾尾漏水、漏浆，进而严重影响管片安装和注浆效果。
5.1难点分析
（1）因为地层在掘进过程中受扰动后，地层稳定性急剧下降，在已成环盾构管片外形成透水通道，而盾构更换尾刷时，需将两道尾刷露出成环管片外，仅有一道已损坏尾刷作封闭，很轻易造成从盾尾处喷泥涌水等塌方事故。
（2）盾构掘进时，地层经扰动后，掌子面很不稳定，伴随停机时间越长，地下水进入土仓，土仓压力逐步增大。
因为更换尾刷时，推进千斤顶无法顶到管片，盾构机将在土仓压力作用下产生后退，使尾刷更换工作进入进退两难境地。
（3）盾构掘进时，上一环管片在千斤顶作用力下已经挤压密贴，极难将管片拆除漏出2道尾刷。
（4）长时间停机，盾构机尾部在不均匀压力作用下，易产生偏移，造成盾构间隙过大或过小，给管片安装带来困难。
5.2技术方法
依据技术难点，在施工前必需准备好应正确技术方法，以下：
（1）为预防尾刷更换过程中盾尾部位喷泥涌水等塌方事故，应对停机地层进行分析，宜选择相对稳定地层进行尾刷更换，尽可能避免在不稳定地层如砂层、淤泥层进行尾刷更换，在有可能情况下，能够在估计停机更换盾尾刷里程提前开仓检验地层是否和分析情况一致，假如检验能够换尾刷，则继续掘进至盾尾在先前开仓位置。
在掘进最终两环时，加大同时注浆量，按常规盾尾同时注浆量1.5倍控制，并在盾尾后3～4环打开吊装孔进行管片背后补注浆，盾尾漏浆漏水时，采取海绵条或注入聚氨酯进行封堵，确保盾尾处地层注浆比较饱满密实，起到对围岩制稳、加固和有效封水效果。
（2）为预防尾刷更换过程中盾构机在土仓压力作用下出现后退情况，可准备好用于接长推进千斤顶接杆钢支撑，在拆除临时管片后，支顶在最终一环管片和推进千斤顶之间，制约盾构机后退。
假如盾构机前方掌子面围岩稳定，则能够将土仓内土排空，使土仓处于空仓状态，消除土仓压力对盾构机施加作用力。
（3）为处理因为盾尾偏移产生盾尾间隙过大或过小引发管片难以安装问题，在安装管片前，应对周圈盾尾间隙进行量测，确定最小间隙位置，在安装管片时，调整安装次序，先安装盾尾间隙最小处管片，能有效处理管片安装难问题。
5.3更换盾尾刷施工步骤及方法
方案一
（1）在盾构机掘进到适宜地段，当油缸伸出量为2150mm时，此时尾盾露出加强环；
尾盾露出加强环示意图
（2）在倒数第2、3环管片注浆孔处向管片背后注入双液浆，并确保二次注浆效果；
（3）达成止水效果后，先重新紧固倒数第1环和倒数第2环管片连接螺栓。
在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好长度800mm16个撑垫安放于管片和推进油缸之间，手动将每个油缸全部抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构掘进700mm，此时露出两道盾尾刷；
露出两道盾尾刷示意图
16个撑垫部署示意图
（4）移动并伸出管片安装机抓举头，将点位①处撑垫固定在安装机上，缩回点位①处推进油缸，拆除点位①撑垫，同理拆除点位②撑垫；
（5）将密封刷及沟槽上油脂、砂浆等清除洁净，再开始割除尾刷。
然后将尾刷割除疤痕打磨平整，再开始焊接新密封刷。
焊完后，在新密封刷上涂抹盾尾密封油脂；
（6）利用管片安装机安装点位①和②处撑垫，将点位①和②处推进油缸将点位①和②处撑垫顶紧，然后拆除点位③和④处撑垫；
（7）反复步骤（5），更换新密封刷，然后根据上述步骤顺次更换其它密封刷（每次只拆除相邻两个点位撑垫）；
（8）根据管片安装位置拆除对应位置撑垫，装上管片，待全部管片安装完成、且管片螺栓上紧后，开始对盾尾加注油脂，注脂量要达成填满沟槽为止。
当油脂仓油压达成10bar以上时取出土仓内水泵、关闭土仓人闸，恢复正常掘进。
正常掘进时应该注意同时注浆压力不得超出3.0bar，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。
方案二
（1）加固及止水
漏出盾尾刷前，对盾尾后346环管片进行二次注浆，降低或止住盾尾漏水，拆除管片后，沿盾尾一周用棉花条填塞最终一道盾尾刷和管片缝隙，并按80cm～100cm间距埋入φ10mm软管，进行聚氨酯注入（聚氨酯注入压力2bar），根本封堵盾尾以后水。
同时依据此时刀盘前围岩为<9>微风化岩层，且隧道顶部为4m厚<7>、<8>岩层情况，土仓碴土出空，并打开人闸，用1台2.2KW水泵不间断将土仓内积水排出，确保刀盘前方水不向盾尾流。
（2）露出盾尾刷
因为我项目部盾构机盾尾共设三道尾刷（见下图），推进千斤顶最大伸长长度为S=2150mm，正常推进无法露出盾尾刷，所以采取拆1环管片措施露出盾尾刷。
盾构机拼装完成后（K块不拼装）再掘进1200mm，在倒数第三环进行一次二次注浆，确定盾尾不漏水后拆除最终一环，露出2道盾尾刷。
在推进过程中由土木工程师仔细观察最终一环K块位置盾尾刷露出量，当第2道盾尾刷完全露出后，立即通知操作手停止掘进。
盾尾刷示意图
（3）拆除管片
确定2道盾尾刷能够全部露出后，由拼装手拆除管片，根据C－B－A3－A1－A2次序拆除348环管片，将2道盾尾刷全部暴露。
此时发觉盾尾有漏水，立即用棉花条沿着最终一道盾尾刷将其和管片间缝隙填塞，并按80～100cm间距安装
（4）清理盾壳及油脂仓
管片拆除后，立即进行清理工作，2人同时用铲刀将盾壳、油脂仓内附着砂浆、油脂等杂物清理洁净。
在清理杂物同时，检验油脂注入孔是否通畅。
（5）切除损坏盾尾刷
由电焊工2人一组，采取气刨将盾尾刷切除。
切除前用彩钢瓦将拼装机油管、电缆等部分遮盖，避免电渣损坏设备。
切除时由上往下，由外而内切除，逐一取出损坏盾尾刷。
切除完成后将盾尾刷位置杂物清理洁净，并确保干燥。
（6）新盾尾刷焊接软管，进行聚氨酯注入。
全部切除并清理完成后，开始焊接新盾尾刷。
仍是2人1组，每组2小时，每班2组人。
焊接时，先焊接第2道盾尾刷，且起点位置为3点位，收点位置一样为3点位。
第1道盾尾刷在第2道焊接完成后焊接，起点位置为9点位，收点位置一样为9点位。
盾尾刷安装次序为依次搭接安装，在最终1块焊接时，尾刷稍宽，经过仔细量测后按尺寸切除，确保两块尾刷之间有足够搭接长度。
焊接采取CO2保护焊，每组中1人在前摆放盾尾刷并点焊，另1人将盾尾刷焊牢。
焊接质量经过土木工程师验收后进行油脂涂抹。
（7）盾尾油脂涂抹
在盾尾刷全部焊接完成后开始盾尾油脂涂抹工作。
每班3人同时进行盾尾油脂涂抹作业，涂抹油脂采取WR90型手涂盾尾油脂。
涂抹时分层将钢丝刷拨开后填入油脂，涂抹后每层油脂填塞饱满，不掉落、不漏涂。
油脂涂抹质量须经土木工程师检验合格后进行管片拼装。
（8）管片拼装
在盾尾刷手涂油脂验收合格后，拼装第348环管片，管片拼装前量测盾尾间隙，进行管片选型。
因为盾尾底部长时间受力，底部盾尾间隙较大，而上部盾尾间隙过小，管片安装时，按先上后下进行。
重新拼装348环管片。
管片拼装完成后，用盾尾油脂泵向油脂仓内注入油脂。
（9）恢复正常掘进
当油脂仓油压达成10bar以上时取出土仓内水泵、关闭土仓人闸，恢复正常掘进。
正常掘进时应该注意同时注浆压力不得超出3.0bar，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。
6.质量要求
（1）预防掌子面坍塌；
（2）预防盾尾大量涌水；
（3）预防火灾；换盾尾刷需要进行大量切割、焊接工作，而工作环境有大量油脂存在，极可能引发火灾；
（4）预防高处坠落；因为隧道较高，人员在高处作业可能有风险；
7.盾尾刷更换安全及预防方法
7.1掌子面坍塌
开仓前依据出碴岩样进行分析判定是否和勘察资料相符合，满足开仓要求。
（1）一旦开仓后出现掌子面坍塌应立即关闭土仓人闸。
（2）对刀盘周围地表进行连续监测，假如地表出现沉降异常，应立即封闭沉降区地表，再进行其它加固处理。
（3）观察盾尾是否出现漏水现象，假如盾尾漏水较大，则采取棉絮堵塞漏水点，并注聚氨酯。
7.2盾尾大量涌水
假如发觉盾尾大量涌水，应分析水源。
若水是由掌子面涌来应先查看掌子面是否坍塌或土仓内积水是否在抽排；若掌子面坍塌则在堵塞盾尾漏水点同时按第1条进行应急处理；若水积水没有立即抽排则立即开启螺旋机排水，再用水泵抽排土仓积水。
若水是由盾尾后方涌来，应立即用棉絮堵塞漏水点，并埋入注浆软管，注入聚氨酯。
7.3火灾
在动火或电焊前必需在工作区周围配置足够灭火器，灭火器选择ABC干粉灭火器。
一旦发生火灾立即停止焊接或切割，关闭设备电源，用灭火器灭火，严禁用水灭火。
7.4高处坠落
人员在高空作业时必需按规范要求佩戴安全帽、安全带。
作业平台必需经安全员检验合格方可使用。
一旦人员从高处坠落，应立即进行止血，并立即送到地面由项目部安排送医院救治。
7.5安全总则
（1）开工前做好施工现场安全生产教育工作和管理工作，和外包单位签署好安全协议书，做好一级交底和二级返回工作。
（2）全表现场施工人员必需严格遵守安全生产六大纪律，遵守国家要求条例和企业要求相关规章制度。
（3）建立安全管理网络及安全管理责任人网络及各类网络，项目体人员必需签安全生产岗位责任工作。
（4）按要求挂牌工作，建立安全管理台帐、消防安全台帐及外包工管理台帐。
（5）分部分项安全施工交底工作必需由当班施工员依据当初施工条件及作业环境，生产条件作安全交底，并要有统计。
（6）盾尾刷更换必需在确保盾构作业安全条件下进行，更换完成后，必需确保盾构能正常掘进。
8.应急预案
8.1事故类型及危害程度分析
因为盾尾密封刷更换时在盾构掘进过程中进行，含有一定危险性。
在更换过程中可能发生火灾、漏水、掌子面坍塌、高处坠落等险情。
一旦发生事故可能造成人员受伤、机械损坏，甚至可能会造成人员死亡，给企业造成巨大经济损失。
8.2应抢救援责任制及领导小组组织机构
事故应抢救援工作实施施工第一责任人负责制和分级分部门负责制，由安全事故应抢救援小组统一指挥抢险救灾工作。
当重大安全事故发生后，各相关职能部门要在安全事故应抢救援小组统一领导下，按要求，推行各自职责，做到分工协作、亲密配合，快速、高效、有序地开展应抢救援工作。
（1）项目应抢救援领导小组
领导小组组长：
王晓林（电话：
）
副组长：
田军令（电话：
1392796）艾厚军（电话：
）
肖百胜（电话：
）李红（电话：
）
组员：
范晓东（电话：
）刘超（电话：
）
韩冬生（电话：
）
（2）项目应抢救援领导小组组员及组织机构各部门任务分工
项目经理：
在应抢救援工作中全方面负责，应抢救援总指挥。
项目副经理：
负责现场组织、指挥应抢救援工作，为救援现场人力、物力、财力资源总调度。
项目总工：
参与制订应抢救援技术方案，并负责指导方案实施运行；参与调查事故发生原因和制订事故处理方案。
现场工长：
负责应抢救援过程中做好内外联络、沟通和接待工作。
安全经理：
在应抢救援工作中提供总体技术支持，组织制订应抢救援技术方案并指导和监督实施。
负责组织事故原因调查和处理工作。
安质部：
负责组织制订应抢救援技术方案，并负责监督、指导现场实施；负责应抢救援工作中联络、沟通和协调工作；负责调查事故发生原因和制订事故处理方案。
物设部：
参与制订应抢救援技术方案；负责做好应抢救援过程中所需设备、物资协调；参与事故原因调查和处理。
财务部：
负责做好应抢救援过程中所需资金提供。
计划部：
负责组织医护人员做好对受伤人员现场救护工作。
应抢救援队（若干施工队）：
由各施工队长负责，负责直接参与或配合专业抢险队伍参与抢险救援。
图7-1应急领导小组组织机构图
8.3应抢救援小组关键职责
（1）公布开启和解除重大安全事故应抢救援预案命令；
（2）根据程序要求，组织、协调、指挥重大安全事故应抢救援预案实施，尽全力降低人员伤亡和财产损失；
（3）依据事故发生状态，统一布署应急预案实施工作，指挥各部门有条不紊进行抢险救灾工作；
（4）在救灾过程中随时掌握现场情况，并对现场出现问题采取合适处理方法；
（5）在负责区域内为事故现场紧急调用各类物资、设备、人员、防火用具并提供场地，抢险救灾结束后要负责督促事故单位立即归还或给赔偿；
（6）事故发生后，应抢救援小组要立即向上级相关部门汇报。
对于超出本身处理能力事故，要立即请示；
（7）对于在重大安全事故应抢救援、抢险救灾工作中成绩卓著部门和个人，安全事故应急小组应给其合适表彰和奖励。
对不推行救援职责，延误隐瞒安全事故，依据相关要求给处罚。
组成安全事故责任罪，移交司法机关追究刑事责任。
8.4应抢救援小组组员职责和分工
项目经理部依据实际，特成立应急领导小组，具体以下：
总指挥：
山旭红、王晓林（电话：
）
（1）事后处理组
副组长：
田军令（电话：
1392796）艾厚军（电话：
）
事故调查组和善后处理组关键负责事故发生后，对事故原因进行调查，和事后处理工作，抚慰亲人，并将受伤人员送至医院抢救。
对其进行照料，安排其和亲人起居生活。
（2）事故抢险组
肖百胜（电话：
）张牛毛（电话：
）
事故抢险组负责事故发生时，在第一线对事故进行抢修，使事故造成损失最低，降低伤亡事故发生。
（3）物资保障组
组员：
范晓东（电话：
）刘超（电话：
）
物资保障组负责应急物资准备，和在抢险过程中所需各项应急物资。
（4）综合协调组
韩冬生（电话：
）
综合协调组负责事故发生过程中各部门综合协调工作，和事故发生后向上级汇报、对外联络医院进行抢救，接待新闻媒体等工作。
8.5应急处理基础标准
1）快速行动、灵活应对。
应抢救援领导小组要在接到报警后立即开启预案并快速赶到现场实施救援；
2）以人为本。
险情处理应首先确保人身安全（包含救护人员和遇险人员）；
3）强化防护，快速疏散无关人员，预防再次事故发生。
8.6现场处理程序
1）发生事故后，现场责任人第一时间报应急领导小组组长，领导小组应立即开启应急预案。
领导小组依据事故情况进行救援或拨打抢救电话，通报事故地点所在地域正确方位、事故性质、发生情况，并派人在道路及大门口迎接120抢救人员，做好引导工作。
2）总指挥负责现场全方面组织协调工作，副指挥率领相关人员负责事故现场抢救。
事故现场应立即用警示带围起来，和救援无关人员严禁入内，并做好防护方法，预防二次事故发生。
3）立即抢救被砸人员或被压人员，最大程度降低重伤程度，如有轻伤人员可采取简易现场救护工作，如包扎、止血等方法，避免造成重大伤亡事故。
4）安质部人员负责现场保护、调查工作。
做到事故原因查清不放过、事故责任人没有严厉处理不放过、广大职员没有受到教育不放过、防护方法没有落实不放过。
8.7安全事故应抢救援步骤
（1）事故发生早期，事故现场人员应主动采取应急自救方法，同时开启施工现场应抢救援预案，实施现场抢险，预防事故扩大。
前期部等部门应立即恢复被损坏道路、水电、通信等相关设施，确保应抢救援工作顺利开展。
（2）安全事故应抢救援预案开启后，应抢救援小组立即投入运作，组长及各组员应快速到位推行职责，立即组织实施对应事故应抢救援预案，并随时将事故抢险情况汇报上级。
（3）事故发生后，在第一时间抢救受伤人员，这是抢险救援重中之重。
保卫部门应加强事故现场安全保卫、治安管理和交通疏导工作，预防和阻止多种破坏活动，维护社会治安。
（4）当有重伤人员出现时救援小组应立即提供救护所需药品，利用现有医疗设施抢救伤员。
同时拨打抢救电话120医疗援助。
其它相关部门应做好抢救配合工作。
（5）事故汇报：
重大安全事故发生后，事故单位或当事人必需用将所发生重大安全事故情况汇报事故相关监管部门：
①发生事故单位、时间、地点、位置；
②事故类型（坍毁、触电、机械伤害等）；
③伤亡情况及事故直接经济损失初步评定；
④事故包含危险材料性质、数量；
⑤事故发展趋势，可能影响范围，现场人员和周围人口分布；
⑥事故初步原因判定；
⑦采取应急抢救方法；
⑧需要相关部门和单位帮助救援抢险事宜；
⑨事故汇报时间、汇报单位、汇报人及电话联络方法。
（6）事故现场保护：
重特大安全事故发生后，事故发生地和相关单位必需严格保护事故现场，并快速采取必需方法，抢救人员和财产。
因抢救伤员、预防事故扩大和疏通交通等原因需要移动现场物件时，必需做出标志、拍照、具体统计和绘制事故现场图，并妥善保留现场关键痕迹、物证等。
8.8应急物资准备
应急物资清单
序号
应急物资设备
应急功效和作用
现存放位置
数量
情况
1
抢救车辆
运输伤员
本项目部
1辆
完好
2
担架
抢救伤员
本项目部
1套
完好
3
抢救箱
抢救药品
本项目部
1套
完好
4
对讲机
应急联络
本项目部
2部
完好
5
扩音器
紧急通知和疏散人群
本项目部
1台
完好
备注：
1）抢救箱内配置有消毒剂、纱布、止血药品、剪刀、胶带、红花油、碘酒、医用绷带等应急物品。
2）项目部仓库设应急物资装备存放区域，应急物资装备由安质部统一管理，有仓库管理员看管，应急物资装备只许可在应急抢险时开启使用，平时严禁任何人私自挪用。
安质部每个月对应急物资进行清查检验，立即更新过期或失效物资，补充数量不足应急物资，购置新增项应急物资。
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