超深搅拌桩在盾构常压换刀中的应用

盾构开仓换⼑⽅案⽬录⼀、⼯程概况 ----------------------------------------------------------------------------------------------------31.1 桃深区间 ----------------------------------------------------------------------------------------------31.2 安农区间 ---------------------------------------------------------------------------------------------4⼆、开仓⽬的 ----------------------------------------------------------------------------------------------------5三、施⼯⽅法 ----------------------------------------------------------------------------------------------------53.1 开仓程序 ---------------------------------------------------------------------------------------------53.2 开仓准备---------------------------------------------------------------------------------------------53.3 开仓----------------------------------------------------------------------------------------------------73.4 压⽓施⼯⼯艺及质量控制流程 ------------------------------------------------------------ 103.5 ⼑具检查和更换标准-------------------------------------------------------------------------- 153.6 ⼑具检查及更换作业-------------------------------------------------------------------------- 163.7 ⼑具更换注意事项 ----------------------------------------------------------------------------- 19四、地⾯监测 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 204.1 测量⼈员组织架构------------------------------------------------------------------------------ 204.2 监测频率、控制值、报警值---------------------------------------------------------------- 20五、质量控制及技术要求 ---------------------------------------------------------------------------------- 225.1 各种准备⼯作------------------------------------------------------------------------------------- 225.2 注浆封⽔、加固--------------------------------------------------------------------------------- 22六、安全措施 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 236.1 升压和带压作业过程中的安全注意事项 ----------------------------------------------- 236.2 减压过程中的防病措施 ---------------------------------------------------------------------- 256.3 开仓安全保障措施 ----------------------------------------------------------------------------- 266.4 突发事件应急措施 ----------------------------------------------------------------------------- 26盾构带压开仓检查及⼑具更换⽅案⼀、⼯程概况1.1 桃深区间桃源村站⾄深云站区间左DK6+782.293～左DK7+764.599，短链6.223m，全长976.083m。

盾构隧道常压开仓换刀施工中风险及处理措施发表时间：2020-04-30T09:36:23.953Z 来源：《城镇建设》2020年2月第5期作者：钟勇[导读] 随着技术的不断进步，我国轨道交通的快速发展摘要：随着技术的不断进步，我国轨道交通的快速发展，地铁盾构法施工作为最安全，最有效的施工工艺。

在盾构法施工中，硬岩地层掘进时，常会出现盾构刀具磨损严重等情况。

所以，施工中难免会出现开仓换刀的情况，在开仓换刀过程中如何避免施工风险。

关键词：盾构施工；注浆加固；开仓换刀1 概述该论文根据成都地铁7号线、3号线、9号线的施工经验编写，对砂卵石地层常压开仓换刀过程进行分析，并提出施工中风险及处理措施。

在盾构施工中，掘进参数是整个盾构施工控制的重点。

由于在砂卵石地层中掘进对盾构刀具有较大磨损，刀具磨损超过一定范围后，对盾构机掘进参数有着重要的影响。

所以在成都盾构隧道施工中，每1.2km的隧道中要进行1-3次的开仓换刀作业。

开仓换刀作业已成为成都地铁盾构施工中不可缺少的施工作业。

2 施工风险分析（1）降水施工不理想，在地下水作用下掌子面出现失稳；（2）常压开仓施工过程中，存在因突然断电、水泵故障，停止降水造成地下水位上升，导致掌子面涌水涌砂及地面沉降。

（3）恢复掘进后土仓压力不稳，掘进速度低，出渣量超标，造成地面下沉。

（4）仓内有害气体对仓内作业人员造成伤害。

（5）盾尾通过换刀位置后未及时进行二次补充注浆，造成地面沉降超限。

3 降低施工风险的处理措施3.1 开仓换刀点降水施工在开仓换刀位置左右两侧3-4m处，打设2-4口降水井（具体数量、深度根据换刀位置隧道埋深及实时水位高低确定）进行降水施工。

在降水过程中，需准备发电机及水泵等应急物资，确保地面正常降水。

3.2 开仓换刀区域地面加固开仓换刀区域采用钻孔袖阀管注浆方式进行加固，加固区域为停机刀盘正上方4m×9m范围内，共布置21个孔。

孔径Φ80mm，深度6-8m（具体深度根据实际地勘报告确定，只需加固地表松散杂填土即可），梅花型布置，孔横向间距1.5米，孔沿线路方向排距1.5米，通过注浆对刀盘上方土体进行加固，使开仓换刀位置地面稳定无沉降。

盾构机施工中的带压进仓技术盾构施工中，由于长距离的掘进或遇到较硬地层时，刀具会产生一定程度的磨损，制约了掘进效率，此时就有必要开舱进行刀具的检查与更换。

在掌子面自稳性较高的情况下，可以通过注浆加固和维护桩加固等方式进行常压开舱。

但有时刀盘位置刚好临近重要建筑物或遇到软岩、含水丰富地段时，因地层无自稳能力，盾构机必须提供使地层稳定的支撑压力（EPB）。

此时，便需采用带压进舱的模式来进行土舱内的各项工作。

为了确保带压进舱工作人员的安全和有规律地检查刀盘、掌握刀盘及刀具在不同地层中的使用情况，使换刀作业规律化，避免刀具及刀盘的超常使用，进仓作业需要一套完整、科学、严谨的作业程序。

标签：掘进效率；常压开舱；带压进仓；地面塌陷前言：珠三角地区地层复杂，上软下硬地层占了区间很大一部分，这种地层最容易磨损刀具，且需频繁检查或跟换刀具。

由于城际轨道的的特殊性，地面建筑密集，若没有提前做好加固工作，冒然开仓检查势必会引起地面塌陷，提高了进仓作业的危险性，若造成人员伤亡不仅会给公司带来巨大损失也会降低工人工作的积极性，所以此时带压作业就显得尤为重要。

1 压气作业施工前期技术准备1.1压气施工地质条件选择并非任何地层都适用压气施工，压气效果受围岩条件影响，在做压气施工前应该先调查围岩的组成、透水性、透气性以及地下水的状态。

1.2压气压力的设定压气压力以开挖面的地下水压力为基准再考虑隧道埋深来确定。

选择压气压力的方法因覆土厚度、地质、隧道直径而异，一般取压气压力等于从盾构顶部算起D/2～D/3位置的地下水压力。

我部2012年10月和11月共实施4次带压换刀作业，头两次采用1.0-1.2bar的作业压力，第三四次采用1.5bar 的作业压力。

2 压气作业设备人员准备及前期准备2.1设备准备工作①检查空压机工作及供气情况必要时更换滤芯②各空气管路可靠性的检查确认及维护③土仓保压系统反复测试数次自动补气系统④人仓气密性的预先检测⑤通信设备准备，保证仓内，仓外，操作室，地面指挥中心通信畅通无阻。

复杂条件下土仓回填换刀技术摘要】在盾构掘进过程中，盾构刀具磨损严重，但由于地质及地面条件限制，无法直接常压或压气开仓，本文对复杂条件下的土仓回填换刀技术进行了分析和总结，以供后期类似工程项目参考。

【关键词】复杂条件；土仓回填；常压；换刀引言随着城市轨道的飞速发展，盾构施工的风险越来越多，其中盾构刀具更换风险更是越来越突出。

各种不良地质导致无法实现常压开仓换刀，必须采取压气作业、地面加固等一系列的辅助措施才能保证刀具更换的安全，然而在压气施工不成功和地面不具备加固条件时盾构换刀风险更大，土仓回填常压换刀技术将为此提供一个新的解决方式。

1 工艺定义和适用条件1.1 土仓回填换刀工艺土仓回填换刀，是指将水泥砂浆填充到土仓内，压注的水泥浆扩散到掌子面周围土体内在刀盘的四周形成一定的加固体，在加固体稳定的条件下开仓清理土仓并进行刀具更换的一种工艺。

1.2 土仓回填换刀工艺适用条件1、开挖面的围岩自稳性差，常压和压气换刀可能不成功；2、地面情况复杂，无加固施工场地；3、能压气作业，但刀具磨损严重须进行明火作业，存在作业危险。

2 工艺流程2.1 工艺流程2.2 准备工作1、材料设备准备棉絮，钢丝软管及接头，球阀，注浆泵（含管），聚氨酯，丙酮，钢钎，剪刀，裁纸刀，铁丝，堵漏灵，1 寸胶管， 0.75kw 污水泵，2 寸消防管，水泥，砂，水。

2、现场准备（1）调整刀盘位置，缓慢转动刀盘，尽量保证6 点和12 点位置无滚刀，以防造成清仓换刀困难。

（2）通过前盾和中盾径向孔注水溶性聚氨酯，防止浆液裹住盾体使用气动泵注入水溶性聚氨酯，注入前使用丙酮清洗管路，清洗完管路连接盾体径向孔球阀（球阀处于关闭状态），开始注入时当管路中充满聚氨酯后再打开盾体径向孔的球阀，控制好好聚氨酯注入量，每点位注入约60kg，尽量保证聚氨酯不要流到土仓内。

（3）泡沫管内注入膨润土，并保持一定压力防止浆液回灌到泡沫管内。

（4）关闭土仓加气系统的阀门，防止浆液回灌到加气系统中。

#### 一、方案背景在地铁、隧道等地下工程建设中，盾构法因其高效、安全、环保等优点被广泛应用。

然而，盾构机在长时间掘进过程中，刀具会因磨损等原因需要更换。

为确保换刀作业安全、高效，特制定本专项方案。

#### 二、方案目标1. 确保换刀作业安全，防止发生意外事故。

2. 提高换刀效率，缩短施工周期。

3. 降低施工成本，提高经济效益。

#### 三、方案内容1. 组织机构成立盾构换刀专项小组，负责方案的制定、实施及监督工作。

小组成员包括项目经理、技术负责人、安全员、施工员等。

2. 人员培训对参与换刀作业的施工人员进行专业培训，确保其掌握换刀操作规程、安全注意事项及应急处置措施。

3. 施工准备（1）设备检查：对盾构机、刀具、换刀工具等设备进行全面检查，确保设备性能良好。

（2）场地布置：根据换刀作业需求，合理布置施工场地，确保施工安全。

（3）材料准备：准备充足的刀具、换刀工具、密封材料、加固材料等。

4. 换刀步骤（1）刀具拆除：根据刀具磨损情况，选择合适的刀具进行拆除。

（2）刀具更换：按照操作规程，将新刀具安装到位。

（3）密封处理：对换刀处进行密封处理，防止漏浆、漏气。

（4）加固处理：根据地质条件，对换刀处进行加固处理，提高土体稳定性。

5. 安全措施（1）安全防护：为施工人员配备安全帽、安全带、防尘口罩等防护用品。

（2）现场监控：设置专职安全员，对施工现场进行全程监控，确保施工安全。

（3）应急预案：制定应急预案，针对可能出现的突发事件进行处置。

6. 质量保证措施（1）严格检查：对换刀作业过程中的每一个环节进行严格检查，确保符合质量要求。

（2）质量验收：换刀作业完成后，进行质量验收，确保施工质量。

（3）技术交底：对换刀作业进行技术交底，确保施工人员了解技术要求。

#### 四、方案实施1. 按照方案内容，制定详细施工计划，明确施工时间、进度、质量要求等。

2. 严格执行方案内容，确保施工安全、高效。

3. 定期对方案实施情况进行检查，发现问题及时整改。

开仓换刀作业指导书一、工程概况...二、开仓点合理性分析开仓换刀作业应按照“勤开仓、常检查、快进快出”的原则进行。

同时开仓换刀又分为计划内换刀和计划外换刀。

计划内开仓换刀主要以掘进里程和地层为参考依据。

计划外开仓换刀以掘进参数为参考依据：当浮现扭矩超过5500KNm 且有明显变大的趋势，盾构无进尺或者速度小于5mm/min、渣温高于50℃以上，在加大推力的情况下上述现象仍然存在，即可判断刀盘面或者土仓结有泥饼，刀具已磨损，则需考虑进行开仓换刀作业。

通过对盾构区间沿线地质情况的分析，充分考虑到无气压换刀温和压换刀方式的合用条件，本区间预定换刀点地层稳定性较好，采用常压换刀方式，如果发现掌子面不稳，涌水现象，换刀作业人员撤出至仓外，即将关闭仓门，将盾构机掘进至下一段地层稳定较好处，进行带压换刀作业。

右线3 个预定换刀点，2 个备用换刀点，其中本次换刀为第二个预定换刀点：第二个预定换刀点刀盘面里程：支YDK44+166.700 (拼装环为666 环)。

表-1盾构右线第二次开仓换刀点基本情况表第二预定换刀点地点里程地层情况洞顶覆盖层洞身地层地面建造说明路线纵坡覆盖层厚度支YDK44+166.700 (拼装666 环)自下往上挨次为〈8〉1、〈7〉1、〈8〉1、〈6〉、〈5N〉2、<4N 2、> <1>自下往上挨次为<8 1、> <8 3、> <8 1>九龙大道边缘距离始发井1006 米，盾构机掘进通过<8 1、> <8 3、> <8 1>地层进入换刀地段，洞身岩层自稳性较好，地下水主要为基岩裂隙水，水量贫乏，穿越地层主要为弱透水地层，在无气压条件下检查及更换刀具4.981‰下坡15.1 米图-2右线第二次开仓换刀点地质剖面图三、换刀作业准备及设备配置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。

上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法一、前言上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法是一种在盾构施工中常用的方法，具有很高的实用性和可行性。

本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例，以便读者对该工法有更深入的了解。

二、工法特点上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法的特点主要包括：1. 采用分区填仓的方式，能够有效地控制地层下沉和沉陷，保证地面和建筑物的安全；2. 施工过程中常压换刀，可以确保工人的安全，并提高施工效率；3.通过分区填仓，可以减少对周围环境的影响，保护生态环境；4. 工法成熟，应用广泛，在实际工程中得到了验证。

三、适应范围上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法适用于软弱地层上方为坚硬地层的盾构项目，如城市地下隧道、地铁、交通运输等工程。

四、工艺原理上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法的工艺原理是将地层分为软硬两个区域进行施工。

软土地层通过天然围压来支持盾构机，填充硬质颗粒材料来加固软土层，形成填仓。

当盾构机掘进到硬土或岩石地层时，可以进行常压换刀，即将刀盘切换为钻头或切割轮，继续进行掘进。

五、施工工艺1. 前期准备：包括现场调查勘察、地质勘探、设备准备等；2. 设计分区：根据地质条件和工程要求，将地层划分为软硬两个区域；3. 分区施工：根据设计分区，在软土层进行盾构掘进，并同时进行填仓施工；4. 硬土层掘进：当盾构机掘进到硬土或岩石地层时，进行常压换刀，继续进行掘进；5. 后期收尾：进行隧道衬砌和回填工作，完成施工。

六、劳动组织在上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法中，需要合理组织施工人员的分工合作，明确责任和任务，确保施工进度和质量。

七、机具设备在上软下硬地层盾构法分区填仓常压换刀施工工法中，需要使用盾构机、刀盘、钻头、切割轮、注浆设备、输送带等机具设备。

土压盾构在不良地层中常压开仓的施工技术摘要：针对土压盾构机在含粘性土圆砾、泥岩等上软下硬不良地层中常压开仓施工技术的研究，并结合南宁轨道交通在建盾构工程常压开仓的成功案例。

本文总结了土压盾构机在不良地层中常压开仓的施工技术措施，能够对类似地层盾构常压开仓施工有很好的借鉴。

关键词：不良地层；盾构机；常压开仓；施工技术一、工程概况（一）区间概况及原因本区间右线长度为1550.587m，开仓位置设在1210.5m，线路隧道顶部埋深12.22m，底部埋深为18.5m。

右线盾构自1185m开始出现掘进推力大、扭矩大、速度小的情况，出土量及地面沉降难以控制，掘进安全无法保证。

故进行开仓检查，开仓位置地质情况不良，采用地面素桩+降水+常压开仓方式。

（二）开仓位置地质概况开仓检查位置处地质依次为圆砾填土①1、含粘性土圆砾⑤2、泥岩⑦1-3，隧道上半部为含粘性土圆砾，下部为泥岩。

1、①1圆砾填土（mlQ4）①1圆砾填土（mlQ4）：灰、灰黄色，稍密～中密，表层30cm为沥青路面，主要以含粘性土圆砾为主，圆砾粒径以0.5～4cm为主，个别粒径大于6cm，中细砂及粘性土充填，层厚0.07~3.00m。

2、⑤2含粘性土圆砾（alQ2b2）⑤2含粘性土圆砾（alQ2b2）：灰黄、灰白色，稍湿，中密状为主，圆砾粒径以0.5～2cm为主，含量30～35％；卵石粒径2～5cm为主，最大粒径10cm，含量20～25％；母岩成分以硅质岩、石英岩为主，其中石英含量约占20-35%，亚圆形，填充粘性土，为低压缩性土，层厚3～14.35m。

3、⑦1-3层泥岩（N）⑦1-3层泥岩（N）：青灰色、灰色，成岩程度较深，呈半岩半土状，岩芯呈柱状，泥质结构，局部相变为粉砂质泥岩，层理不明显，切面光滑，有腊状光泽；局部夹有灰白色钙质泥岩，锤击清脆；属低压缩性土；天然单轴抗压强度为4.61MPa，为极软岩。

局部钙质泥岩抗压强度较高，可达12.41MPa；岩体基本质量等级V级。

成都地铁4号线一期工程土建6标盾构技术交流之成都地区盾构换刀中铁一局集团有限公司成都地铁4号线一期工程土建6标项目经理部二〇一三年六月二十一日目录1引言 (1)2工程概况 (1)2.1工程概述 (1)2.2 设计概况 (1)2.3工程地质 (1)2.4水文地质 (3)3换刀施工总体安排 (4)3.1换刀方法 (4)3.2换刀工艺流程 (5)3.3预计换刀地点 (5)4常压换刀方案 (7)4.1换刀点地层加固 (7)4.2降水井施工 (7)4.3开仓换刀 (8)4.4盾构恢复掘进措施 (14)5施工人员和机械设备 (14)5.1施工人员组织 (14)5.2机具设备 (15)6安全施工措施 (15)7换刀应急措施 (16)1引言成都地铁砂卵石地层石英含量高，刀具磨损快，据施工统计，每掘进300～400 m就需进行刀具的检查与更换，因此进仓进行检查和更换刀具是成都地铁盾构法施工的关键工序。

但由于成都地铁的砂卵石地层含水丰富且气密性差，且成都地铁线路埋深较浅，带压作业易造成地面喷发和引起地表坍塌，特别是在城市主干道上带压进仓，风险极其巨大，一旦失败将带来灾难性的后果，这就决定了带压进仓技术应用的难度。

目前，在地面有条件的情况下，成都地铁在施工中大多数采用降水辅以地面加固手段为主的常压进仓的换刀办法，该方法的安全性比较适合成都的地层特点，同时成本小于其它换刀方案。

2工程概况2.1工程概述成都地铁4号线土建6标区间包含骡马市站～太升路站～省文联站区间，区间设计范围内为盾构隧道。

骡马市站～太升路站区间，起止里程为YDK29+617.444（ZDK29+617.444）～YDK30+488.600（ZDK30+488.600）；线路出骡马市站后沿羊市街到玉带桥（已拆除），在快到玉带桥处以R-400m的曲线右拐至白丝街、一直向前经过忠烈祠西街到达太升路站。

2.2 设计概况骡马市～太升路站区间线路曲线半径R=400m，最大线间距15m，线路在该区间线间距由15m过渡到13m。

地铁盾构施工软弱地层带压进仓换刀风险控制技术摘要：目前我国的城市轨道交通建设取得了飞速发展，施工项目越来越多，地铁区间多为盾构施工，盾构带压进仓换刀施工安全风险因素很多。

本文就济南地铁轨道交通建设为背景，讨论地铁盾构施工为何要带压进仓换刀、带压进仓换刀存在的风险及如何进行风险控制，可供今后类似工程参考借鉴。

关键词：盾构；带压进仓；风险控制盾构施工带压进仓是指操作人员在高于常压的环节中进行工作，完成指定的工作内容。

在盾构机工作仓内要进行刀具的检查及更换，必须在工作仓内建立适当的压力支撑掌子面，保持掌子面的稳定，及工作人员的安全。

作业人员进仓前仓内进行加压，完成加压后打进仓门进入工作仓，完成本仓的刀具检查及更换任务，当达到预定在压下工作时间后返回人员仓进行吸氧减压、出仓。

作为安全管理人员，如何落实风险控制措施，保证施工人员人身安全，做到防患于未然，是本文探讨的关键问题。

一、项目简介济南轨道交通R2线一期工程，全长36.4公里，共设19个站，总投资229亿元。

我单位承建长途汽车站站、生产路站、长途汽车站站～生产路区间、生产路站～历黄路站（不含）区间，其中长生区间全长1725.789米，生历区间全长1379.6米，均采用盾构法施工。

地铁盾构区间由于一次掘进距离长，盾构机刀盘磨损量超过临界值时，需要进仓换刀。

二、换刀方案比选方案总体有两种，一种为常压进仓换刀，另一种为带压进仓换刀：常压进仓换刀：周期短，操作简便且较为安全，适用于地质条件好的封闭地层，或进行加固的软弱地层换刀段。

带压进仓换刀：周期长，程序繁琐且机械设备保压性能要求高，适用于地基软弱的封闭地层。

由于本标段沿北园大街布置，地面交通流量大，区间沿线离北园高架桥较近，且侧穿众多的建构筑物，地面管线错综复杂，对地面沉降要求高，地下水丰富，且无条件进行换刀段加固，因此考虑当前地质情况及建筑物、管线等情况。

对比之下，我单位决定采用带压进仓换刀的方案。

三、带压进仓换刀风险分析在掘进过程中，盾构带压进仓换刀主要存在以下风险：1.坍塌事故。

大直径常压换刀刀盘设计及关键技术思考发表时间：2018-08-23T14:02:23.020Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：张世伟张家年张琳[导读] 随着我国区域经济发展速度越来越快，交通运输对跨区域经济发展的作用更加凸现。

中铁工程装备集团有限公司设计研究总院郑州 450016摘要：本文结合汕头苏埃海湾隧道地质情况，对用于该地层的常压换刀刀盘进行了针对性设计，并对刀盘结构进行了有限元分析，刀盘结构设计满足工程使用要求，为常压刀盘结构设计进一步优化提供参考依据。

关键词：常压刀盘；结构设计；常压换刀；有限元分析前言随着我国区域经济发展速度越来越快，交通运输对跨区域经济发展的作用更加凸现。

经济社会的快速发展要求城市之间、地域之间建设更多的跨江、跨海隧道工程，来增加区域联合的紧密程度，如南京长江隧道、渤海海底隧道等工程都是跨区域经济发展的急迫要求。

目前大埋深、高水压、长距离及复杂地质的地下隧道工程正在陆续开展，对隧道施工装备的需求量巨大[1]。

大型长距离跨海隧道装备必须能适应高水压、复杂地质环境的考验，具备较高的施工效率和高可靠性。

刀盘是盾构机的关键部件之一，具有开挖地层、稳定掌子面、搅拌渣土等功能[2]，在使用过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、黏土、砂层到软岩及硬岩等，良好的刀盘结构设计是盾构能否顺利施工的关键因素[3]。

1 汕头苏埃海湾地质概况本工程为汕头市重要的过海通道，位于已建海湾大桥和礐石大桥之间，起点位于龙湖区天山南路与金砂东路交叉口，终点位于虎头山山脚。

线路全长6.68km，分东线和西线两条隧道，盾构段东西线线间距23.3m~29.7m。

其中西线隧道长度3047.5米。

隧道从围堰始发井始发，全线基本在海面下进行掘进，如图1所示，隧道穿越地层主要有淤泥、淤泥质土、淤泥混沙、中粗砂以及三段基岩凸起，始发段局部有孤石，三段基岩凸起中风化花岗岩95.27MPa，微风化花岗岩136.04MPa，局部210MPa，最大水土压力合算近5公斤。