為了幫助考生更好的復(fù)習(xí)2011年一級建造師考試，此處特地整理編輯了2011年一級建造師考試中鐵路工程輔導(dǎo)資料，希望可以對參加2011年一級建造師考試的各位同學(xué)有所幫助！

壓氣作業(yè)在地鐵盾構(gòu)施工中的應(yīng)用

廣州素有“地質(zhì)博物館”之稱,南北線地質(zhì)條件十分復(fù)雜,地下流砂層、地質(zhì)斷裂帶、高強(qiáng)度花崗巖孤石等,所有不利于施工的條件在廣州地下處處皆是,其困難程度被國內(nèi)外專家譽(yù)為“世界罕見”。盾構(gòu)在砂卵石上軟下硬地層中掘進(jìn),刀具磨損嚴(yán)重,因此選擇合適的時(shí)機(jī)進(jìn)艙對刀具進(jìn)行檢查及更換就成了一項(xiàng)無法回避的任務(wù)。

在盾構(gòu)工法施工中,進(jìn)艙對刀具進(jìn)行檢查處理大致有三種方法:1)加壓進(jìn)入土艙進(jìn)行檢查;2)對前方土體進(jìn)行加固后在常壓情況下進(jìn)艙檢查;3)從地面向下做豎井到刀盤前方從而實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)刀具的檢查和維修。

廣州地鐵盾構(gòu)施工主要采用的是土壓平衡式盾構(gòu)機(jī),在盾構(gòu)時(shí)利用土艙內(nèi)流動的土體來維持工作面上的土壓平衡。在施工中,碰到上軟下硬不穩(wěn)定地層或者隧道上方有建筑物是常見的,刀具的檢查更換作業(yè)十分困難,直接開艙可能造成開挖面坍塌甚至引起地面的沉陷,風(fēng)險(xiǎn)很大;對前方土體進(jìn)行加固,要耗費(fèi)較長的時(shí)間;從地面向下做豎井到刀盤前方,地面根本沒有條件處理。在此條件下,使用人閘進(jìn)行壓氣環(huán)境下刀具檢查和更換作業(yè)無疑是最佳的選擇。廣州市軌道交通三號線[天—華]區(qū)間于2004年2月成功實(shí)施了國內(nèi)地鐵施工的首次壓氣作業(yè),開艙檢查刀具或者更換刀具,取得了良好的效果。壓氣作業(yè)施工方法在廣州地鐵三號線得到積極地推廣,并使這一工法在國內(nèi)逐漸走向成熟。

1 壓氣作業(yè)的原理

壓氣工法的原理是利用壓縮空氣注入隧道,萬一隧道周圍的改良土發(fā)生微小裂隙,可藉壓縮空氣的壓力抑制地下水壓,阻止地下水滲入開挖面,維持開挖面的穩(wěn)定,給作業(yè)人員安全進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)土艙提供條件。

壓氣對開挖面的穩(wěn)定作用,可大致分為下述三種:1)可阻止來自開挖面的涌水,防止開挖面坍塌;2)由于氣壓作用于掌子面,能夠加強(qiáng)掌子面的穩(wěn)定;3)由于壓氣對圍巖縫隙起到排擠水的作用,增加了粉砂、粘土層或含有粉砂粘土成分的砂質(zhì)土的強(qiáng)度。

2 壓氣作業(yè)的地質(zhì)條件

壓氣施工也并非任何地質(zhì)條件都適用,由于覆土厚度、土質(zhì)、地下水等條件的不同,有時(shí)壓氣施工法收不到預(yù)期的效果,采用壓氣施工法前必須仔細(xì)研究。

根據(jù)地鐵隧道的埋深,以下幾種地層比較適合壓氣作業(yè):

1)粉砂質(zhì)地基:透水性差,壓氣效果好,是適合壓氣施工的地基。只要注意覆土與壓氣氣壓的關(guān)系就不會發(fā)生噴涌現(xiàn)象,基本可以防止涌水。壓氣氣壓本身的支護(hù)作用,圍巖的脫水作用產(chǎn)生的強(qiáng)度也會大大增強(qiáng)。

2)粘土質(zhì)地基:土質(zhì)軟弱,開挖面不穩(wěn)定時(shí),可依靠壓氣氣壓本身的擋土作用和脫水作用使地基得到加固,故多采用壓氣法。

3)互層地基:一般的圍巖都是由各種土質(zhì)的互層構(gòu)成,比較復(fù)雜,地下水壓也往往被不透水層隔斷。例如,即使是砂礫或砂質(zhì)層,如果開挖面的上部有粉砂或粘土等透氣性差的地層時(shí),也是較為理想的壓氣施工地層。

3 人閘

3.1 綜述

在維護(hù)和檢查工作中,利用人閘將有關(guān)的人員和他們所需要的材料運(yùn)送到土艙中,并使之處在受壓狀態(tài)下。

以德國海瑞克盾構(gòu)機(jī)為例,其人閘由一個(gè)主艙室和一個(gè)副艙室組成,兩個(gè)艙室用壓力艙門隔開。主艙室依靠法蘭與直接焊接在前體艙壁板上的過渡室連接;通過艙壁上的門可以進(jìn)入土艙; 副艙室連接在主艙室的側(cè)面。因此,進(jìn)入主艙室必須先經(jīng)過副艙室,副艙室用于在壓氣作業(yè)時(shí)的升壓和減壓過程以及緊急情況(緊急救助)。

根據(jù)艙室的容積,主艙室最多可以容納3個(gè)人,副艙室容納2個(gè)人。兩個(gè)艙室均可獨(dú)立工作,內(nèi)部都裝備有如下儀器:通訊系統(tǒng)、排氣閥和進(jìn)氣閥、計(jì)時(shí)器、壓力計(jì)、溫度計(jì)、加熱器。為了便于人閘管理員的操作,安裝有下列儀器:通向兩個(gè)艙室的排氣閥和進(jìn)氣閥,通訊系統(tǒng),帶式記錄系統(tǒng),用于記錄人閘艙室和土艙中的壓力,人閘進(jìn)氣用的流量計(jì)。排氣閥和進(jìn)氣閥僅能由艙內(nèi)人員在異常情況下使用。升壓和減壓過程通常由人閘管理員執(zhí)行。

3.2 維護(hù)/控制

每次關(guān)門之前檢查門封,如有必要予以清理或更換;每月潤滑門的連接機(jī)構(gòu)一次;在人閘使用之前,檢查是否所有的壓力計(jì)正常工作,檢查連接機(jī)構(gòu)是否狀態(tài)良好;按照規(guī)范檢查帶式記錄器的功能。

3.3 安全裝置

每個(gè)艙室都有一個(gè)安全閥,用以限制最大壓力不超過3bar;還有電話和緊急電話

4 壓氣作業(yè)

4.1 進(jìn)入土艙

作業(yè)人員通過人閘進(jìn)入土艙檢查刀盤和刀具,同時(shí)檢查傳感器和隧道的開挖面。開挖艙被定為危險(xiǎn)區(qū)域,作業(yè)時(shí)必須做好如下安全措施。

土艙中的作業(yè)人員應(yīng)該注意巖土坍塌和地下水突涌。因此,根據(jù)地質(zhì)狀況(礫石和砂質(zhì)地基、地下水),停止掘進(jìn)后,使用加入了膨潤土的泥漿并用刀盤攪勻,來穩(wěn)定和密封隧道開挖面是非常必要的。

使用膨潤土懸浮液能起到支撐和提高土壤滲透壓力的作用,開挖面的這種密封形式稱之為“泥餅”,“泥餅”與壓縮空氣系統(tǒng)保持平衡,起到薄膜的作用,保證隧道開挖面的密封。

4.2 更換刀具

4.2.1 更換刀具的準(zhǔn)備工作

1)根據(jù)地質(zhì)情況和操作模式(開放模式/土壓平衡模式)將所需的物資運(yùn)進(jìn)土艙。

2)使用吊車或者運(yùn)輸平臺將工具運(yùn)進(jìn)主艙(工作艙)。

3)通過控制板控制刀盤旋轉(zhuǎn)到需要的位置。

4)升降平臺、格柵平臺和起重設(shè)備的固定點(diǎn)均設(shè)置在盾殼上。

4.2.2 刀具的更換

為了更換刀具必須通過控制板將刀盤旋轉(zhuǎn)數(shù)次。

擰開各自的螺栓后所有刀具均能拆卸。每一次換刀后必須將螺栓再次擰緊到指定的預(yù)緊扭矩。

為了吊起并調(diào)整刀具,需要使用吊機(jī)。特別是更換滾刀時(shí),會用到帶夾持器的起吊設(shè)備。刮刀和邊緣刮刀更換時(shí),不需要特殊的工具。

5 壓氣作業(yè)注意事項(xiàng)

1)加壓操作采用分階段排土、分階段加壓的方式進(jìn)行;2)工作面最終壓力要求比設(shè)定土壓力高0.1bar~0.2bar左右;

3)在開艙作業(yè)過程中,應(yīng)盡量維持此壓力,并通過進(jìn)氣閥的操作使氣壓的變化值控制在可控范圍之內(nèi);

4)必須確認(rèn)安全后,方可進(jìn)土艙工作;當(dāng)開挖面有異常情況時(shí),應(yīng)立即組織工作人員退出土艙,關(guān)好艙門;

5)應(yīng)設(shè)置兩條以上通訊線路,保持壓力艙內(nèi)艙外、地面及外界相關(guān)單位、部門聯(lián)系暢通,如有異常,及時(shí)聯(lián)系;

6)設(shè)專人對地面房屋及地下管線進(jìn)行監(jiān)控和巡視;

7)在第一個(gè)作業(yè)人員進(jìn)入土艙前,應(yīng)持續(xù)充氣10min,以確保土艙空間內(nèi)空氣新鮮;

8)作業(yè)人員必須經(jīng)|中大網(wǎng)校|過培訓(xùn),身體檢查健康,作業(yè)前不許飲酒,作業(yè)過程中不許吸煙,不許喝含酒精的飲料;

9)作業(yè)后的6h內(nèi),作業(yè)人員不應(yīng)承擔(dān)較大強(qiáng)度的體力運(yùn)動。作業(yè)后的24h內(nèi),不許飛行和潛水,必須留在(現(xiàn)場)附近;

10)必須認(rèn)真填寫壓氣作業(yè)時(shí)間記錄表。

6 常見問題及處理辦法

1)若換刀時(shí)刀具不慎掉入土艙內(nèi),而土艙內(nèi)泥碴較多很難定位刀具及打撈時(shí),則換刀人員進(jìn)艙作業(yè)時(shí)帶上鐵鍬和編織袋,將土艙內(nèi)的碴土裝袋即可。

2)若作業(yè)過程中,發(fā)生氣管爆裂、空壓機(jī)故障等問題時(shí),首先要冷靜,想辦法穩(wěn)住氣壓,同時(shí)盡快通知作業(yè)人員進(jìn)入人閘以便及早減壓出來。

3)要做好各項(xiàng)人員安全措施及災(zāi)害防治措施。對工作人員要進(jìn)行全面體檢,體檢不合格的人員禁止入內(nèi)。要注意壓氣作業(yè)過程中因焊接、漏電、打磨等作業(yè)可能引起火災(zāi)。各種應(yīng)急設(shè)備如高壓氧艙、單架等應(yīng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。

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