過江隧道大型泥水復(fù)合盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)PPT課件

1、過過江隧道大型泥水復(fù)江隧道大型泥水復(fù) 合合盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù) 一 前言 二 過江隧道大型泥水復(fù)合盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù) 三 大型泥水復(fù)合盾構(gòu)施工刀具使用管理 目錄 CONTENTS 第一章第一章 前言前言 本次匯報(bào)者參與了南京長江隧道、南京揚(yáng)子江隧道、南京地鐵 3號(hào)線(單洞雙線)過江隧道、南京地鐵10號(hào)線(單洞雙線)過江隧道、 南京地鐵4號(hào)線及上海長江隧道等大型過江泥水復(fù)合盾構(gòu)隧道的建 設(shè)與技術(shù)管理工作，收集了施工中典型技術(shù)案例，對(duì)大型過江泥水 復(fù)合盾構(gòu)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)，并結(jié)合二十多年來從事 大型過江隧道和地鐵施工的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與管理體會(huì)，編著以下技術(shù)文 件與同行分享，以期待對(duì)

2、今后類似工程的建設(shè)起到積極的指導(dǎo)和借 鑒意義。鑒于本人技術(shù)水平和時(shí)間所限，不妥或錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)各 位專家、領(lǐng)導(dǎo)和同行們批評(píng)指正。 目 錄 CONTENTS 復(fù)合盾構(gòu)刀盤刀具設(shè)計(jì)典型案例分析Part 1 高水壓復(fù)合地層江底盾尾刷更換技術(shù)Part 2 盾構(gòu)掘進(jìn)主驅(qū)動(dòng)密封失效更換技術(shù) Part 3 大型泥水盾構(gòu)江中換刀技術(shù)Part 4 過江隧道盾構(gòu)施工典型事故案例 Part 5 大型泥水復(fù)合盾構(gòu)施工技術(shù)管理Part 6 第二章第二章 過江隧道大型泥水復(fù)合盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)過江隧道大型泥水復(fù)合盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù) 南京長江揚(yáng)子江盾構(gòu)隧道南、北線于2012年10月份始發(fā)，貫通于2015年7月份， 歷時(shí)33個(gè)月

3、，2015年12月將全線通車運(yùn)行，值得慶賀。南京揚(yáng)子江隧道的建設(shè)， 代表著我國當(dāng)今大型過江泥水復(fù)合盾構(gòu)隧道的施工技術(shù)水平，雖然工程建設(shè)經(jīng)歷 艱苦復(fù)雜，但最終獲得成功，來之不易。本工盾構(gòu)施工難度如下： 1.盾構(gòu)一次性過長江掘進(jìn)4200米和3560米，且?guī)r石、復(fù)合地層長達(dá)600米和500米， 混合地層長度超過1500米。 2.盾構(gòu)成功穿越長江的江心洲（江中島）隧道風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)地墻、砼回填區(qū)及風(fēng) 井進(jìn)出加固區(qū)等，在國內(nèi)尚屬首次。 3.成功解決了長江水下40余米深高水壓狀態(tài)下隧道通風(fēng)井管片拆除密封技術(shù)。 4.盾構(gòu)國產(chǎn)化：作為中交天和機(jī)械成立時(shí)間不久，能制造出這樣大型復(fù)合盾構(gòu)機(jī)， 基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，滿足了

4、工程要求，值得贊賞，雖在某些方面存在需要改進(jìn)的地 方，但畢竟是第一次，取得了國家機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 5.中交集團(tuán)作為國內(nèi)盾構(gòu)隧道施工企業(yè)的后起之秀，起步較晚，敢于承擔(dān)如此艱 難復(fù)雜和風(fēng)險(xiǎn)的工程，取得成功，彰顯了大型央企的戰(zhàn)斗力。 6.地質(zhì)條件復(fù)雜、水壓高，對(duì)掘進(jìn)和換刀的難度和風(fēng)險(xiǎn)是國內(nèi)和世界上少見的， 成功地完成了對(duì)刀具的改進(jìn)選型；成功熟練掌握了飽和氣體作業(yè)刀具更換高壓新 技術(shù)；成功完成江底高水壓盾尾刷更換等多項(xiàng)施工技術(shù)難題。 1. 1.復(fù)合盾構(gòu)刀盤刀具設(shè)計(jì)典型案例分析復(fù)合盾構(gòu)刀盤刀具設(shè)計(jì)典型案例分析 1.1南京揚(yáng)子江隧道復(fù)合盾構(gòu)刀盤、刀具設(shè)計(jì)分析 南京揚(yáng)子江隧道復(fù)合盾構(gòu)刀盤刀具設(shè)計(jì)，采

5、用典型的超大型泥水復(fù) 合盾構(gòu)刀盤和刀具，可以實(shí)現(xiàn)軟土、卵礫石地層、復(fù)合地層和巖石等地 層的盾構(gòu)掘進(jìn)施工。 刀盤初裝刀配置了312把先型切削刀（焊接固定）；172把主切削刀 （螺栓固定可拆式）；80把可伸縮更換切削刀；15把向?qū)颓械叮?7把 推出式切削刀；32把外圍切削刀；45把19寸可更換雙刃滾刀；6把17寸中 心單刃滾刀；38把19寸可推出雙刃滾刀；合計(jì)717把。 南京揚(yáng)子江隧道北線3557m，其中軟弱地層1100m，巖石段600m，砂 礫石及砂層、淤泥質(zhì)粉土段約1857m，其中縱坡為4.5%、2.5%、3.9%、1% 和4.5%等段，平面曲線分別為直線段、緩和曲線段160m、緩和曲線段半

6、 徑R5998m-R6158m，最后為R1000m曲線段；S線隧道長度4200m。 刀盤和刀具配置初裝圖 后續(xù)改進(jìn)使用的中心撕裂刀 后續(xù)使用的意大利龐萬力滾刀 后續(xù)使用的意大利龐萬力滾刀 換刀過程控制圖換刀過程控制圖 南京揚(yáng)子江隧道復(fù)合盾構(gòu)刀盤采用幅條-面板式耐磨處理結(jié)構(gòu)，開挖直徑 15.02m，刀盤開口率25.7%，結(jié)構(gòu)材料采用Q345B，幅條耐磨板厚度100mm，為典 型的復(fù)合式配置刀盤，8個(gè)幅條8個(gè)面板，可以實(shí)現(xiàn)帶壓更換滾刀和常壓更換（伸 縮）切削刀，滿足常壓和帶壓作業(yè)要求，適應(yīng)軟土、卵礫石地層、復(fù)合地層和巖 石底層的掘進(jìn)。 刀盤特點(diǎn)：研制了刀盤伸縮裝置機(jī)構(gòu)，通過千斤頂伸縮移動(dòng)驅(qū)動(dòng)部帶動(dòng)

7、總重 量約1000噸的刀盤向后滑移100mm，以滿足帶壓換刀作業(yè)時(shí)刀具更換的空間，大 大縮短了換刀時(shí)間，增加換刀效率，這項(xiàng)技術(shù)首次在超大型直徑盾構(gòu)機(jī)使用。這 種裝置在處理盾構(gòu)脫困和換刀作業(yè)中發(fā)揮了作用 其次研制了飽和潛水作業(yè)人行閘，滿足了氦氧混合氣體飽和潛水作業(yè)的要求， 實(shí)現(xiàn)了氦氧飽和換刀作業(yè)，達(dá)到了熟練和安全程度，成為世界首創(chuàng)。 該盾構(gòu)刀盤從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)上滿足了掘進(jìn)巖石及復(fù)合地層的要求。但 存在刀盤開口率（25.7%）較低，對(duì)大型泥水盾構(gòu)來說，特別是中心部位開口率 低和排渣導(dǎo)流口形式的問題。掘進(jìn)過程中泥質(zhì)砂巖和泥巖造成刀盤中心部位結(jié) “泥餅”現(xiàn)象嚴(yán)重，巖石段換刀作業(yè)沖洗刀盤泥餅時(shí)間占總

8、換刀時(shí)間的30%-40%， 這點(diǎn)設(shè)計(jì)可能有待改進(jìn)。后續(xù)在換刀過程中通過改進(jìn)增加了刀盤和幅條的沖刷系 統(tǒng)。 對(duì)盾構(gòu)出廠刀盤初裝刀合理性分析（僅個(gè)人觀點(diǎn)）： ( (1)1)初裝刀配置設(shè)計(jì)理念初裝刀配置設(shè)計(jì)理念： 在盾構(gòu)始發(fā)自巖石段之間粘土、砂層等軟土地層中掘進(jìn)，依靠先行切削刀 （高出面吧200mm）完成工作，此時(shí)先行刀高出滾刀和可更換切削刀40mm（滾刀、 可更換切削刀高出面板160mm）起到保護(hù)作用。設(shè)計(jì)理想是在盾構(gòu)進(jìn)入巖石前， 先行切削刀會(huì)因?yàn)槟p嚴(yán)重而損壞，在進(jìn)入巖石階段與滾刀高度一致，巖石地層 滾刀其主要切削作用，但實(shí)際在軟弱地層掘進(jìn)中，先行切削刀并未磨損嚴(yán)重，相 反刀具相對(duì)較好。 巖石和

9、風(fēng)化巖石段地層緯三路隧道南、北線均大約500-600米，將可更換切 削刀縮回100mm，使?jié)L刀高出可更換切削刀100mm，利用初裝滾刀進(jìn)行巖石地層的 掘進(jìn)（初裝滾刀為魯賓斯刀具，有人認(rèn)為是國產(chǎn)合作），初步設(shè)想每盤滾刀大約 可掘進(jìn)巖石地層200m，分三次完成（刀盤設(shè)計(jì)滾刀備用8聯(lián)32把可推出雙刃滾 刀），初裝滾刀磨損后，分2批次推出4聯(lián)16把雙刃滾刀來完成后續(xù)大約400m（每 次200m）巖石段掘進(jìn)工作，實(shí)現(xiàn)無帶壓更換滾刀完成隧道巖石段掘進(jìn)工作。 另外設(shè)想6把單刃17寸中心滾刀磨損量?。ㄖ行牟课痪€速度較低），此外， 還有6把可推出邊緣滾刀與8聯(lián)32把雙刃滾刀共同參與切削巖石段，推出面板高度 是1

10、60mm，可推出滾刀推出完成后，將其固定鎖死。 最后設(shè)想巖石段完成后的卵礫石和軟土地層推出80把可更換切削刀，高出面 板160mm來完成剩余的隧道掘進(jìn)工作，其考慮前提刀盤刮刀完好。 (2)(2)實(shí)際掘進(jìn)刀具使用狀況：實(shí)際掘進(jìn)刀具使用狀況： 初裝刀設(shè)計(jì)太理想、完美化，實(shí)際不可能實(shí)現(xiàn)。 1、先行切削刀312把，在進(jìn)入巖石前軟土地層根本未發(fā)生磨損損壞，在軟土 地層中合金刀也不可能發(fā)生實(shí)質(zhì)性的破壞。 2、由于進(jìn)入巖石前先行切削刀相對(duì)完好，在巖石層掘進(jìn)中因先行刀高出滾 刀40mm，此時(shí)滾刀不參與切削巖石，同時(shí)滾刀不會(huì)發(fā)生滾動(dòng)工作，致使初裝45把 滾刀大多發(fā)生偏磨和刀圈斷裂，本人初步估算超過70%，分析原

11、因?yàn)槌跹b滾刀非 正常磨損，根本未發(fā)生切削作用而失效。 3、可更換切削刀在滾刀使用時(shí)縮回100mm，但實(shí)際實(shí)現(xiàn)退縮切削刀的數(shù)量很 少，大部分不能縮回，咨詢生產(chǎn)廠家可能是可更換切削刀刀具與刀座裝置間隙被 泥沙夾死或出現(xiàn)刀具出現(xiàn)毛刺不能退縮。 4、備用的可推出（隱藏面板內(nèi)）8聯(lián)共38把滾刀在巖石層掘進(jìn)中有部分不能 實(shí)現(xiàn)推出，其因可能是推出液壓系統(tǒng)在掘進(jìn)中磨損，或推出機(jī)械部分出現(xiàn)故障、 5、使用可更換切削刀完成后續(xù)軟弱地層的掘進(jìn)的計(jì)劃也未能實(shí)現(xiàn)。 ( (3)3)改進(jìn)刀具使用情況：改進(jìn)刀具使用情況： 1、超前切削刀在巖石層中磨損破壞的同時(shí)，初裝滾刀多處出現(xiàn)偏磨和刀圈崩 斷、斷裂現(xiàn)象（初裝滾刀為分體式刀具

12、），工程建設(shè)指揮部經(jīng)分析研究認(rèn)為采用 一體式滾刀較好，選擇意大利龐萬力一體式球齒滾刀，兩條隧道分別經(jīng)過6-8次 帶壓更換滾刀，完成整個(gè)工程巖石掘進(jìn)工作，同時(shí)摸索了工程滾刀使用規(guī)律。 2、對(duì)8聯(lián)38把隱蔽式可推出滾刀進(jìn)行全部推出，并進(jìn)行鎖死固定，共同參與 了巖石掘進(jìn)工作，增加了同軌跡上切削滾刀數(shù)量。 3、最后剩余段卵礫石地層、穿越風(fēng)井和軟弱地層掘進(jìn)，經(jīng)全體技術(shù)人員共同 技術(shù)攻關(guān)，選擇洛陽久久重型撕裂刀具來完成最后的掘進(jìn)工作。實(shí)踐證明這是成 功的、正確的。 (4 (4) )對(duì)盾構(gòu)刀盤初裝刀具的對(duì)盾構(gòu)刀盤初裝刀具的評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)： 總體評(píng)價(jià)：盾構(gòu)機(jī)性能和硬件系統(tǒng)總體可靠，可以滿足大型復(fù)合地層隧道對(duì)盾 構(gòu)

13、機(jī)掘進(jìn)的要求。 1、刀盤開口率25.7%較低，與大型泥水盾構(gòu)30%35%相比明顯偏低，特別是中 心部位“結(jié)泥餅”現(xiàn)象嚴(yán)重 2、先行切削刀在完成軟弱地層掘進(jìn)進(jìn)入巖石段較完好，先行刀切削巖石而滾 刀不工作，發(fā)生偏磨、刀圈斷裂等非正常現(xiàn)象。 3、可推出滾刀、可伸縮切削刀在推出、退縮過程中有一半失效，而不能實(shí)現(xiàn) 其功能，未發(fā)揮作用。 4、刀具717把，數(shù)量多，設(shè)計(jì)層次太復(fù)雜，以至于相互干擾，刀具各自功能 均不能實(shí)現(xiàn)其切削目的。 5、這種刀盤的設(shè)計(jì)初衷是好的，但實(shí)際上不能實(shí)現(xiàn)，我們要汲取教訓(xùn) (5)(5)復(fù)合地層刀具使用管理體會(huì)：復(fù)合地層刀具使用管理體會(huì)： 1、通過類似工程的實(shí)踐證明，盾構(gòu)初裝刀設(shè)計(jì)布置

14、大部分是不完善的，不能 全部依賴和信任國外盾構(gòu)廠家的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一次性完成長距離復(fù)合盾構(gòu)隧道的掘 進(jìn)工作。其主要原因是他們對(duì)于地層的分析和刀具的適用性認(rèn)識(shí)不足，可能還有 其他原因。 2、對(duì)于大型或超大型泥水復(fù)合盾構(gòu)隧道工程，其關(guān)鍵的刀盤刀具適應(yīng)性設(shè)計(jì) 必須經(jīng)過多次的方案設(shè)計(jì)、論證和細(xì)化。 3、盾構(gòu)設(shè)計(jì)、刀盤面板和刀具設(shè)計(jì)包括初裝刀配置必須適應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)隧道全 域地層綜合考慮，同時(shí)考慮通用性和備選方案。不能離開施工單位，甚至施工單 位其主導(dǎo)作用，因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)是他們使用，他們更為負(fù)責(zé)任，也更為專業(yè)，了解地 質(zhì)條件和機(jī)械性能。專家評(píng)審方案也不能流于形式，要請(qǐng)懂專業(yè)的人員和專家及 施工單位的盾構(gòu)人員、有豐富

15、經(jīng)驗(yàn)的人員參與其中。評(píng)審論證可以有盾構(gòu)廠家、 施工企業(yè)和項(xiàng)目工程指揮部來完成。 4、復(fù)合盾構(gòu)的刀具布置要力求在保證切削理論、切削方式等前提下， 保證刀具切削層次分明，軟土、復(fù)合地層、巖石層等刀具的配置不能相 互干擾和影響，應(yīng)“各做各的事情”，刀具的種類和形式可以簡單化。 5、刀盤形式、開口率應(yīng)合理，刀盤的剛度、強(qiáng)度、變形應(yīng)滿足盾構(gòu) 掘進(jìn)最大化要求。 6、復(fù)合盾構(gòu)的刀具配置：周邊滾刀、超挖刀、仿形刀及周邊保護(hù)刮 刀要牢固，以保護(hù)刀盤。 7、長距離復(fù)合地層盾構(gòu)隧道，在滾刀和重型撕裂刀端配置必須考慮 刀座通用性，以實(shí)現(xiàn)滾刀和撕裂刀的互換，適應(yīng)巖石層和復(fù)合地層的掘 進(jìn)。 1.2南京地鐵過長江大型泥水盾

16、構(gòu)隧道刀盤損壞修復(fù)方案 基本情況： 南京地鐵過江隧道采購海瑞克S683盾構(gòu)機(jī)，直徑12.7m，在長距離掘進(jìn)卵礫 石地層中，發(fā)生刀盤外圈磨損50cm的嚴(yán)重事故，外圈刀具全部損毀，事故造成工 期和經(jīng)濟(jì)損失巨大。 事故處理經(jīng)過： 事故處理采用帶壓作業(yè)焊接修復(fù)刀盤。 事故教訓(xùn)： 應(yīng)該說這是一起的質(zhì)量管理事故，刀具磨損是一個(gè)過程，這樣的嚴(yán)重機(jī)械磨 損事件應(yīng)該不是一蹴而就，過程中應(yīng)該被早期發(fā)現(xiàn)，當(dāng)掘進(jìn)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，包括掘 進(jìn)推力、扭矩、掘進(jìn)速度等均會(huì)有異常，進(jìn)行停機(jī)檢查，若早起檢查不會(huì)發(fā)生上 述較大事故。 值得讓我們思考的是，項(xiàng)目部的管理和人員的責(zé)任崗位分工是否明確，管理 是否到位，可以說這是比較低級(jí)的錯(cuò)誤

17、，應(yīng)該引起我們建設(shè)管理者去思考，去感 悟：我們管理者應(yīng)如何管理好項(xiàng)目。 一航潛水作業(yè)人員進(jìn)行刀盤焊接修復(fù) 三、刀盤修復(fù)作業(yè)圖片三、刀盤修復(fù)作業(yè)圖片 地面進(jìn)行損壞刀盤部位模具加工 工作人員吸氧減壓 1.3南京長江隧道刀具改進(jìn)： 南京長江隧道刀盤形式和上海長江隧道相似，采購海瑞克S350盾構(gòu)機(jī)，其開 口率35%，采用幅條面板結(jié)構(gòu)形式，刀具配置主要有可更換切削刀、刮刀，適應(yīng) 于軟土地層泥水大直徑盾構(gòu)隧道開挖，海瑞克在盾構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)承諾可一次性掘進(jìn) 3200米，實(shí)現(xiàn)一次過江，但在2008年8月5日掘進(jìn)至655環(huán)時(shí)，推進(jìn)扭矩明顯異常， 至8月8日強(qiáng)行試推659環(huán)為成功，故停機(jī)查找原因。通過，對(duì)可更換刀具的檢

18、查 分析和專家論證得出結(jié)論：刀盤和刀具過度磨損導(dǎo)致掘進(jìn)難以繼續(xù)；解決方案： 帶壓開倉修補(bǔ)刀盤和補(bǔ)焊周邊刮刀，待修復(fù)后，2009年2月14日右線重新掘進(jìn)， 歷時(shí)近6個(gè)月。 原因分析： 地層為粉細(xì)砂、礫砂和卵石地層，卵石最大粒徑達(dá)200mm，石英含量占35%； 開倉檢查刀具異常損壞，刀具設(shè)計(jì)與復(fù)雜地層條件不適應(yīng)是導(dǎo)致本次事件主要原 因，表現(xiàn)為刀刃崩斷、脫落或塊狀損壞，以及合金刀刃整體因焊接質(zhì)量問題（或 槽）單體脫落，其原因是合金刀的形狀、尺寸、性能及焊接質(zhì)量差與卵礫石地層 不適應(yīng)，在切削回轉(zhuǎn)過程中切削刀與卵礫石碰撞撞擊而崩斷崩落和整體脫落。 南京長江隧道盾構(gòu)機(jī)刀盤及刀具 上海長江隧道盾構(gòu)機(jī) 可更換

19、切削刀損壞形式 可更換切削刀損壞形式 刀具改進(jìn)方案： 在分析初裝刮刀設(shè)計(jì)不足的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析了發(fā)生的原因所在，研究三種 方案，改進(jìn)刮刀的性能，通過試驗(yàn)對(duì)比確定最優(yōu)方案。進(jìn)一步驗(yàn)證細(xì)化刮刀在礫 砂地層的地質(zhì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并分析刀具參數(shù)、掘進(jìn)參數(shù)對(duì)刀盤扭矩的影響。 邀請(qǐng)招標(biāo)選擇山東聊城切削刀具，在合金性能、尺寸、形狀和焊接質(zhì)量及焊接刀 具出刃進(jìn)行改性，適應(yīng)了卵礫石地層額條件，后續(xù)掘進(jìn)200m進(jìn)行一次刀具檢查與 更換，摸索出刀具使用檢查與更換的規(guī)律，使盾構(gòu)掘進(jìn)有序、正常進(jìn)行。 剛開始進(jìn)行刀具改進(jìn)階段，海瑞克廠家不同意更換，若更換刀具將不承擔(dān)任 何后果，施工單位通過調(diào)查初裝刀具為廣州番禹一家工廠生

20、產(chǎn)，最終與海瑞克交 涉成功，選用自己優(yōu)選的國產(chǎn)刀具，取得成功進(jìn)展。 本工程刀具改進(jìn)是比較成功的，也證明了要獲得工程的順利進(jìn)行，必須強(qiáng)化 自身技術(shù)，掌握技術(shù)難點(diǎn)和解決辦法，總結(jié)摸索出長距離盾構(gòu)復(fù)合地層掘進(jìn)刀具 磨損、檢查更換和使用規(guī)律，才能是工程得以順利進(jìn)行。正所謂：打鐵還需自身 硬！ 1.4南京揚(yáng)子江隧道刀盤溝槽分析與修復(fù) 南京揚(yáng)子江隧道刀盤，在換刀恢復(fù)掘進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)阻力和扭矩較大，開倉檢查發(fā)現(xiàn) 刀盤出現(xiàn)溝槽磨損，寬度大約30cm，深度2-6cm不等。原因可能是滾刀掉落磨損 或其他物品磨損。 刀盤溝槽平面示意圖 作業(yè)人員量測溝槽作業(yè)人員量測溝槽 溝槽兩端加焊刮刀修復(fù)溝槽兩端加焊刮刀修復(fù) 1.5南京

21、地鐵4號(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)刀盤刀具損毀修復(fù) 南京地鐵4號(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間隧道掘進(jìn)距貫通僅80多米，盾構(gòu)穿越巖石 復(fù)合地層仍有20多米，施工單位認(rèn)為盾構(gòu)可以完成穿越，但掘進(jìn)發(fā)生異 常，未引起重視，仍堅(jiān)持掘進(jìn)造成嚴(yán)重事故，開倉檢查結(jié)果入下： 1.刀具磨損情況 1-14#滾刀部分脫落或磨損嚴(yán)重；15#-18#正面滾刀偏磨；21#-30#正面 滾刀正常磨損20mm左右。檢查切刀40把，部分切刀磨損量在2/3左右； 12把切刀磨損量在1/3左右；15把切刀完好。檢查16把邊緣刮刀，其中4 把邊緣刮刀合金部分磨損2/3左右，12把邊緣刮刀合金部分少量磨損。 2.刀盤檢查情況 刀盤磨損范圍以1-3#雙聯(lián)滾刀為中心

22、，2650mm直徑的圓形區(qū)域。刀 盤磨損最寬部位為25cm。 事件過程 進(jìn)倉檢查情況 刀盤磨損區(qū)域示意圖刀盤磨損寬度示意圖 刀盤修復(fù)過程刀盤修復(fù)過程 豎井開挖豎井開挖 1.方案確定 經(jīng)過三次刀盤修復(fù)專題會(huì)議，采取首先地表加固土體穩(wěn)定地層，然后在盾構(gòu) 機(jī)切口處開挖豎井對(duì)刀盤進(jìn)行修復(fù)的方案。 袖閥管注漿加固 注漿范圍為盾體左右兩側(cè)各1.0m，刀盤前方3.0m,刀盤后方2.0m；布孔間距 不大于1.5m,布孔深度為刀盤上方0.5m-1.5m，刀盤前方入巖0.3米。后又在此次 注漿的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次加密注漿，兩次共計(jì)注水泥漿86m3，水玻璃13m3。注漿范 圍及布置見下圖。 刀盤修復(fù)過程刀盤修復(fù)過程 豎

23、井開挖豎井開挖 豎井與盾構(gòu)機(jī)正視圖 豎井及盾構(gòu)機(jī)剖面圖 刀盤修復(fù)過程刀盤修復(fù)過程 刀盤維修方案刀盤維修方案 2.刀盤修復(fù)方案確定 在確定盾構(gòu)機(jī)刀盤磨損后，在實(shí)施地表加固及豎井開挖期間，聯(lián)系廠家 （中鐵工程裝備集體盾構(gòu)公司）雙方確定了刀盤修復(fù)方案。 由于豎井的尺寸為1650mm，刀盤維修部位直徑為2650mm，在維修過程中，要 對(duì)刀盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)才可滿足刀盤的維修工作。 刀盤中間三維模型圖掌子面作業(yè)空間視覺圖 刀盤修復(fù)過程刀盤修復(fù)過程 刀盤維修方案刀盤維修方案 3.刀盤結(jié)構(gòu)修復(fù) 刨除中心區(qū)域磨損滾刀刀箱、刮刀刀座、中心刀盤噴口等，對(duì)磨損刀梁進(jìn)行 打磨或火焰切割修整，處理完后測量磨損刀梁各部位剩余寬度

24、； 通過測得數(shù)值現(xiàn)場校核每塊下料鋼板的尺寸，并進(jìn)行局部修整； 考慮到土倉的空間及鋼板的定位，如圖所示0和180主梁分成A、B、C三 塊進(jìn)行拼焊，A、B、C三塊全部拼焊完成后，依次焊接主梁D（總共四塊）以及主 梁之間的筋板（1、2、3、4），完成之后對(duì)刀盤45、135、225、315四 個(gè)副梁進(jìn)行修復(fù)，由于副梁磨損區(qū)域較小，根據(jù)現(xiàn)場下料焊接修復(fù)。 盾構(gòu)出洞后刀盤情況盾構(gòu)出洞后刀盤情況 4. 根據(jù)專家會(huì)制定后續(xù)300環(huán)掘進(jìn)方案，掘進(jìn)過程順利，盾構(gòu)順利貫通出洞后， 未發(fā)現(xiàn)刀盤有焊縫脫落、刀盤磨損、結(jié)構(gòu)變形等現(xiàn)象，盾構(gòu)機(jī)及其刀盤狀態(tài)良好。 2 2、高水壓復(fù)合地層江底盾尾刷更換技術(shù)、高水壓復(fù)合地層江底盾

25、尾刷更換技術(shù) 南京南京揚(yáng)子江隧揚(yáng)子江隧道，成道，成功實(shí)現(xiàn)了大型泥水盾構(gòu)在軟弱富水地層和江底高水壓復(fù)功實(shí)現(xiàn)了大型泥水盾構(gòu)在軟弱富水地層和江底高水壓復(fù) 合地層中盾尾刷刷更換，這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，為我國今后跨江跨海盾構(gòu)隧道的合地層中盾尾刷刷更換，這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，為我國今后跨江跨海盾構(gòu)隧道的 發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。這兩項(xiàng)技術(shù)已申請(qǐng)國家科技成果獎(jiǎng)和發(fā)明獎(jiǎng)。發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。這兩項(xiàng)技術(shù)已申請(qǐng)國家科技成果獎(jiǎng)和發(fā)明獎(jiǎng)。 盾構(gòu)江底更換尾刷技術(shù)要點(diǎn)：盾構(gòu)江底更換尾刷技術(shù)要點(diǎn)： 1 1. .保頭：掌子面保頭：掌子面“泥膜泥膜”牢固，不坍塌，不漏氣牢固，不坍塌，不漏氣 2 2. .護(hù)尾：阻止盾構(gòu)后方水

26、不流向前方和因密封問題涌入盾構(gòu)內(nèi)。采用加大同護(hù)尾：阻止盾構(gòu)后方水不流向前方和因密封問題涌入盾構(gòu)內(nèi)。采用加大同 步注漿、二次雙液注漿和加注聚氨酯及盾尾加注優(yōu)質(zhì)油脂等技術(shù)，達(dá)到安全作業(yè)。步注漿、二次雙液注漿和加注聚氨酯及盾尾加注優(yōu)質(zhì)油脂等技術(shù)，達(dá)到安全作業(yè)。 3 3. .阻斷盾構(gòu)頭和尾的水力通道聯(lián)系：阻斷盾構(gòu)頭和尾的水力通道聯(lián)系：B B環(huán)加注聚氨酯。環(huán)加注聚氨酯。 盾尾擊穿視頻 2.1南京揚(yáng)子江隧道北線更換尾刷 南京揚(yáng)子江隧道北線分別在461環(huán)和826環(huán)采取注漿封堵的方式進(jìn)行盾尾刷更 換，第一次更換采用國內(nèi)與原出廠相同的盾尾刷，第二次采用進(jìn)口盾尾刷，均取 得圓滿成功，過程中未發(fā)生任何險(xiǎn)情。 更換尾

27、刷原設(shè)想能更換三道尾刷，形成2個(gè)完成的油脂密封腔，但實(shí)際盾構(gòu)設(shè) 計(jì)中，只要前兩道尾刷采用可拆式，第三道尾刷出廠采用焊接方式，所以無法拆 除。其他類似工程建議盾構(gòu)廠家均采用可拆方式固定尾刷。 盾尾刷更換示意圖 拆除 管片 826 環(huán) 注漿封堵特殊管片 緯三路N線隧道江中更換尾刷 緯三路N線隧道江中更換尾刷 更換下的尾刷與管片復(fù)位 2.2南京揚(yáng)子江隧道南線江底更換盾尾刷 南線盾構(gòu)第二次更換盾尾刷在掘進(jìn)780環(huán)時(shí)發(fā)生盾尾擊穿后，采用洞內(nèi)砂袋壓 載，與棉絮封堵方式，后部采用壓聚氨酯和雙液漿，分別在779、778、777環(huán)壓 注聚氨酯，776-772環(huán)壓注雙液漿，最終完成盾尾擊穿的封堵。 盾尾擊穿封堵完

28、成后決定對(duì)盾尾刷進(jìn)行更換，常規(guī)的注漿方式在江底已經(jīng)無 法滿足安全要求，經(jīng)專家論證決定采用液氮凍結(jié)方法后，對(duì)管片進(jìn)行拆除，但因 盾尾刷固定方式原因，僅只能拆除2道尾刷。為保正能更換兩道尾刷，建議盾構(gòu) 可或設(shè)計(jì)3道可更環(huán)尾刷，采用可拆式方式。 液氮凍結(jié)方案和凍結(jié)檢測方案均選擇具有相應(yīng)設(shè)計(jì)和施工資質(zhì)的專業(yè)單位完 成，檢測單位也具有多年的凍結(jié)檢測經(jīng)驗(yàn)，液氮凍結(jié)風(fēng)險(xiǎn)很大，主要是特殊超低 溫的專業(yè)施工，對(duì)整個(gè)過程中人員管理相當(dāng)嚴(yán)格，最終工程方案得到圓滿實(shí)施， 未發(fā)生險(xiǎn)情。 778 環(huán)管片液氮凍結(jié)孔位分布圖 液氮凍結(jié)管片凍結(jié)孔設(shè)計(jì) 冷凍排管及保溫材料圖 液氮管片進(jìn)行積極凍結(jié) 2.3、江底盾構(gòu)機(jī)盾尾擊穿分析與

29、處理 1、原因分析 南京揚(yáng)子江隧道盾構(gòu)段分別為北線3557米、南線4135米，北線盾構(gòu)始發(fā)于 2012年10月8號(hào)，接收于2015年6月25號(hào)，歷時(shí)2年8個(gè)月。南線歷時(shí)也2年多。兩 臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均在江北長江大堤處和江中更換2次盾尾刷，其中第一次更換尾刷在460 環(huán)，第二次更換尾刷在810環(huán)，距離僅350環(huán)但時(shí)間相隔21個(gè)月，第二次更換后在 1260環(huán)左右，發(fā)生幾次明顯盾尾擊穿滲漏事件。 2015年3月6號(hào)，北線1261環(huán)盾構(gòu)處于R6000m緩和曲線及4.2%縱坡空間曲線上， 盾構(gòu)在左側(cè)8-10點(diǎn)鐘位置發(fā)生嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象，流速20方/小時(shí)，漏時(shí)長達(dá)4小時(shí)， 采用聚氨酯泵強(qiáng)行封堵。（照片前面截圖顯示）

30、2015年10月18號(hào)南京揚(yáng)子江隧道南線在780環(huán)掘進(jìn)時(shí)，在6-7點(diǎn)鐘位置發(fā)生嚴(yán) 重盾尾漏漿事件，采用棉被、方木、油缸頂推棉被堵塞漏水縫隙，砂袋水泥進(jìn)行 壓重，盾尾部采用2臺(tái)聚氨酯泵高膨脹率高效聚氨酯封堵近40小時(shí)，才使險(xiǎn)情消 除.整個(gè)堵漏搶險(xiǎn)過程指揮得當(dāng)，迅速有力。 產(chǎn)生原因?yàn)槎芪苍O(shè)計(jì)間隙是50mm，由于處于復(fù)雜地段，盾構(gòu)姿態(tài)很難控制， 致使單側(cè)間隙達(dá)100mm，足以使100mm*100mm方木可以塞進(jìn)間隙里。另外盾構(gòu)掘進(jìn) 雖然距離不是很長，但掘進(jìn)累計(jì)時(shí)間較長，盾尾刷磨損嚴(yán)重，隧道線型復(fù)雜，盾 構(gòu)姿態(tài)較差，個(gè)人認(rèn)為也是主要原因之一。 2、處理措施及過程 采用棉被從盾尾間隙塞進(jìn)堵住滲漏通道。

31、盾尾間隙設(shè)計(jì)50mm，由于姿態(tài)較差致使單邊達(dá)到100mm，盾尾間隙過大。 采用水泥、砂袋對(duì)內(nèi)部漏失處進(jìn)行反壓。 對(duì)盾尾后管片二次注漿孔進(jìn)行聚氨酯封堵，采用高發(fā)泡率和凝固時(shí)間短的聚 氨酯進(jìn)行封堵。 在封堵完成后進(jìn)行雙液漿填充封堵。 3、問題與思考 對(duì)于大型盾構(gòu)施工而言，應(yīng)急措施應(yīng)有備無患，盾構(gòu)機(jī)上必須配置雙液注漿 泵、聚氨酯泵和充足的聚氨酯、水泥、水玻璃、棉被等應(yīng)急搶險(xiǎn)物資，發(fā)生險(xiǎn)情 及時(shí)處理。 3. 3.盾構(gòu)掘進(jìn)主驅(qū)動(dòng)密封失效更換技術(shù)盾構(gòu)掘進(jìn)主驅(qū)動(dòng)密封失效更換技術(shù) 3.1南京地鐵大型過江泥水盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)密封失效 發(fā)生過程： 南京地鐵過江隧道采購海瑞克12.70米泥水盾構(gòu)機(jī)編號(hào)683，海瑞克與施工

32、單 位完成組裝，完成后進(jìn)行調(diào)試始發(fā)試掘進(jìn)，在掘進(jìn)20天30環(huán)左右時(shí)，盾構(gòu)組驅(qū)動(dòng) 密封在2.5-3.0bar壓力時(shí)，主驅(qū)動(dòng)密封發(fā)生油脂泄漏現(xiàn)象，導(dǎo)致密封失效，不敢 掘進(jìn)和后續(xù)施工，被迫停機(jī)進(jìn)行處理更換密封。 事故原因： 處理發(fā)現(xiàn)主驅(qū)動(dòng)密封出廠夾有一螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)磨損發(fā)生油脂泄漏現(xiàn)象。 事故處理過程： 始發(fā)端具備地面加固條件，專家論證采用MJS雙高壓旋噴樁進(jìn)行地面加固， 盾構(gòu)機(jī)推到加固區(qū)，實(shí)行常壓開倉更換主驅(qū)動(dòng)密封，打開壓板清理干凈密封重新 更換密封系統(tǒng)，由海瑞克工作人員完成，處理時(shí)間4個(gè)月，費(fèi)用昂貴，據(jù)施工單 位講，海瑞克公司賠賞500萬，但工期延誤了。 事故教訓(xùn): 1.據(jù)施工單位介紹，這是一起嚴(yán)重

33、的設(shè)備采購組裝質(zhì)量事件，事故責(zé)任由設(shè) 備生產(chǎn)廠家未檢驗(yàn)出廠，質(zhì)量檢驗(yàn)不完善，應(yīng)當(dāng)承擔(dān)主要責(zé)任。 2.作為全球最知名的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，為什么會(huì)出現(xiàn)這種質(zhì)量事故，出廠如 何檢驗(yàn)，現(xiàn)場組裝如何驗(yàn)收，國內(nèi)的企業(yè)在進(jìn)行設(shè)備交接時(shí)有何責(zé)任。 3.作為國內(nèi)施工企業(yè)采購成套的國外設(shè)備，如何進(jìn)行設(shè)備的驗(yàn)收和關(guān)鍵部位 的檢查，應(yīng)該思考如何解決。 4.類似其他工程采購國外或國內(nèi)成套盾構(gòu)的初裝刀配置系統(tǒng)，也常出現(xiàn)刀具 質(zhì)量較差問題，施工企業(yè)與設(shè)備廠商多發(fā)生爭議和矛盾，最終主導(dǎo)解決問題還是 靠施工企業(yè)，索賠問題很難達(dá)成協(xié)議。 5.以上教訓(xùn)施工企業(yè)和管理者應(yīng)深刻牢記。 .南京地鐵4號(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)區(qū)間右線S-673盾構(gòu)

34、更換主驅(qū)動(dòng)密封 1.停機(jī)位置概況 停機(jī)環(huán)號(hào)為183環(huán)(里程：DK18+609.1)，距玄武湖約104米，上方地面周邊環(huán) 境為太陽宮南側(cè)，地勢開闊，無管線及建（構(gòu)）筑物。根據(jù)停機(jī)前渣樣分析及 183環(huán)常壓開倉檢查情況判斷開挖掌子面為全斷面巖層，掌子面水量較少。 為進(jìn)一步保證掌子面穩(wěn)定，將采取對(duì)掌子面進(jìn)行噴射混凝土，并用木模對(duì)刀 盤開口率位置進(jìn)行封堵。 2、故障及檢查情況 2014.4.4晚S-673主驅(qū)動(dòng)齒輪油監(jiān)測報(bào)警。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)齒輪油進(jìn)水乳化，齒輪油濾芯堵塞。 發(fā)現(xiàn)故障后項(xiàng)目部迅速進(jìn)行排查，并邀請(qǐng)盾構(gòu)生產(chǎn)廠家海瑞克公司的技術(shù)人員及其它 專家到場檢查。經(jīng)一系列現(xiàn)場檢查并結(jié)合油樣分析報(bào)告，確認(rèn)引起

35、齒輪油進(jìn)水的原因?yàn)橹?驅(qū)動(dòng)外密封損壞滲漏，應(yīng)對(duì)主驅(qū)動(dòng)外密封進(jìn)行更換。 3、主驅(qū)動(dòng)外密封更換準(zhǔn)備工作 開挖艙 在密封更換期間，開挖掌子面要非常穩(wěn)定，目前常壓開倉檢查掌子面為全斷面巖層， 具備更換密封條件。 在開倉加固刀盤之前通過盾體徑向孔注聚氨酯，并在后方管片通過吊裝孔注雙液漿， 確保切斷管片盾構(gòu)后方的水進(jìn)入土倉。 刀盤和壓緊環(huán)需用高壓水槍進(jìn)行清潔，以避免密封更換期間的污染。 密封更換前將壓緊環(huán)螺栓孔內(nèi)的硅膠清除干凈。 主驅(qū)動(dòng) 密封拆除以前，需要將主驅(qū)動(dòng)的齒輪油排放干凈。根據(jù)附圖進(jìn)行密封壓力測試前的準(zhǔn) 備工作。密封更換完成以及壓力測試后，應(yīng)在添加齒輪油前對(duì)主驅(qū)動(dòng)進(jìn)行多次沖刷。 通風(fēng)及照明 安裝一

36、根直徑300mm的通風(fēng)管至土艙內(nèi)。 盾體兩側(cè)安裝足夠的熒光燈并準(zhǔn)備若干用于密封檢測的手電筒。 土艙內(nèi)排水 在土艙的最低點(diǎn)安裝1 到2 個(gè)排水泵并連接到盾體的排水管路A10（DN125） 以保證水位盡可能的低。 盾體A36（DN125）的閘閥在更換過程中應(yīng)保持常開。 通過盾尾后面兩環(huán)管片注射聚氨酯泡沫以避免水從管片壁后匯聚到土艙。 如果土艙上部有水的話，應(yīng)在盾體和刀盤中間安裝塑料棚以避免密封更換過程 中的污染。 中心回轉(zhuǎn)及刀盤伸縮 需將中心回轉(zhuǎn)拆除，為了便于安裝，應(yīng)在刀盤和中心回轉(zhuǎn)的法蘭面 進(jìn)行位置標(biāo)注。 刀盤伸縮應(yīng)伸出至少180mm（最大190mm）。 刀盤固定 為了將刀盤固定在正確位置，應(yīng)按

37、附圖從盾體至刀盤處焊接工字鋼梁。 盾體底部焊接4 根350 的長度為700mm 的工字鋼。盾體兩側(cè)到刀盤焊接4 根250 的長度為700mm 的工字鋼（兩根左邊，兩根右邊）。盾體頂部焊接2 根250 的長 度為700 的工字鋼。 為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)刀盤的固定，將刀盤轉(zhuǎn)至水平位置（刀盤支撐牛腿上下兩個(gè) 均在同一水平位置）后，采用H型鋼將刀盤牛腿和前盾連接。 4 4、大型泥水盾構(gòu)江中換刀技術(shù)、大型泥水盾構(gòu)江中換刀技術(shù) 4.1常壓換刀技術(shù) 常壓更換刀具作業(yè)需具備安全的的作業(yè)條件，南京長江隧道，南京揚(yáng)子江隧道、 過江地鐵盾構(gòu)等大型泥水復(fù)合盾構(gòu)的可更換切削刀，均采用常壓換刀作業(yè)，作業(yè)在幅 條倉內(nèi)完成，常壓作

38、業(yè)大部分有國內(nèi)盾構(gòu)人員完成。但常壓作業(yè)也不是絕對(duì)安全的， 某過江左型隧道工程在換刀過程中，發(fā)生過因可更換刀具刀座壓蓋螺栓崩斷，造成安 全事故的發(fā)生，換刀過程中應(yīng)加以重視。 常壓換刀作業(yè) 艙內(nèi)氣體檢測 4.2帶壓換刀技術(shù) 大型泥水盾構(gòu)的帶壓刀具檢查和刀具更換作業(yè)，多年前大多由德國北海公司 完成，如南京長江隧道、南京緯三路隧道、南京地鐵過江隧道等，因費(fèi)用和服務(wù) 等因素，近期國內(nèi)如一航局和海軍工程大學(xué)等也開展了這項(xiàng)作業(yè)，是一個(gè)好的開 端。國外公司作業(yè)費(fèi)用昂貴，需要提供較好的服務(wù)。氣體帶壓換刀作業(yè)，費(fèi)用成 本高，作業(yè)效率低，升壓減壓時(shí)間長，大量換刀周期長，對(duì)人身體影響大。 4.3飽和氣體帶壓換刀作業(yè)技

39、術(shù) 南京揚(yáng)子江隧道，在國內(nèi)首例實(shí)現(xiàn)了氦氧飽和氣體帶壓換刀作 業(yè)，南京揚(yáng)子江隧道建設(shè)指揮部針對(duì)兩臺(tái)大型泥水盾構(gòu)在長距離復(fù) 合地層和巖石地層掘進(jìn)，帶壓換刀次數(shù)多、換刀頻繁、換刀工作量 大等情況，而常規(guī)帶壓換刀作業(yè)效率低，工程工期要求進(jìn)的問題， 與國外合作研發(fā)成功使用氦氧飽和氣體帶壓作業(yè)工法，并獲得成功， 這種換刀作業(yè)效率高，每天可分3-4個(gè)班次進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，每班作 業(yè)人員可連續(xù)工作4小時(shí)，減少了人員增壓和減壓的時(shí)間（人在飽 和倉活），人員可以連續(xù)工作20天，取代了常規(guī)帶壓作業(yè)，作業(yè)效 率高，每小班最高可更換滾刀3-4把，極大的提高了換刀功效，為 緯三路盾構(gòu)掘進(jìn)穿越巖層創(chuàng)造了條件。工效比常規(guī)帶壓換刀

40、提高8- 10倍，但由于專用設(shè)備、作業(yè)人員和氦氧氣體等用量較大，成本費(fèi) 用較高，但也極大的提高了換刀工作效率。 5 5、長江過江隧道盾構(gòu)掘進(jìn)典型案例、長江過江隧道盾構(gòu)掘進(jìn)典型案例 5.1南京長江隧道盾構(gòu)掘進(jìn)輕度“冒頂”處理 南京長江隧道在盾構(gòu)換刀后恢復(fù)掘進(jìn)時(shí)，由于外方人員操作失誤，發(fā)生輕度 “冒頂”事件，當(dāng)時(shí)送泥水量為1350方/小時(shí)，全部流失，排泥管道不發(fā)生排泥 循環(huán)，產(chǎn)生輕度“冒頂”事件現(xiàn)象。 處理措施： 1.繼續(xù)保持送泥水推進(jìn)，適度降低泥水掘進(jìn)壓力，穩(wěn)步平穩(wěn)推進(jìn)，盡可能保 證泥水循環(huán)，防止掌子面和拱頂坍塌，避免盾構(gòu)機(jī)淹埋被困事故。 2.穩(wěn)步掘進(jìn)快速循環(huán)拼裝管片，繼續(xù)掘進(jìn)，送泥水使泥水系統(tǒng)

41、循環(huán)，促使 泥水循環(huán)形成，達(dá)到泥水平衡掘進(jìn)。 3.掘進(jìn)拼裝2環(huán)后泥水正常循環(huán)形成，“冒頂”問題解決，恢復(fù)達(dá)到正常掘進(jìn)。 經(jīng)驗(yàn)表明: 發(fā)生輕度“冒頂”事件，必須穩(wěn)步推進(jìn)并繼續(xù)送漿，保持低壓推進(jìn)和掌子面 穩(wěn)定，不能停止掘進(jìn)，防止掌子面坍塌盾構(gòu)機(jī)被困，直至形成泥水循環(huán)實(shí)現(xiàn)泥水 平衡掘進(jìn)正常。 5.2江蘇某電廠長江取水隧道透水事故分析與處理 江蘇某電廠長江取水隧道掘進(jìn)施工中，2011年4月28日凌晨，在進(jìn)行 最后一環(huán)（1048環(huán)）推進(jìn)時(shí)，在已施工完成的1030環(huán)與1031環(huán)縫隙間 （進(jìn)入長江約852m處）因?qū)油撂N(yùn)含的沼氣噴溢引起含水層承壓水?dāng)y帶 流沙涌入，隧道管片縫隙出現(xiàn)流沙突涌險(xiǎn)情，隧道突涌流沙也使

42、相距 16.8m的另一條隧道出現(xiàn)一定的變形，最大沉降量達(dá)2.5cm。為了防止險(xiǎn) 情的進(jìn)一步擴(kuò)大，在應(yīng)急堵漏（壓重、注聚氨酯、注雙液漿）無效的情 況下，向隧道內(nèi)注水平衡壓力，注水水位標(biāo)高與長江水位基本一致。 事故發(fā)生以后先后邀請(qǐng)了國內(nèi)數(shù)十名知深專家、多個(gè)科研院所為隧 道修復(fù)出謀劃策研究制定繼續(xù)施工方案。首先采取隧道末端垂直凍結(jié)封 堵、降水措施降低隧道底部承壓水和釋放沼氣，深井與江底隧道對(duì)接、 永久封堵墻部位的隧道間鋼管注漿加固及隧道修復(fù)加固等技術(shù)。 取水隧道取水特殊段的施工是在水文條件和地質(zhì)條件極其復(fù)雜、自 然地質(zhì)條件易發(fā)條件下進(jìn)行的，這一隧道的成功修復(fù)，標(biāo)志著我國在復(fù) 雜地質(zhì)條件下隧道施工技術(shù)

43、取得重大突破(摘自本項(xiàng)目科研成果報(bào)告）。 6. 6. 大型泥水盾構(gòu)施工技術(shù)管理大型泥水盾構(gòu)施工技術(shù)管理 6.1 地質(zhì)勘察的重要性 現(xiàn)行的勘察設(shè)計(jì)模式：大院做總體設(shè)計(jì)，勘察委托省、市地方的勘 察院來做，而省、市勘察單位又有可能再委托別人來做，這樣帶來勘察 資料的真實(shí)性和準(zhǔn)確性有待提高和改進(jìn)，很多工程案例已經(jīng)證明。 大型的跨海過江隧道的勘察往往要向地方的海事部門申請(qǐng)勘察時(shí)間， 而在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成相應(yīng)的勘察任務(wù)，這樣影響勘察工作的質(zhì)量。 勘察的準(zhǔn)確性和真實(shí)性對(duì)我們盾構(gòu)隧道的施工難度、風(fēng)險(xiǎn)影響很大， 對(duì)工期、成本和安全帶來很大影響。 最為重要的勘察準(zhǔn)確性和真實(shí)性對(duì)我們大型隧道盾構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是 復(fù)

44、合盾構(gòu)刀盤和刀具設(shè)計(jì)與組合起到重大影響，我們的復(fù)合盾構(gòu)設(shè)計(jì)必 須以地質(zhì)基礎(chǔ)為前提，盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)必須適應(yīng)地層要求，這是最重要的， 經(jīng)驗(yàn)表明，絕大部分的復(fù)合盾構(gòu)刀盤初裝刀的配置，不能完全適應(yīng)地層 要求，需我們?cè)谑┕み^程中去摸索改進(jìn)和更換。 所以，地質(zhì)條件是基礎(chǔ)，有條件對(duì)特大型項(xiàng)目的補(bǔ)勘是必要的。 6.2、關(guān)于隧道軸線設(shè)計(jì)的思考 隧道軸線的設(shè)計(jì)對(duì)盾構(gòu)隧道特別是復(fù)合地層的盾構(gòu)施工意義重大， 對(duì)工程的質(zhì)量、安全、風(fēng)險(xiǎn)和造價(jià)及工期影響巨大，作為我們施工企業(yè) 應(yīng)該懂得一些設(shè)計(jì)知識(shí)，加強(qiáng)與設(shè)計(jì)的溝通，盡量達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)，或許 對(duì)我們的隧道建設(shè)起到很大作用。 關(guān)于隧道坡度、緩曲線和平面曲線設(shè)計(jì)問題；我們都知道公路

45、鐵路 隧道對(duì)縱坡、平面曲線和緩和緩和曲線均有一定要求，但設(shè)計(jì)如何做到 最優(yōu)，對(duì)我們影響很大，特別是對(duì)我們超長復(fù)合盾構(gòu)隧道的巖石段的長 度、施工難度和風(fēng)險(xiǎn)控制，刀具的壽命、工期成本等等影響極大。所以 如我們能認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，并與設(shè)計(jì)積極溝通，或許大大有益于工程進(jìn)展。 國內(nèi)有很多工程案例在實(shí)施過程中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)。 6.3、技術(shù)管理是大型復(fù)雜項(xiàng)目管理的根本 1、技術(shù)管理是關(guān)鍵，責(zé)任心是根本 縱觀很多工程事故由管理問題造成的占到80%以上，都是由于缺乏責(zé)任心和 管理不到位造成的，當(dāng)今技術(shù)水平基本上沒有解決不了的技術(shù)難題，大學(xué)有門專 業(yè)叫管理科學(xué)，管理是門科學(xué)也是技術(shù)，所以很重要。 2、大型隧道工程

46、的土建和盾構(gòu)技術(shù)負(fù)責(zé)人員應(yīng)緊密結(jié)合，不能各行其事，很 多工程脫離，會(huì)發(fā)生問題。 3、大型項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)班子緊密團(tuán)結(jié)，項(xiàng)目土建和盾構(gòu)協(xié)同作戰(zhàn)很重要，松散不 團(tuán)結(jié)的班子肯定會(huì)出問題。 例如，同是兩條過江大型地鐵盾構(gòu)隧道，盾構(gòu)直徑相同，盾構(gòu)廠家相同，同 為大型企業(yè)，施工地相距不到10公里，一條隧道比另一條隧道提前1年貫通，一 條無大的事故，另一條事故多發(fā)，不吸取教訓(xùn)，是什么原因呢,認(rèn)為是企業(yè)管理 體制和項(xiàng)目班子的管理問題。 4、個(gè)人認(rèn)為年輕的項(xiàng)目班子比中老年班子更能管理好重大項(xiàng)目，因?yàn)樗麄兡?輕、有體力精力和進(jìn)取心，他們“輸不起”，年輕人必須上進(jìn)，學(xué)習(xí)新技術(shù)，當(dāng) 然也要向有經(jīng)驗(yàn)的人學(xué)習(xí)請(qǐng)教。 所以管理是

47、根本，做好技術(shù)管理特別重要。 6.4、大型復(fù)合盾構(gòu)選型及掘進(jìn)管理的關(guān)鍵技術(shù) 綜述過江大型泥水復(fù)合盾構(gòu)隧道施工技術(shù)管理體會(huì)，總結(jié)出以下教訓(xùn)： 1、長距離過江復(fù)合盾構(gòu)機(jī)選型設(shè)計(jì)必須重視刀盤、面板的設(shè)計(jì)和初裝刀組合 設(shè)計(jì)，事關(guān)大局，必須由施工單位和盾構(gòu)廠家及專業(yè)人員共同做好，并進(jìn)行多方 面專項(xiàng)論證，力求做到最優(yōu)，是盾構(gòu)選型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。 2、盾構(gòu)設(shè)計(jì)選型設(shè)計(jì)和掘進(jìn)施工管理必須重視和加強(qiáng)以下三方面的工作： 保頭：首先是刀盤面板和刀具設(shè)計(jì)；主驅(qū)動(dòng)密封；掘進(jìn)防止”掌子面“坍塌 擊穿”冒頂“事故發(fā)生。 護(hù)尾：設(shè)計(jì)好盾尾密封系統(tǒng)；掘進(jìn)中加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)；掘進(jìn)控制好盾構(gòu)姿態(tài)和 技術(shù)工藝管理，嚴(yán)防盾尾“擊穿”，防止

48、盾尾涌漏水事故的發(fā)生。 做好密封：主驅(qū)動(dòng)密封；盾尾密封；隧道防水密封，嚴(yán)防隧道發(fā)生大的滲漏 涌水事故。 3、盾構(gòu)刀盤、刀具設(shè)計(jì)要完善，適應(yīng)隧道掘進(jìn)地層和長距離掘進(jìn)要求，等于 工程成功一半，盾構(gòu)機(jī)選型及使用，做好“保頭”、“護(hù)尾”和“防密封”是工 程風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)。 6.5、盾構(gòu)施工的理念認(rèn)識(shí) 對(duì)盾構(gòu)隧道工程而言，地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，要求盾構(gòu)設(shè)備 必須具有針對(duì)性和適應(yīng)性。首先要充分了解和認(rèn)識(shí)地質(zhì)條件，充分了解 地質(zhì)條件，研制和開發(fā)適合工程地質(zhì)條件的盾構(gòu)機(jī)，其中盾構(gòu)刀盤和刀 具的設(shè)計(jì)組合最為關(guān)鍵，占工程的相當(dāng)重要一部分，甚至關(guān)系到盾構(gòu)掘 進(jìn)的成敗，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)的安全、經(jīng)濟(jì)效益、工期和風(fēng)險(xiǎn)控制及

49、社會(huì)效益 起到重要的主導(dǎo)作用。因此在工程前期，必須進(jìn)行綜合評(píng)估和策劃，以 期工程順利完成。因此，還是一句老話： 地質(zhì)是基礎(chǔ)，盾構(gòu)機(jī)是關(guān)鍵，人的管理是根本。 6.6、長距離大型盾構(gòu)施工，必須及早摸索各方面規(guī)律，才能使工 程走向正常軌道。 大型盾構(gòu)隧道的施工很多企業(yè)都是第一次，剛開始都比較擔(dān)心，但最終都是成 功的。如南京長江隧道、南京揚(yáng)子江隧道、杭州錢塘江隧道、武漢長江隧道等。 1、對(duì)于大型盾構(gòu)掘進(jìn)施工而言，要盡快熟悉和掌握盾構(gòu)操作要領(lǐng)和性能，才 能使用好盾構(gòu)機(jī)。 2、在盾構(gòu)面板和刀具設(shè)計(jì)論證方面應(yīng)達(dá)到最佳，在確定完成的情況下，施工 必須盡快摸索刀具使用、檢查和更換的規(guī)律，總結(jié)出適應(yīng)地層的刀具，進(jìn)

50、行正常 掘進(jìn)，使工程盡快走向正常。 例如南京長江隧道海瑞克盾構(gòu)初裝切削刀不適應(yīng)卵礫石地層，通過8個(gè)月的 分析總結(jié)和改進(jìn)，國產(chǎn)刀替代了初裝刀，工程走向正常。 南京緯三路揚(yáng)子江長江隧道也對(duì)滾刀和重型撕裂刀進(jìn)行了研究改造，替代了 初裝滾刀和主切削刀，時(shí)間接近1年，使工程走向正軌，并順利完成巖石掘進(jìn)。 所以對(duì)于盾構(gòu)初裝刀研究摸索十分重要，盡快總結(jié)出刀具的使用、檢查、更 換規(guī)律，盡早使工程走向正軌。 6.7、對(duì)待大型復(fù)雜項(xiàng)目的態(tài)度：事情絕沒那么簡單，更沒有想象 中的那么復(fù)雜。 1、把事情想得太簡單容易出問題 國內(nèi)長江隧道盾構(gòu)機(jī)廠家海瑞克承諾刀具可一次過江，在掘進(jìn)800m卵礫石地 層刀具磨損受阻，專家會(huì)上

51、一位專家講可能碰到“孤石”或廢棄“炸彈”，建議 強(qiáng)推，結(jié)果更糟停了8個(gè)月。 大型隧道帶壓換刀要建立“泥膜”大家都認(rèn)為是成熟的技術(shù)，但往往出問題 的很多，就是輕視認(rèn)為容易。 南京地鐵過江隧道盾構(gòu)主驅(qū)動(dòng)密封夾螺栓失效事故、刀盤磨損事件，是不是 人把問題想得太簡單。 2、更不要把問題復(fù)雜化 南京揚(yáng)子江隧道盾構(gòu)初裝刀具有717把刀，初裝刀組合設(shè)計(jì)和刀具數(shù)量,本人 認(rèn)為太多、復(fù)雜了，后續(xù)掘進(jìn)對(duì)刀具進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，參與切削刀具數(shù)量減少了， 切削層次分明，掘進(jìn)工作更加順利。 6.8、關(guān)于大型項(xiàng)目的應(yīng)急預(yù)案 對(duì)于大型或特大型工程應(yīng)急預(yù)案必須落實(shí)到位，絕對(duì)不能停在口頭上。以前 我們認(rèn)為應(yīng)急方案只是為了檢查，大型

52、事故離我們太遠(yuǎn)，但現(xiàn)在感覺不是，如大 型盾構(gòu)井深基坑的“突涌”、江中盾構(gòu)隧道的“冒頂”、盾尾的“擊穿”和隧道 被淹事故親身經(jīng)歷過，不只是聽講。問題出現(xiàn)處理成功，最終沒有釀成大禍，得 益于有充分的應(yīng)急預(yù)案和救援體系的有效指揮。 隧道施工的應(yīng)急搶險(xiǎn)堵漏物資、設(shè)備和人員到位才能保證有效的進(jìn)行。同樣， 隧道在常壓換刀過程中，國內(nèi)曾發(fā)生人員缺氧安全事故。 6.9 盾構(gòu)隧道內(nèi)交通運(yùn)輸安全: 2009年國內(nèi)某隧道隧道貫通后，一輛小型車因速度過快，為躲避隧道內(nèi)設(shè)備 意外墜入預(yù)留洞孔內(nèi)，造成嚴(yán)重交通安全事故。 江蘇某電廠長江取水隧道，隧道貫通前最后1環(huán)因管片底部嚴(yán)重滲漏，堵漏 無效后被迫灌水才得以保住隧道結(jié)構(gòu)，

53、為后續(xù)隧道修復(fù)建立基礎(chǔ)，隧道修復(fù)完成。 2015年，某大型隧道在施工過程中，也曾發(fā)生隧道內(nèi)的交通安全事故，車輛 嚴(yán)重受損報(bào)廢，幸免無人員傷亡。 諸如隧道的防火、盾構(gòu)井基坑突涌、盾構(gòu)機(jī)安裝拆解吊裝等等安全事故很多， 建設(shè)管理者應(yīng)該吸取教訓(xùn)。 隧道施工期間發(fā)生車輛交通事故隧道施工期間發(fā)生車輛交通事故 大型隧道施工期間發(fā)生車輛交通事故大型隧道施工期間發(fā)生車輛交通事故 刀具的前期管理 刀具使用過程中的管理 刀具檢查與更換過程中意外事故的預(yù)防 刀具更換后恢復(fù)掘進(jìn)注意事項(xiàng) 目錄目錄 1 2 3 4 第三章 大型泥水復(fù)合盾構(gòu)刀具使用管理 目前目前，我國中鐵裝備集團(tuán)、中交天和機(jī)械、中鐵建重工等，我國中鐵裝備集

54、團(tuán)、中交天和機(jī)械、中鐵建重工等 廠家先后生產(chǎn)出國內(nèi)復(fù)合盾構(gòu)機(jī)，相應(yīng)的復(fù)合盾機(jī)刀盤和刀廠家先后生產(chǎn)出國內(nèi)復(fù)合盾構(gòu)機(jī)，相應(yīng)的復(fù)合盾機(jī)刀盤和刀 具設(shè)計(jì)研究也進(jìn)行多年，盾構(gòu)及掘進(jìn)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做了大具設(shè)計(jì)研究也進(jìn)行多年，盾構(gòu)及掘進(jìn)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做了大 量的技術(shù)研究工作，量的技術(shù)研究工作，復(fù)合盾構(gòu)刀盤和刀具的研究取得了較大復(fù)合盾構(gòu)刀盤和刀具的研究取得了較大 的成效的成效，但與我國隧道工程的迅速發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)，特，但與我國隧道工程的迅速發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)，特 別是大直徑江底、海底復(fù)合地層、巖石地層隧道的掘進(jìn)施工，別是大直徑江底、海底復(fù)合地層、巖石地層隧道的掘進(jìn)施工， 盾構(gòu)刀具的選擇和使用管理仍然需要很

55、大的提高，盾構(gòu)初裝盾構(gòu)刀具的選擇和使用管理仍然需要很大的提高，盾構(gòu)初裝 刀的研究和配置大多存在問題刀的研究和配置大多存在問題。我國的很多條過江（如過長。我國的很多條過江（如過長 江、黃河），為了隧道的順利施工，隧道刀具使用、江、黃河），為了隧道的順利施工，隧道刀具使用、選擇和選擇和 對(duì)初裝刀的改進(jìn)，花費(fèi)的時(shí)間少則幾個(gè)月對(duì)初裝刀的改進(jìn)，花費(fèi)的時(shí)間少則幾個(gè)月，多則一年甚至更，多則一年甚至更 長時(shí)間長時(shí)間，浪費(fèi)了大量的時(shí)間，浪費(fèi)了大量的時(shí)間、資金和人力，付出了巨大的代、資金和人力，付出了巨大的代 價(jià)，價(jià)，所以仍需要我們廣大技術(shù)人員的努力所以仍需要我們廣大技術(shù)人員的努力。如南京揚(yáng)子江隧。如南京揚(yáng)子江隧

56、 道，南京長江隧道，道，南京長江隧道，南京地鐵過江隧道及地鐵等的巖石地層南京地鐵過江隧道及地鐵等的巖石地層、 復(fù)合地層、混合地層就經(jīng)歷過這樣的過程。復(fù)合地層、混合地層就經(jīng)歷過這樣的過程。 南京南京長江隧道在卵礫石混合地層掘進(jìn)，海瑞克公司在盾構(gòu)設(shè)計(jì)初期承長江隧道在卵礫石混合地層掘進(jìn)，海瑞克公司在盾構(gòu)設(shè)計(jì)初期承 諾可實(shí)現(xiàn)一次性過江不需要更換刀具掘進(jìn)諾可實(shí)現(xiàn)一次性過江不需要更換刀具掘進(jìn)32003200米，但在米，但在20082008年年8 8月月5 5日掘進(jìn)日掘進(jìn) 655655環(huán)時(shí)掘進(jìn)發(fā)生異常，環(huán)時(shí)掘進(jìn)發(fā)生異常，659659環(huán)掘進(jìn)難以進(jìn)行，被迫停止對(duì)初裝刀具進(jìn)行檢環(huán)掘進(jìn)難以進(jìn)行，被迫停止對(duì)初裝刀具進(jìn)

57、行檢 查、改進(jìn)和更換，至查、改進(jìn)和更換，至20092009年年2 2月月1414日歷時(shí)近日歷時(shí)近7 7個(gè)月停待后才恢復(fù)掘進(jìn)走向正個(gè)月停待后才恢復(fù)掘進(jìn)走向正 常。常。 南京揚(yáng)子江隧道南北線盾構(gòu)段長分別為南京揚(yáng)子江隧道南北線盾構(gòu)段長分別為41354135米和米和35753575米，巖石地層優(yōu)米，巖石地層優(yōu) 化后的長度為化后的長度為490490米和米和580580米；但對(duì)刀具的摸索改進(jìn)及巖石掘進(jìn)時(shí)間長達(dá)米；但對(duì)刀具的摸索改進(jìn)及巖石掘進(jìn)時(shí)間長達(dá)2020 個(gè)月，飽和氣體帶壓作業(yè)進(jìn)倉達(dá)個(gè)月，飽和氣體帶壓作業(yè)進(jìn)倉達(dá)624624次，作業(yè)時(shí)間累計(jì)超過次，作業(yè)時(shí)間累計(jì)超過28002800小時(shí)，兩小時(shí)，兩 條隧道共

58、合計(jì)更換各類刀具（其中滾刀約占條隧道共合計(jì)更換各類刀具（其中滾刀約占80%80%）達(dá)）達(dá)10091009把，可見掘進(jìn)之把，可見掘進(jìn)之 困難。使用刀具廠家：初裝滾刀為魯賓斯生產(chǎn)，困難。使用刀具廠家：初裝滾刀為魯賓斯生產(chǎn)，改進(jìn)采用的滾刀為龐萬力，改進(jìn)采用的滾刀為龐萬力， 洛陽久久重型撕裂刀和山東聊城的切刀等。洛陽久久重型撕裂刀和山東聊城的切刀等。 南京地鐵單洞雙線南京地鐵單洞雙線過江過江盾構(gòu)隧道盾構(gòu)隧道，長距離混合地層掘進(jìn)，因刀具刀盤長距離混合地層掘進(jìn)，因刀具刀盤 嚴(yán)重磨損損壞，刀具使用管理部善，停機(jī)修復(fù)刀盤更換刀具時(shí)間竟長達(dá)嚴(yán)重磨損損壞，刀具使用管理部善，停機(jī)修復(fù)刀盤更換刀具時(shí)間竟長達(dá)7 7 個(gè)

59、月，德國北海公司、一航局和上海打撈局先后實(shí)施帶壓換刀作業(yè)和刀盤個(gè)月，德國北海公司、一航局和上海打撈局先后實(shí)施帶壓換刀作業(yè)和刀盤 修復(fù)。綜述，刀具刀盤修復(fù)更換安全風(fēng)險(xiǎn)高，成本昂貴，工期長，損失大。修復(fù)。綜述，刀具刀盤修復(fù)更換安全風(fēng)險(xiǎn)高，成本昂貴，工期長，損失大。 因此，對(duì)復(fù)合巖石地層刀具的研制、設(shè)計(jì)和使用管理意義重大。因此，對(duì)復(fù)合巖石地層刀具的研制、設(shè)計(jì)和使用管理意義重大。 （一）刀具使用的前期管理 p1.1.復(fù)合盾構(gòu)刀具、刀盤的設(shè)計(jì)選型研究和應(yīng)用管理，應(yīng)向前延伸到從研復(fù)合盾構(gòu)刀具、刀盤的設(shè)計(jì)選型研究和應(yīng)用管理，應(yīng)向前延伸到從研 究隧道設(shè)計(jì)的工程地質(zhì)報(bào)告開始。究隧道設(shè)計(jì)的工程地質(zhì)報(bào)告開始。 p

60、復(fù)合盾構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)在刀盤和刀具方面，我們的建設(shè)單位，重點(diǎn)是復(fù)合盾構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)在刀盤和刀具方面，我們的建設(shè)單位，重點(diǎn)是 施工單位應(yīng)會(huì)同盾構(gòu)制造的技術(shù)人員一起，共同分析研究隧道地層，研施工單位應(yīng)會(huì)同盾構(gòu)制造的技術(shù)人員一起，共同分析研究隧道地層，研 究巖石的究巖石的 強(qiáng)度、完整性及可切削性等，換句話說即盾構(gòu)刀具對(duì)地層的強(qiáng)度、完整性及可切削性等，換句話說即盾構(gòu)刀具對(duì)地層的 適應(yīng)性。當(dāng)今，我們的大多企業(yè)或企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)這方面研究的深度不夠，適應(yīng)性。當(dāng)今，我們的大多企業(yè)或企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)這方面研究的深度不夠， 盾構(gòu)制造出來讓盾構(gòu)技術(shù)人員去使用，刀具設(shè)計(jì)不合理、盾構(gòu)制造出來讓盾構(gòu)技術(shù)人員去使用，刀具設(shè)計(jì)不合理、不適應(yīng)