復(fù)雜條件下盾構(gòu)施工技術(shù)（1）-選型及砂卵石地層

1、復(fù)雜條件下盾構(gòu)隧道施工（管理）技術(shù)-1、盾構(gòu)選型及北京砂卵石地層盾構(gòu)掘進一、 盾構(gòu)選型管片盾構(gòu)開挖面初期開放型手掘式盾構(gòu) 定義： 用盾構(gòu)機一邊防止土砂的坍塌，一邊進行挖掘，推進，并在盾尾進行襯砌作業(yè)從而修建隧道的方法 新干線TUNNEL開敞式閉胸式SHIELD閉胸式SHIELDSHIELDO.D.：東京灣橫斷道路TUNNEL閉胸式SHIELDSHIELDO.D.：年圓泥水式盾構(gòu)（）地下鉄車站部區(qū)間同時施工閉胸式SHIELD手掘式半機械式機械式全敞開式半敞開式擠壓式泥水式土壓式閉胸式盾構(gòu)土壓平衡式加泥式土壓平衡式盾構(gòu)按開挖面與作業(yè)室之間隔板構(gòu)造可分為全敞開式、半敞開式及閉胸式三種。國內(nèi)外根據(jù)各種

2、使用條件的不同，使用的盾構(gòu)也不同，特別是面板及刀具的形式多種多樣。目前，應(yīng)用最廣的是泥水盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)。手掘式盾構(gòu) 半機械式盾構(gòu) 網(wǎng)格式盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu)原理圖 泥水平衡盾構(gòu)原理地 層刀盤進泥管排泥管泥漿壓縮空氣連通管壓縮空氣泥模形成區(qū)盾構(gòu)選型的基本原則開挖面穩(wěn)定地層的適應(yīng)性地下水處理沉降施工適宜性安全性輔助工法環(huán)境及公害 一般原則地質(zhì)條件手掘式盾構(gòu)半機械掘削式盾構(gòu)機械掘削盾構(gòu)網(wǎng)格式盾構(gòu)泥水式盾構(gòu)土壓式盾構(gòu)土壓盾構(gòu)泥土盾構(gòu)分類土質(zhì)N值含水率(%)輔助工法輔助工法輔助工法輔助工法輔助工法輔助工法輔助工法無有種類無有種類無有種類無有種類無有種類無有種類無有種類沖積性粘土腐植土淤泥、粘土砂質(zhì)淤泥

3、粘土砂質(zhì)淤泥粘土00205510300100-3008050AAAAA-A-A-A-A洪積性粘土壚姆粘土砂質(zhì)壚姆粘土砂質(zhì)壚姆粘土1020152520505020- - - - - - 軟巖風化頁巖、泥巖503040 ABABABABABABABABABAB -AAAAAAA- 注（1）手掘式盾構(gòu)、半機械掘削式盾構(gòu)、機械掘削式盾構(gòu)、網(wǎng)格式盾構(gòu)，原則上采用氣壓工法。 無：不使用輔助工法 ：原則上適合條件 A：化學注漿工法 有：使用輔助工法 ：使用時須加討論 B：降水法 ：原則上不適合的條件 -：特殊情況下也可以使用 （2）主要表示希望選定的工法，但是也包括部分土質(zhì)不適合的不得不采用的情形。序號項目

4、變頻電動機驅(qū)動（A）一般電動機驅(qū)動（B）液壓驅(qū)動（C）說 明1驅(qū)動部外形尺寸中大小一般情況下A:B:C=(1.52):2.5:1.02后續(xù)設(shè)備少少較多C需要液壓泵、大油箱、冷卻裝置等，故后續(xù)設(shè)備較多3效率（）0.950.90.65電機驅(qū)動效率高于液壓驅(qū)動4起動電流小小小A:利用變頻起動電流小B:采用切斷磁粉離合器起動，電流小C:由于無負荷起動電流小5起動扭矩大較小大A:起動扭矩可達額定扭矩的120B:約小20C: 起動扭矩可達額定扭矩的1206起動沖擊小大中A:由于變頻軟起動，沖擊小B:離合器離合，沖擊大C:控制液壓泵排氣、可以低轉(zhuǎn)速、緩慢起動，故沖擊較小7轉(zhuǎn)速控制（微調(diào)性）好差好A:由于變頻

5、，可控制轉(zhuǎn)速和進行微調(diào)B:由于采用離合器，不能實現(xiàn)無級調(diào)速C:控制液壓泵排量，可控制轉(zhuǎn)速和進行微調(diào)8噪音小小大C:液壓系統(tǒng)的噪音一般大于電動機系統(tǒng)9盾構(gòu)內(nèi)溫度低較低較高C:液壓系統(tǒng)功耗大，故溫度較高10維護保養(yǎng)易易較困難B:維護保養(yǎng)工作較少C:液壓系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)一般較復(fù)雜，要求較高。盾構(gòu)刀盤驅(qū)動方式比較表 注：A驅(qū)動傳遞過程：變頻電機減速器驅(qū)動刀盤B驅(qū)動傳遞過程：電機離合器（磁耦）減速器驅(qū)動刀盤C驅(qū)動傳遞過程：液壓馬達減速器驅(qū)動刀盤 盾構(gòu)類型與滲透性的關(guān)系盾構(gòu)類型與滲透性的關(guān)系 地層滲透系數(shù)對于盾構(gòu)的選型是一個很重要的影響因素。根據(jù)歐美和日本的施工經(jīng)驗，當?shù)貙拥耐杆禂?shù)小于10-7m/s時，

6、可以選用土壓平衡盾構(gòu)；當?shù)貙拥臐B水系數(shù)在10-7m/s和10-4m/s之間時，既可以選用土壓平衡盾構(gòu)也可以選用泥水式盾構(gòu)；當?shù)貙拥耐杆禂?shù)大于10-4m/s時，宜選用泥水盾構(gòu) 。盾構(gòu)類型與顆粒級配的關(guān)系 一般來說，細顆粒含量多，碴土易形成不透水的塑流體，容易充滿土倉，在土倉中可以建立壓力，平衡開挖面的土體。粗顆粒含量高的碴土塑流性差，實現(xiàn)土壓平衡困難。 盾構(gòu)類型與顆粒級配的關(guān)系詳見下圖，圖中藍色區(qū)域為淤泥粘土區(qū)，為土壓平衡盾構(gòu)適應(yīng)范圍，綠色區(qū)域為粗砂、細砂區(qū)，即可使用泥水盾構(gòu)，也可經(jīng)土質(zhì)改良后使用土壓平衡盾構(gòu)，黃色區(qū)域為卵石礫石粗砂區(qū)，為泥水盾構(gòu)適用的顆粒級配范圍。盾構(gòu)類型與顆粒級配的關(guān)系圖粒

7、徑比例盾構(gòu)類型與水壓的關(guān)系當水壓大于0.3MPa時，適宜采用泥水盾構(gòu)。如采用土壓平衡盾構(gòu)，螺旋輸送機難以形成有效的土塞效應(yīng)，在螺旋輸送機排土閘門處易發(fā)生碴土噴涌現(xiàn)象，引起土倉中土壓力下降，導致開挖面坍塌。當水壓大于0.3MPa時，如因地質(zhì)原因需采用土壓平衡盾構(gòu)，則需增大螺旋輸送機的長度，或采用二級螺旋輸送機。二、我國典型地區(qū)盾構(gòu)選型我國盾構(gòu)應(yīng)用較多或較早的地區(qū)是上海、廣州及北京地區(qū)，可以說這三個地區(qū)分別代表了我國三大區(qū)域的土層特征，盾構(gòu)特征。上海是軟土區(qū)域，廣州（深圳）是軟弱不均區(qū)域北京是砂卵石地層為特點。上海地鐵盾構(gòu)選型 1. 盾構(gòu)機選型依據(jù)及一般程序 上海屬于軟土地層，盾構(gòu)機選型依據(jù)按其重

8、要性排列如下： 土質(zhì)條件、巖性（抗壓、抗拉、粒徑、成層等各參數(shù)） 開挖面穩(wěn)定（自立性能） 隧道埋深、地下水位 設(shè)計隧道的斷面 環(huán)境條件、沿線場地（附近管線和建構(gòu)筑物及其結(jié)構(gòu)特性） 襯砌類型 工期 造價 宜用的輔助工法 設(shè)計路線、線形、坡度 電氣等其它設(shè)備條件 實際上，在選定盾構(gòu)時，不僅要考慮到地質(zhì)情況，還要考慮到盾構(gòu)的外徑、隧道的長度、工程的施工程序、勞動力情況等，而且還要綜合研究工程施工環(huán)境、基地面積、施工引起對環(huán)境的影響程度等。選擇盾構(gòu)的種類一般要求掌握不同盾構(gòu)的特征。同時，還要逐個研究以下幾個項目： (1) 開挖面有無障礙物； (2) 氣壓施工時開挖面能否自立穩(wěn)定； (3) 氣壓施工并用

9、其它輔助施工法后開挖面能否穩(wěn)定； (4) 擠壓推進、切削土加壓推進中，開挖面能否自立穩(wěn)定； (5) 開挖面在加入水壓、泥壓、泥水壓作用下，能否自立穩(wěn)定； (6) 經(jīng)濟性。 2. 根據(jù)地質(zhì)條件選擇盾構(gòu)機類型 砂質(zhì)土類自立性能較差的地層，應(yīng)盡量使用密閉型的盾構(gòu)施工。若為地下水較豐富且透水性較好的砂質(zhì)土，則應(yīng)優(yōu)先考慮使用泥水平衡盾構(gòu)；對粘性土，則可首先考慮土壓平衡盾構(gòu)。砂礫和軟巖等強度較高的地層自立性能較好，應(yīng)考慮半機械式或敞口機械式盾構(gòu)施工。因在相同條件下，盾構(gòu)復(fù)雜，操作困難，造價高，反之，盾構(gòu)簡單，制造使用方便，造價低。 針對地下水條件，若其壓力值較高（大于0.1MPa），就應(yīng)優(yōu)先考慮使用密封型

10、的盾構(gòu)，以保證工程的安全，條件許可也可采用降水或氣壓等輔助方法。 對于礫徑較小的地層，可以考慮各種盾構(gòu)的使用。若礫徑較大，除自立性能較好的地層可考慮采用手掘式或半機械式盾構(gòu)外，般應(yīng)使用土壓平衡盾構(gòu)，若需采用泥水平衡盾構(gòu)的話，須增加一個鱷式碎石機，在輸出泥漿前，先將大石塊粉碎。 3盾構(gòu)機選型的其它條件 除了地質(zhì)條件以外的盾構(gòu)機選型的制約條件還很多，如工期、造價、環(huán)境因素、基地條件等。 工期制約條件 因為手掘式與半機械式盾構(gòu)機使用人工較多，機械化程度低，所以施工進度慢。其余各類型盾構(gòu)機因為都是機械化掘進和運輸，平均掘進速度比前者快。 造價制約因素 一般敞口式盾構(gòu)機的造價比密閉式盾構(gòu)機低，主要原因是

11、敞口式盾構(gòu)機個象密閉式盾構(gòu)機那樣有復(fù)雜的后配套系統(tǒng)，在地質(zhì)條件允許的情況下，從降低造價考慮，宜優(yōu)先選用敞口式盾構(gòu)機。 環(huán)境因素的制約 敞口型的盾構(gòu)機引起的地表沉降大于網(wǎng)格式盾構(gòu)，更大于密閉式的掘進機。 基地條件的制約 泥水平衡式的掘進機必須配套大型的泥漿處理和循環(huán)系統(tǒng)，若需使用泥水平衡盾構(gòu)開挖隧道，就必須具備較大的地面空間。 設(shè)計線路、平面豎向曲線形狀的制約 若隧道轉(zhuǎn)彎曲率半徑太小，就需考慮使用中間鉸接的盾構(gòu)。例如直徑為6m的盾構(gòu)，其長度也有何67m，如將其分為前后鉸接的兩段，顯然增加了施上中轉(zhuǎn)彎的靈活性。 4輔助工法的使用 掘進機施工隧道的輔助工法一般有：壓氣法、降水法、凍結(jié)法、注漿法等。前

12、三種屬于物理方法，注漿法屬于化學方法。這些方法也主要是用于保證隧道開挖而的穩(wěn)定，注漿法還能減少盾構(gòu)機開挖過程中引起的地表沉降。一般密閉式掘進機使用最多的是注漿法。盾尾注漿用以填補建筑間隙，以減少地面沉降。在地層自立性能差的情況下，若采用手掘進、半機械式或網(wǎng)格式掘進機施工，就需采用壓氣法輔助施工，以高氣壓保證開挖面的穩(wěn)定，在這一輔助工法下，施工人員易患氣壓職業(yè)病。當盾構(gòu)機在砂質(zhì)土或砂礫層中施工時，可考慮使用降水的方法改變地層的物理力學指標，增加其自立性能，確保開挖面的穩(wěn)定。凍結(jié)法的施工成本較高，一般情況下不采用，但在長隧道的盾構(gòu)對接中使用。 5盾構(gòu)工法的選定程序流程圖廣州地鐵盾構(gòu)選型 廣州地區(qū)復(fù)

13、合地層的概念與特點 ： 廣州位于珠江三角洲沖積平原的邊沿,濱臨南海,其中也分布少量的低丘溝壑地貌。廣州降水非常豐富,珠江水系的河流密布,地下水位較高。 廣州市區(qū)表層廣泛分布第四紀沉積物,下覆是中生代白堊系紅色碎屑巖,北部地區(qū)有顯露古生代二疊系和石炭系的砂頁巖、頁巖以及前震旦系變質(zhì)巖,東北部有燕山晚期侵入的花崗巖等。第四系沉積物主要由陸相和海相沉積的淤泥、沙層、沙礫質(zhì)粘土層等構(gòu)成。下覆地層由于風化原因,其殘積層的厚度和深度差異較大,中度風化 微風化巖石的抗壓強度為10150 MPa 。廣州地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為簡單, 比較大的褶皺有珠江向斜、廣州背斜和沙河向斜,規(guī)模較大的斷裂有七條,基巖裂隙比較發(fā)育。

14、 盾構(gòu)選型中的地質(zhì)因素： 廣州地鐵沿線的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜,其中最重要的特點是工程范圍內(nèi)的巖土均一性差,物理力學特性差異大。地鐵圍巖既有十分松軟富水的淤泥質(zhì)土、中細沙層,又有較堅硬的砂礫巖、花崗片麻巖、混合巖,以及介于上述兩類巖土之間具不同風化程度的軟塑 硬塑狀粘性土層。軟硬相間的紅色砂泥巖是地鐵隧道施工的主要地層。因此選擇用于廣州地鐵施工的盾構(gòu)時,要求它必須有與上述地質(zhì)條件相匹配的性能。廣州地鐵施工用盾構(gòu)選型需考慮的地質(zhì)因素: (1) 第四系松軟土層 廣州地區(qū)第四系覆蓋層較厚,其中沖洪積的淤泥、淤泥質(zhì)粘沙土、中細沙層等是特別松軟的地層, 主要分布于市區(qū)西部的黃沙、荔灣一帶及珠江河

15、道支叉兩岸。由于它們飽水、穩(wěn)定性差、無自穩(wěn)能力, 開挖時易坍塌、涌水、涌沙,地面沉降明顯。因此,要求通過此類土層的盾構(gòu)必須具有良好的密水性能,具有生產(chǎn)和保持足夠泥水壓力和土壓平衡壓力的功能。 第四系沖洪積沙質(zhì)粘土和紅色碎屑殘積層及全風化帶多呈流塑至硬塑狀,透水性弱,穩(wěn)定性差,適宜采用土壓平衡盾構(gòu)施工,但應(yīng)注意通過粘粒成分高的土層時盾構(gòu)刀盤要有防止刀盤面被粘結(jié)的功能。(2)白堊系泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖等地層 這是廣州地鐵沿線碰到的主要巖層,隨著風化程度的不同,其巖石強度和穩(wěn)定性變化較大,但整體穩(wěn)定性屬中等。適宜選用復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)施工。但施工中應(yīng)注意地層的上下軟硬不均及縱向軟硬相間的問題。中微風

16、化鈣質(zhì)和鐵質(zhì)膠結(jié)的砂巖、砂礫巖的巖石強度較高(最高達60 MPa 左右), 是盾構(gòu)刀盤、刀具選擇時必須加以考慮的因素。(3)中生代燕山期花崗巖及震旦系混合巖 廣州地鐵區(qū)間隧道部分地段圍巖為花崗類巖體和混合巖巖體。此類巖體的以下特點是盾構(gòu)選型時必須考慮的因素: 中等風化及微風化巖,巖石抗壓強度達到140 MPa 以上; 巖石中石英含量較高, 對刀盤和刀具的磨損性強; 全風化及部分強風化帶整體破碎,遇水和擾動后易液化、流坍,而其中存在的球狀風化“孤石”卻十分堅硬、耐磨。(4) 斷層破碎帶 廣州地鐵區(qū)間隧道經(jīng)常碰到規(guī)模不等的斷層破碎帶,它多為富水且穩(wěn)定性差,少量為鐵、鈣質(zhì)或硅質(zhì)膠結(jié)的角礫巖,十分堅硬

17、,這些都會給盾構(gòu)施工造成困難。要求盾構(gòu)具有良好的密水性能,同時為了對斷層帶屬性和影響范圍作出預(yù)報,要求盾構(gòu)應(yīng)配備地質(zhì)超前鉆探的機具或裝備這些設(shè)備的預(yù)留裝置。 (5)穿越江河地段 廣州地處珠江三角洲的河流密布區(qū)邊緣,地鐵隧道下穿江河時有發(fā)生,遇到此情況時,應(yīng)根據(jù)江河河床段工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件選擇合理的施工方法。如果下穿隧道圍巖為軟弱、透水性強的巖土層或透水斷層破碎帶時,最好選用泥水盾構(gòu);如果下穿隧道圍巖為透水性弱或不透水的粘性土或基巖時, 可根據(jù)不透水(或弱透水) 層距隧道頂部的厚度選用土壓平衡盾構(gòu)或泥水盾構(gòu)。無論選擇何種類型的盾構(gòu),防止江河水涌入隧道、確保圍巖穩(wěn)定是關(guān)鍵。廣州地質(zhì)對盾構(gòu)性能的

18、特殊要求: (1)機械的主要部分應(yīng)有充分的可靠度 特別是刀盤結(jié)構(gòu)體、主軸承等應(yīng)保證在一個區(qū)間施工完成之前不出現(xiàn)大的問題,避免在施工過程中進行維修。(2) 驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)有較高的工作彈性 驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)復(fù)雜多變的地層,特別是在同一開挖面存在軟硬不同的地層時,刀盤的轉(zhuǎn)速應(yīng)均勻,有足夠的脫困扭矩。從已經(jīng)成功施工的工程應(yīng)用來看,采用液壓驅(qū)動是比較好的選擇。(3) 刀盤有較強的適應(yīng)性 刀盤應(yīng)配備有充足的刀具,且刀具可以更換,以分別對付軟硬不同的圍巖。(4) 刀盤有較高的開口率 較高的開口率可以防止刀盤在粘性較高的地層中掘進時中心部位結(jié)成泥餅,地鐵二號線穿越珠江的海珠廣場 市二宮區(qū)間施工時,刀盤中心部位的泥餅

19、就成為施工的最大障礙之一。(5) 配備碴土改良設(shè)備 碴土改良設(shè)備能向土倉和開挖面注入土質(zhì)改良劑，既可以降低刀盤和螺旋輸送機的轉(zhuǎn)動扭矩、降低機械負荷, 又可以防止產(chǎn)生泥餅, 在滲透性大的地層還可以減少地下水的流失。(6) 配備人倉加壓系統(tǒng)及碎巖系統(tǒng)為順利通過軟硬不均和球形風化孤石等地段, 應(yīng)配備人倉加壓系統(tǒng),并應(yīng)配備碎巖系統(tǒng)。(7) 主機有超前鉆孔預(yù)留口 盾構(gòu)主機上設(shè)置超前鉆機一方面可以超前探測地質(zhì)狀況,另一方面在無法從地表進行地層加固時可以從隧道內(nèi)加固地層。(8) 可靠盾構(gòu)鉸接部分 盾構(gòu)的鉸接部分應(yīng)有充分的可靠性,且應(yīng)配備鉸接緊急密封。從幾個工程實例看,鉸接位置的漏水漏砂曾經(jīng)造成數(shù)起地層下陷事

20、故。下表列出了廣州不同地質(zhì)要求的盾構(gòu)配置狀況 對盾構(gòu)機掘進有不利影響的 典型工程地質(zhì)和水文地質(zhì) 殘積土的粘土以及泥巖類巖石經(jīng)研磨后形成的粉粒狀礦物質(zhì)，在受壓、受熱、受濕環(huán)境條件下，會在刀盤表面或土倉內(nèi)形成泥餅。 上軟下硬或上硬下軟的不均勻地層難以全天候進行動態(tài)平衡控制，易導致頂部坍塌。 軟硬地層突變及花崗巖地區(qū)的球狀風化體，會使刀盤變形和刀具崩裂。 富水斷裂帶和巖石破碎帶等地層會導致螺旋輸送機出土口涌水涌砂，造成施工困難； 過江河或砂層、淤泥層，易失水和擾動引發(fā)大的沉降； 土壓平衡狀態(tài)施工遇到石英含量的地層時，刀具磨損嚴重。盾構(gòu)機對復(fù)合地層適應(yīng)性的因素研究 設(shè)計壽命： 盾構(gòu)機設(shè)計壽命的提高對復(fù)

21、合地層中盾構(gòu)機的掘進施工影響較大，區(qū)別于單一均質(zhì)地層，在復(fù)合地層中的最大不同點是，盾構(gòu)機本身在設(shè)計上就必須考慮到對付千差萬別地層變化。設(shè)計壽命作為一個反映盾構(gòu)機綜合性能的重要指標，其壽命的長短將直接關(guān)系到其應(yīng)付各種地質(zhì)條件的可行性和安全性。例如，在廣州地鐵使用引進的盾構(gòu)機當中，部分按主軸承4000h、掘進3km使用壽命設(shè)計的盾構(gòu)機所表現(xiàn)的對付不同性質(zhì)地層的掘進能力明顯不如那些按主軸承10000h、掘進10km使用壽命設(shè)計的盾構(gòu)機。為了保證10km的使用壽命，盾構(gòu)廠家主要在鋼結(jié)構(gòu)的強度和主軸承密封系統(tǒng)進行了明顯的優(yōu)化。 主要技術(shù)參數(shù)： 盾構(gòu)機的推力和扭矩取多大合適，一直是研究的重點。對于同一個項

22、目，不同的制造商或承包商給出的盾構(gòu)機主要參數(shù)，如刀盤轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的扭矩相差甚遠，這表明：不同的制造商對同一地區(qū)的地質(zhì)條件的理解和認識明顯不同。事實上，依據(jù)于地質(zhì)特征的盾構(gòu)機參數(shù)計算模式的局限性是顯然的，目前還無法用一個或幾個數(shù)學模型來準確模擬開挖介質(zhì)，即千變?nèi)f化的廣州地質(zhì)特征。廣州的盾構(gòu)施工實踐已經(jīng)把類似地質(zhì)條件、同直徑（約6m）隧道對盾構(gòu)機主要技術(shù)參數(shù)，如最大推力、額定扭矩等，提出了明確的要求。 刀盤開口和刀具的配置： 選擇刀具配置，應(yīng)充分研究刀具的均衡性原理各種刀具的破巖機理，除考慮各種刀具的軌跡覆蓋整個刀盤面外，刀具的組合形式、刀具的高度及高度差等性能或指標也很重要。螺旋輸送機的功能優(yōu)化

23、渣土改良設(shè)備 人倉及加壓環(huán)境下作業(yè)設(shè)備 刀盤軸向平移裝置 保壓泵碴系統(tǒng) 輔助施工設(shè)施 三、粉細砂地層盾構(gòu)掘進 富水粉細砂層含水量豐富,透水性很強。盾構(gòu)在穿越這類地層時，對土體產(chǎn)生擾動極易發(fā)生流砂或板結(jié)現(xiàn)象； 砂土液化引起的涌水、涌沙現(xiàn)象使盾構(gòu)開挖面失去穩(wěn)定平衡，產(chǎn)生開挖面失穩(wěn)現(xiàn)象，進而對隧道本身和隧道周邊建（構(gòu)）筑物的安全產(chǎn)生影響。 我國在穩(wěn)定性差的富水粉細砂層中使用土壓平衡盾構(gòu)設(shè)計施和工經(jīng)驗不足,頻繁出現(xiàn)險情和事故。 南京地鐵1號線某標在富水粉細砂地層盾構(gòu)出洞時出現(xiàn)兩次流沙現(xiàn)象, 地面下陷1.5m。 南京某標段在盾構(gòu)到達時發(fā)生坍塌，路面最大沉降最大達4m。 上海軌道交通四號線靠近黃浦江的某標

24、段盾構(gòu)隧道在聯(lián)絡(luò)通道施工時出現(xiàn)大量流沙，導致隧道上方地表價值過億的泵房因沉降過大而報廢，相鄰數(shù)棟建筑物嚴重傾斜而無法使用,江堤出現(xiàn)險情。工期展延超過兩年，經(jīng)濟損失超過人民幣6億元。砂性地層中盾構(gòu)推進的影響 存在的問題 土壓平衡盾構(gòu)施工成功的關(guān)鍵之是合理進行土壓力管理，使開挖面保持穩(wěn)定。為保證密封艙內(nèi)的土壓力能夠真實反映，需要要將開挖面切削下來的土體在密封艙內(nèi)調(diào)整成一種“塑性流動狀態(tài)”的土體。如果地層是淤泥質(zhì)枯土層的話，只要在密封艙內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)翼板攪拌，就可滿足這種狀態(tài)順利進行施工。但是，如果地層是粘粒(粒徑小于0005mm)的含量較少(小于10)的卵石層、砂土地層、粉土層、風化巖地層，進入密封艙

25、的土體就很難形成這種“塑性流動狀態(tài)”，從而給土壓力保持帶來困難，導致施工出現(xiàn)以下問題。 開挖面失穩(wěn) 當盾構(gòu)開挖面中心水、土壓力與盾構(gòu)機密封艙內(nèi)壓力無法平衡的時候，將產(chǎn)生開挖面失穩(wěn)。土壓平衡盾構(gòu)在砂性土層中施工時，由于砂性土流動性極差，切削下來的土體并不能充滿整個密封艙，進入艙內(nèi)砂性土大顆粒沉積在密封艙的底部，而細小顆粒浮在上層，出現(xiàn)分層離析、表層失水、開挖面上部的土壓力無法被艙內(nèi)壓力平衡，發(fā)生土體失穩(wěn)。 高水頭壓力下，大刀盤切削振動可能引起工作面附近砂土液化，孔隙水壓力上升，有效應(yīng)力減小，抗剪強度降低甚至喪失。液化引起的管涌流砂使工作面失去穩(wěn)定平衡。土體失穩(wěn)將引起大幅度的地層位移，使得相鄰的建

26、、構(gòu)筑物產(chǎn)生差異沉降，管線破裂，地表發(fā)生大范圍沉陷，造成巨大的經(jīng)濟損失。 產(chǎn)生開挖面穩(wěn)定問題的原因如下：土壓平衡式盾構(gòu)是將開挖下來的土料泥土化，由刀盤上輪輻開孔進入開挖面后的密封艙，通過施加適當?shù)耐翂毫Σ⒖刂瞥鐾亮?，使密封艙土體擠壓密實，保持與工作面水、土體側(cè)壓力動態(tài)平衡，開挖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。 要保證開挖面的穩(wěn)定必須注意以下幾個環(huán)節(jié)：首先，盾構(gòu)施工過程中必須在開挖面和隔板之間充滿土料，這里土料是作為一種荷載傳遞的介質(zhì)，將密封艙的壓力由刀盤上的開孔傳遞到開挖面上，以維持工作面的穩(wěn)定；其次，在盾構(gòu)推進挖土和管片拼裝過程中，始終保證盾構(gòu)機密封艙內(nèi)壓力孔始終略微大于正面主動側(cè)壓力PS和水壓力Pw之和。

27、 土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土層中比較容易喪失穩(wěn)定性主要是由于砂性土、砂質(zhì)粉土等土層由于土的滲透性好，受擾動后產(chǎn)生水土分離流出，土與水不能形成具有一定流動性的土料，無法完全充滿開挖面與隔板之間的土艙，致使在開挖面上局部區(qū)域壓力不平衡從而導致工作面失穩(wěn)。由此可見要保證土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土等特殊土層中施工時工作面的穩(wěn)定，應(yīng)當增加砂性土的保水性，改善其流動性。 盾構(gòu)推進時周圍土體發(fā)生液化導致土體沉降 雖然土壓平衡盾構(gòu)施工時不會對盾構(gòu)周圍土體造成影響，但在砂性土等粘粒含量較少的特殊土層中的盾構(gòu)推進過程會發(fā)生一個特殊現(xiàn)象，尤其是顆粒級配不理想和相對密度較小的土層中容易發(fā)生液化。 密封艙內(nèi)砂土積聚，切削推進困

28、難 土壓平衡式盾構(gòu)穿越砂性土地層時，若砂土中含有少量粘粒，則在盾構(gòu)密封艙內(nèi)的壓力較高時，渣土往往無法順利排出，在這樣的情況下如果繼續(xù)強行推進，那么密封艙內(nèi)的砂粒失水固結(jié)越壓越緊，將會使千斤頂?shù)捻斖屏υ黾樱侗P的扭矩變大盾構(gòu)無法正常推進，甚至會使刀具損傷，主軸承斷裂，盾構(gòu)嚴重損傷。上海地鐵明珠二期I臨平路溧陽路區(qū)間盾構(gòu)隧道，在粉砂地層中施工，盾構(gòu)推進時遇到這個問題，密封艙的閉塞密封艙內(nèi)壓力失控、扭矩變大、盾構(gòu)推進困難，同時還引起較大的地層位移和地表沉降。 密封艙閉塞問題產(chǎn)生原因：土壓平衡式盾構(gòu)在砂性土層中掘進時，密封艙壓力較在粘性土中掘進時高。含有少量粘粒的砂性土經(jīng)刀盤切削進入密封艙后，由于砂性

29、土本身具有較大的內(nèi)摩擦力，加上少量粘粒所提供的粘結(jié)力，使得渣土在較高的密封艙壓力作用下，發(fā)生應(yīng)力重分布，在螺旋出土器的進出口附近容易產(chǎn)生拱作用，拱外渣土無法進入出土器，造成密封艙閉塞。消除密封艙閉塞現(xiàn)象的關(guān)鍵在于消除壓力拱，參照普氏理論，壓力拱形成的一個重要原因就是松散體之間存在較大摩擦力和粘結(jié)力，因而應(yīng)當從降低渣土的內(nèi)摩擦角著手考慮。 艙內(nèi)泥砂“結(jié)餅” 當土壓平衡式盾構(gòu)在粘聚力和內(nèi)摩擦角都比較大的土層中施工時，在密封艙內(nèi)，主軸承附近的土體往往會排水固結(jié)，形成餅狀，若不及時采取措施，結(jié)餅的范圍將不斷的擴大，最終充滿整個密封艙，使得刀盤扭矩增大、切削困難甚至無法進行。2002年，深圳地鐵一期工程

30、就遇到了這樣的問題，最后不得不停止推進，打開密封艙人工處理，由此引起了臨近建筑物沉降，地表塌陷，對工程的影響巨大。 密封艙結(jié)餅現(xiàn)象問題產(chǎn)生原因：在礫質(zhì)粘性土等同時具有較大的粘聚力和內(nèi)摩擦角的土層中進行盾構(gòu)掘進時，由于刀盤轉(zhuǎn)動較慢，密封艙中的土體受到的攪拌作用的影響由周邊向中間遞減，在密封艙主軸處的土體基本上只受到沿盾構(gòu)軸向的壓力，在此荷載下，渣土中的孔隙水排出，發(fā)生固結(jié)，形成泥餅。若不及時處理，泥餅將向周邊不斷擴大直至充滿整個密封艙。與密封艙閉塞現(xiàn)象相似，引起結(jié)餅現(xiàn)象的關(guān)鍵在于礫質(zhì)粘性土本身所具有的較大的粘聚力和內(nèi)摩擦角，如何降低渣土的粘聚力和內(nèi)摩擦角是解決結(jié)餅問題的核心。 排土口噴涌 通常情

31、況下，在螺旋出土器的出口處，所排出的渣土中的水的壓力為零，渣土在自重作用下落入傳輸帶，然而在滲透性較大的砂性土中施工時，密封艙和排土器內(nèi)的土體不能完全有效地抵抗開挖面上較高的水壓力，會在螺旋出土器的口部產(chǎn)生噴涌。采用土壓平衡式盾構(gòu)施工的深圳地鐵曾經(jīng)遇到過這樣的問題，廣州地鐵施工中也出現(xiàn)過因為噴涌而嚴重影響施工工期的情況。 噴涌發(fā)生問題產(chǎn)生原因：盾構(gòu)正面的砂土中的水頭壓力所產(chǎn)生的向螺旋出土器出口的滲流力經(jīng)過密封艙以及螺旋出土器過程的水頭損失，還會在螺旋出土器的出口產(chǎn)生噴涌。 噴涌發(fā)生的主體是強度較低的擾動土，發(fā)生路徑是筒狀的螺旋出土器，而且土體本身處于運動中，只是由于運動的速度和壓力失控發(fā)生的現(xiàn)

32、象。噴涌發(fā)生的關(guān)鍵是砂性土具有良好的滲透性，不能對流經(jīng)的水造成較大的水頭損失。開挖面穩(wěn)定理論分析方法盾構(gòu)所經(jīng)地層的砂卵石四、北京地區(qū)砂卵石地層盾構(gòu)掘進如何解決砂卵石地層盾構(gòu)掘進問題是北京盾構(gòu)選型的關(guān)鍵問題粒徑超過200mm影響掘進的主要是刀盤刀具磨損（1）盾構(gòu)刀具（刀盤）磨損的因素；（2）盾構(gòu)刀具磨損特征研究；（3）砂卵石地層刀具磨損系數(shù)及不換刀能掘進的最長距離；（4）從機械和土性改良兩方面研究減少刀具（刀盤）磨損的方法；切削刀的開挖方式與土的破壞機理 切削刀的基本切削過程是：切削刀通過刀刃的切削作用和前刀面的推擠作用使得被開挖土體產(chǎn)生應(yīng)力與變形。其中刀刃的切削作用使切削層土體沿刀刃方向產(chǎn)生分

33、離。前刀面的推擠作用使得已分離的土體產(chǎn)生變形而與母體分離形成土屑。刀具切削時，通常做兩個方向的運動： 沿開挖面的運動，它起著分離巖土的作用； 切入開挖面的運動，它改變切削的厚度，如圖3.10。 切削刀工作原理圖切削刀的開挖方式 (a) 流動型切屑 (b) 裂斷型切屑 (c) 剪斷型切屑 (d) 剝離型切屑某盾構(gòu)刀具磨損事故分析 基本情況介紹 北京地鐵五號線某標段，采用面板式土壓平衡盾構(gòu)機掘進。推進到約346m處遇到異常，無法繼續(xù)推進。標縱斷面圖盾構(gòu)所在地層條件盾構(gòu)刀盤所在位置斷面圖刀盤大部分位 于圓礫層中 可預(yù)見其磨損 將相當嚴重 停機前的掘進參數(shù)及其他特征刀盤扭矩值一直居高不下，而且波動幅度

34、較小。刀盤過載頻繁，扭矩過大。 推進時間延長，泡沫和膨潤土用量增大，渣土含水量增大。 千斤頂推力增大。 排出渣土變熱。 至289環(huán)時推進時，刀盤扭矩急劇上升無法繼續(xù)推進。刀盤扭矩Push Cylinders摩擦力推進時間管片拼裝時間位置推力土壓土壓力mKNmKNbarKNKNminmin278332.40346876341.213724.123910KN53min37 min279333.60319690351.464493.574541KN77min53 min280334.80315599411.454462.795478KN70min99 min281336.003348110161.5

35、04616.686399KN59min68 min282337.203411110841.454462.796621KN65min55 min283338.403256106821.374216.576465KN79min77 min284339.603342123561.394278.128078KN104min88 min285340.80343797921.334093.465699KN105min75 min286342.00342586351.544739.793895KN88min67 min287343.20335091131.484555.124558KN219min88 mi

36、n盾構(gòu)機停止前各環(huán)掘進參數(shù)一覽刀盤扭矩居高不下，推力增大，推進時間長推力變化圖284環(huán)時推力已急劇上升接近頂峰，只好降低速度，緩慢推進掘進時間圖288環(huán)時推進時間劇增無法掘進 刀具磨損狀況外周邊刀已完全磨損第一排齒刀（切削刀）嚴重磨損刀具磨損狀況刀具磨損系數(shù)及分析刀具的磨損系數(shù)采用公式：K/L計算代入量測數(shù)據(jù)經(jīng)計算得磨損系數(shù)：k0.491mm/km如此高的磨損系數(shù)，如不想辦法降低，土壓平衡盾構(gòu)在北京砂卵石地層將無法施工。輻條式刀盤及耐磨刀具配置切削刀的刀頭種類及其工作原理 主切削刀主切削刀一般形狀及其切削土體示意圖 主切削刀的切削原理是在刀盤的轉(zhuǎn)動下，通過刀刃和刀頭部分插人到地層內(nèi)部，像犁子犁

37、地一樣切削地層。 ： 前角 ：后角先行刀（超前刀）先行刀的設(shè)計原理是：考慮與主切削刀組合協(xié)同工作。在主切削刀切削土體之前先行切削土體，將土體切割分塊，為主切削刀創(chuàng)造良好的切削條件。 主切削刀與主超前刀協(xié)同切削土體示意圖先行刀的切削寬度比主切削刀窄，切削效率較高。采用先行刀可顯著增加切削土體的流動性，大大降低切削刀的扭矩，提高切削刀的切削效率，減少切削刀的磨耗。在松散體地層，尤其是砂卵石地層和鈣質(zhì)結(jié)核地層，先行刀的使用效果十分明顯。 設(shè)置在刀盤中心位置，尺寸較大的魚尾狀的刀具。魚尾刀的設(shè)計和布置原理是： 將魚尾刀設(shè)計與其他切刀不在一個平面上，使魚尾刀最先切削土體，讓盾構(gòu)機先小圓切削土體后擴大到全

38、斷面切削土體； 將魚尾刀根部設(shè)計成錐形，使刀盤旋轉(zhuǎn)時隨魚尾刀切削下來的土體增加一項翻轉(zhuǎn)運動（如同犁地一般）。這樣既解決了中心部分土體的切削問題，改善了切削土體的流動性，又提高了盾構(gòu)機整體掘進水平。 魚尾刀切削土體示意圖魚尾刀 砂卵石地層采用滾刀效果不好，改用盤圈貝型刀較好地解決了盾構(gòu)機切削砂卵石的難題。盤圈貝型刀示意圖如下。盤圈貝型刀較成功案例基本情況 北京地鐵五號線18標和四號線14標，均采用土壓平衡盾構(gòu)機施工，刀盤為輻條式，開口率大，在刀具高差上配置了先行刀和副切削刀（如下圖）。刀盤輻條上的刀具輻條式刀盤配置了先行刀和主副切削刀北京地鐵五號線某標 盾構(gòu)掘進刀具磨損調(diào)研基本情況 五號線某標整

39、個盾構(gòu)掘進區(qū)間長度為820m，盾構(gòu)刀盤累積轉(zhuǎn)數(shù)為33200轉(zhuǎn)，其中正轉(zhuǎn)（順時針方向）17045轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)（逆時針方向）16155轉(zhuǎn)。盾構(gòu)通過土層以粉細砂層、圓礫層及粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土為主。刀具磨損量測刀具磨損量量測采用游標卡尺刀具磨損狀況圖（部分）（1）B-C 輻條間邊刀（2）D-E 輻條間邊刀（3）先行刀C1 （4）先行刀B2 （5）先行刀F4 （6）切削刀DL1 刀具幾乎沒太多磨損量測的項目（1）外周邊刀磨損量量測 測量了各邊刀的磨損量，并計算出了各自的磨損系數(shù)。（2）先行刀磨損量的量測 測量了先行刀的磨損量，并計算出了各自的磨損系數(shù)。（3）切削刀磨損量的量測 測量了切削刀的磨損量，并計算出

40、了各自的磨損系數(shù)。同時對其寬度方向的磨損量也進行了量測，還對刀頭的缺損、脫落以及刀具母材的磨損程度進行了詳細記錄。 對上述量測結(jié)果進行統(tǒng)計分析，作一元線性回歸，并繪各刀具磨損量與切削軌跡關(guān)系圖如下.刀具磨損狀況刀具磨損很小刀具磨損狀況刀具磨損很大有缺損脫落 北京地鐵四號線某標 盾構(gòu)掘進刀具磨損基本情況兩區(qū)間盾構(gòu)掘進共為1920m，盾構(gòu)刀盤累積轉(zhuǎn)數(shù)為118049轉(zhuǎn)，其中正轉(zhuǎn)（順時針方向）60470轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)（逆時針方向）56428轉(zhuǎn)。刀具磨損量測 刀具磨損的量測項目和量測方法同前。分析結(jié)果所示如下圖 （圖中磨損量單位mm,切削軌跡長單位Km） 。砂卵石地層各刀具磨損比較分析 為分析各刀具磨損之間的

41、差別，將上面的量測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，在同一表中作出各刀具磨損量與掘進距離間的關(guān)系，并對先行刀和切削刀進行線性回歸，如下圖所示（圖中磨損量單位mm,切削軌跡長單位Km）。 各刀磨損量與切削軌跡關(guān)系圖 刀具磨損的預(yù)測 采用有效的改良技術(shù)后，平均而言在北京部分斷面砂卵石地層刀具磨損系數(shù)可控制在：先行刀0.027左右，切削刀可控制在0.008左右。條件極為惡劣的全斷面砂卵石，磨損系數(shù)也可分別控制在0.034左右。但由于砂卵石地層掘進刀具易發(fā)生缺損、崩刃等偶然現(xiàn)象，因此個別刀具的磨損系數(shù)可能達到0.09甚至更大。不換刀可掘進的最長距離：部分斷面砂卵石地層可達到2000m左右；條件非常惡劣的全斷面砂卵石，也可

42、掘進1300m左右不換刀。磨耗檢測：一般，判斷刀頭的磨損程度，是根據(jù)盾構(gòu)記錄的推進數(shù)據(jù)的變化，從土質(zhì)和機械兩方面進行綜合判斷。條件具備時并用輔助性磨耗探測裝置，常用的磨耗探測裝置有油壓式、電氣式、超聲波式等。北京地區(qū)砂卵石地層盾構(gòu) 選型及施工經(jīng)驗小結(jié)一般要求 北京地鐵盾構(gòu)隧道施工，多在粉細砂層、圓礫層及卵石層中進行，刀盤、刀具磨損較大，須對刀盤、刀具磨損的檢測及更換等有充分的估計。在定購盾構(gòu)機時，應(yīng)充分考慮北京地層條件特點，確定盾構(gòu)機的面板型式以及刀具配置等，以滿足北京地鐵盾構(gòu)施工的需要。盾構(gòu)施工前應(yīng)根據(jù)地層的磨耗性、刀盤刀具類型及配置等制定刀具使用計劃。 盾構(gòu)掘進施工前，應(yīng)綜合考慮地層條件，

43、地面條件等因素，確定合理的可能換刀位置。 施工中應(yīng)使用泡沫、泥漿等添加材料，并采取其它減磨、降矩措施，提高刀盤、刀具的壽命。刀盤、刀具的磨損與施工參數(shù)的選擇、施工方法等密切相關(guān)，應(yīng)充分考慮這些因素的影響，審慎施工。施工中應(yīng)密切觀察推力、扭矩、渣土性狀、機體振動狀態(tài)等，分析其原因，采取應(yīng)對措施。 應(yīng)設(shè)定異常掘進的警戒推力及扭矩值，如遇異常情況，應(yīng)立即停機檢查。 北京地鐵盾構(gòu)隧道施工中的刀盤、刀具磨損現(xiàn)象非常復(fù)雜，詳細情況正在調(diào)查和研究中，隨著調(diào)查研究的深入及施工經(jīng)驗的增多，將及時做補充修訂。刀盤及刀具的選擇刀頭材質(zhì)的選擇 （1） 刀具一般采用真空燒制的E5類鋼材，對于有特殊耐磨要求的刀具宜采用耐

44、磨能力是E5 兩倍的所謂SINTERH1P真空燒制的E3類鋼材。（2 ） 表面硬化的方法一般是堆焊耐磨材料，可采用碳化鎢或高鉻堆焊焊條，堆焊層硬度宜高于HRC60；（3） 采用超硬重型刀，刀具背面實施硬化堆焊。刀頭種類及型狀 （1） 主切削刀；其切入角度影響切削能力的發(fā)揮，應(yīng)根據(jù)施工地層情況，選擇切入角度；（2） 主超前刀（也稱先行刀）：采用主超前刀，一般可顯著增加切削土體的流動性，大大降低切削扭矩，提高刀具切削效率，減少主切削刀的磨耗。（3） 魚尾刀：為改善中心部位的切削和攪拌效果，宜在刀盤中心部位設(shè)計一把尺寸較大的魚尾刀。（4） 盤圈貝型刀：實質(zhì)上是超前刀，在盾構(gòu)機穿越砂卵石地層特別是大粒

45、徑砂卵石地層時宜采用。（5） 仿形刀：仿形刀的目的是盾構(gòu)機在曲線段推進、轉(zhuǎn)彎或糾偏時，通過仿形超挖切削創(chuàng)造所需空間。刀具配置（1） 增加刀具的數(shù)量，即增加刀具的行數(shù)及每一行的刀具布設(shè)數(shù)量；（2）采用長、短刀并用法，即長刀具磨損后，短刀具開始接替長刀具磨損。其高低差一般為20mm30mm。（3）切削刀頭的安裝方法有銷釘、螺栓及焊接等方法。預(yù)測需要更換時，須采用不需進入前艙就能裝卸的方法進行安裝。 在北京地層條件下，應(yīng)加大刀盤開口率，減少切削土體在刀盤空間的滯留時間，以保證切削土體順利進入土艙，減少刀盤、刀具的磨損。 刀盤開口率必須充分探討刀頭的耐磨耗性，事前預(yù)測磨耗量，制定切實可行的對策，以便施

46、工能順利進行。刀具磨損的預(yù)測及檢測方法最外圈的刀具磨耗量的推測值可按下式計算：KDNL/V 式中：磨耗量（mm）； K磨耗系數(shù)（mm/km）； D盾構(gòu)機的外徑（m）； N刀盤轉(zhuǎn)速（rpm）； L刀具切削長度（km）； V掘進速度（m/min）。 磨耗系數(shù)一覽表磨耗系數(shù)K多選用由實踐得出的如下表所示的數(shù)值，但目前北京地層條件下尚無可靠數(shù)據(jù)，此表的數(shù)據(jù)僅作為參考。磨耗檢測：一般，判斷刀頭的磨損程度，是根據(jù)盾構(gòu)記錄的推進數(shù)據(jù)的變化，從土質(zhì)和機械兩方面進行綜合判斷。條件具備時并用輔助性磨耗探測裝置，常用的磨耗探測裝置有油壓式、電氣式、超聲波式等。當經(jīng)驗不多，預(yù)計磨損嚴重時，可進行開艙檢查。開艙檢查必須

47、在開挖面穩(wěn)定的條件下進行。 （1） 選擇合適的添加材改良材料(氣泡、泥漿等)，并實施科學的施工管理，以降低刀盤刀具磨損；（2） 適當調(diào)整掘進速度及轉(zhuǎn)速等；（3） 宜適時交替使用刀盤正、反轉(zhuǎn)，并盡可能使正、反方向切削刀的切削長度相同。（4） 在自立性好的地段可以采用適當?shù)臏p壓施工措施。（5） 目前，刀具更換尚無統(tǒng)一的標準，作為參考值，一般磨損量達到25cm時須換刀。降低刀盤磨損的施工工藝及換刀標準換刀作業(yè)（艙內(nèi)）開艙換刀應(yīng)盡可能在預(yù)定地點進行，并做好開艙前的所有準備工作。換刀作業(yè)不得不在隧道內(nèi)進行時，必須進行化學加固、氣壓施工等輔助施工法，以確保開挖面穩(wěn)定。為了施工安全、順利地進行，應(yīng)準備好應(yīng)急

48、措施。換刀作業(yè)應(yīng)清掃刀頭上粘附的砂土，設(shè)置腳支架，確認需要更換的刀頭，運入工具、器材，進行換刀作業(yè)。并作好換刀記錄。換刀作業(yè)程序（1 ） 首先要對所換刀具進行檢查，看是否有損壞或裂痕，磨損是否嚴重。（2 ） 若確認需更換刀具，則在刀具運輸過程中要注意，不應(yīng)有嚴重碰撞及磨損。（3 ） 每次更換時，工作人員先將刀具周圍的泥土清掉，保證有一定的工作空間。再用套筒及加力桿卸下固定螺栓，注意不要讓螺栓掉到土艙下部。將換下的刀具遞到人閘內(nèi)，同時將固定螺栓和固定座用水清洗干凈，還要檢查一下是否有裂紋，如有裂紋必須更換新螺栓，以確保刀具有足夠的固定強度。（4） 將新的刀具按原來的位置安裝好，將固定螺栓擰緊。（5） 每次只能帶一批刀具進艙，每批刀具換完后，把廢刀具放進料閘內(nèi)，與此同時操作手轉(zhuǎn)動刀盤。工作人員把下一批刀具送入土艙內(nèi)，再繼續(xù)更換下一組刀具。（6） 每換完一批后，由值班機械工程師檢查安裝質(zhì)量，看是否有漏掉的或者沒有固定好的。機械工程師確認無誤后方可繼續(xù)作業(yè)。更換速度按實際情況定，必須以保證施工安全和安裝質(zhì)量為前提。（7） 在艙內(nèi)刀具更換作業(yè)過程中，土建工程師應(yīng)密切注意開挖面的土質(zhì)情況和地層中地下水的狀況。當開挖面有異常情況時，應(yīng)立即組織工作人員退出土艙，關(guān)好閘門。（8） 在更換刀具過程中，所有的刀具都是通過旋松其固定螺栓進行