1、盾构机刀具检查及更换方案 盾构换刀作业施工方案1 编制目的为使刀盘刀具的布置形式满足盾构机所处各类地层的掘进要求，防止因刀具的过度磨损、未及时更换而破坏刀盘结构，确保盾构施工生产的顺利进行，制定本方案。2 编制依据岩土工程勘察报告；岩土工程补充勘察报告； EPB 6250盾构机组装图纸； EPB 6250盾构机技术文件。3 检查及更换刀具的作业筹划3.1概述通过对沿线地质情况的分析，充分考虑到无气压换刀和气压换刀方式的适用条件，尽量避免在围岩含水量大和需带压作业地段进行换刀作业，左右线分别确定七个检查及更换刀具地段，在盾构机到达预定地段后进行刀具的检查作业并检查刀盘是否粘结泥饼，根据实际情况确
2、定是否需要刀盘维护作业、更换磨损的刀具及清除泥饼作业。所选检查及换刀的作业地点具备以下条件。 检查及换刀地段的隧道围岩较均匀,力学性质好,自稳性强； 检查及换刀地段隧道埋深合适，且覆盖层无不良岩层。换刀作业前，根据盾构机的运转情况，对其进行部件检修、维护，确保盾构机的正常运转。在盾构机掘进过程中如发生刀具必须更换且必须在加压条件下作业时，按照气压换刀操作规程作业。3.2 作业内容： 检查及更换刀具的作业内容包括：刀具是否损坏及刀具的磨损情况；搅拌棒耐磨层的完好情况；刀盘耐磨层的磨损情况；刀具安装部件如楔块、安装块、螺栓保护帽是否松脱或损坏；更换已经磨损的刀具；根据盾构机将要掘进通过的地层更换刀
3、具形式（正面单刃滚刀正面齿刀；正面齿刀正面单刃滚刀；中心双刃滚刀中心齿刀；中心齿刀中心双刃滚刀），检查刀盘是否粘结泥饼、并清除。3.3 换刀作业培训、换刀演练的安排从参与本工程施工人员中选择20人参加换刀演练作业，分成四组，每组5人。从每组中选择1人任组长，指挥换刀作业。为培养换刀作业人员，在盾构机下井组装完成后，安排刀具拆装作业培训，现场讲解各种刀具的拆装工艺，并动手操作，做到所有作业人员都熟悉各种刀具的检查、拆装作业内容和技术要点。在盾构机组装调试完成后，进行人闸加压试验，检验换刀作业人员的适应情况，选出可带压作业人员和人闸管理员，熟练掌握人闸加压操作规程。在盾构机始发试掘进100m后，进
4、入地层，为积累实际换刀作业经验，在此地段安排2-3次换刀作业演练，演练地点根据盾构机在掘进的实际情况确定，并在海瑞克公司的技术指导下进行，换刀演练严格依据换刀作业操作规程完成。 3.4刀具布置形式介绍 根据对本工程的地质环境分析，初步选定两种刀具布置形式，完成整个区间隧道的掘进。见硬岩（始发段）刀具布置图3-4-1和软土刀具布置图3-4-2。3.5换刀地段的选择及地质纵断面图3.5.1换刀地段的选择根据对沿线地质环境的综合分析，左右段分别选择7个检查及更换刀具作业地段，分别如表3-5-1、3-5-2 。3.5.2 右线换刀地段的地质纵断面图右线第一个换刀地段地质纵断面图如图353所示表3-5-
5、1 右线换刀地段的选择及说明第一地段第二地段第三地段第四地段第六地段第七地段地段里程YDK16+300500YDK16+785YDK17+050YDK17+350YDK18+100YDK18+383.5地层情况洞顶覆盖层自下往上依次为、地层。自下往上依次为、自下往上依次为、地层、洞身地层地层地层地层、地面建筑无为仑头环村路边隧道上方为仑头海无无无说明岩层自稳性强，根据地质勘察报告石英含量40，对刀具损耗比较大。由岩层对刀具的磨损量确定检查频率及时了解刀具磨损情况并安排2-3次换刀作业演练，根据刀具的磨损情况更换刀具。由于此地段围岩自稳性强、地表建筑物很少，离仑头海较远，换刀演练和换刀作业可在无
6、气压条件下进行。刀盘布置图见图3-4-1。距上个换刀地段约300m，盾构机掘进通过地层（有少量地层侵入隧道）后进入预定换刀地段，洞身岩层整体性强，在无气压条件下换刀，此处换刀后盾构机将掘进通过仑头海底，为减小海底换刀机率，防止刀具带病作业，更换整盘刀具。刀盘布置图见图3-4-1。距离上个换刀地段约260米，隧道掘进通过、地层，地层约占1/2，无气压条件下换刀。刀盘布置图见图3-4-1。距离上次换刀地段约300m，盾构机掘进通过、地层后进入预定换刀地段，开始换刀作业，把部分正面单刃滚刀换成正面齿刀（16把）、部分中心滚刀换成中心齿刀（2把），以适应盾构机将要掘进通过的地层。检查及更换刀具在无压条
7、件下进行。更换后的刀盘布置图见图3-4-2。盾构机在官洲站完成刀具检修（更换整盘刀具）、掘进360m（主要通过地层）后，进入预定换刀地段，进行换刀作业，刀具的布置形式改变为硬岩段刀具布置。换刀作业在地层加固的条件下进行，采用无压作业。更换刀具类型后的刀盘布置图见图3-4-1。距离上个换刀地段约280m，盾构机掘进通过官州河底、地层后始入预定换刀地段，此地段围岩全部为地层，围岩性质单一整体性强，采用无压换刀作业。完成此次换刀作业后盾构机掘进220m到达吊出井。刀盘布置图见图3-4-1。线路坡度27.754.084.08372743.3覆盖层厚度约40m。约30m。距离仑头海底约15m。约15m。
8、约18m。约20m。注：右线第5个检查及更换刀具的地段选在官洲站，过官洲站时对设备进行全面检修，检查刀盘、刀具的磨损情况，修补刀盘、更换全部的刀具，刀盘布置图见图3-4-2。表3-5-2 左线换刀地段的选择和说明第一地段第二地段第三地段第四地段第六地段第七地段地段里程ZDK16+300500ZDK16+775ZDK17+050ZDK17+352.5ZDK18+100ZDK18+383.5地层情况洞顶覆盖层自下往上依次为、地层。自下往上依次为、自下往上依次为、地层、洞身地层地层地层地层、地面建筑无仑头环村路边隧道上方为仑头海无无无说明根据右线始发进入地层后的换刀作业演练和刀具的磨损情况选择合适的
9、地段更换刀具。由于此地段围岩自稳性强、地表建筑物很少，离仑头海较远，换刀演练和换刀作业在无气压条件下进行。刀盘布置图见图3-4-1。距上个换刀地段约300m，盾构机掘进通过地层（有少量地层侵入隧道）后进入预定换刀地段，洞身岩层稳定、整体性好，在无气压条件下换刀，此处换刀后盾构机将掘进通过仑头海底，为减小海底换刀机率，防止刀具带病作业，更换整盘刀具。刀盘布置图见图3-4-1。距离上个换刀地段约260米，隧道掘进通过、地层，地层约占1/2，预定采用无气压条件下换刀。刀盘布置图见图3-4-1。距离上次换刀地段约300m，盾构机掘进通过、地层后进入预定换刀地段，开始换刀作业，把部分正面单刃滚刀换成正面
10、齿刀（16把）、部分中心滚刀换成中心齿刀（2把），以适应盾构机将要掘进通过的地层。换刀作业在地层加固后进行采用无压作业。更换后的刀盘布置见图3-4-2。盾构机在官洲站完成刀具检修（更换整盘刀具）、掘进约350m（主要通过地层）后，进入预定换刀地段，进行换刀作业，刀具的布置形式改变为硬岩段刀具布置以适应盾构机将要掘进通过的地层。换刀作业在地层加固的条件下进行，采用无压作业。更换刀具类型后的刀盘布置图见图3-4-1。距离上个换刀地段约280m，盾构机掘进通过官州河底、地层后始入预定换刀地段，此地段围岩为、地层，围岩性质单一整体性强，采用无压换刀作业。完成此次换刀作业后盾构机掘进220m到达吊出井。
11、刀盘布置图见图3-4-1。线路坡度27.754.084.08372743.3覆盖层厚度约40m。约30m。距离仑头海底约15m。约15m。约18m。约20m。注：左线第5个检查及更换刀具的地段选在官洲站，过官洲站时对设备进行全面检修，检查刀盘、刀具的磨损情况，修补刀盘、更换全部的刀具，刀盘布置见图3-4-2。 图3-5-3 右线第一个换刀地段地质纵断面图 右线第二个检查及更换刀具的地段地质纵断面见图3-5-4。图3-5-4 第二换刀地段地质断面图 右线第三个检查及更换刀具的地段地质纵断面图3-5-5。图3-5-5 右线第三个换刀地段地质纵断面图 右线第四个检查及更换刀具地段的地质纵断面图见图3
12、-5-6。图3-5-6 右线第四个换刀地段地质 右线第六个检查及更换刀具地段的地质纵断面图见图3-5-7。图3-5-7 右线第六个换刀地段地质纵断面图 右线第七个检查及更换刀具的地质纵断面图见图3-5-8。图3-5-8 右线第7个换刀地段地质纵断面3.3.2左线换刀地段的地质纵断面图 左线第一个检查及更换刀具地段的地质纵断面图见图3-5-9。图3-5-9 左线第一个换刀地点地质纵断面图 左线第二个检查及更换刀具的地段的地质纵断面图见图3-5-10。图3-5-10左线第二个换刀地段地质纵断面图 左线第三个检查及更换刀具的地质纵断面图见图3-5-11。图3-5-11 左线第三个换刀地段地质纵断面图
13、 左线第四个检查及更换刀具地段的地质纵断面图见图3-5-12。图3-5-12 左线第四个换刀地段地质纵断面图 左线第六个检查及更换刀具地段的地质纵断面图见图3-5-13。图3-5-13 左线第六个换刀地段地质纵断面图 左线第七个检查及更换刀具地段的地质纵断面图见图3-5-14。图3-5-14 左线第七个换刀地段地质纵断面4 无气压条件下的换刀操作规程：盾构机将要抵达计划换刀位置前的掘进采用慢速推进和慢转刀盘的方式掘进，以减小盾构机对隧道工作面土体的扰动。同时采用凝固时间短的浆液进行同步注浆，并利用吊装螺栓孔对连接桥附近的成形隧道进行二次补注浆，以增加盾尾附近成型隧道的稳定性。采用转动刀盘和敲击
14、盾壳的方式防止注浆浆液与盾尾固结在一起。在盾构机停止推进后打开承压壁上的卸水孔进行排水并记录水流量，报监理审批后实施刀具的检查及更换作业。4.1检查及更换刀具前的准备工作 停止盾构机的推进，根据工作面地质情况，排出土仓内1/2-2/3的碴土，打开人闸与土仓间的闸门冷却土仓，释放土仓异味；检查盾构机承力墙上的球阀及闸阀，对堵塞的球阀及闸阀进行疏通，保证能够正常使用；对加压系统进行检查，保证其功能正常；对盾构机各系统进行检查，保证其功能完好；对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底，对换刀的操作程序、安全事项等进行详细的交底；准备好需更换的刀具及其附件如螺栓、锁块等；准备好照明灯具、小型通风机、风
15、镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等材料、工具及电焊机等机料具；对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；4.2 换刀作业1）、将刀盘操作切换到人闸刀盘点动控制面板进行操作；2）、将刀盘需更换刀具的部位旋转到最佳换刀位置；正面滚刀9#-30#的最佳更换位置在3点方向，故需将待换刀具转至此位置，使单刃滚刀刀具转轴与水平方向成0，如图4-2-1。 刀盘处于此位置时可更换3点方向上五把单刃滚刀（编号为10#、14#、18#、22#、27#）和处于12点方向上的一把双刃滚刀（刀刃编号为6#、8#）。图4-2-1 更换单刃滚刀时刀盘位置图正面齿刀、边刮刀的最佳更换位置在3点或9点方向，如图4-
16、2-2。刀盘处于此位置时，可更换以上32把正面切刀、左右2侧两把边刮刀图4-2-2 正面切、边刮刀换刀位置图更换中心双刃滚刀时，需使待更换刀具转至最上方位置，刀刃与垂直方向成90，如图4-2-1所示。更换边缘滚刀31#-39#时必须使其处于3点位置，保证刀具的安装轴与水平方向成0，此时最易更换。如图4-2-3。刀盘处于此位置时，32#边缘滚刀最易更换。图4-2-3 边缘滚刀的更换位置3）、在更换刀具部位上方前体上焊接吊装刀具用的吊耳；4）、在刀盘更换刀具部位下方焊接支架挂耳，安装换刀作业支撑木板；5）、将刀具及刀座清洗干净；6）、利用葫芦将刀具挂好，用风动工具松开刀具螺栓，然后取出刀具（各种刀
17、具的安装方式见图4-2-4。）；测量刀具高度，用风镐修整换刀位置的隧道工作面，保证有充分的刀具安装空间，做好安装刀具前的安装座清洁工作；7）、将刀具通过人闸运送出去，然后将须更换的刀具运送进去，按拆刀的相反步骤将刀具装好、拧紧至设计扭矩值；图4-2-4-1单刃滚刀安装图图4-2-4-2 双刃滚刀安装图图4-2-4-3 中心齿刀安装图（背装式，可与中心双刃滚刀互换）图4-2-4-4 边刮刀安装图图4-2-4-5 正面齿刀安装图（背装式，可与单刃滚刀互换）图4-2-4-6 正面切刀安装图4.3 作业安全措施1）、对参加的人员进行安全交底，人人作到心中有数，对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底；
18、2）、保证充足的照明，准备好换刀所需的材料、工具及机料具；3）、对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；4）、换刀前对刀盘前方的工作面进行认真细致的检查，确认地层条件稳定的条件下进行换刀，在换刀过程中对工作面进行监视；特别应注意工作面突发性的涌水、涌沙现象；5）、开仓前，对盾构机各系统进行检查，保证其正常运转；6）、严格按以下检查程序操作：（1）首先对换刀区域的渣土进行分析确认是否需要进行加固或降水等辅助措施，完成以上工作并拼装管片后进行排土；（2）刀盘位置由00旋转到900然后旋转到2700；（3）同时螺旋输送机运转将碴土排出；（4）打开承压板上的泄水孔，进行泄水；（5）在开始之前所有
19、读数要求被记录如压力传感器指示的水土压力、所有推进油缸压力、推进油缸伸长量、VMT的测量距离，在检查期间经常监控以便任何变化能够被注意到；（6）所有到刀盘和土仓承力墙上的水和泡沫阀人工关闭。（7）所有从第2次刀盘转动每次漏掉的渣土增加量、变化情形都要记录。（8）允许大约30分钟的土压力监控当土仓是空的时任何变化要被记录（9）在拼装完管片后，将木楔从推进油缸之间楔进管片与盾尾的空隙中，以支撑最后的拼装完成的管片，防止长时间停机造成管片运动；在竖曲线段进行换刀作业时，为防止盾体、电瓶车、台车、管片进给小车后退，在台车行走轮和进给小车的前后方加防动楔块；（10）从最后推进时用的浆液取出样品记录凝结时
20、间；（11）清洁并打开在承力墙上的人闸室门，使用手电筒进行外观检查；（12）使用气动扳手和46 mm的套筒从承力墙上人闸门移开所有门闩。（13）慢慢的从后面拿开保留的块并打开门。（14）使用Samsons系统进行通风或者用2的空气管接在samsons上或者从盾构机通风机延伸管道。（15）清洁并固定工作平台；（16）在进入以前进行气压测试；（17）安装照明装置；（18）由具有资质的人员进行地层监视和所有情况的报告，例如进来的水、裂缝位置、碎片或者材料的破裂；（19）记录所有地层的情形和低煤气监控；（20）在推进完成后，如果需要加压缩空气到土仓需要遵循上述需要的压力；（21）在检查期间提前进行地表
21、沉降监控。控制室直接和监控人员保持联系。任何变化必须记录，并立即执行指令。5 气压条件下的换刀作业 在施工过程中如发生必须换刀、且根据地质条件分析必须在加压条件下进行时采用加压换刀作业。作业时遵守以下操作规程。5.1 进出人闸人闸的操作由经过专业培训的人闸安全管理员进行。人闸管理员需要的各种操作和显示元件都安放在人闸的外部。只允许通过高压空气检查和经过相应专业培训的人员进入人闸。定期检查所有设施的功能（显示仪表，带式记录仪，暖气，时钟，温度计，密封阀等）。5.1.1进出人闸前室前室用于在土仓和压力室加压空气中工作时送入材料或进入人员。前室的操作与主室相近。唯一的区别是使用的阀和显示仪表不同。人
22、闸上前室的阀及仪表： “前室通入空气闸阀”、 “前室排气闸阀”、 “前室排气量流量计”、 “前室压力压力表”。5.1.2 进入主室 检查显示仪表，带式记录仪，暖气，时钟，温度计，电话，紧急电话，密封阀等。检查密封门的清洁状况。 人员进入主室。 开动双纸带记录仪，检查其工作是否正常以及储纸量。 关闭主室与前室之间的隔离门，注意正确锁闭。 主室压力墙上的人闸门处于密封状态。 人闸管理员和在主室中坐着的人员建立电话联系。 人闸管理员缓慢打开“主室通入空气闸阀”，按照规定缓慢增加主室的压力，直至达到工作压力。（人闸中的工作压力最高可达到3bar,当超过 3bar以后，就会通过安全阀自动卸压。） 主室中
23、的人员可以根据自己的要求调定暖气。 当主室的压力和土仓的压力相同时，人闸中的人员缓慢打开主室和土仓之间的密封门，进入土仓。人闸管理员关闭带式记录仪。5.1.3 离开主室 主室和前室之间的人闸门处于关闭状态。 要出来的人员离开土仓，进入主室。 压力墙门和压力墙上用于平衡压力的闸阀必须关闭。 人闸管理员和在人闸中坐着的人员之间建立电话联系。 人闸管理员打开带式记录仪。 人闸管理员在观察压力表“主室压力”和流量计“主室排气”的同时，开始使用“主室排气” 阀缓慢降低主室压力。与此同时，使用闸阀“主室通入空气”向人闸通入空气。但不能使压力再次上升。调节 “主室排气” 闸阀和“主室通入空气” 闸阀，使人闸
24、在通风的情况下达到一个符合规范的稳定而缓慢的降压过程。在这一过程中， “主室排气量” 流量计显示的流量必须不低于每人0.5m3 /min。 在这一进出过程中，人闸里人员可以打开暖气，推荐的温度范围是最低15摄氏度，最高28摄氏度。 当主室压力达到常压后，就可以打开主室隔墙上通往前室的密封门，人员走出主室。 人闸管理员关闭带式记录仪，把进出过程（日期、时间、压力、人数等）登记到进出人闸登记簿中。5.1.4 把挖掘刀具送入挖掘室使用起重设备把材料送入人闸前室。然后关闭人闸前室门。向前室逐渐增压。压力达到规定值并和主室压力平衡后，打开前室和主室之间的密封门。把材料从前室移动到主室，然后打开压力仓壁上
25、的闸门，将刀具送入土仓。5.1.5 安全说明在进入人闸的过程中，严格遵守以下安全说明： 定期检查电话和紧急电话设施的正常功能。 不许患有伤风感冒和流感的人员进入人闸，以防震破鼓膜。 人员进出人闸时必须穿干燥衣服。 必须注意人闸前面和里面所有警告牌和信息牌的内容，严格遵守其中的规定。 检查门密封和密封面的清洁和损坏情况，必要时更换密封。 每次进出人闸之前，都要检查确定带式记录仪的功能完好和贮纸量。 应连续观察人闸内人员的身体状况。如果人闸里一名或多名人员有感觉不适的症状，马上中断作业，使其撤离人闸。保证在高压空气中工作的人员出入闸后在工地上逗留2个小时，以观察他们的身体状况。有人在气压作业时确保
26、不停电。有人在气压作业时，地面必须有救护车和救护人员等候。5.2 进入土仓如果地层稳定，可直接打开仓门进入土仓；如果地层不稳定，应采取气压换刀作业，检查人员将通过气压仓进入土仓。压气作业作为一种特殊作业，有一系列严格的规定，主要包括：、人员必须接受体检。、体检合格的人必须接受相关的专业培训。、压气作业中的各项操作必须满足国家的相关规定。、严格遵守规定的加压时间和减压时间。、正式作业前做好一切应急准备。、对人员作业后的不适要及时治疗。在气压换刀的情况下，当工人进入土仓后，最重要的是保证工人在工作过程中不受塌落材料和突然涌水的伤害。所以应根据地质情况，在停止掘进之后可能需要向土仓的渣土中加入聚合物
27、，并用刀盘混合均匀，以稳定和密封开挖面。然后按以下步骤进行操作： 压缩空气调节设备的管路通过压力隔墙后面的单独接口用水进行冲洗，以防止挖掘下的材料进入压缩空气回路中。 清洗后给压缩空气装置加压（压力墙上所有的闸阀均关闭）。 开始向土仓内喷射压缩空气。 必须排出适量渣土，直到土仓压力隔板上面的土压计显示出在压缩空气调节设备上调定的空气压力。 停止刀盘和螺旋输送机的转动，关闭螺旋器闸门。 人员进入主室，由人闸安全管理员将主室调至土仓的压力状态。 人员进入人闸主室，待土仓和主室的压力平衡后，则可以小心打开土仓门进入土仓，在这一过程中，要时刻注意落下的开挖料。5.3 安全说明在进入土仓的过程中，必须严
28、格遵守以下安全说明： 必须关闭螺旋输送机后闸门。如果螺旋输送器的闸门没有关闭，就会造成压缩空气猛烈从螺旋输送器喷出的危险。这会导致开挖面稳定性降低（开挖面坍塌、涌水）。土仓的压力减弱和开挖面的稳定性降低均会对人员的生命造成严重的伤害。 可能会出现开挖面部分倒塌的情况，所以进入土仓非常危险。在整个时间内都必须非常仔细地观察开挖面稳定状况。 必须遵守所有的安全措施，防止工作材料的滚动和下落，以保证刀具的安全运输。 所有需要的起重工具都要固定在预定的支架上并经过检查，保证安全操作。 全部人员都系安全索，特别是在刀盘上工作时，必须把它固定在土仓上面的吊点上。 作为紧急安全室，前室必须始终让所有的工人进入，不许被管路、电缆或其它材料堵塞。在土仓里进行超压工作过程中，前室的门必须关闭，这样可以保证前室在任何时候都可以从两边进入。 无论盾构机处于何种操作方式，都不允许在铺设供应管路时穿过人闸门，造成堵塞。 换刀人员必须经过严格体检,确定健康后方可以进行换刀操作。 有人在气压作业时确保压缩空气的供应。 有人在气压作业时，地面必须有救护车和救护人员等候。 5.4 更换刀具操作规程(1)换刀前的材料、设备准备更换刀盘上的滚刀时,需要以下辅件:钳子、起吊装置、加长杆、装配平台、扭矩扳手；照明灯为24V白
