中铁六局 510430
摘要：双模式盾构机主要用于隧道掘进施工方面，使用一段时间后，上面的刀具因为磨损要更换。在一般情况下更换双模式盾构机都是选择开仓换刀方式，但是，遇到富水灰岩地层时，因地层岩石特殊，属于裂缝发育状态，选择开仓方式更换刀具存在一定危险性。因此仓内加固方式更换刀具成为理想方式。可以确保刀具顺利更换也可以保证施工安全。本文从盾构机仓内加固换刀技术在富水灰岩地层土仓加固方法展开综述，探究土仓封管及换刀作业方式，以及提高仓内加固换刀作业安全性的措施，以期为相关工作开展提供一定参考。
关键词：双模式盾构机；仓内加固换刀；富水灰岩地层；应用
采用内加固方式更换双模式盾构机刀具，主要为确保富水灰岩地层施工安全性。在更换前要对富水灰岩地层和施工现象实际情况作出评估，调整初注水泥砂浆的比例，以此缩短初凝时间[1]；然后注入浓泥浆和油溶性聚氨酯预防盾体被包裹；使用注浆机通过隔板下方球阀向土舱内输注水泥砂浆；从地面钻孔，先压注水泥浆，采用双液浆封管；然后边清仓边换刀，按照顺序清理，提高安全性。进而施工难题得到有效解决，确保施工安全、效率[2]。
一、采用实验法调整砂浆比例，缩短初凝时间
通过采用同比例配置不同使用方式砂浆开展对比实验，寻找初凝时间最短的砂浆使用方式，然后用于双模式盾构机仓内加固换刀更换操作中。将配比好的砂浆按照原设定5个配比方式分3种拌和凝固。第一组选择自然凝固，第二组注入8%泥浆，第三组注入15%泥浆，从三组中选择两组时间凝固时间最短的继续对比实验，最终确定最佳凝固比例是：水泥：砂：水=450Kg：250kg：470kg[3]。
二、采用浓泥浆和油溶性聚氨酯预防盾体裹住
（一）施工过程中首先在盾尾和仓内注入浓泥浆，使泥浆充满盾尾、盾体和中体之间位置，预防水泥浆液进入盾体和土层之间造成盾体被包裹。
（二）通过径向孔注入油溶性聚氨酯，预防浆液包裹盾体：
①采用气泵将水溶性聚氨酯注入径向孔内。
②在注入前后使用丙酮将管路清洗一次。
③确定管路内已经被聚氨酯充满后，将径向孔的球阀打开。
④按照调整好的注入量，将聚氨酯注入，切记不可流到土仓内。
三、使用注浆机通过隔板下方球阀向土舱内输注水泥砂浆
（一）将按照水泥：砂：水=450Kg：250kg：470kg的比例配比好的水泥砂浆通过中隔板下方的球阀注入到土仓内，将3、9点钟位置的球阀缓慢打开将空气和泥浆排出，直至排出物为砂浆为止，然后缓慢打开1点钟方向球阀，将空气和稀泥浆排出，砂浆排出前关闭保压系统。在置换水泥砂浆，仓压保持在110-150KPa之间，输注的砂浆为30方[4]。
（二）等待砂浆初凝完成，再使用注浆机进行水泥浆二次输注，从10点钟位置的球阀向土仓输注，将人闸位置的球阀打开，将土仓内空气释放出来，当3点钟位置球阀有砂浆流出，继续输注水泥浆，并进行分级加压处理。以2-2.5千帕为宜。
（三）土仓完成回填操作24小时后，间隔2小时通过泄压孔评估浆液凝固程度，完全凝固后开始常压换刀。
注意事项：
① 首先对各步骤大概注浆量进行估算，当计算方量达到预期标准时，需对排气口排浆情况与土仓压力加强关注，并对下一步补浆情况作进一步评估。
② 维持仓压稳定在整个填仓过程中具有重要作用，浆液回填土仓速度小于球阀放气量，所以，在作业过程中一定要注意气压平衡系统的使用，便于进行空气补充，其目的在与确保舱内压力平衡。
③ 在进行填浆作业时，每隔20分钟反转1级螺旋机，避免其出现卡死现象。
④ 待完成砂浆回填作业后，可将膨润土注入螺旋机中[5]。
⑤ 在待填充物与填仓物凝结过程中，必须采用浓泥浆间断压注刀盘面的水管以及泡沫管，以保证管路通畅。
四、地面钻孔，先进行水泥浆压注，最终用双液浆压注封管
（一）转孔
在仓内填充作业结束后，在隧道10点位、12点位、2点位地面开展钻孔工作。
（二）注浆
当仓内填充作业结束后12小时，开始用比例为1：1的水泥浆对土仓内裂缝以及局部坍塌部位进行密实填注。压浆工作遵循间断多次原则，每次最终压浆压力均需高于2千帕，间隔应在30分钟以上，根据每次压浆量和压浆压力确定压浆次数，最少不低于3次，最后一次压浆采用双液浆压注并进行封管。
五、清仓同时换刀，一边清一边换，安全有序
在完成回填土仓作业72小时后，在常压情况下进行人工清仓，因为盾构机所在的位置的原地层为砂层，所以在清理土仓时一定要注意避免对切口环及刀盘开口进行开凿动作，并采用厚度为30毫米的木板将开口位置挡住，并用槽钢等将木板卡住[6]。确保刀盘面的砼完整性，尽可能确保常压换刀的安全性。换刀操作一定要严格遵循清理一把，更换一把的原则。
（一）清理土仓应遵循由上向下原则，在清理仓内砼时，首要准则为应先清理通螺旋机处的砼。
（二）刀具清理应遵循由下到上原则。并严格遵循清理一把更换一把的换刀作业流程。如果清理过程中出现流水现象，需及时用堵漏灵和棉絮进行 封堵处理。
（三）及时用棉絮将完成新刀更换的位置进行封堵处理，达到挡水目的。
（四）当完成所有换刀工作后，由下往上，将刀盘间空隙与下半部切口凿除。
（五）在作业前将1寸胶管、堵漏灵等物品准备好，对漏水部位行引流处理，引至人闸处[7]。
（六）人员进仓前需对第三方气体进行检测，确保其符合相关标准。
（七）在进行换刀作业时，采用消防水管或小型的轴流风机将空气压注至土仓底部，确保土仓内部形成空气循环，有空气供应。
六、提高仓内加固换刀作业安全性的措施
（一）土仓涌水涌沙处理措施
在进行土仓内换刀及渣土清理人工作业时，设置专门人员对掌子面流沙、渗水情况进行仔细观察，当有流沙、渗水情况出现时，马上通知仓内人员停止作业，若情况较轻，对流沙、渗水处进行反压封堵处理，待查明原因且得到有效控制后，再继续施工。
（二）土仓内掌子面不稳定处理措施
土仓内土体虽经过加固处理，但因为其上部土体主要依靠气压支撑，掌子面失稳坍塌风险较大，在进行换刀作业时，如果有上述现象出现，需马上停止作业，所有人员退出土仓，并将仓门关闭。待经过严格检测确保仓内安全后，在继续作业。
（三）土仓内有毒有害气体处理措施
因为仓内换刀作业是在密闭环境下进行，仓内无法排除未知气体的存在，同时因为机械设备作业过程中会有气体更换表现，仓内可能存在二氧化碳含量超标问题，因此，在进入土仓作业时，一定要留有1台气体检测仪，当其发出警报时，工作人员需及时撤出仓外[8]，待查明原因并进行有效处理后再继续工作。
七、结束语
双模式盾构机在裂缝发育灰岩地区作业时，换刀操作易引发涌沙、涌水、坍塌等施工风险，而通过采取盾构仓内加固开仓换刀技术能够有效解决这一问题，提高盾构机换刀作业的安全性，使其在危房、下穿河流等存在重大风险源条件下作业时，自身性能得到良好保障，提高掘进施工的效率和安全性。
参考文献：
[1]胡浩睿，赵立锋，孙广臣，等.盾构钢套筒接收技术在苏州地铁富水含砂地层中的应用研究[J].现代隧道技术，2018（4）：197-203.
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[3]叶文弘.福州地区气垫复合式泥水加压平衡盾构在富水砂卵石地层中带压进舱换刀关键技术研究[J].低碳世界，2017，000（034）：247-249.
[4]冯慧君，俞然刚.联合加固技术在盾构接收井富水软弱地层中的应用[J].河北工程大学学报（自然科学版），2017（34）：45-49.
[5]田瑞忠.盾构长距离穿越上软下硬富水石灰岩地层施工技术[J].铁道建筑技术，2020，No.323（04）：76-79.
[6]刘国栋，鞠义成，何普鑫.渣土保压泵送技术在富水复合地层土压盾构施工防喷涌控变形中的应用[J].城市轨道交通研究，2019，v.22；No.206（11）：39-43.
[7]董志成，陈鸿.富水硅质岩地层土压平衡盾构机掘进中刀具更换的分析与总结[J].隧道与轨道交通，2019，No.126（S2）：93-96.
[8]刘滨.高富水复杂地层中泥水平衡盾构机穿越风井施工关键技术[J].铁道建筑技术，2019，000（002）：102-105.
作者简介：
赵磊，男，山西，1989 年 9月27 日，职称：助理工程师，研究方向：双模盾构机。