1、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月目 录一、编制目的和原则1二、编制依据1三、工程概况1四、开仓刀具检查前准备工作和作业时通风34.1开仓前的准备工作44.2开仓作业时仓内通风8五、施工监测9六、施工应急注意事项10七、作业人员121福州市轨道交通1号线工程09合同段 盾构开仓换刀方案一、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
2、；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
3、化凝灰熔岩。其中中风化凝灰熔岩RQD=3050%，承载力特征值fak为20002500KPa，岩石单轴饱和抗压强度50119MPa ；微风化凝灰熔岩RQD=6080%，承载力特征值fak为500010000KPa，岩石单轴饱和抗压强度107125MPa，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(kN/m3)变形模量E0（MPa）抗剪强度泊松比岩石单轴饱和抗压强度（MPa）弹性模量（103MPa）承载力特征值ak(kPa)粘聚力C（kPa）内摩擦角 （度）c碎裂状强风化凝灰熔岩22.0130150507035400.300.35326600700c中风化凝灰熔岩25.52005
4、0040450.250.2650119252820002500c微风化凝灰熔岩26.0600120045550.210.221071252832500010000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J3nc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J3nc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 305
5、0%；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级为主，局部达级。侏罗系上侏罗统南园群J3nc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 6080%； 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
6、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、41
7、mm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100 mm*100 mm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；
8、（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，
9、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%20CH4不超过1%0.75CO29000
10、 mg/m30.5CO不超过0.0024%30氮氧化物5mg/m35SO25 mg/m30.0005H2S10 mg/m30.00066NH330mg/m30.0645、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
11、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、
12、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810mm，正面区滚刀磨损量在1518mm，中心区滚刀磨损量在1518mm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
13、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、
14、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，
15、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 工中铁十九局集团有限公司CHINA RAILWAY 19 BUREAU GROUP CO. ,LTD12 12
