区间盾构带压进仓换刀专项施工方案培训资料.docx
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1、 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 1 目目 录录 1.1 编制依据 . 3 1.2 编制范围 . 3 二、工程简介二、工程简介 . 3 2.1 工程概况 . 3 2.2 工程地质与周边环境 . 4 三、三、 带压进仓作业位置及时机的选择带压进仓作业位置及时机的选择 . 4 四、带压作业准备工作四、带压作业准备工作 . 5 4.1 人员准备 . 6 4.2 设备、工具和物资准备 . 6 4.3 气压设备的检查与试验 . 7 4.4 停机前泥浆护壁控制 . 10 4.5 停机前后的同步注浆控制 . 10 五、气压开仓作业五、气压开仓作业 . 11 5.1 泥浆护壁
2、 . 11 5.2 保压试验 . 13 5.3 进仓工作压力设置 . 14 5.4 进仓 . 14 5.4.1 主舱加压 . 14 5.4.2 副仓加压及人员进入 . 15 5.4.3 人员进入主舱、气垫仓及开挖仓 . 16 5.5 鉴定工况 . 16 5.6 刀盘清理 . 17 5.7 检查刀盘、刀具等情况 . 17 5.8 更换刀具 . 17 5.9 出仓 . 19 5.10 施工注意事项 . 19 六、安全、职业健康、文明施工措施六、安全、职业健康、文明施工措施 . 20 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 2 6.1 安全技术保障措施 . 20 6.2 带
3、压进仓安全注意事项 . 21 七、开仓换刀应急预案七、开仓换刀应急预案 . 23 7.1 应急组织机构 . 23 7.1.1 组织机构及职责 . 23 7.1.2 应急小组联系电话 . 25 7.1.3 处理程序图 . 26 7.1.4 应急物资准备 . 26 7.1.5 现场疏散与警戒 . 27 7.1.6 事故报告 . 28 7.1.7 预案管理与评审改进 . 29 7.2 应急预案 . 29 7.2.1地面出现严重沉降甚至坍塌时的应急措施 . 29 7.2.2仓内出现异常气体应急措施 . 29 7.2.3掌子面土体失稳应急措施 . 29 7.2.4仓内火灾预防及应急措施 . 30 7.2
4、.5作业人员损失的应急措施 . 30 7.2.6其它异常情况应急措施 . 31 附件一附件一 DZ298 盾构机带压换刀专用工具盾构机带压换刀专用工具 . 32 附件附件二二 . 33 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 3 一、编制说明 1.1 编制依据编制依据 (1)XX 区间岩土工程勘察报告; (2) 盾构机设计图纸; (3) 盾构机操作手册; (4) 空气潜水减压技术要求(GB/T 12521-2008)。 1.2 编制范围编制范围 本方案适用的工程范围为 XX 地铁二号线 XX 站XX 站盾构区间带压进仓作业施工。 带压进仓作业内容主要为查看掌子面地质情
5、况及对盾构机刀盘上的滚刀、边缘刮刀、切刀及贝壳刀进行全面检查,并对刮刀、切刀磨损超限的刀具进行更换;同时对刀盘磨损情况,如表面耐磨层、周边耐磨条及刀座等以及对主轴承连接螺栓、螺母及其密封油脂、搅拌机油管等情况进行检查。 二、工程简介二、工程简介 2.1 工程概况工程概况 XX 界站XX 站区间总长度为 2911.887m 米(右线),采用泥水平衡盾构机施工, 率先从 XX 始发, 区间隧道需要下穿 XX 江, 从 XX 站吊出。 区间纵坡大体呈 “W”型,顶板覆土 14.324.1m,该段区间设置 1 个中间风井,2 个联络通道,2 个联络通道及泵房。 图 2-1 区间线路图 【XX 局集团有
6、限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 4 2.2 工程地质与周边环境工程地质与周边环境 XX 处在松嫩平原的东南,地处 XX 江中游,东部靠近丘陵山地,其余为广阔冲洪积平原,原波状起伏,河谷地貌发育,阶地清晰,漫滩开阔。 XX 站设于松北大道与太阳岛中西区互通立交交口处,跨银河大街地道桥沿松北大道呈西北向东南方向數设,所处地貌单元为 XX 江漫滩,地面标高在 119121m 左右,场地地形较为平坦。 场地地层为第四纪地层及白垩纪泥岩、粉砂岩。场地地层结构特点为典型 XX 江漫滩相地貌单元特征,地基土分布不均匀,性质变化较大,上部第四纪地层具有 23个明显沉积轮回特征,即从上到下颗粒
7、由细到粗分布。表层由杂填士组成,上部地基土主要由粉细砂组成,中间主要由中粗砂夹厚薄不均的黏性土组成,下部基岩为白垩纪泥岩、粉砂岩。 场地内潜水稳定水位埋藏较浅,在自然地面下 3.1-3.7m,高程为 116.37-116.68m之间(大连高程系),承压含水层水头埋深在地面下 4.0-4.8m,大连高程为115.2-115.8m。承压含水层水头埋深在地面下 4.93-5.95m,大连高程为 114.1-114.85m,承压水头高度 16.6-18.0m。属透水-强透水地层。 XX 站XX 站区间隧道主要穿越的地层为 XX 江漫滩区, 区间穿越土层上部为粉质黏土、黏土及淤泥质土层,下部以砂类土为主
8、,海拔高度 117.42128.04m,地形平缓,起伏不大。河漫滩地层主要由人工填土层、全新统低-高漫滩冲积成因土层、下更新统东深井组冰水堆积层、下更新统猞猁组冰水堆积层、白垩系嫩嫩江组沉积岩等组成。 三、三、带压进仓作业位置及时机的选择带压进仓作业位置及时机的选择 “XX 先锋 1 号”盾构机起始里程为 SK520.264,距离第一次穿越 XX 江支流约为 307m,由于 XX 区间隧道地质主要以中、粗砂地层为主,对盾构机刀具磨损较大,为了确保 XX 先锋 1 号 能安全顺利穿越 XX 江支流, 我部拟定在距离支流南岸 47m的位置(SK11+260),实施开仓作业工序。带压进仓作业前因素分
9、析如下: 1、刀具的磨损情况分析:XX 区间盾构隧道主要在中粗砂地层中掘进,对盾构机刀具的磨损较大。应仔细分析盾构掘进参数,判断刀具的磨损情况,一旦发现刀具磨损严重,可调整开仓位置和时间提前进行换刀,以免带来不可预知的后果。目前通过 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 5 前期掘进数据分析,我部暂未发现掘进参数突变、刀具磨损严重等情况。 3、拟换刀位置的地面条件分析:我部已对换刀位置地面条件进行详细调查,包括:换刀位置是否有管线穿过、其埋深条件如何、是否需要改迁或保护等;换刀位置是否需要进行交通疏解;换刀位置是否有相邻建(构)筑物,与相邻建(构)筑物的距离关系,是
10、否需要保护。换刀位置选择的原则,就是尽量避开建(构)筑物、管线、交通繁忙的道路。现场实际勘察结果:换刀位置为 XX 江南岸,无地下管线,隧道顶部埋深约为 22m。且属于荒地区,开仓位置对应地面无需进行交通疏散工作。 开仓位置,隧道主要穿越地层为细砂、粉质粘土。地质剖面图如图 3-1 图 3-1 开仓作业段地质剖面图 4、经济性与安全性的平衡分析:对刀具的更换,在考虑其经济性的同时,更不能忽视安全风险。我部已提前从正规厂家定制盾构刀具,随时准备进行必要的刀具更换,同时换刀距离的选择也充分考虑了经济性和安全性,其中换刀安全风险包括人员安全和设备安全的问题是主要考虑的因素。 四、带压作业准备工作四、
11、带压作业准备工作 带压开舱作业工作原理是利用压缩空气充填至开挖面,利用气压平衡开挖面围岩的水土压力,以保证土层稳定,在气压状态下施工人员进入土舱内作业。我部已聘请有压气作业专业资质的单位和丰富作业经验的人员进行施工,确保施工安全。 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 6 4.1 人员准备人员准备 带压开舱,将进仓作业人员分成 2 组,每组 3 人,从每组中选择 1 人任组长,由进仓领队带领进仓检查及换刀作业操作。四组轮班作业,保证每班每天作业时间在180240 分钟左右,确保作业人员充分的休息时间。 表 41 带压进仓人员配置表 序号 项目 人数 备注 1 带压工
12、作人员 6 熟悉进仓施工流程及各项具体操作 2 人闸管理员 3 人闸管理 3 运输人员 2 负责材料、机具等供应 4 医务人员 1 负责进仓人员的身体检查 5 自动保压系统操作员 2 保压系统操作 6 电工 2 照明接入 7 机械维修工 2 风、水接入和保障 8 刀具工程师 1 技术指导、刀具评估 9 机电工程师 1 设备故障排除 10 土木工程师 1 地质评估、安全监督 11 专职安全员 1 施工过程安全监督 12 管理人员 4 现场作业管理 4.2 设备、工具和物资准备设备、工具和物资准备 设备、工具、材料包括盾构机自身配备的压力保持系统等带压作业必备的配套系统,以及应急设备、进仓作业的专
13、业工具等。根据进仓检查的情况将需更换的刀具、进仓作业所需工具等放入人仓或仓外,具体配置见表 4-2。 表 42 带压进仓作业机具配置表 设备名称 规格 数量 备注 设备自身必备的气人仓 双仓 1 套 带观察窗 自动保压系统 SAMSON 系统 2 套 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 7 设备名称 规格 数量 备注 压系统设备 压缩空气供风系统 1 套 应急照明系统 1 套 通讯设备 1 套 带压作业人员设备 耐高压头灯 5 个 作业人员使用 耐高压灯具 2 个 辅助带压作业人员使用 医用氧气瓶 2 个 根据现场作业需要调整 应急备用设备 应急发电机 1 台 出
14、现停电时,应急保压 减压医疗仓 1 套 急救型救援车 对讲机 4 台 外部人员联系用 其他配件 扭矩扳手 1 套 开泥水仓仓门 刀具检查工具 刀具检查工具 1 套 刀具更换设备 刀具更换设备 根据刀具检查报告配置相应的刀具更换工具、设备 4.3 气压设备的检查与试验气压设备的检查与试验 (1)空压机检查 为保证压气作业的安全性,我部会对两台电动空压机电气、机械等元件进行全方位的检查维护,同时为了保证供电的连续性,我部会及时与当地供电单位沟通,确保供电设备处于正常工作状态。 检查所有空气过滤器,滤油器等,不符合要求的进行更换; 检查螺杆油、柴油的油位是否足够; 检查冷却器是否能正常使用; 检查电
15、气元件是否处于正常工作状态; 检查机械无件是否处于正常工作状态,如三角带等; 检查应急柴油发电机(备用)蓄电池的电量是否足够 ,工作是否正常; (2)人闸检查 在高气压力下,检查以下项目: 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 8 带式记录仪必须能正常工作; 紧急照明必须能正常照明; 紧急电话必须能正常通话; 各个压力表必须能正常显示; 主舱和副舱温度计显示必须正常; 主舱和副舱各备时钟一个,并能正常工作; 主舱和副舱的溢流阀压力调为 2.8bar; 各个手动球阀开关必须正常; 流量计工作必须正常; 各个密封门开关必须正常; 各个加热装置加热必须正常。 (3)人闸加
16、减压试验 试验时不要求人员进入,只进行无人压力试验,以检查主舱与副舱的各功能部件在试验压力下的工作情况。 图 4-1 人闸示意图 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 9 主舱加压主舱加压 .检查显示仪表、记录仪、暖气、时钟、温度计、紧急电话、密封阀等,并检查密封门的清洁状况; .打开主舱的带式记录仪,检查工作是否正常,纸带是否足够; .关闭主舱舱门,确保关闭正确; .关闭主舱舱壁密封门,并关闭主舱与副舱之间的密封门; .人闸管理员缓慢地打开进气阀; .缓慢地升高主舱的压力,直到达工作压力; .当主舱内压力达到工作压力时,人闸管理员关闭带式记录仪。 主舱减压主舱减压
17、 .人闸管理员打开带式记录仪; .降低主舱的压力,观察主舱压力表和进气流量计; .与此同时,人闸管理员同时打开排气阀,开始排气,无论如何此时压力不可以再次升高; .调节进气阀和排气阀,直到达到排气过程所规定的缓慢而恒定的压力降低速度,进气流量计的流量值每人至少为:0.5m3/min; .观察主舱压力表,当主舱内部的气压降到第一级压力值时,人闸管理员通过调节排气阀和进气阀,在规定的时间内保持压力恒定。人闸管理员应通过主舱进气流量计经常检查人闸的排气情况; .在保压过程中重复的步骤,直到舱内压力与外界的常压相同; .人闸管理员关闭带式记录仪并将减压过程(日期、时间、压力等)记录在人闸记录本上。 在
18、整个试验过程中,必须保证所有的过程都正常。 副舱加压副舱加压 . 检查显示仪表、记录仪、暖气、时钟、温度计、紧急电话、密封阀等,并检查密封门的清洁状况; .打开副舱的带式记录仪,检查工作是否正常,纸带是否足够; .关闭副舱舱门,确保关闭正确; 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 10 .并关闭副舱与主舱之间的密封门,确保关闭正确; .人闸管理员缓慢地打开进气阀; .缓慢地升高副舱的压力,直到达工作压力; .当副舱内压力达到工作压力时,人闸管理员关闭带式记录仪。 副舱减压副舱减压 .人闸管理员打开带式记录仪; .降低副舱的压力,观察副舱压力表和进气流量计; .与此同
19、时,人闸管理员同时打开排气阀,开始排气,无论如何此时压力不可以再次升高; .调节进气阀和排气阀,直到达到排气过程所规定的缓慢而恒定的压力降低速度,进气流量计的流量值每人至少为:0.5m3/min; .观察副舱压力表,当副舱内部的气压降到第一级压力值时,人闸管理员通过调节排气阀和进气阀,在规定的时间内保持压力恒定。人闸管理员应通过副舱进气流量计经常检查人闸的排气情况; .在保压过程中重复的步骤,直到舱内压力与外界的常压相同; .人闸管理员关闭带式记录仪并将减压过程(日期、时间、压力等)记 录在人闸记录本上。 在整个试验过程中,必须保证所有的过程都正常。 4.4 停机前泥浆护壁控制停机前泥浆护壁控
20、制 带压开仓停机前 3 环掘进时提高泥浆质量,配制新鲜优质泥浆(比重 1.15、粘度 2530s、失水率15mL/30min、胶体率96%),通过环流系统提前置换开挖仓内泥浆,并较理论切口压力设大 0.04MPa,以使优质泥浆充分渗透在开挖面前方土体及盾壳周围地层,形成优质致密泥膜,保证周围地层不会漏气。 4.5 停机前后的同步注浆控制停机前后的同步注浆控制 带压开仓停机前 10 环掘进时同步注浆注浆压力 1、 4 号注浆泵控制在 3.0bar 以内、2、3 号注浆泵压力控制在 3.5bar 以内。注浆量控制在 56.5m,并且在掘进过程中每根注浆管均匀注浆,根据掘进速度调节注浆频率。 【XX
21、 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 11 停机前最后一环临近结束前,通过同步注浆管路向盾尾脱出的管片壁后注入高浓度泥浆,既保证停机后不会因盾尾双液浆凝固而堵塞,又确保盾尾后部的密封性,防止开仓时气体不会从管片接缝处漏气。 五、气压开仓作业五、气压开仓作业 5.1 泥浆护壁泥浆护壁 在开挖面形成泥膜对防止气体泄露和维持开挖面土体稳定是气压开仓的关键因素,泥膜是泥浆在开挖面形成的一种隔膜,可使泥浆与外界的土体隔离开来,在气压开仓作业前能在开挖面形成优质的泥膜,能有效的防止气体泄露、压力稳定,使土仓内气体与外界的水土压力通过泥膜维持平衡。 泥水站拌制新鲜高浓度泥浆(比重 1.
22、2、粘度 5060s、失水率15mL/30min、胶体率96%) 利用盾构机的环流系统送至开挖仓内, 同时刀盘转动 (刀盘转速 1rpm) ,让原有残留的泥浆和新鲜的泥浆充分搅拌均匀,在仓内形成优质的泥浆。 为了增大泥膜的厚度,需要使泥浆尽量渗入土层中,采用压力差的方式增加泥浆的渗透量。 在盾构机内提高开挖面泥浆的设置压力, 使其较理论切口水压大 0.04MPa,并保持压力 1h,以使泥浆充分渗透入土体而形成较厚的泥膜。 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 12 图 5-1 气压开仓作业流程图 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 13
23、 5.2 保压试验保压试验 图 5-2 保压试验流程图 泥膜制作完成后,为了确保开舱期间气压稳定以及检验供气设备的持续供气能力,开舱前需进行了保压试验,通过观察气压的变化情况、保压试验前后土样情况和监测地面沉降情况,来判定切口面是否稳定,从而确定是否具备进仓条件,其流程如图 5-3 所示。 仓内加气置换泥浆,为了确保掌子面的稳定,开挖仓加气的过程中应遵循压力平衡的原则。通过环流系统,在将气压仓液位降至最低后,打开泥水仓和气压仓之间的连通阀,使气体窜至泥水仓,并调整气压至进仓工作压力设定值。最终达到两仓液位相平,上部为气体,下部为泥水,液位控制在刀盘中部位置,此时气压为平衡掌子面中部水土压力,保
24、持压力状态持续 12h。 在保压过程中记录每次空压机加载起动时间,然后计算前后两次补气起动的间隔时间。通过每次空压机补气时间间隔变化可以判断土仓气体泄漏情况。如果保压试验过程中空压机每次补气间隔时问趋于一稳定值,则说明通过泄漏通道的气体量趋于稳定,仓内气压可基本保持平稳。 【XX 局集团有限公司】 XX 区间盾构带压进仓作业专项施工方案 14 记录保压期仓内气压的变化情况,如果仓内气压可保持一稳定值,则说明在空压机补气状态下可基本维持工作压力,可达进仓工作的压力要求。 在保压之前和保压之后,分别进行了两次从较高压降到工作压力的无补气降压试验,目的是了解保压前后气体泄漏情况。从而判断泥膜在空仓状
25、态下,经过 24h 后的龟裂情况,再确定是否在换刀进程中重新制作泥膜。 保压完毕后,进行再次洗仓,通过地面泥水分离系统出的渣土多少判定是否有土体坍塌,从而可以判断掌子面是否稳定。 在地面盾构切口环位置进行全天 12h 监测,通过监测数据判断掌子面是否稳定。如果地面降沉与隆起在控制范围,则可认为掌子面可基本保持稳定。 保压成功后,继续重新进行气体与泥浆置换,排出仓内泥浆直至满足换刀位置,控制在液位在刀盘的中部。 5.3 进仓工作压力设置进仓工作压力设置 开仓换刀盾构机为停机状态,进仓工作泥水压力应采用拟带压进仓作业位置的静止土压力(水土分算)作为控制值,仓内液位须满足换刀位置,控制在刀盘中部位置
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