小直径竖井法盾构刀盘修复施工工法

1、 小直径轴盾构刀盘修复施工方法1.前言在砂砾石、高密度砂层等不利地层进行盾构施工，容易造成刀盘刀具磨损，降低盾构机掘进速度，甚至无法开挖。地面加固后在压力和大气压下打开舱室的方法。刀盘开挖直径磨损后进行修复。目前，除了使用常规的竖井法进行地面开挖外，没有其他安全方法。挖掘常规竖井的工期和成本太长。本实用新型公开了一种微型竖井后井中刀盘修复的施工方法。实践证明，该工法在保证施工安全的前提下，能够优质、经济、快捷地完成盾构刀盘的修复，具有显着的经济效益和社会效益。2 .施工方法特点2.1本发明的刀盘修复方法具有安全、简单、快速、经济、环保的优点。2.2施工所需人员、设备、周转材料少，均为总则周转材

2、料。2.3小直径轴受力结构好，承载能力高，抗震能力强。2.4小直径竖井施工条件差，劳动强度大，施工时安全和质量尤为重要。2. 5刀头前方空间大，方便换刀，提高换刀效率。三、适用范围此方法适用于盾构上方土壤不稳，地面空间不足时，对刀盘进行维修和更换。当地层条件复杂，隧道埋深较大（20m以上），地质条件较差时，采用这种方法修复刀盘时必须慎重考虑。4 .工艺原理根据刀盘的位置，将刀盘完全进入轴的间隙范围内，同时确保轴壁放置在盾构机前盾壳上，以保证刀盘维修时操作人员的施工安全。 .小直径竖井先开挖至盾构刀盘中心线以上3.5m。盾构机到达指定位置并停止后，挖掘至盾构刀盘中心线标高。在刀盘上方2m处的轴壁

3、外侧安装小导管，加固地层，保证小直径轴在各种工况下结构的整体稳定性，保证刀盘维修的安全操作。五、施工工艺及操作要点5.1 工艺流程施工流程如图5.1所示。测量放线、定位安设出土提升设备拼装护壁混凝土模板竖井土方开挖小直径竖井验收施工准备浇注井口护筒混凝土设置桩口安全盖板安放护壁钢筋浇注护壁混凝土，养护拆除护壁混凝土模板竖井土方开挖至设计标高合格后开始刀盘修复作业设置安全软梯、安全带，布设通风、照明线路竖井施工辅助工序微型竖井施工过程图 5.1 工艺流程图5.2 操作要点5.2.1施工准备施工前应制定合理的质量管理措施。在施工方案上应标明井位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置；应规定施工

4、程序的检验程序；制定恶劣天气施工技术措施。5.2.2换刀施工中轴技术参数的确定1、轴位的确定在确定轴的位置时，以盾构机刀盘的位置为主要依据，将盾构机刀盘完全放入轴的间隙范围内，并确保轴壁放置好在 盾构 机 的 盾壳 上 , 以 确保 施工 人员 在修盘 作业 中 的 切割 安全 .2、轴间隙尺寸的确定首先考虑盾构刀盘宽度640mm（露出切口环），盾构前盾构上的桩护墙160mm，刀盘前预留1000mm施工空间，即内径桩厚1800mm，护墙200mm 。3、轴深的确定用轴修刀盘时，总则将轴挖到刀盘中心。5.2.3在计划竖井施工的位置，进行测量并放样以确定竖井的位置。5.2.4根据现场实际情况，确定

5、原料堆场、机棚等施工作业。5.2.5竖井井口套管施工混凝土井圈主筋按图示尺寸加工成圆形，一侧焊缝140mm，两侧焊缝70mm。混凝土井圈箍筋布置在距井口外缘200mm处，混凝土井圈主筋保护层为25mm。挡土墙竖向钢筋在井圈混凝土浇筑前预留。预留的肋条伸入井圈锚固，挂钩露出。挡土墙上下两段的竖向钢筋相互钩接。井圈和挡土墙混凝土等级为C25。井圈和挡土墙的加固示意图见图5.2-1 。图5.2-1 井圈与挡墙加固示意图5.2.6土方工程开挖施工及挡土墙浇筑竖井采用钢筋混凝土挡土墙，挡土墙厚度为150mm，混凝土采用C25，混凝土中加入适量早强剂。墙体主筋为188 （一级） ，箍筋为8200（一级）

6、。图5.2-2挡土墙加固示意图挡土墙是关系到施工安全的关键工序。每一段挡土墙必须严格按照设计要求和施工规范进行浇筑，以保证每一层挡土墙的壁厚、工作井尺寸和牢固性。每段土方施工开挖深度约1000mm。开挖面的开口应与井圈内缘一起开挖。每段应按护墙下口外缘尺寸修整，成型后上表面水平，为护墙的成型和浇注做准备。挡土墙模板通过拆除上段和支撑下段重复使用。夹具和紧固件用于连接和固定模板。如有必要，可以在每个模板的上下端设置一个由槽钢或角钢制成的弧形内钢圈作为内支撑，以防止内部模因张力。并变形。没有水平支撑，便于操作。每段挖完后应立即浇筑混凝土。混凝土在现场人工搅拌、人工浇筑、人工夯实。混凝土强度C25，

7、坍落度控制在80-100mm，保证孔壁稳定。每段挡土墙完工后，必须在挡土墙上口设置井位和标高的横轴，然后以横线为中心，将挂件投影到井底, 并用半径杆检查井壁的垂直平面度。修整后，井深必须以基准点为依据，逐一进行先导试验。确保工作井的轴线位置、标高和断面尺寸符合设计要求。5.2.7竖直运输货架的架设第一段防护墙成孔后，需要在井孔顶部设置竖向运输支架，要求架设稳固牢固。5.2.8安装水桶、照明设备、可拆卸盖板、泵和风扇。5.2.9为保证人工微型竖井结构在各种工况下的整体稳定性，在竖井壁外距刀盘2m以内灌浆小导管；小导管由22mm玻璃纤维增强材料制成。浆料为水玻璃和水泥浆混合而成的双液浆料。比例为水

8、玻璃：水泥浆=1：1，保证注浆压力在2bar左右（视地面监测情况而定）。玻纤条长1.5m，垂直排列呈梅花形，间距0.5m。小导管的灌浆范围可根据现场实际情况扩大，确保施工安全。5.2.10环支撑竖井土方开挖至盾构刀盘中心线以上3.5m。盾构机到达指定位置停止后，开挖至盾构刀盘中心线标高。刀盘中心线以上3.5m范围内的井壁采用素混凝土和环支架支撑，如图5.2-3刀盘上方环支架平面图所示，环支架焊接有8 12#热轧轻型工字钢，严格按照焊接技术要求焊接；挖到刀盘时，圆环支撑在刀盘面板上，每转动一次刀盘，就需要将圆环支架切断并重新焊接，如图5.2-4平面图所示所示刀头处的环支撑。每隔500mm设置一个

9、环撑，环撑与井壁用钢锚杆连接。 25（级）钢筋锚杆锚固入土，锚杆长度600mm，周向间距300mm，锚杆入土深度500mm。挡土墙上喷涂的C25素混凝土达到强度要求后，在钢锚杆上部架设环撑，并与竖向预留钢筋连接，确保环撑牢固。图5.2-3刀盘上方环形支架示意图图5.2-4刀盘上方环形支架平面图5.2.11刀具维修工作全部验收工作完成后，开始修复刀盘和更换刀具。作业过程中，一方面要派专人组织协调现场，抓紧时间尽快修好刀盘，另一方面要派专人进行现场施工。现场安全保护、管理和协调。同时，所有工作内容（如刀盘的焊接质量、刀具的质量、刀具的安装质量等）都要有专人进行工作质量验收。5.2.12回填微型竖井

10、以恢复行驶准备刀盘修复工作完成后，将对盾构机刀盘和渣土改良系统进行试运行。一切正常后，将进行微轴的回填。使用优质粘土回填微型竖井。注意当刀盘土舱内回填高度达到土舱的2/3时，将发泡剂膨润土浆注入舱内，以0.3r/min的速度缓慢转动刀盘，在同时继续回填，直至微竖井回填高度达到刀盘上方2米左右，盾构恢复正常开挖。六、材料与设备6.1 材料主要施工材料见表6.1。表 6.1 主要建筑材料序列号材料名称规格评论1井圈箍筋14mm2挡土墙主筋及箍筋8mm3热轧轻工字钢12#4钢筋锚25mm5具体的C256小导管22mm玻璃纤维增强，L=1.5m7双浆水泥水玻璃6.2 设备主要施工设备见表6.2。表 6

11、.2 主要施工设备清单序列号机械名称设备型号数量单元评论1垂直挖掘装置1放2铲7个人3镐5个人4模板3放5农用三轮车1车辆运出渣土6潜水泵5KW1个人7鼓风机750W3个人8帆布吹风机一些米内径匹配鼓风机；长度取决于轴深度9紧急灯40W5个人10支撑板500*15006片11医用氧气瓶5个人12空气质量监测器1塔13担架2副14灭火器4个人干粉灭火器15防毒面具6个人16二氧化碳气体保护焊机YC-400TX1塔17碳弧气刨焊机YD-630SS1塔18耐磨板和耐磨丝一些放根据刀头的修理量7. 质量控制7.1 质量控制标准施工质量控制执行以下规范和标准：建筑工程施工质量验收标准（GB 50300-

12、2001）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）钢筋混凝土工程施工及验收规范（GBJ204-83）北京轨道交通盾构隧道施工质量验收标准（QGD-008-2005）电极选择指南（第三版）7.2 质量控制措施7.2.1严格的现场管理开挖过程中严把进尺，管理到位，把好“人管、料管、工艺管、检验管、信息管”“五道关”，使工程质量在施工过程中得到有效控制。施工过程保证质量。目标的实现。7.2.2施工过程控制（1）设立专门的计量放线组，对计量器具和工具进行提前检查，定期校准。测量控制的重点是保证工作井的定位和成孔的垂直控制。在挖孔之前，检查测量基线、水准点和井位。(2)每段开挖后，必须

13、根据井口上的轴线进行校直修整，使井壁弧度保持上下笔直，保证井体垂直度。发现偏差并及时纠正，避免错误的累积。（3）开挖前，掌握现场土质情况，缩短各段高度，随时观察土体松动情况。必要时用砖块、钢板桩、木桩将塌陷处堵住：操作过程要紧凑，不得留空隙。避免塌陷孔。8. 安全措施8.1 安全执行标准现场施工安全控制执行以下规范和标准：建筑施工安全检验标准（JGJ59-99）工程机械使用安全技术规程（JGJ33-2001）安全施工管理条例（DB11/382-2006）8.2 安全控制8.2.1现场成立了安全管理领导小组，并设立专职安全员，每4小时工作一次，按照技术方案要求在作业层面实施安全作业，加强监管，杜

14、绝事故发生。8.2.2落实岗前安全教育和安全公示制度，开展安全检查。8.2.3进入施工现场必须佩戴安全帽，严禁酗酒和酒后工作。8.2.4井下作业人员连续工作时间不超过2小时，应轮换。8.2.5施工机械应每天（班）检查。检查项目：钢丝绳、现场情况、电缆线路和设备。发现问题应及时排除，损坏的配件应在施工前及时更换。8.2.6每天开始工作前，检查井内是否有有害气体和不安全因素。当孔深大于10m，腐殖土层较厚时，应配备专用送风设备，风量不小于25L/s。工作只能在通风几分钟后进行。当井筒土层中有害气体和有机物较多时，除加强通风外，还应加强对有害气体的监测。8.2.7应严格管理桩孔。井孔应在离地200m

15、m处设置护板，防止地面石块或其他杂物被踢入井孔。地面开口周围必须有护栏，高度不低于800mm。无关人员不得接近井口，井口机械操作人员不得离岗。物品（如钥匙、钢笔、怀表、打火机、小工具、玩物等）不要放在口袋里，以防掉入井中。8.2.8井下作业人员必须佩戴安全帽和绝缘胶鞋，井口与下作业人员之间应有可靠的通讯设施。如果井口管理混乱，应立即停止井内作业并返回地面。地下操作人员上来后，地面操作人员可以离开岗位。8.2.9井口应安装吊梯，并应随井筒深度延伸，以便相关人员在发生事故时能顺利上下。总则情况下，操作人员应乘坐吊篮或专用水桶上下。开工人员应专机专人，专心致志，注意井筒内一切动向，电气开关不离手。吊

16、钩应有弹簧式脱钩装置，防止发生翻斗、翻筐、脱钩等恶性事故。严禁在渣斗边缘上下站立。垂直运输设备和装置必须配备自动夹紧安全装置。8.2.10施工现场所有电源和电路的安装和拆卸，必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零，并配合漏电保护器使用。8.2.11内容机械操作工、电工、电焊工等各类工人持证上岗。严禁非机械操作人员操作、玩耍各种设备和按钮。8.2.12实行严格的安全生产经济奖惩制度。8.2.13在施工现场设置醒目标志，加强现场管理，严格执行准入规则，禁止非施工人员进入施工现场。九、环保措施9.1 环境标准绿色施工管理条例（DB11/513-2008）中华人民共和国环境保护法9.2 环境控制措

17、施9.2.1建立文明施工管理领导小组。项目生产经理、工区负责人、现场领班为文明施工责任人，直接负责项目现场文明施工管理工作，加强现场管理工作、紧张有序、文明礼貌、团结合作、勤奋顽强、遵纪守法。9.2.2进场前做好员工的环保教育，提高员工的环保意识。9.2.3施工场地和作业应限制在内容范围内，布局合理，遮挡范围，做到标志清晰完整，各种标志醒目，施工现场清洁文明.9.2.4车辆不得将泥浆带到现场。场地外道路如带入泥沙，必须及时清理。9.2.5优先使用先进的环保机械，采取设置隔声墙、隔离罩等降噪措施，将施工噪声降至内容值以下，同时尽量避免夜间施工尽可能。9.2.6将现场堆积的渣土盖好，防止扬尘。10

18、. 效益分析10.1 经济效益分析北京地铁10号线二期樊家村站和丰台站，采用此方法对盾构机刀盘进行两次维修更换。具有简单、安全、快捷、经济等优点，缩短工期，减少设备报废时间，节省材料、人力、通风和照明等消耗，成功克服地质条件差、复杂地面环境，施工工期紧迫。在不利条件下，刀盘修复工作安全顺利完成。在砂石地层中，在复杂的地面环境条件下成功修复了刀盘，为今后类似条件下的地下工程建设提供了可靠的决策依据和技术指标。新颖的施工方法和技术将推动地下工程施工技术的进步，安全效益和经济效益十分明显。地基加固施工效益分析对比数据表见表10.1。表 10.1 效益分析对照表序列号比较项目修轴法修刀头地面加固修复刀

19、具评论1总持续时间1848天空2建筑面积42150 200平方米3材料成本3.540百万4通风照明0.60.8百万5人工成本1.23百万6间接费用75.6201.6百万注意事项： 1、在砂石地层中，使用地基加固进行刀盘维护是非常危险的。2、间接费用：盾构机设备利息42000/天，施工人员43名，技术人员12名，设备折旧费，风、水、电等间接费用。10.2 社会效益该工法的实施，既保证了施工安全，又避免了地面灌浆施工造成的大量场地占用，减少了对城市交通的影响，最大限度地减少了施工过程中产生的噪音、振动和扬尘。在刀盘维修期间，周边居民、学校和机构可以正常工作和生活。与传统的刀盘注浆加固修复相比，这种施工方式除施工安全性高外，工程占地面积小，场地布置方便，工程进度快，干扰少有利于文明