开仓换刀方案汇总.docx
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开仓换刀方案汇总
福州市轨道交通1号线工程09合同段
【城门站～三角埕站】土建施工
盾构开仓换刀方案
编制人：
＿＿＿＿＿＿
审核人：
＿＿＿＿＿＿
审批人：
＿＿＿＿＿＿
中铁十九局集团有限公司
2013年4月
一、编制目的和原则
根据近期盾构施工情况及盾构掘进参数分析，为了保证施工期间的安全、质量，合理的安排施工工期，编制盾构开仓换刀方案。
1、为盾构施工中的开仓换刀作业提供技术指导；
2、确实保障作业人员、作业环境的安全；
3、保障开仓换刀工作的安全、有序、快速进行。
二、编制依据
1、《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-1999。
2、《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》。
3、福州地铁轨1号线城三盾构区间详勘报告。
4、福州地铁轨1号线城三盾构区间施工图。
5、近期盾构掘进推力较大、刀盘扭矩较小、掘进速度慢（1mm/min）、渣土温度高等原因，我项目部研究分析认为有可能是刀盘刀具损坏，会议议定开仓检查刀具并更换。
三、工程概况
本次盾构机停机位置盾构机切口处于里程XK21+547.94，地面为福峡路进入市区方向车道，周边近距离内无建（构）物与地下管线。
盾构掘进掌子面土层上部为17C中风化凝灰熔岩，下部为18C微风化凝灰熔岩。
其中中风化凝灰熔岩RQD=30~50%，承载力特征值fak为2000~2500KPa，岩石单轴饱和抗压强度50~119MPa；微风化凝灰熔岩RQD=60~80%，承载力特征值fak为5000~10000KPa，岩石单轴饱和抗压强度107~125MPa，详见下列图表。
图3.1盾构切口位置地层剖面图
地层名称
重度
γ（kN/m3）
变形模量E0（MPa）
抗剪强度
泊松比ν
岩石单轴饱和抗压强度（MPa）
弹性模量
（×103MPa）
承载力特征值ƒak（kPa）
粘聚力C（kPa）
内摩擦角φ（度）
⒃c碎裂状
强风化凝灰熔岩
22.0
130~150
50~70
35~40
0.30~
0.35
3~26
600~700
⒄c中风化凝灰熔岩
25.5
200~500
40~45
0.25~
0.26
50~119
25~28
2000~2500
⒅c微风化凝灰熔岩
26.0
600~1200
45~55
0.21~
0.22
107~125
28~32
5000~
10000
表3.2岩层物理学指标
地质年代
地层编号
地层名称
地层描述
侏罗系
上侏罗统南园群J3n
⒃c
碎裂状
强风化
凝灰熔岩
灰褐、灰黄、灰白色为主，部分灰绿色，碎裂状构造，部分原岩矿物已风化变质，岩芯多呈碎块状，局部呈碎屑状，锤击易碎，属软岩~较软岩；岩体破碎，岩体基本质量等级为V级。
侏罗系
上侏罗统南园群J3n
⒄c
中风化
凝灰熔岩
青灰、灰黄色，凝灰熔岩结构，块状构造，主要矿物成分为长石和石英晶屑，节理裂隙发育～较发育，岩芯多呈块状、短～长柱状，RQD≈30~50%；较难击碎~难击碎，属较硬岩～坚硬岩；岩体较破碎~较完整，岩体基本质量等级以Ⅳ～Ⅲ级为主，局部达Ⅱ级。
侏罗系
上侏罗统南园群J3n
⒅c
微风化
凝灰熔岩
青灰色，凝灰熔岩结构，块状构造，主要矿物成分为长石和石英晶屑，节理裂隙稍发育，岩芯多呈长柱状，RQD≈60~80%；锤击声脆，难击碎，属坚硬岩；岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅱ级。
表3.3地层特征及分布
以上图表中可以看出，盾构切口位置的岩石节理裂隙发育一般（RQD值最小30%），承载力特征值较大（最小的2000KPa），岩石单轴饱和抗压强度较大（最小值50MPa），岩土自立性能稳固，强度满足盾构开仓条件。
四、开仓刀具检查前准备工作和作业时通风
本盾构机刀盘在硬岩区刀具的布置如下：
刀盘滚刀开挖直径6.43m，刀盘配置双刃中心滚刀4把，正面单刃滚刀19把，边缘单刃滚刀8把，正面齿刀46把，四孔边缘内刮刀18把，四孔边缘直刮刀4把，四孔边缘外刮刀8把（左右各四把），刀盘开口率33%，滚刀刀圈距刀盘面175mm，刮刀距刀盘面140mm，滚刀与刮刀相对高度差35mm。
4.1开仓前的准备工作
人员及换刀工期安排及组织结构图
图4.1组织结构图
换刀工期：
本次开仓换刀时间按排3天；
人员安排：
换刀人员12人，辅助工6人；盾构机司机1人、土木工程师1人。
开仓和换刀的工具、机料准备如图
气动扳手
2个
重型套筒方头
19mm
重型套筒
50、46mm
敲打重型扳手
55、51、46、41mm
大平口螺丝刀
4把
4根撬棍
4根1m
手链葫芦
1t（6个3m，1个1m）
提升带
3根1t、3根2t
铁锤
1个
方木
3块100mm*100mm
电筒
2个
防水照明灯具
2盏
水管
1根
气管
1根
换刀专用的平台
1套
风铲
5把
刀具滑动用木板
1块
氧气、乙炔
各两瓶
焊机
1台
焊条
2包
图4.1.1换刀材料
开仓流程如图4.1.2所示。
图4.1.2开仓流程图
1、开仓位置的确定
根据近期盾构施工参数的变化，盾构总推力较大、刀盘扭矩小、掘进速度慢等因素（掘进速度约1mm/min），确定在刀盘切口里程为XK-21547.94时开仓换刀。
2、开仓准备工作
（1）拼装完成223环管片之后，开动刀盘、螺旋输送机皮带输送机等系统，进行土仓的清仓；
（2）检查前体承压墙、人闸上的球阀及闸阀，对堵塞的球阀及闸阀进行疏通，保证能够正常使用；
（3）对呼吸空气系统进行检查，保证其功能正常；
（4）对盾构机各系统进行检查，保证其功能完好；
（5）对进行开仓换刀的操作人员进行开仓换刀前的安全技术教育培训，对换刀的操作程序、安全事项等进行详细的交底；
（6）准备好需更换的刀具及其附件如螺栓、锁块等；
（7）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、工具及机料具；
（8）对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；
（9）在开仓之前记录土压力传感器压力、所有推进油缸压力、推进油缸伸长量、VMT的测量距离等参数，在开仓、换刀期间，盾构机司机随时注意以上参数的变化，若参数发生异常变化，及时通知现场土建工程师做现场分析调整。
3、出渣降压
由盾构机司机通过螺旋输送器，将土仓内的渣土、水输出，同时通过盾构机自带呼吸空气系统排气，降低土仓内压力，排土及降压的过程中随时观察土仓内压力传感器的数值。
土仓内渣土降至人仓门底部以下之后，停止出渣，出渣的过程中在螺旋出土口处进行气体检测，并记录数据。
4、通过人仓板上的球阀对土仓内气体进行检测，检测合格后做活体试验（选择对空气质量敏感、能发声音、体积不太大的动物，如鸡），按照要求做好记录。
气体检测标准表
气体种类
容许最高浓度
标准限量
氧气
19.5%～23%
≥20
CH4
不超过1%
＜0.75
CO2
9000mg/m3
≤0.5
CO
不超过0.0024%
≤30
氮氧化物
5mg/m3
≤5
SO2
5mg/m3
≤0.0005
H2S
10mg/m3
≤0.00066
NH3
30mg/m3
≤0.064
5、开仓前压风排气
利用盾构机原有人仓保压系统为排气管路，盾构机主机内和后续台车全部使用原有的管路。
利用泡沫系统管路，通过刀盘上的泡沫孔，向土仓内送风，同时打开原保压系统管路阀门，将压出气体排至预定区域，气体通过洞内压入新鲜空气的稀释，随洞内空气排出洞外，如图4.1.3所示：
6、打开仓门
气体检测合格后，首先检查土仓压力在通风过程中是否发生变化，土仓内水位情况是否异常，清查人仓内非防爆设备，在开仓前对人仓空气质量再次进行检测，合格后方可打开仓门。
图4.1.3开仓前通风示意图
4.2开仓作业时仓内通风
1、土仓内通风和气体检测
仓门打开后，先进行活物试验，等活物实验完成合格后，气体检测人员携带气体检测仪器和防爆手电，首先对土仓顶部以及人仓附近左下和右下方空气进行检测，同时现场值班土建工程师判断地层情况，确认安全后，方可进入土仓进行下一步检测，全面检测完毕且判断地层稳定，空气质量合格，经现场负责人复核确认。
判断安全后，维保人员进仓，安设安全灯具和打开通风口处仓内盖板，引入风管进行通风，开始空气循环，同时停止泡沫系统的压风，如图4.2.1所示：
2、刀具检查和刀具更换
2.1滚刀检查内容包括：
滚刀的磨损量和偏磨量，滚刀刀圈的脱落、裂纹、松动、移位等，刀具螺栓的松动和螺栓保护帽的缺损情况；刮刀的合金齿和耐磨层的缺损和磨损以及刀座的变形情况；刀盘牛腿磨损及焊缝开裂情况，利用专用量刀工具对刀盘刀具进行测量，依照以前制定的刀具档案对其对号入座，并分别记录。
2.2刀圈产生偏磨、刀圈脱落、裂纹、松动、移位情况下必须进行更换，边缘滚刀磨损量在8~10mm，正面区滚刀磨损量在15~18mm，中心区滚刀磨损量在15~18mm进行更换（以上数据为参考值，可按实际情况进行修正）；刮刀和齿刀更换标准：
金齿缺损达到一半以上和耐磨层磨损量达2/3以上进行更换。
3、作业过程中的通风和气体检测
在刀具处理过程中，必须保证通风的连续性，并由气体检测人员对土仓内气体进行不间断检测，如有异常，应及时撤出土仓内人员，加强通风力度，待土仓内气体浓度合格后，方可继续进行进仓作业。
4、关闭仓门
刀具处理完毕后对土仓及刀盘前方进行全面的检查，避免工具、杂物遗漏在土仓内。
确认后关闭所有预留送风口、排气口、阀及仓门，关闭情况由当班机械技术人员检查，机电副总工复核，符合要求后，盾构机恢复掘进。
图4.2.1开仓后通风示意图
五、施工监测
开仓检查更换刀具时，为了及时准确的了解地表沉降情况，需要在开仓里程地面加密布置地面监测点，详见图6.1开位置地面监测点布置图。
图6.1开位置地面监测点布置图
六、施工应急注意事项
1、加强对开仓人员进行安全技术交底，特殊情况下的施工需进行安全培训。
2、开仓程序必须经项目经理部审核，报监理部审批许可后方可启动开仓程序。
3、开仓前，通知监理对开仓全过程进行旁站、监督。
4、开仓作业的准备工作必须提前做好，一旦开仓，必须保证作业立即开始。
5、开仓后先观察掌子面的稳定情况，经判断稳定后，再进入土仓作业。
6、由气体检测人员利用气体检测仪器检测施工环境气体质量，如果空气质量不达标，应暂缓进入工作面，继续通入空气，直至环境气体质量达到安全要求。
7、在作业过程中必须有一名值班人员对掌子面稳定情况进行观察。
如有异常应及时通知并要求人员撤至安全地点，采取处理措施。
现场存放应急物资，如聚氨酯、快硬水泥、水玻璃等堵漏防水应急物资，并存放装满沙石的编织袋不低于50袋，作为塌陷回填应急物资，地面上联系搅拌站随时准备商品混凝土及泵车为地面回填做准备。
8、严禁在隧道内抽烟。
9、盾构机内如需进行动火作业，必须先办理动火审批手续，后由气体检测人员对动火区域内的气体进行检测，安全合格且得到安全员许可后，方可动火。
10、在刀具更换过程中需要持续通入空气且不断对空气质量进行检测，一旦发现有害气体浓度超标，工作人员马上撤出工作面，加强通风。
11、土仓内照明必须使用防爆灯具，必须使用安全电压。
12、在盾构机内部和人仓外侧布置干粉灭火器。
13、由于盾构机土仓作业空间较小，进仓人员不易过多，一般以三个进仓作业为最好，采取轮班制。
七、作业人员
开仓换刀人员花名册
序号
姓名
工种
序号
姓名
工种
1
萧雨
管理
10
王武东
专家
2
王雨
管理
11
黄炳银
拼装班长
3
李茂鹏
电工作业
12
江信义
拼装班长
4
鲁翔宇
安全员
13
江信富
拼装班长
5
崔哲源
电工作业
14
杨德超
电气焊
6
王松郁
管理
15
王志成
电气焊
7
马帅
电气设备
16
白庆雷
普工
8
江志平
机修
17
江山
机修
9
苟汉洋
机修
18
许太云
普工
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