[发明专利]一种盾构机开仓检修更换刀具的方法

权利要求书

1.一种盾构机开仓检修更换刀具的方法，其特征在于：其方法如下所述：

总体工艺：C15素混凝土墙导墙施工→C15素混凝土墙成槽及浇筑施工→盾构机掘进切口进地连墙0.2m，此时刀盘进入地连墙1.2m处→盾壳外做止水处理、检查止水效果→盾构排渣泄压、通风检查清理土仓→土仓内搭建检修平台→检修更换刀具→检修完成后清理土仓内杂物→关闭土仓门恢复掘进，具体工艺如下：

第一步、盾构机在距离加固区素混凝土墙位置10米处停机保压，等待素混凝土墙施工，先施工800mm厚素混凝土墙，待到达强度后再施工另一道800mm厚素混凝土墙，素混凝土墙总厚度为1.6m，采用C15混凝土浇筑，素混凝土墙的高度和宽度设置：第一道800mm厚素混凝土墙为盾构机外径两侧、底部2.0m范围、顶部至地表范围内为加固区；第二道800mm厚素混凝土墙为盾构机外径两侧、底部1.0-2.0m范围、顶部以上3.0m或顶部至地表范围内为加固区，在素混凝土墙施工完成且强度达到要求时，达到要求的强度为10Mpa，盾构机恢复掘进；

第二步、盾构机掘进至前盾进入素混凝土墙0.2m后，此时刀盘进入地连墙1.2m处，停止掘进；

第三步、利用前盾与中盾上的预留注浆孔向盾壳外注聚氨酯止水，必要时在盾尾后5-7环管片上二次注浆做止水环；

第四步、止水完毕后，排除土仓内渣土的1/2-2/3，同时通过螺旋机出渣口和人仓板上的球阀对土仓内气体进行检测，并经气体检测仪进行气体检测合格后再进行开仓作业，开仓前进行条件核查；

第五步、仓门打开后，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仓内土体及掌子面情况，确认掌子面素混凝土墙加固质量、掌子面土体稳定安全后，再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；

第六步、上述工作完成后，开始进行换刀作业，开仓换刀时，应拆一把换一把，刀盘转动一周，磨损严重刀具应全部更换完毕。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机开仓检修更换刀具的方法，其特征在于：所述的素混凝土墙施工的具体工艺如下：

步骤一、素混凝土墙成槽机械的选择：利用成槽设备，采用“抓-冲结合”施工的工艺，采用液压抓斗挖掘成槽，并配以自卸汽车运至临时渣土堆场；

步骤二、导墙施工：导墙施工是地下连续墙施工的重要准备环节，其主要作用是为成槽导向，控制标高、控制槽段垂直度、位置和钢筋网定位，防止槽口坍塌及承重作用，导墙的混凝土设计强度等级为C15，导墙施工前，需进行测量放线，精确测定导墙施工位置，使后期盾构掘进时刀盘能够掘进至预设位置内，导墙形式采用“L”型；

步骤三、泥浆的配置和使用：为了保证槽壁的稳定，施工中要将泥浆液面控制在导墙下30-50cm，要连续不断地向沟槽中供给新鲜泥浆；

泥浆参数具体如下：

步骤四、成槽施工：采用一台液压抓斗成槽机施工，成槽机开挖时采取三序成槽，先挖两边，再挖中间，开挖过程中要实测垂直度，并及时纠偏，成槽机就位时要严格找平，施工过程中每隔3抓左右将抓斗旋转180°，以保证墙体的垂直度，成槽机要装配垂直度显示仪表和纠偏装置，成槽过程中及时纠偏，开槽时，控制挖土的速度，保证其成槽的质量；

步骤五、混凝土墙浇注：

(1)、混凝土的设计强度：素混凝土墙的混凝土设计强度为C15；

(2)、混凝土浇注采用导管法施工，导管选用D＝300的圆形螺旋快速接头型，在灌注混凝土前先对导管做气密性试验，检查导管是否渗漏，导管内放入隔水球胆，用吊车将导管吊入槽段规定位置，导管上顶端按上方形漏斗；

(3)、一个槽段内同时使用两根导管灌注，其间距不大于3m，两根导管同时开塞灌注混凝土，混凝土浇注中要保持混凝土连续均匀下料，混凝土面也应均匀上升且连续浇筑，上升速度不小于2m/h，导管埋置深度控制在2-4m，在浇注过程中随时观察、测量混凝土面标高和导管的埋深，严防将导管口提出混凝土面，同时通过测量掌握混凝土上升情况，推算有无塌方现象，并用测绳检测保证导管处的混凝土表面高差不大于0.5m；

(4)、每一槽段灌注混凝土前，混凝土漏斗及混凝土运输车内应准备好足够的混凝土量，一般每根导管应备有5m³混凝土量，以保证开始灌注混凝土时埋管深度不小于500mm，并连续灌注；

(5)、整个浇筑过程中，导管下端始终保持埋入混凝土中2-4m，浇筑中要使导管做30cm上下运动，尤其在墙体接头部位更应如此，上下运动不宜过剧，严防混凝土从漏斗溢出流入槽内污染泥浆，影响混凝土浇注质量，单幅槽段的全程灌注时间不得超过6小时，混凝土浇注面要高出设计标高50cm，对混凝土浇注过程需作好详细记录；

(6)、每幅素混凝土墙混凝土到场后先检查混凝土原材质保单、混凝土配比单资料是否齐备，并做坍落度试验，检查合格后方可进行混凝土的灌注。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机开仓检修更换刀具的方法，其特征在于：所述的刀具的检查与更换的具体工艺如下：

步骤一、盾构机磨素混凝土地连墙参数控制：盾构机需掘进至前盾进入素混凝土墙0.2m时才能停机，停机前参数控制如下：

(1)、刀盘转速：1.0-1.1rpm，以减小贯入度为准则进行调整；

(2)、刀盘扭矩：1200-4800kN·m；

(3)、总推力：5000-9000Kn；

(4)、推进速度：3-5mm/min；

(5)、同步注浆量：4-5m³，注浆压力2-3bar；

(6)、出渣量：45-46m³；

(7)、上部土压：0.8-1.0bar；

(8)、螺旋机转速：3-4rpm；

(9)、以水作为主要的渣土改良剂，加大注水量，降低刀盘温度，防止刀盘温度过高而影响刀具硬质合金焊接质量；

步骤二、开仓施工：

(1)、盾构机掘进至停机位置：盾构掘进至前盾进入素混凝土墙0.2m时盾构停机；

(2)、止水施工：利用前盾与中盾上的预留注浆孔向盾壳外注聚氨酯止水，必要时在盾尾后5-7环二次注浆做止水环；止水施工完成12小时后检查止水效果；

(3)、作业前，根据盾构机的运转情况，对其进行部件检修、维护，确保盾构机的正常运转；

(4)、其他准备：

①检查盾构机承力墙上的球阀及闸阀，对堵塞的球阀及闸阀进行疏通，保证能够正常使用；

②对加压系统进行检查，保证其功能正常；

③对盾构机各系统进行检查，保证其功能完好；

④对进行换刀的操作人员进行换刀前的技术交底，对换刀的操作程序、安全事项进行详细的交底；

⑤准备好需更换的刀具及其附件如螺栓、锁块；

⑥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、工具及电焊机；

⑦对可能发生的突发事件作好充分的估计及应对措施；

⑧止水施工完成且效果达到要求后，缓慢转动螺机，排出土仓内1/2-2/3的碴土，使土仓顶部和中部三个压力传感器降为0bar，先缓慢打开前闸门旁边的排气孔，观察压力，并用气体探测探测气体，没有问题后，方可打开前闸门，确认安全后，安装通风装置，释放土仓异味、降低土仓温度，同时注意土仓每个压力传感器数值变化情况；

⑨开仓后做好仓内照明通风、检修平台搭设，使用气体检测仪每天进行气体检测，做好换刀过程中的相关配合工作，如果土仓内的有毒、有害气体超标，要对隧道进行持续通风排除有害气体；

步骤三、刀具检查与整修：

(1)、工作准备：

①有毒有害气体的检测确认：仓门打开后，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，同时现场值班土木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；

②通风换气设备安装：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，利用泡沫系统压风进仓；

③照明装置安装确认：工作面内要保证足够的照明亮度，确保人仓内通往土仓的低压安全照明正常，并有足够的备用灯具；同时还要检查照明装置的安全、防水、防撞性能；

④平台搭设：土仓内渣土排除1/2-2/3，利用走道板搭设检修平台，搭设时将走道板与盾构机土仓隔板及素混凝土墙连接固定，并在底部渣土内做支撑，工作时人员需佩戴安全绳；

⑤设备物料的运输：利用盾构垂直运输、水平运输系统将所需材料设备运输至盾构机上，之后利用双轨梁、拼装机、人仓内吊轮系统和起重葫芦将刀具物料运输至工作面；

⑥进仓后若发现土仓内地下残留水较多，则利用小水泵将残留水抽至盾尾后，再依托盾构机自带排污系统将污水排至洞外；

(2)、刀具检查内容：每次准备检查、换刀完毕前，由设备管理部门准备《刀具、刀盘检查记录表》，由现场管理人员对刀具磨损量进行精确测量，记录并拍照，将刀具磨损量统计并在刀盘图纸上标识，然后根据规范及盾构机操作手册要求，确定更换刀具的数量，换刀人员详细记录换刀过程及顺序并写出分析结论，得出刀具、刀盘磨损的规律，以便对以后换刀提供更为科学的依据，检查内容如下：

①刀具磨损情况

②刀具合金损坏情况

③刀座磨损情况

④刀盘辐条磨损情况

⑤刀盘大圆环外周磨损情况

⑥刀盘有无裂纹、牛腿磨损及裂纹情况

⑦搅拌棒磨损情况

(3)、刀具更换标准如下：

①正面贝壳刀合金磨损超15mm的更换；

②正面切刀磨损超15mm的更换；

③崩齿的贝壳刀和切刀全部更换；

④刀座磨损需修复；

⑤刀盘磨损需堆耐磨焊；

⑥刀盘有裂纹的及时上报，定方案再处理；

(4)、刀具更换、修复：

①焊接、切割设备接线；

②在工作面对刀具进行焊接，空间狭小，合理安排设备和器具以保证作业人员对刀盘进行焊接作业时有适当的作业空间，换刀位置定于3点、9点、或12点方向均可，视现场具体情况而定；

③为了保证换刀人员的安全，只有确认换刀人员和干涉刀盘转动的设备全部从工作面内撤出后才能旋转刀盘，刀盘旋转位置可从操作屏幕中仿形刀位置可推算出；

④换刀人员与盾构机操作人员的配合工作通过对讲机时刻保持联系，盾构机操作人员要操作准确、运转平稳，保证刀盘所旋转的位置有利于刀具检查、更换和减少对周边土体的扰动，另外当刀盘处积土很多，也需要盾构机操作人员排出土体后进行刀具检查、更换施工；

⑤常压动火过程中要加强土仓及隧道前方通风，相关灭火器、水桶和湿毛巾防火应急物资应准备到位，常压动火主要考虑作业效率，快速完成作业，减少开仓时间，人员操作时佩戴防毒面罩；

⑥焊接使用面罩，单组动火工作时间控制在2小时内，之后人员设备撤离进行强制排气通风。