超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法

《超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换工法中铁**集团有限公司1、前言随着国内交通基础设施建设的飞速发展，盾构施工以其安全、快速、高效在城市地铁、越江穿河隧道、输油地下管道等地下工程建设中的应用越来越多。在越江穿河工程中，一般由于隧道埋深较大，地层透水性较强，水压较高而选用泥水盾构。由于江底、河底、海底多为冲洪积形成的砂卵石地层和软硬不均的互层，作为盾构机上承担掘进功能的刀具磨损会很快，在施工中需经常检查、维修保养和更换刀具。中铁**集团有限公司针对南京长江隧道盾构段主要穿越地层为粘土层、粉细砂、砾砂和圆砾复合地层，在砾砂和圆砾复合地层刀具的磨损比较严重，且由于盾构在长江底进行掘进，埋深大，水

2、压高，开挖面土体自稳性差，高压进仓换刀风险很大的技术难点进行研究，在总结超大直径盾构常压换刀施工技术的基础上，形成该工法。经教育部科技查新工作站查新，查新结果：本课题针对长江南京段以松散、稍密~中密的粉砂为主的高透水性江中地层，其最大水压达到7.0kg/cm2(即相当于70cm水头压力)，开挖直径达14.96m，距离超过3km等现象，拟通过调研、理论分析、实物试验、模型试验、三维数值可视化仿真模拟和现场实测等手段，研究盾构法穿越长江隧道建造的一系列关键技术及其施工风险分析评估体系和健康监测体系，上述内容尚未见有公开文献报道。2010年9月9日通过了中国建筑业协会全国建筑业新技术应用示范工程

3、成果评审，评审意见：“超大直径盾构隧道常压下盾构刀具更换”技术达到国际先进水平。该工法应分别应用于南京长江隧道工程左、右线盾构隧道江中段，推广应用成绩显著。2、工法特点常压换刀作为盾构施工中一种新型的换刀工艺，其主要特点如下：2.0.1安全性高。整个换刀工作处在常压下，相比带压进仓、对开挖面前方土体进行加固后，常压进仓作业条件好，安全性高。2.0.2工期短。常压换刀，平均2小时更换一把刀，一次停机换刀只需要2～3天时间，相比带压进仓作业每次进仓只能工作1.5小时，出仓减压需要3～4小时，每次刀具更换约需要12～15天，常压换刀相对高压换刀效率提高了4~5倍。2.0.3施工成本降低。高压换刀

4、每次高浓泥浆制备需要30万元，专业潜水人员作业费用85万元。常压换刀每次泥浆费用5000元以下，换刀人员每次换刀作业特殊作业津贴1万元，施工成本明显减少。2.0.4环境影响小。压换刀施工不占用地表，不对地面交通及周围环境造成影响。3、适用范围本工法适用于大直径的长距离越江穿河隧道工程中高水压、砂卵石地层下的盾构刀盘主臂内配有可常压更换刀具设计的泥水盾构工程。4、工艺原理刀盘由6个辐臂和6块可焊接块组成，其中6个辐臂采用空心体形式，根据刀盘刀具分布位置不同，将部分刀座采用背装式，使这部分刀座上的刀具切削轨迹覆盖整个刀盘面。背装式刀具刀腔内设置闸板，人员可直接进入辐臂内，从刀腔内抽出刀具，然后

5、关闭刀腔闸板，将刀盘前方高压仓与刀臂常压仓隔开，待检查更换新刀具后，打开闸板，装回刀具，实现常压更换刀具。如图4.1可更换刀具示意图。图4.1可更换刀具示意图5、施工工艺流程及操作要点5.1刀具更换工艺流程图刀具更换流程，见图：5.1刀具更换工艺流程图5.2刀盘、刀具介绍刀具的种类和数量：可更换刮刀71把，固定刮刀118把，先行齿刀16把，螺栓式铲刀12把，焊接式铲刀6把，仿形刀2把，共225把刀具，其中10把刀具设有磨损检测装置。刀具的轨迹：每把刀的轨迹如下表所示，7把中心刀轨迹间隔230mm，8#-35#正面刀轨迹间隔200mm,36#和37#刀轨迹间隔170mm，37#和38#轨迹间

6、隔70mm。从刀具轨迹表可以看出，刀具随着半径方向的增大而增多、加密，这是由于外圈的线速度总是大于内圈，更容易造成磨损。可更换刀具的轨迹覆盖了整个开挖面，刀盘刀具配置见表5.2和图5.2-1。是提高开挖仓泥浆比重、粘度换刀准备工作开仓刀具拆除关闭闸门刀具检查刀具磨损刀具更换、安装否图5.1刀具更换工艺流程图表5.2刀盘刀具配置表轨迹线半径小计中心1#主臂2#主臂3#主臂4#主臂5#主臂6#主臂111511　　　　　　　　　　　　234511　　　　　　　　　　　　357511　　　　　　　　　　　　480511　　　　　　　　　　　　5103511　　　　　　　　　　　　6126531　　

7、　　　　　　　　117149551　　　　11　　11　　816956　　11　　11　　1191895611　　11　　11　　1020956　　11　　11　　11112295611　　11　　11　　1224956　　11　　11　　11132695611　　11　　11　　1428956　　11　　11　　11153095611　　11　　11　　1632956　　11　　11　　11173495611　　11