超大直径泥水平衡盾构施工中常压换刀工法的优化与运用

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1、谢波(南京市轨道交通建设工程质量安全监督站，江苏南京210024)[摘要]文章以南京地铁十号线过江隧道工程为例，介绍了超大直径泥水平衡盾构工程中常压换刀工法的原理，对第一代常压换刀技术的不足进行了分析，总结了第二代常压换刀技术的优化内容及运用情况，为以后类似工程施工提供了一个成熟的借鉴案例。[关键词]泥水平衡盾构；常压换刀工法；优化[中图分类号]U455.49[文献标识码]B[文章编号]1005-6270（2014）04-0056-04OptimizationandApplicationofCutterReplacementTechnologyunderNormalPressureUt

2、ilizedintheConstructionofSuper-DiameterSlurryBalanceShieldXIEBo（NanjingUrbanRailTransitConstructionEngineeringQualityandsafetySupervisionStation，NanjingJiangsu210024China）Abstract：TakingtheprojectofYangtzeRiverCross-RiverTunnelaccomplishedduringtheconstructionofNanjingSubwayLine10asanexample,the

3、paperintroducedtheprincipleofcutterreplacementtechnologyemployedintheconstructionofSuper-DiameterSlurryBalanceShield.Itdiscussedthedisadvantagesofcutterreplacementtechnologyundernormalpressureofitsfirstgeneration,theoptimizationofitssecondgenerationanditsapplication,whichareinstructivetosimilare

4、ngineeringinthefuture.Keywords：slurrybalancemethodology；optimizationshieldconstruction；cutterreplacementtechnologyundernormalpressure前言目前，国内盾构法施工在城市地铁、穿江越河隧道等工程建设中的应用已经非常普遍，并且大直径、长距离的盾构隧道在穿江穿河工程中亦明显增多。大直径隧道盾构法施工中，由于隧道埋深较深、开挖半径大导致面对的复合地层较多、渣土外运量巨大，穿江越河隧道地层透水性较强，水压较高而选用泥水平衡盾构机较多。由于大直径隧道多为软硬不均的复合地层

5、，江底、河底、海底隧道多为冲洪积形成的砂卵石地层和软硬不均的互层，盾构机刀具的磨损速度很快，在施工中需经常检查、更换刀具，常压换刀工法的有效运用成为该类工程顺利施工的关键。常压换刀在南京长江隧道盾构施工中，首次采用常压换刀工艺。其原理如下：刀盘由成对的主刀臂和辅臂组成，其中主刀臂采用空心体形式，根据刀盘刀具分布位置不同，将部分刀座采用背装式，并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，人员可在常压下通过刀盘中心体直接进入主刀臂内，从刀腔内抽出刀具，然后关闭刀腔闸板，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。（

6、见图1）01.2第一代常压换刀工法存在的不足根据首次常压换刀工法的应用，发现该工法仍然存在刀具取出与安装不方便、刀头固定方式不可靠、刀头安装易错等安全隐患。2泥水平衡盾构换刀方法目前泥水盾构换刀方法主要有高压换刀和常压换刀2种。高压换刀早期的泥水盾构换刀均采用高压换刀方式，即将土仓11.1工艺原理存在不足，导致安全隐患2.1内的水土用压缩空气进行置换，用气压代替原来的水土压力对掌子面进行支撑，然后人员进入高压土仓内带压作业，进行刀具的检查、更换。[收稿日期]2014-05-19[作者简介]谢波，女（1966-），南京市轨道交通建设工程质量安全监督站，高级工程师。江苏建筑2014年第4期

7、（总第163期）57图1第一代常压换刀示意图如图1所示，原工艺中，刀具的“提升/降低”即从刀腔抽出及装回的过程是通过2根导向螺栓实现的。在“提升/降低”的过程中，还有2个Φ22mm导向杆起到导向和限位的作用。实际使用中，导向螺栓由于长时间使用易疲劳破坏，导向杆过于单薄，在面临冲击力时，端头限位装置易失效，从而导致作业人员伤亡。图4改进后的换刀工艺刀头固定方式可靠性不足原设计中，刀头通过尾端沉孔，由螺栓固定在刀体上，实际使用过程中，由于刀头与刀体