盾尾刷更换方案

-1-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.编制目的明确盾构施工中更换盾尾刷作业工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，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的有序进行，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采用盾构法施工，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位于天津城区北部平原，受人类工程活动的影响，沿线原始的地形地貌已基本改变，地形平坦，沿线涉及的地貌单位属海积～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。本合同段区间控制区段比较多，盾构区段下穿规划北环铁路桥，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。故盾尾刷的更换应避开多水，地质条件差及各控制区段，保证施工的安全进行。4.施工部署4.1盾尾刷更换进度计划为确保盾尾刷更换安全有序的进行，必须有详细的时间安排，为施工计划提供有效的依据。-2-盾尾刷更换时间安排表序号工作内容时间备注12344.2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，成员如下：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解决施工中的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执行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根据现场施工需要，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如下所示。-3-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判断掌子面围岩、检查油缸行程、检查盾尾刷焊接质量、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，配合其他操作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的机械、工具和材料，其清单如下表：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500KW2台采用500KW直流电焊机3盾尾油脂R906桶用于手工涂抹盾尾刷4CO2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ABC4个用于救火抢险5.施工方案盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，与管片紧密接触，主要起着防止水、泥浆等沿着管片背部流进盾构内部的密封作用，是防止盾尾发生涌沙、涌泥和漏水的关键密封措施。密封刷的使用寿命跟注脂及管片姿态关系紧密，如正常使用，寿命一般为2000m，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，进而严重影响管片的安装和注浆效果。5.1难点分析（1）由于地层在掘进过程中受扰动后，地层稳定性急剧下降，在已成环的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-4-坏的尾刷作封闭，很容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，随着停机时间越长，地下水进入土仓，土仓压力逐渐增大。由于更换尾刷时，推进千斤顶无法顶到管片，盾构机将在土仓压力的作用下产生后退，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的作用力下已经挤压密贴，很难将管片拆除漏出2道尾刷。（4）长时间的停机，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技术措施根据技术难点，在施工前必须准备好应对的技术措施，如下：（1）为防止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，宜选择相对稳定的地层进行尾刷更换，尽量避免在不稳定地层如砂层、淤泥层进行尾刷更换，在有可能的情况下，可以在预计停机更换盾尾刷的里程提前开仓检查地层是否与分析的情况一致，如果检查可以换尾刷，则继续掘进至盾尾位于先前开仓位置。在掘进最后两环时，加大同步注浆量，按常规盾尾同步注浆量的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，采用海绵条或注入聚氨酯进行封堵，确保盾尾处地层的注浆比较饱满密实，起到对围岩的制稳、加固和有效的封水效果。（2）为防止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的接杆钢支撑，在拆除临时管片后，支顶在最后一环管片与推进千斤顶之间，制约盾构机后退。如果盾构机前方掌子面围岩稳定，则可以将土仓内的土排空，使土仓处于空仓状态，消除土仓压力对盾构机施加的作用力。（3）为解决由于盾尾偏移产生盾尾间隙过大或过小引起管片难以安装的问题，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，调整安装顺序，先安装盾尾间隙最小处管片，能有效解决管片安装难问题。-5-5.3更换盾尾刷施工步骤及措施方案一（1）在盾构机掘进到合适地段，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环管片的注浆孔处向管片背后注入双液浆，并保证二次注浆效果；（3）达到止水效果后，先重新紧固倒数第1环与倒数第2环管片的连接螺栓。在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好的长度800mm的16个撑垫安放于管片与推进油缸之间，手动将每个油缸都抵紧撑垫，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-6-16个撑垫布置示意图（4）移动并伸出管片安装机抓举头，将点位①处的撑垫固定在安装机上，缩回点位①处的推进油缸，拆除点位①的撑垫，同理拆除点位②的撑垫；（5）将密封刷及沟槽上的油脂、砂浆等清除干净，再开始割除尾刷。然后将尾刷割除的疤痕打磨平整，再开始焊接新的密封刷。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处的撑垫，将点位①和②处的推进油缸将点位①和②处的撑垫顶紧，然后拆除点位③和④处的撑垫；（7）重复步骤（5），更换新的密封刷，然后按照上述步骤顺次更换其余密封刷（每次只拆除相邻两个点位的撑垫）；（8）按照管片安装位置拆除对应位置的撑垫，装上管片，待所有管片安装完成、且管片螺栓上紧后，开始对盾尾加注油脂，注脂量要达到填满沟槽为止。当油脂仓油压达到10bar以上时取出土仓内水泵、关闭土仓人闸，恢复正常掘进。正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过3.0bar，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。-7-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，减少或止住盾尾漏水，拆除管片后，沿盾尾一周用棉花条填塞最后一道盾尾刷与管片的缝隙，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），彻底封堵盾尾后来水。同时根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岩层的情况，土仓碴土出空，并打开人闸，用1台2.2KW水泵不间断的将土仓内积水排出，确保刀盘前方水不向盾尾流。（2）露出盾尾刷由于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，因此采取拆1环管片的办法露出盾尾刷。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后一环，露出2道盾尾刷。在推进过程中由土木工程师仔细观察最后一环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）拆除管片确认2道盾尾刷可以全部露出后，由拼装手拆除管片，按照C－B－A3－A1－A2顺序拆除348环管片，将2道盾尾刷全部暴露。此时发现盾尾有漏水，立即用棉花条沿着最后一道盾尾刷将其与管片间缝隙填塞，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、油脂仓内附着的砂浆、油脂等杂物清理干净。在清理杂物同时，检查油脂注入孔是否畅通。（5）切除损坏的盾尾刷由电焊工2人一组，采用气刨将盾尾刷切除。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，逐个取出损坏的盾尾刷。切除完成后将盾尾刷位置杂物清理干净，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-8-2组人。焊接时，先焊接第2道盾尾刷，且起点位置为3点位，收点位置同样为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，收点位置同样为9点位。盾尾刷安装顺序为依次搭接安装，在最后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。焊接采用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，涂抹油脂采用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。由于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到10bar以上时取出土仓内水泵、关闭土仓人闸，恢复正常掘进。正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过3.0bar，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。6.质量要求（1）防止掌子面坍塌；（2）防止盾尾大量涌水；（3）防止火灾；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，极可能引起火灾；（4）防止高处坠落；由于隧道较高，人员在高处作业可能有风险；7.盾尾刷更换安全及预防措施7.1掌子面坍塌开仓前根据出碴岩样进行分析判断是否与勘察资料相符合，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）对刀盘附近地表进行持续监测，如果地表出现沉降异常，应立即封闭沉降区-9-地表，再进行其他加固处理。（3）观察盾尾是否出现漏水现象，如果盾尾漏水较大，则采用棉絮堵塞漏水点，并注聚氨酯。7.2盾尾大量涌水如果发现盾尾大量涌水，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；若水积水没有及时抽排则立即启动螺旋机排水，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须在工作区附近配置足够的灭火器，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，禁止用水灭火。7.4高处坠落人员在高空作业时必须按规范要求佩戴安全帽、安全带。作业平台必须经安全员检查合格方可使用。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，与外包