内容发布更新时间 : 2024/5/17 19:06:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

大直径泥水盾构施工中常压换刀技术及经济性浅谈

赵 斌

【摘 要】【摘 要】在江底工程施工过程中一旦刀具破坏，会使盾构机的扭矩增大，并且对整体刀盘有很大的磨损性，从而影响施工进度这个时候就必须进行换刀作业。以南京地铁十号线南京过江隧道施工为例，说明常压换刀在施工中的作用。

【期刊名称】科技展望 【年(卷),期】2015(000)023 【总页数】2

【关键词】【关键词】南京过江地铁隧道施工 常压换刀 成本

1 前言

目前，国内盾构法施工在城市地铁、穿江越河隧道等工程建设中的应用非常普遍，并且大直径、长距离的盾构隧道在穿江穿河工程中也明显增多。由于大直径隧道多为软硬不均的复合地层，江底、河底、海底隧道多为冲洪积形成的砂卵石地层和软硬不均的互层，盾构机刀具的磨损速度很快，在施工中需经常检查、更换刀具，常压换刀工法的有效运用成为该类工程顺利施工的关键。

2 工程概况

2.1工程位置和环境

D10-TA03标段起点位于长江北岸的中间风井，中间风井位于既有纬七路过江公路隧道与浦口制水厂间。线路出中间风井后，在纬七路过江隧道南侧向东依次穿越长江北岸大堤、城南河、潜洲、长江主航道、梅子洲江防大堤，到达江心洲站。本工程穿越地层以粘土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、卵石、圆砾为

主，为强透水软土地层。其中长达1760m长度掘进断面内含有卵石圆砾地层，720m长度卵石圆砾地层超过断面的50%，全断面卵石圆砾地层长度长达180m；区间在里程CK12+715～CK12+745进入强风化砂质泥岩层1.51m。为盾构隧道施工带来了很大困难。

3 盾构机过江隧道施工

针对南京长江隧道盾构段主要穿越地层为粘土层、粉细砂、砾砂和圆砾复合地层，在砾砂和圆砾复合地层刀具的磨损比较严重，且由于盾构在长江底进行掘进，埋深大，水压高，开挖面土体自稳性差，高压进仓换刀风险很大，在此超大直径盾构常压换刀施工技术的应用优点就体现出来。

4 常压换刀特点

优化后的常压换刀主要特点如下： 4.1安全性更高

传统的高压进仓作业需要在几倍大气压下工作，并需要直接面对掌子面，并且，大直径穿江越河隧道切口压力动辄超过6bar，已经超出国家标准允许的最高3.5bar的高压作业压力，无疑具有极高的风险。而常压换刀时，整个换刀工作处在常压下，作业条件好，安全性高。 4.2工期短

常压换刀，平均2小时更换一把刀，一次停机换刀只需要2～3天时间，相比高压进仓作业每次进仓只能工作1.5小时，出仓减压需要3～4小时，每次检查/更换刀具约需要12～15天，常压换刀相对高压换刀效率提高了4~5倍。 4.3施工成本低

高压换刀每次高浓泥浆制备需要超过30万元，专业潜水人员作业费用150万

元。常压换刀每次泥浆费用5000元以下，换刀人员每次换刀作业特殊作业津贴2万元，施工直接成本明显减少。常压换刀每次必高压换刀节约15-20天，误工成本、设备折旧等间接成本减少明显。

5 刀具检查及更换计划

从盾构机的刀具设计及耐磨性对砾砂层地质条件的适应程度分析，刀具磨损主要的形式为：1、正常开挖土体造成的磨损，2、由于渣料流动或在开挖仓底部堆积而造成的二次磨损，3、由于冲击而造成的刀具崩裂。实践证明，在砾砂层中掘进，二次磨损为刀具主要的磨损形式，尤其是刀盘边缘部分刀具。 在该段地层中盾构掘进施工，为有效地避免刀具过度而磨损损伤刀盘，刀具的检查与更换作业将是经常性的工作。 5.1定期检查及更换计划

定期开仓刀具检与更换计划主要根据预估的刀具磨损量设定一定的检查频率，主要以边缘刀具在砾砂层中的定期检查/更换为主。

根据南京长江隧道的统计数据，在砾砂地层中，改进后的边缘刀可以掘进120-130环。南京地铁十号线过江隧道盾构机直径缩小至长江隧道盾构机的约2/3，简单类比估算，若使用类似南京长江隧道的刀具，边缘刀可以掘进约180环（360m）。南京地铁十号线过江段，由于穿越约1800m的砾砂地层，因此，可以得出：南京地铁十号线可能需要更换刀具5次，隧根据地层状况，结合其他需要计划停机的项目，规划了5次停机换刀：

第一次刀具检查/更换：安装P2.3泵时(约950m刀头里程)

第二次刀具检查/更换：进入复合地层180-200环(约1360m-1400m) 第三次刀具检查/更换：安装P2.2泵时(1950m)