面板式盾构机刀盘修复技术在砂卵石地层施工中的应用

1、建筑施工面板式盾构机刀盘修复技术在砂卵石地层施工中的应用王梓晗（沈阳地铁有限公司 ）摘要：基于面板式盾构机的施工特点，更换刀具以及保证刀盘完整性是其施工的关键，本文针对沈阳地铁一号第九合同段铁西广场站云峰北街站盾构区间施工参数情况，实施了人工挖孔换刀技术，并根据刀具磨损的原因研究出了在刀盘面板和钢环上增加先行刀对刀具进行保护的方案，成功实现了盾构掘进参数的优化，提高了盾构施工效率，完成了区间右线的顺利贯通。实践证明，通过人工挖孔换刀和刀盘修复后，面板式土压平衡盾构机在砂卵石地层中能长距离不换刀顺利掘进，且人工挖孔技术和刀盘修复措施值得在盾构施工中推广和应用。关键词：面板式盾构机3.2钢环修复修

2、复钢环的构件采用58mm 厚，15MnNbR 钢板，加工成800mm 150mm 规格23块，680mm 150mm 规格1块，外形加工成呈弧形，外弧直径为6235mm ，耐磨堆焊端角两层堆满，3个长面网格堆焊一层，网格尺寸3540mm ，构件焊接面四周采用1515mm 和2020mm 的倒角，具体修复构件如图1所示。人工挖孔刀盘修复砂卵石层0引言盾构法是目前进行隧道施工的一种重要的、先进的施工方法。由于盾构施工不同于暗挖、明挖、浅埋暗挖等传统工法，其主要依靠盾构设备这个载体，得以安全、高效地进行隧道施工。但是盾构施工设备投入大，设备的性能决定施工关键技术，因此合理的盾构选型及施工过程中设备维

3、护是盾构施工的关键。对于砂卵石地层的盾构施工，要着重考虑对开挖土层的稳定措施，一般采用封闭性盾构，但在盾构施工的过程中，砂卵石地层对刀具磨损严重，因此需及时的对刀盘进行修复，优化掘进参数，所以如何进行刀盘修复以及优化掘进参数是本文研究的重点。1概述沈阳地铁一号线第九合同段铁西广场站云峰北街站隧道区间左右线长共1722.803，盾构隧道掘进地层主要为中、粗砂和砾砂，中、粗砂含2-20砾石，可见最大粒径约50；砾砂中的卵、砾石占2540，其中含5-20卵石，可见最大粒径约100，局部夹中、粗砂和圆砾薄层，掘进地层均含有大量的石英长石质。本区间采用德国海瑞克6260土压平衡面板式盾构掘进机施工，刀盘

4、开口率为27%，刀盘中心为零开口率。对于这种开口率低的刀盘，土体容易集中挤压在刀盘面板上，使刀具和刀盘面板产生严重刀磨损，从而导致盾构施工参数异常。为了保护盾构施工正常进行，盘的完整性显得尤为重要，本文就针对此现象提出了相应的技术对策。2人工挖孔换刀技术本区间盾构右线施工自170环以后掘进参数异常，在193环通过无压开仓发现刀具磨损严重，所以需进行换刀作业，刀具更换的常规做法是地面加固后常压进仓更换或地面做竖井到刀盘前面更换。盾构机停机位置地层为砂卵石，且附近管线较多，根据沈阳现有粗砂为主，渗透系数大，所以从安全，经济以经验，该地层主要以中、及环境保护方面来说选择采用人工挖孔施工工艺对盾构机刀

5、具进行更换。2.2支护体系模板采用4厚钢板弯弧而成，内侧加肋板，肋板高40，厚3，间距30。每一套模板由七块组成，模板间用卡扣连接紧固。每步打设土钉，土钉为1米25钢筋，环向间距500，在工作井护壁下部1m 范围采用长度500注浆锚杆和护筒对地层进行加固处理，小导管注浆范围根据现场实际情况予以确定，以确保施工安全。3刀盘修复技术通过人工挖孔到刀盘前，发现钢环磨损达8cm ，周边刀上耐磨块几乎磨平，靠近周边的齿刀也有大量的磨损，这些都是导致推进速度缓慢、刀盘油压过大的原因。针对这种情况，除了对磨损的刀具进行更换，必须对刀盘进行修复，才能保证盾构施工的正常进行。3.1刀具更换海瑞克盾构机外周边刀和

6、齿刀采用螺栓连接，通过转动刀盘更换16把周边刀和16把靠近周边刀的齿刀。3.3刀盘加固根据磨损周边刀和磨损齿刀的位置，分析刀具和钢环的磨损是由于周边刀和外围齿刀行走轨迹大，所以外围刀具比刀盘其他部位的刀具磨损速度要快，针对此种情况通过在面板和钢环上增加刀具来保护磨损速度快的刀具及钢环，目的是为了通过增加的刀具先行松动土体，减小土体和刀具的摩擦，减小土体和刀具之间的挤压力，减少刀盘上挤压的土体，优化推进参数且保护刀盘和延缓刀具的磨损，保证后续工程顺利实施。增加的刀具共36把，其中大先行刀16把，自制先行刀12把，改造齿刀8把。刀具分别分布在钢环上、齿刀和周边刀之间，面板上刀具布置原则如下：增加的

7、刀具高出原刀具34cm ，有保护周外偏。另外8把分别焊接在周边刀和齿刀之间的刀盘上，边刀和齿刀并超前挖土的功能，垂直刀座焊接，如图2所示。4结果分析通过人工挖孔换刀和刀盘修复措施后，顺利完成了铁云区间右线的掘进施工，具体掘进速度和推力如图5和图6所示。建筑施工浅谈粉喷桩在公路软土路基处理中的施工王霞飞(中铁二十五局集团第三工程有限公司摘要：粉喷桩是软土地基处理的深层搅拌桩，主要用于淤泥质土、粉土、饱和粘生性土等承载力低的深层软弱地基处理中，近年在公路、铁路的路基处理中广泛应用，它有提高软土地基承载力，减少地基沉降的作用，具有施工工期短，成本低的特点。文章主要介绍粉喷桩在某公路建设中的应用。关键

8、词：粉喷桩软土处理应用1工程概况某高速公路22标位于重庆彭水县境，K52+550K52+900设计为粉喷桩处理软土地基。该地区属低山丘陵地貌，地形波状起伏，沟槽多为冲积填充，表层有粉质黏土、松软土，褐色，饱和，呈塑状，局部流天然容重塑状，为层状和透镜状分布。土体的天然含水量Wn=40%，3，17.5KN/m抗剪强度Cu=10Kpa，内摩擦角u=5，软土厚度4.08.0m 。底部基岩为风化严重的泥岩夹砂岩，局部岩面倾斜。设计粉喷桩间距1.2m ，正三角形布置，加固深度4.08.0m 。2施工准备2.1机械设备准备主要施工设备：目前应用较为广泛的有国产SP-5系列粉喷桩机，它均配有自动深某度记录仪

9、及灰量记录仪。二标选用两台SP-5BG 型桩机，这种桩机为电力驱动步履行走式，主机功率45KW ，整机重18T ，桩机可加固深度18m ，成桩直径50100cm ，日生产能力为成桩300400m 。桩机辅助配有储压罐、空罐、空压机等设备。储灰容量1.3m 3。桩基进场后须对机械设备检修，完好后安装定位，正式施工前，为了准确记录桩的每米喷灰量及喷灰总量，以保证成桩质量，须对灰量自动记录仪进行标定，记录仪的标定一般在工地现场通过加减载调试完成。2.2场地准备粉喷桩施工地段表层通常为软弱地层，有沼泽、水田，鱼塘等软性淤泥地表。表层不经处理，很难承载桩基设备。该标段粉喷桩施工区地表均是农田，且常年积水

10、，为多年耕种腐植土。施工前需在施工范围内外挖截水沟和排水沟，排除地表明水，必要时清除表（上接第110页 ）层淤泥，然后根据地表的软硬程度铺上一定厚度的硬土或细砂，厚度一般在0.51.0m ，以增加地面的承截力，便于技术放样和施工操作。2.3技术准备施工前需进行原状土室内配比试验及现场试桩，以确定加固土的性质、施工参数及施工工艺室内配比试验：取原土进行室内水泥与土的配比试验，使用水泥可选用不同品种（普通硅酸盐水泥、矿碴水泥、火山灰水泥及特种水泥）、不同标号的水泥。水泥加固料掺入量根据要求可选用7%20%。水泥掺入比w(%=(掺入的水泥重量/被加固软土的天然重量100%根据设计要求，0.5m 桩径

11、每米桩水泥用量不少于52，该标段施工区段土体天然容重17.5KN/m3，即0.5m 桩径每米加固土重量343.6，我们分别按每米桩水泥用量48、50、52、54、56（即水泥掺入比分别为：14.0%、14.6%、15.1%、15.7%、16.3%）配比制作了五组试件，试模采用555cm 试模。水泥土拌匀入模后表面要盖上塑料纸，防止水份挥发过快，试件成型后根据水泥土强度决定拆模后的试件放入标准养护室养护，90d 龄拆模时间，一般为25d ，期后进行无侧限抗压强度实验，本次无侧限抗压强度实验结果如表1：试桩：按每米桩52kg 水泥用量，打设试28d 后钻孔取桩3根，芯，并分段切取了5组试件送标准养

12、护室养护，90d 龄期后进行了试块无侧限抗压强度实验，其检测结果如表2.本次试桩，考虑借鉴上标段施工经验及工期等因素，未作复合地基承载力试验。根据室内配比试验及现场试桩的取芯结果，确定了本段粉喷桩425#水泥每米桩用量为52制和降低事故的发生，保证了人换刀的作业空间和换刀的质量，所以在盾构机前方运用人工挖孔技术进行换刀及刀盘修复，在其他类似工程施工过程中具有重要的参考价值，值得大力推广应用。5.2完成了盾构刀盘的修复工作后，改进了推进参数，如提高了推进速度，降低了刀盘扭矩，减小了推力值等。5.3盾构右线出洞后的刀盘证明了刀具保护方案的正确性，且被保护的刀具均完好或者微量磨损。5.4面板式土压平衡盾构机在砂卵石地层中掘进，通过对刀盘和刀具的保护，能优化施工掘进参数，刀盘修复方案值得在盾构施工中推广和应用。参考文献：从图5速度曲线图可以得出，自193环以后速度成明显上升趋势，至250环左右，速度稳定30mm/min左右。从图6推力曲线图可以得出，推力成下降趋势，且稳定在10000KN 。综上所述，人工挖孔前后的推进参数从速度和推力方面得到很大的改善，保证了区间剩余640m 砂卵石底层掘进的顺利进行。5结论针对面板式土压平衡盾构机在沈阳地铁一号线第九合同段铁西广场站云峰北街站的掘进情况，进行了人工挖孔换刀和刀盘修复，获得良好的施工效果，得出结论如下：5.1人工挖孔换刀