CN110700845A - 一种盾构掘进带压进仓作业工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构掘进带压进仓作业工艺，包括开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤、仓内作业步骤。通过对开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤以及仓内作业(包括气仓作业和泥水仓内作业（包括刀盘刀具检查作业、清泥饼作业、仓内换刀作业、人仓降压人员撤离作业）)步骤进行具体控制，为盾构机顺利完成掘进带压进仓作业提供了有力支持，也为今后类似情况提供了宝贵的经验。

Description

一种盾构掘进带压进仓作业工艺

技术领域

本发明涉及一种盾构掘进施工工艺，具体涉及一种带压进仓作业工艺。

背景技术

盾构设备是超大直径盾构隧道项目成败的关键，超大直径盾构隧道因其横 断面尺寸及结构顶覆土要求，掘进过程中不可避免遭遇多个土层，因此，盾构设备需要有较高的可靠性和技术先进性，以满足隧道所在地可能出现的复杂的水文、地质、沿线建筑物等环境。

一般情况下，当监测异常、刀具磨损，我们直接可以常压更换，不需要带压进仓，大大减少了我们带压开仓换刀的次数与风险，但在特殊情况下，因为地层地质的变化、掘进操作的不当或突发状况等造成堵仓、滞排、刀盘结泥饼、掘进参数异常、卡刀盘、仓内传感器故障、碎石机故障等情况，必须要带压进仓；在进仓之前，应做好相应的人员、设备、材料、工具的准备工作，保证带压开仓工作安全顺利进行。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种盾构掘进带压进仓作业工艺。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种盾构掘进带压进仓作业工艺，包括开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤、仓内作业步骤。

进一步地，开仓确认步骤具体包括：

气压作业开仓前，应确认地层条件满足气体保压的要求，根据开挖仓压力变化情况，确定达到开仓标准要求时，方可打开仓门，开仓前需确认；

开仓前需要对仓内气体进行置换并检测，符合规范要求后，作业人员进入主仓，开始加压；加压完成后，打开气仓仓门，开仓作业小组长进入气仓，将简易手持式气体检测仪或活体鸟类放入气仓下半部持续30min观察，如果检测仪无气体报警，则小组长通知开仓负责人，人员方可进入仓内开始作业；进入泥水仓前也必须按照气仓活体检测要求进行活体检测。

进一步地，供气方式步骤具体包括：

利用盾构机本身的气压系统和人闸加压系统，共配置4台供气能力为12m³/h的空压机，实际过程中2用2备，由配套的两台空压机进行供气，带压进仓作业过程中持续监控空气压缩机补气量，确保空压机工期可满足维持工作面稳定的地层损失量和正常工作气体循环量，且仓内气体压力波动值不大于0.05bar。；同时现场准备一台备用内燃空气压缩机。

进一步地，开仓作业步骤具体包括：

（1）人仓气密性试验

人仓是作业人员出入土仓进行维护和检查的转换通道，出入土仓的工具和材料也由此通过，人仓分为主仓和辅仓，施工过程中主仓与土仓相连一直处于加压状态，辅仓一般处于无压模式；气密性试验是通过升压、降压试验来检查人仓门、土仓门、仓壁上各种管路是否漏气，根据相关经验，从0升压至设计值不超过10min即为合格；

（2）开仓作业前，需再次检查显示仪表、温度计、通讯、阀门、仓门密封件是否完好；并检查作业所需工具、设备、材料等是否齐备的放置在仓内；

（3）对仓内气体进行置换，在确保仓内气体含量符合规范要求后，方可准备开仓作业；

（4）作业人员进入主仓，关闭主仓仓门并确保它完整密封，操仓人员要通过对讲机一直与坐在主仓中的人员联系；

（5）缓慢地打开进气阀，缓慢地升高主仓的压力，达到预定计算的工作压力，开启出气阀，建立主仓进出气平衡，气压稳定在±0.1bar的偏差之内；加压过程中，打开主仓外的卸压球阀以保证主仓内一定的通风量，流量计的流量值每人至少为：0.5m³/min；

（6）当主仓的压力等于盾构机气仓的压力时，主仓内人员缓慢打开主仓和气仓之间的连通球阀，在主仓和气仓之间进行了压力补偿之后，压力达到平衡，作业人员打开气仓门进入气仓；

（7）进入气仓后首先观察气仓内液位情况，确保液位稳定后，作业人员开始进行气仓作业；如果需要进入泥水仓，则打开气仓和泥水仓之间的泥水仓门；

（8）进入泥水仓，打开泥水仓门后，每个带压进仓工作组小组长先要确认泥水仓内液位及掌子面情况，在确保掌子面稳定及无漏水情况，液位稳定后，开仓作业人员才允许进入泥水仓作业；

（9）当发现泥水仓液位上涨过快、掌子面有渗漏水情况或掌子面不稳定的情况下，关闭泥水仓仓门，通知开仓负责人及值班领导，减压出仓，确定下一步的施工安排；

（10）当泥水仓内发现异常或作业完成后，关闭泥水仓门和气仓门，在确保泥水仓门和气仓门关闭完成后，作业人员进入主仓，开始减压；减压过程中作业人员必须按照操仓人员要求进行吸氧，减压过程必须按照隧道高压作业减压表要求进行减压。

进一步地，仓内作业步骤具体包括：

（1）气仓作业步骤；

（2）泥水仓内作业步骤。

进一步地，气仓作业步骤具体包括：

在不用进入泥水仓作业时，人员只进入气仓，气仓与泥水仓不需要连通，泥水仓门不需要打开，人员只在气仓内进行作业，作业步骤如下：

①主司机根据指令将气仓压力调整为既定开仓压力，然后通过循环降低气仓液位至最低位置，然后静置观察，若压力液位稳定，则通知相关人员，可以开仓；

②将作业所需的工具、材料、照明灯等放入主仓内，待操仓人员和主司机沟通确认具备开仓条件后，通知开仓作业人员进入主仓，开始加压；

③操仓人员通知加压完毕，仓内作业人员打开主仓与气仓的连通阀，待主仓和气仓压力平衡后，打开气仓门，进入气仓；气仓内作业时，一人在主仓内负责联络和传递工具，另外两人在气仓内作业；

④作业人员进入气仓后，首先观察液位情况，如有异常，应立刻返回主仓，并关闭气仓门；气仓内作业时，若靠排浆泵无法将液位降至合适位置时，可利用气仓与仓外的连接管路进行人工排浆；将气仓隔板内外连接管路上的两个球阀打开，利用气仓内的压力将浆液压出仓外，此项工作由仓内作业人员自行控制，当液位降至合适位置时，关闭连接管路的球阀即可；气仓内的液位最低不能低于泥浆门上沿10cm，防止气仓内气体通过泥浆门进入泥水仓；

⑤作业内容：

a.检查与维修作业，根据相关技术交底进行作业，查看管路有无破损、碎石机油管有无漏油、液位传感器钢缆无有断裂、电气元件有无损坏等；利用堵漏剂、快干水泥等对破损管路进行修补；用抹布等对液位传感器、液位开关等进行擦拭清理；

b.打捞作业，当液位降至最低位置时，作业人员下至气仓底部，先用脚进行探试，查看有无异物及异物位置，然后对其进行清理；大块的异物要借助倒链、吊带等转移到主仓带出；泥水仓底部有异物时，要使用特制的钉耙、“7”形钩等工具，通过泥浆门探入泥水仓底部进行清理；

⑥作业完成或者接到出仓指令时，作业人员要将所有的工具、材料及清理出的异物带入主仓，将气仓清理干净，然后所有人员进入主仓，关闭气仓门，示意操仓人员开始减压；减压过程中，作业人员必须根据操仓人员指导进行吸氧。

进一步地，泥水仓内作业步骤具体包括：

（1）刀盘刀具检查作业；

（2）清泥饼作业；

（3）仓内换刀作业；

（4）人仓降压人员撤离作业。

进一步地，刀盘刀具检查作业具体包括：

①主司机根据指令将气仓压力调整为既定开仓压力，打开泥水仓和气仓的连通阀，降低泥水仓内液位，同时观察液位变化情况和压力是否稳定，各项参数稳定后通知操仓人员可以开仓；

②作业人员开仓：作业人员进入主仓内并关闭好主仓仓门，辅助工具放入主仓内，由操仓人员把主仓压力按规定时间加压到设定压力后，作业人员打开气仓和主仓的连通阀门，待压力平衡后打开气仓门进入气仓；

③三人带压开仓，一人负责拍照检查，一人在气仓接应辅助，另一人在主仓负责联络；

④作业人员进入气仓后，首先观察液位情况，若液位稳定，则打开气仓与泥水仓之间仓门，进入泥水仓；

⑤作业人员打开泥水仓门后，小组长需要在仓门口观察仓内情况及掌子面情况，确定掌子面稳定，仓内无异常后其他作业人员才允许进入泥水仓，进行刀盘及刀具检查工作；刀盘刀具的检查作业分为以下四步进行：

第一步：清理刀盘，对刀盘内的土块、石块采用铁锹和撬杠清理，对于刀缝间的土体采用撬杠凿松，然后用高压水枪进行清洗，清洗过程中注意对掌子面泥膜的保护，避免水流直接对泥膜进行冲击；

第二步：待清理完成后，由带压开仓作业组组长对仓内的情况进行检查：

a.查看刀具运转轨迹；

b.对面板刀盘背部及刮刀磨损情况进行检查；、c.碎石机、格栅、管路、传感器进行检查与防护；

第三步：检查完成后，所有带压开仓作业人员进入气仓，并关好土仓门，然后所有人员进入主仓并关好气仓门；

⑥操仓人员开始减压，主仓降压，人员出仓。减压过程中，作业人员必须根据操仓人员的指导进行吸氧。

进一步地，清泥饼作业具体包括：

对于轻微的泥饼现象，可以用泥浆或高压水清洗刀盘，借助泥饼自身的重力脱离出刀盘的表面；使用工业除垢剂或者漂白剂破坏粘土土质性状，通过刀盘注水或清洗系统将注入工业除垢剂或者漂白剂注入刀盘处，瓦解刀盘表面泥饼的结块；

由于泥饼是经过长时间挤压受热后形成，硬度极大，需要较长的清除时间，而在地质较软，或者富水地层中进行人工开仓清除泥饼，安全风险就比较大，清理泥饼前充分做好安全保障措施。

进一步地，仓内换刀作业具体包括：

盾构刀盘为常压刀盘设计，仓内换刀作业可更换的刀具为刮刀，主要包括：不可常压更换的小刮刀150把(海瑞克盾构机)、162把（中铁装备盾构机）及边刮刀。依据刀具检查结果确定需要更换的刀具，在确定更换刀具后，进行换刀作业，作业步骤如下：

①进入泥水仓的操作程序同刀盘刀具检查操作流程；

②作业人员退减压出仓后，操作转动刀盘，将需要更换的刀具转到方便作业的位置，然后下一组进仓人员进入泥水仓开始刀具更换作业；刀盘控制应切换到本地控制，处于锁定状态，作业人员处于仓内期间，严禁转动刀盘，并有专人进行监管；

③刀具的更换方法

刀盘幅条背后安装专用工具，拆除刀具，并利用手拉葫芦将其运出泥水仓，将新的刀具安装，并安装定位销、紧固螺栓；

④刀具更换准则：

所有刀具除开挖岩层外，还起着保护刀盘的作用，为有效的避免刀盘的磨损，当刀具磨损到一定程度或意外损坏时，就必须将其更换，现初步作出刀具更换准则，根据以后经验，再逐步完善；

当刀具出现下列损坏情况时必须更换：合金断裂；刀具崩齿；异常磨损；刀座出现磨损等；因周边刮刀对刀盘外圈的保护起重要作用，并影响盾构机的总推力，周边刮刀出现合金脱落或磨损量达到15～20mm必须更换；

小刮刀合金掉落2个以上必须更换，切刀销轴螺栓有掉落或者松动的必须处理；

为保证盾构的正常掘进，保护刀盘刀具，滚刀或周边刮刀掉落必须进行打捞，小刮刀3把以上必须进行打捞；

⑤换刀注意事项：

a、换刀过程要佩戴安全防护用品，刀具倒运要固定，运进及运出的、工具、刀具、螺栓、定位销等物品数量要登记，并在出仓时再次核对没有物品留在气垫仓及泥水仓内；

b、在泥水仓内进行换刀时要防止螺栓等遗落。螺栓拆除时，防止对螺栓孔造成伤害。新加的紧固螺栓要涂抹密封胶后再进行安装，螺栓紧固分两次，第一次在安装单个螺栓时预紧，全部安装完成后再紧固一次，紧固力矩要达到相应标准；

c、在整个换刀期间，盾构司机应协助作业人员调整刀盘位置并密切注意泥水仓气压及液位，发现异常立即通知作业人员撤离。

进一步地，人仓降压人员撤离作业具体包括：

①人仓和泥水仓之间的气垫仓门关闭；

②工作人员离开泥水仓进入人仓，通过人仓减压方案减压后离开人仓或通过人仓缓慢降压后离开人仓进入独立的减压仓进行减压仓减压方案减压；

③第二组工作人员进入人仓室，按照第一组工作人员的作业程序进行加压、检查刀盘及减压离开人仓室；

④以此类推，下一组工作人员开始工作；

⑤作业人员作业过程中，由操仓人员通过电话与人员仓管理员联系。

本发明通过对开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤以及仓内作业(包括气仓作业和泥水仓内作业（包括刀盘刀具检查作业、清泥饼作业、仓内换刀作业、人仓降压人员撤离作业）)步骤进行具体控制，为盾构机顺利完成掘进带压进仓作业提供了有力支持，也为今后类似情况提供了宝贵的经验。

具体实施方式

一种盾构掘进带压进仓作业工艺，包括开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤、仓内作业步骤。

进一步地，开仓确认步骤具体包括：

气压作业开仓前，应确认地层条件满足气体保压的要求，根据开挖仓压力变化情况，确定达到开仓标准要求时，方可打开仓门，开仓前需确认；

开仓前需要对仓内气体进行置换并检测，符合规范要求后，作业人员进入主仓，开始加压；加压完成后，打开气仓仓门，开仓作业小组长进入气仓，将简易手持式气体检测仪或活体鸟类放入气仓下半部持续30min观察，如果检测仪无气体报警，则小组长通知开仓负责人，人员方可进入仓内开始作业；进入泥水仓前也必须按照气仓活体检测要求进行活体检测。

进一步地，供气方式步骤具体包括：

利用盾构机本身的气压系统和人闸加压系统，共配置4台供气能力为12m³/h的空压机，实际过程中2用2备，由配套的两台空压机进行供气，带压进仓作业过程中持续监控空气压缩机补气量，确保空压机工期可满足维持工作面稳定的地层损失量和正常工作气体循环量，且仓内气体压力波动值不大于0.05bar。；同时现场准备一台备用内燃空气压缩机。

进一步地，开仓作业步骤具体包括：

（1）人仓气密性试验

人仓是作业人员出入土仓进行维护和检查的转换通道，出入土仓的工具和材料也由此通过，人仓分为主仓和辅仓，施工过程中主仓与土仓相连一直处于加压状态，辅仓一般处于无压模式；气密性试验是通过升压、降压试验来检查人仓门、土仓门、仓壁上各种管路是否漏气，根据相关经验，从0升压至设计值不超过10min即为合格；

（2）开仓作业前，需再次检查显示仪表、温度计、通讯、阀门、仓门密封件是否完好；并检查作业所需工具、设备、材料等是否齐备的放置在仓内；

（3）对仓内气体进行置换，在确保仓内气体含量符合规范要求后，方可准备开仓作业；

（4）作业人员进入主仓，关闭主仓仓门并确保它完整密封，操仓人员要通过对讲机一直与坐在主仓中的人员联系；

（5）缓慢地打开进气阀，缓慢地升高主仓的压力，达到预定计算的工作压力，开启出气阀，建立主仓进出气平衡，气压稳定在±0.1bar的偏差之内；加压过程中，打开主仓外的卸压球阀以保证主仓内一定的通风量，流量计的流量值每人至少为：0.5m³/min；

（6）当主仓的压力等于盾构机气仓的压力时，主仓内人员缓慢打开主仓和气仓之间的连通球阀，在主仓和气仓之间进行了压力补偿之后，压力达到平衡，作业人员打开气仓门进入气仓；

（7）进入气仓后首先观察气仓内液位情况，确保液位稳定后，作业人员开始进行气仓作业；如果需要进入泥水仓，则打开气仓和泥水仓之间的泥水仓门；

（8）进入泥水仓，打开泥水仓门后，每个带压进仓工作组小组长先要确认泥水仓内液位及掌子面情况，在确保掌子面稳定及无漏水情况，液位稳定后，开仓作业人员才允许进入泥水仓作业；

（9）当发现泥水仓液位上涨过快、掌子面有渗漏水情况或掌子面不稳定的情况下，关闭泥水仓仓门，通知开仓负责人及值班领导，减压出仓，确定下一步的施工安排；

（10）当泥水仓内发现异常或作业完成后，关闭泥水仓门和气仓门，在确保泥水仓门和气仓门关闭完成后，作业人员进入主仓，开始减压；减压过程中作业人员必须按照操仓人员要求进行吸氧，减压过程必须按照隧道高压作业减压表要求进行减压。

进一步地，仓内作业步骤具体包括：

（1）气仓作业步骤；

（2）泥水仓内作业步骤。

进一步地，气仓作业步骤具体包括：

在不用进入泥水仓作业时，人员只进入气仓，气仓与泥水仓不需要连通，泥水仓门不需要打开，人员只在气仓内进行作业，作业步骤如下：

①主司机根据指令将气仓压力调整为既定开仓压力，然后通过循环降低气仓液位至最低位置，然后静置观察，若压力液位稳定，则通知相关人员，可以开仓；

②将作业所需的工具、材料、照明灯等放入主仓内，待操仓人员和主司机沟通确认具备开仓条件后，通知开仓作业人员进入主仓，开始加压；

③操仓人员通知加压完毕，仓内作业人员打开主仓与气仓的连通阀，待主仓和气仓压力平衡后，打开气仓门，进入气仓；气仓内作业时，一人在主仓内负责联络和传递工具，另外两人在气仓内作业；

④作业人员进入气仓后，首先观察液位情况，如有异常，应立刻返回主仓，并关闭气仓门；气仓内作业时，若靠排浆泵无法将液位降至合适位置时，可利用气仓与仓外的连接管路进行人工排浆；将气仓隔板内外连接管路上的两个球阀打开，利用气仓内的压力将浆液压出仓外，此项工作由仓内作业人员自行控制，当液位降至合适位置时，关闭连接管路的球阀即可；气仓内的液位最低不能低于泥浆门上沿10cm，防止气仓内气体通过泥浆门进入泥水仓；

⑤作业内容：

a.检查与维修作业，根据相关技术交底进行作业，查看管路有无破损、碎石机油管有无漏油、液位传感器钢缆无有断裂、电气元件有无损坏等；利用堵漏剂、快干水泥等对破损管路进行修补；用抹布等对液位传感器、液位开关等进行擦拭清理；

b.打捞作业，当液位降至最低位置时，作业人员下至气仓底部，先用脚进行探试，查看有无异物及异物位置，然后对其进行清理；大块的异物要借助倒链、吊带等转移到主仓带出；泥水仓底部有异物时，要使用特制的钉耙、“7”形钩等工具，通过泥浆门探入泥水仓底部进行清理；

⑥作业完成或者接到出仓指令时，作业人员要将所有的工具、材料及清理出的异物带入主仓，将气仓清理干净，然后所有人员进入主仓，关闭气仓门，示意操仓人员开始减压；减压过程中，作业人员必须根据操仓人员指导进行吸氧。

进一步地，泥水仓内作业步骤具体包括：

（1）刀盘刀具检查作业；

（2）清泥饼作业；

（3）仓内换刀作业；

（4）人仓降压人员撤离作业。

进一步地，刀盘刀具检查作业具体包括：

①主司机根据指令将气仓压力调整为既定开仓压力，打开泥水仓和气仓的连通阀，降低泥水仓内液位，同时观察液位变化情况和压力是否稳定，各项参数稳定后通知操仓人员可以开仓；

②作业人员开仓：作业人员进入主仓内并关闭好主仓仓门，辅助工具放入主仓内，由操仓人员把主仓压力按规定时间加压到设定压力后，作业人员打开气仓和主仓的连通阀门，待压力平衡后打开气仓门进入气仓；

③三人带压开仓，一人负责拍照检查，一人在气仓接应辅助，另一人在主仓负责联络；

④作业人员进入气仓后，首先观察液位情况，若液位稳定，则打开气仓与泥水仓之间仓门，进入泥水仓；

⑤作业人员打开泥水仓门后，小组长需要在仓门口观察仓内情况及掌子面情况，确定掌子面稳定，仓内无异常后其他作业人员才允许进入泥水仓，进行刀盘及刀具检查工作；刀盘刀具的检查作业分为以下四步进行：

第一步：清理刀盘，对刀盘内的土块、石块采用铁锹和撬杠清理，对于刀缝间的土体采用撬杠凿松，然后用高压水枪进行清洗，清洗过程中注意对掌子面泥膜的保护，避免水流直接对泥膜进行冲击；

第二步：待清理完成后，由带压开仓作业组组长对仓内的情况进行检查：

a.查看刀具运转轨迹；

b.对面板刀盘背部及刮刀磨损情况进行检查；、c.碎石机、格栅、管路、传感器进行检查与防护；

第三步：检查完成后，所有带压开仓作业人员进入气仓，并关好土仓门，然后所有人员进入主仓并关好气仓门；

⑥操仓人员开始减压，主仓降压，人员出仓。减压过程中，作业人员必须根据操仓人员的指导进行吸氧。

进一步地，清泥饼作业具体包括：

对于轻微的泥饼现象，可以用泥浆或高压水清洗刀盘，借助泥饼自身的重力脱离出刀盘的表面；使用工业除垢剂或者漂白剂破坏粘土土质性状，通过刀盘注水或清洗系统将注入工业除垢剂或者漂白剂注入刀盘处，瓦解刀盘表面泥饼的结块；

由于泥饼是经过长时间挤压受热后形成，硬度极大，需要较长的清除时间，而在地质较软，或者富水地层中进行人工开仓清除泥饼，安全风险就比较大，清理泥饼前充分做好安全保障措施。

进一步地，仓内换刀作业具体包括：

盾构刀盘为常压刀盘设计，仓内换刀作业可更换的刀具为刮刀，主要包括：不可常压更换的小刮刀150把(海瑞克盾构机)、162把（中铁装备盾构机）及边刮刀。依据刀具检查结果确定需要更换的刀具，在确定更换刀具后，进行换刀作业，作业步骤如下：

①进入泥水仓的操作程序同刀盘刀具检查操作流程；

②作业人员退减压出仓后，操作转动刀盘，将需要更换的刀具转到方便作业的位置，然后下一组进仓人员进入泥水仓开始刀具更换作业；刀盘控制应切换到本地控制，处于锁定状态，作业人员处于仓内期间，严禁转动刀盘，并有专人进行监管；

③刀具的更换方法

刀盘幅条背后安装专用工具，拆除刀具，并利用手拉葫芦将其运出泥水仓，将新的刀具安装，并安装定位销、紧固螺栓；

④刀具更换准则：

所有刀具除开挖岩层外，还起着保护刀盘的作用，为有效的避免刀盘的磨损，当刀具磨损到一定程度或意外损坏时，就必须将其更换，现初步作出刀具更换准则，根据以后经验，再逐步完善；

当刀具出现下列损坏情况时必须更换：合金断裂；刀具崩齿；异常磨损；刀座出现磨损等；因周边刮刀对刀盘外圈的保护起重要作用，并影响盾构机的总推力，周边刮刀出现合金脱落或磨损量达到15～20mm必须更换；

小刮刀合金掉落2个以上必须更换，切刀销轴螺栓有掉落或者松动的必须处理；

为保证盾构的正常掘进，保护刀盘刀具，滚刀或周边刮刀掉落必须进行打捞，小刮刀3把以上必须进行打捞；

⑤换刀注意事项：

a、换刀过程要佩戴安全防护用品，刀具倒运要固定，运进及运出的、工具、刀具、螺栓、定位销等物品数量要登记，并在出仓时再次核对没有物品留在气垫仓及泥水仓内；

b、在泥水仓内进行换刀时要防止螺栓等遗落。螺栓拆除时，防止对螺栓孔造成伤害。新加的紧固螺栓要涂抹密封胶后再进行安装，螺栓紧固分两次，第一次在安装单个螺栓时预紧，全部安装完成后再紧固一次，紧固力矩要达到相应标准；

c、在整个换刀期间，盾构司机应协助作业人员调整刀盘位置并密切注意泥水仓气压及液位，发现异常立即通知作业人员撤离。

进一步地，人仓降压人员撤离作业具体包括：

①人仓和泥水仓之间的气垫仓门关闭；

②工作人员离开泥水仓进入人仓，通过人仓减压方案减压后离开人仓或通过人仓缓慢降压后离开人仓进入独立的减压仓进行减压仓减压方案减压；

③第二组工作人员进入人仓室，按照第一组工作人员的作业程序进行加压、检查刀盘及减压离开人仓室；

④以此类推，下一组工作人员开始工作；

⑤作业人员作业过程中，由操仓人员通过电话与人员仓管理员联系。

本发明通过对开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤以及仓内作业(包括气仓作业和泥水仓内作业（包括刀盘刀具检查作业、清泥饼作业、仓内换刀作业、人仓降压人员撤离作业）)步骤进行具体控制，为盾构机顺利完成掘进带压进仓作业提供了有力支持，也为今后类似情况提供了宝贵的经验。

Claims (11)

1.一种盾构掘进带压进仓作业工艺，其特征在于，包括开仓确认步骤、供气方式步骤、开仓作业步骤、仓内作业步骤。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，开仓确认步骤具体包括：

气压作业开仓前，应确认地层条件满足气体保压的要求，根据开挖仓压力变化情况，确定达到开仓标准要求时，方可打开仓门，开仓前需确认；

开仓前需要对仓内气体进行置换并检测，符合规范要求后，作业人员进入主仓，开始加压；加压完成后，打开气仓仓门，开仓作业小组长进入气仓，将简易手持式气体检测仪或活体鸟类放入气仓下半部持续30min观察，如果检测仪无气体报警，则小组长通知开仓负责人，人员方可进入仓内开始作业；进入泥水仓前也必须按照气仓活体检测要求进行活体检测。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，供气方式步骤具体包括：

利用盾构机本身的气压系统和人闸加压系统，共配置4台供气能力为12m³/h的空压机，实际过程中2用2备，由配套的两台空压机进行供气，带压进仓作业过程中持续监控空气压缩机补气量，确保空压机工期可满足维持工作面稳定的地层损失量和正常工作气体循环量，且仓内气体压力波动值不大于0.05bar；同时现场准备一台备用内燃空气压缩机。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，开仓作业步骤具体包括：

（1）人仓气密性试验

人仓是作业人员出入土仓进行维护和检查的转换通道，出入土仓的工具和材料也由此通过，人仓分为主仓和辅仓，施工过程中主仓与土仓相连一直处于加压状态，辅仓一般处于无压模式；气密性试验是通过升压、降压试验来检查人仓门、土仓门、仓壁上各种管路是否漏气，根据相关经验，从0升压至设计值不超过10min即为合格；

（2）开仓作业前，需再次检查显示仪表、温度计、通讯、阀门、仓门密封件是否完好；并检查作业所需工具、设备、材料等是否齐备的放置在仓内；

（3）对仓内气体进行置换，在确保仓内气体含量符合规范要求后，方可准备开仓作业；

（4）作业人员进入主仓，关闭主仓仓门并确保它完整密封，操仓人员要通过对讲机一直与坐在主仓中的人员联系；

（5）缓慢地打开进气阀，缓慢地升高主仓的压力，达到预定计算的工作压力，开启出气阀，建立主仓进出气平衡，气压稳定在±0.1bar的偏差之内；加压过程中，打开主仓外的卸压球阀以保证主仓内一定的通风量，流量计的流量值每人至少为：0.5m³/min；

（6）当主仓的压力等于盾构机气仓的压力时，主仓内人员缓慢打开主仓和气仓之间的连通球阀，在主仓和气仓之间进行了压力补偿之后，压力达到平衡，作业人员打开气仓门进入气仓；

（7）进入气仓后首先观察气仓内液位情况，确保液位稳定后，作业人员开始进行气仓作业；如果需要进入泥水仓，则打开气仓和泥水仓之间的泥水仓门；

（8）进入泥水仓，打开泥水仓门后，每个带压进仓工作组小组长先要确认泥水仓内液位及掌子面情况，在确保掌子面稳定及无漏水情况，液位稳定后，开仓作业人员才允许进入泥水仓作业；

（9）当发现泥水仓液位上涨过快、掌子面有渗漏水情况或掌子面不稳定的情况下，关闭泥水仓仓门，通知开仓负责人及值班领导，减压出仓，确定下一步的施工安排；

（10）当泥水仓内发现异常或作业完成后，关闭泥水仓门和气仓门，在确保泥水仓门和气仓门关闭完成后，作业人员进入主仓，开始减压；减压过程中作业人员必须按照操仓人员要求进行吸氧，减压过程必须按照隧道高压作业减压表要求进行减压。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，仓内作业步骤具体包括：

（1）气仓作业步骤；

（2）泥水仓内作业步骤。

6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，气仓作业步骤具体包括：

在不用进入泥水仓作业时，人员只进入气仓，气仓与泥水仓不需要连通，泥水仓门不需要打开，人员只在气仓内进行作业，作业步骤如下：

①主司机根据指令将气仓压力调整为既定开仓压力，然后通过循环降低气仓液位至最低位置，然后静置观察，若压力液位稳定，则通知相关人员，可以开仓；

②将作业所需的工具、材料、照明灯等放入主仓内，待操仓人员和主司机沟通确认具备开仓条件后，通知开仓作业人员进入主仓，开始加压；

③操仓人员通知加压完毕，仓内作业人员打开主仓与气仓的连通阀，待主仓和气仓压力平衡后，打开气仓门，进入气仓；气仓内作业时，一人在主仓内负责联络和传递工具，另外两人在气仓内作业；

④作业人员进入气仓后，首先观察液位情况，如有异常，应立刻返回主仓，并关闭气仓门；气仓内作业时，若靠排浆泵无法将液位降至合适位置时，可利用气仓与仓外的连接管路进行人工排浆；将气仓隔板内外连接管路上的两个球阀打开，利用气仓内的压力将浆液压出仓外，此项工作由仓内作业人员自行控制，当液位降至合适位置时，关闭连接管路的球阀即可；气仓内的液位最低不能低于泥浆门上沿10cm，防止气仓内气体通过泥浆门进入泥水仓；

⑤作业内容：

a.检查与维修作业，根据相关技术交底进行作业，查看管路有无破损、碎石机油管有无漏油、液位传感器钢缆无有断裂、电气元件有无损坏等；利用堵漏剂、快干水泥等对破损管路进行修补；用抹布等对液位传感器、液位开关等进行擦拭清理；

b.打捞作业，当液位降至最低位置时，作业人员下至气仓底部，先用脚进行探试，查看有无异物及异物位置，然后对其进行清理；大块的异物要借助倒链、吊带等转移到主仓带出；泥水仓底部有异物时，要使用特制的钉耙、“7”形钩等工具，通过泥浆门探入泥水仓底部进行清理；

⑥作业完成或者接到出仓指令时，作业人员要将所有的工具、材料及清理出的异物带入主仓，将气仓清理干净，然后所有人员进入主仓，关闭气仓门，示意操仓人员开始减压；减压过程中，作业人员必须根据操仓人员指导进行吸氧。

7.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，泥水仓内作业步骤具体包括：

（1）刀盘刀具检查作业；

（2）清泥饼作业；

（3）仓内换刀作业；

（4）人仓降压人员撤离作业。

8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，刀盘刀具检查作业具体包括：

①主司机根据指令将气仓压力调整为既定开仓压力，打开泥水仓和气仓的连通阀，降低泥水仓内液位，同时观察液位变化情况和压力是否稳定，各项参数稳定后通知操仓人员可以开仓；

②作业人员开仓：作业人员进入主仓内并关闭好主仓仓门，辅助工具放入主仓内，由操仓人员把主仓压力按规定时间加压到设定压力后，作业人员打开气仓和主仓的连通阀门，待压力平衡后打开气仓门进入气仓；

③三人带压开仓，一人负责拍照检查，一人在气仓接应辅助，另一人在主仓负责联络；

④作业人员进入气仓后，首先观察液位情况，若液位稳定，则打开气仓与泥水仓之间仓门，进入泥水仓；

⑤作业人员打开泥水仓门后，小组长需要在仓门口观察仓内情况及掌子面情况，确定掌子面稳定，仓内无异常后其他作业人员才允许进入泥水仓，进行刀盘及刀具检查工作；刀盘刀具的检查作业分为以下四步进行：

第一步：清理刀盘，对刀盘内的土块、石块采用铁锹和撬杠清理，对于刀缝间的土体采用撬杠凿松，然后用高压水枪进行清洗，清洗过程中注意对掌子面泥膜的保护，避免水流直接对泥膜进行冲击；

第二步：待清理完成后，由带压开仓作业组组长对仓内的情况进行检查：

a.查看刀具运转轨迹；

b.对面板刀盘背部及刮刀磨损情况进行检查；、c.碎石机、格栅、管路、传感器进行检查与防护；

第三步：检查完成后，所有带压开仓作业人员进入气仓，并关好土仓门，然后所有人员进入主仓并关好气仓门；

⑥操仓人员开始减压，主仓降压，人员出仓；减压过程中，作业人员必须根据操仓人员的指导进行吸氧。

9.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，清泥饼作业具体包括：

对于轻微的泥饼现象，可以用泥浆或高压水清洗刀盘，借助泥饼自身的重力脱离出刀盘的表面；使用工业除垢剂或者漂白剂破坏粘土土质性状，通过刀盘注水或清洗系统将注入工业除垢剂或者漂白剂注入刀盘处，瓦解刀盘表面泥饼的结块；

由于泥饼是经过长时间挤压受热后形成，硬度极大，需要较长的清除时间，而在地质较软，或者富水地层中进行人工开仓清除泥饼，安全风险就比较大，清理泥饼前充分做好安全保障措施。

10.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，仓内换刀作业具体包括：

盾构刀盘为常压刀盘设计，仓内换刀作业可更换的刀具为刮刀，主要包括：不可常压更换的小刮刀150把(海瑞克盾构机)、162把（中铁装备盾构机）及边刮刀；依据刀具检查结果确定需要更换的刀具，在确定更换刀具后，进行换刀作业，作业步骤如下：

①进入泥水仓的操作程序同刀盘刀具检查操作流程；

②作业人员退减压出仓后，操作转动刀盘，将需要更换的刀具转到方便作业的位置，然后下一组进仓人员进入泥水仓开始刀具更换作业；刀盘控制应切换到本地控制，处于锁定状态，作业人员处于仓内期间，严禁转动刀盘，并有专人进行监管；

③刀具的更换方法

刀盘幅条背后安装专用工具，拆除刀具，并利用手拉葫芦将其运出泥水仓，将新的刀具安装，并安装定位销、紧固螺栓；

④刀具更换准则：

所有刀具除开挖岩层外，还起着保护刀盘的作用，为有效的避免刀盘的磨损，当刀具磨损到一定程度或意外损坏时，就必须将其更换，现初步作出刀具更换准则，根据以后经验，再逐步完善；

当刀具出现下列损坏情况时必须更换：合金断裂；刀具崩齿；异常磨损；刀座出现磨损等；因周边刮刀对刀盘外圈的保护起重要作用，并影响盾构机的总推力，周边刮刀出现合金脱落或磨损量达到15～20mm必须更换；

小刮刀合金掉落2个以上必须更换，切刀销轴螺栓有掉落或者松动的必须处理；

为保证盾构的正常掘进，保护刀盘刀具，滚刀或周边刮刀掉落必须进行打捞，小刮刀3把以上必须进行打捞；

⑤换刀注意事项：

a、换刀过程要佩戴安全防护用品，刀具倒运要固定，运进及运出的、工具、刀具、螺栓、定位销等物品数量要登记，并在出仓时再次核对没有物品留在气垫仓及泥水仓内；

b、在泥水仓内进行换刀时要防止螺栓等遗落；螺栓拆除时，防止对螺栓孔造成伤害；新加的紧固螺栓要涂抹密封胶后再进行安装，螺栓紧固分两次，第一次在安装单个螺栓时预紧，全部安装完成后再紧固一次，紧固力矩要达到相应标准；

c、在整个换刀期间，盾构司机应协助作业人员调整刀盘位置并密切注意泥水仓气压及液位，发现异常立即通知作业人员撤离。

11.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，人仓降压人员撤离作业具体包括：

①人仓和泥水仓之间的气垫仓门关闭；

②工作人员离开泥水仓进入人仓，通过人仓减压方案减压后离开人仓或通过人仓缓慢降压后离开人仓进入独立的减压仓进行减压仓减压方案减压；

③第二组工作人员进入人仓室，按照第一组工作人员的作业程序进行加压、检查刀盘及减压离开人仓室；

④以此类推，下一组工作人员开始工作；

⑤作业人员作业过程中，由操仓人员通过电话与人员仓管理员联系。