李書鵬

(洛陽九久科技股份有限公司，河南 洛陽 471000)

1 項目概況

項目區(qū)間全長1 187.7m，隧道洞身所經(jīng)地層主要有軟～硬塑黏性土，強/中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖以及上部為粉質(zhì)黏土、下部為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖形成的軟硬不均地層，其中全斷面中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和軟硬不均地層約占77.8%，巖層最大單軸抗壓強度為55.8MPa。區(qū)間采用2 臺?6 460mm 土壓盾構(gòu)進行掘進施工，刀盤結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 刀盤結(jié)構(gòu)

當區(qū)間左線刀盤掘進至500 環(huán)位置時，參數(shù)出現(xiàn)明顯的異常波動，經(jīng)停機開倉檢查發(fā)現(xiàn)刀盤面板中心?700mm 范圍內(nèi)磨損嚴重，最大磨損深度達130mm，該區(qū)域的3 把中心刀均已掉落至土倉內(nèi)，其他5 把中心刀的安裝螺栓均已松脫。刀盤中心磨損示意圖如圖2 所示。

圖2 刀盤中心磨損區(qū)域

考慮到項目工期比較緊張、盾構(gòu)停機位置埋深較深，最重要的是刀盤已進入全斷面中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖地層中，掌子面比較穩(wěn)定，經(jīng)綜合分析，最終決定在隧道內(nèi)對刀盤磨損部位進行修復(fù)，修復(fù)工作主要包括兩方面：更換中心刀箱1#～6#支撐板和修補刀盤面板磨損區(qū)域。刀盤停機所處位置如圖3 所示。

圖3 刀盤所處位置的地質(zhì)情況

2 修復(fù)措施

2.1 準備工作

1)組織所有管理人員熟悉施工流程和修復(fù)方案，對所有參與人員進行技術(shù)交底和安全教育，明確職責(zé)要求和安全注意事項，確保實施過程中各環(huán)節(jié)無障礙溝通。

2)對盾構(gòu)后部5 環(huán)管片進行二次注漿，漿液類型為水玻璃和水泥雙液漿，防止盾構(gòu)后方來水給修復(fù)作業(yè)帶來影響。

3)根據(jù)刀盤修復(fù)人員的身材以及修復(fù)過程中的活動范圍，確定掌子面維修孔的開挖尺寸，為避免巖石應(yīng)力影響維修孔出現(xiàn)裂紋或其他危險情況，維修孔要無規(guī)則開挖，且周邊“放坡”處理。

4)土倉內(nèi)空氣持續(xù)流通是保證修復(fù)工作順利實施的主要因素，由于刀盤修復(fù)過程中產(chǎn)生的煙氣是往上漂浮，所以排風(fēng)管道要放置在土倉的上部，送風(fēng)管道要放置在刀盤中心線以下，這樣在土倉內(nèi)就形成了空氣循環(huán)，循環(huán)能力要保證在1min 內(nèi)將土倉內(nèi)的空氣循環(huán)一遍。土倉內(nèi)空氣循環(huán)示意圖如圖4 所示。

圖4 土倉內(nèi)空氣循環(huán)

2.2 具體實施措施

2.2.1 更換中心刀箱1#～6#支撐板

在更換支撐板的過程中，一定要保證中心刀箱整體的焊接強度和新支撐板的定位精度。

1)為保證中心刀箱和刀盤的焊接強度，將磨損區(qū)域中心刀箱兩側(cè)和刀盤的貼合位置分別刨割出坡口，并打磨平整光滑，然后采用窄焊道、薄焊層、多層多道的方式進行焊接。焊接示意圖如圖5 所示。

圖5 磨損區(qū)域中心刀箱和刀盤焊接

2)將中心刀箱1#～6#支撐板按照1#、3#、2#、4#、6#、5#的順序分別刨割下來，并將刨割面打磨平整光滑，刨割過程中要盡量較少對支撐板和刀箱之間貼合面的傷害，以保證后續(xù)新支撐板的定位精度。

3)轉(zhuǎn)動刀盤，使中心刀箱處于“1”字狀態(tài)，用事先加工好的工裝將6 件支撐板分別定位，保證各支撐板的“V”形槽共面且間距一致，然后分別點焊固定。為避免各支撐板在焊接過程中出現(xiàn)移位的情況，在支撐板的前后各固定一塊筋板，使之成為一個整體，如圖6 所示。

圖6 支撐板焊接前加固

4)轉(zhuǎn)動刀盤，使中心刀箱處于“一”字狀態(tài)，分別對3 個支撐板進行焊接，焊接前用氧乙炔焰進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度200～250℃。焊接時采用窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接方式，盡量減小焊接變形，保證焊接質(zhì)量和強度。焊接完成后，將刀盤轉(zhuǎn)動180°，用相同方法焊接另外一側(cè)的3個支撐板。

2.2.2 修補刀盤面板

由于刀盤面板呈弧面磨損，若直接用焊肉堆滿，則發(fā)熱量太大，極易造成周邊區(qū)域變形，甚至將周邊焊縫拉裂，所以在修補過程中要采用貼焊鋼板并敷焊耐磨層的方式進行修補。

1)根據(jù)刀盤面板磨損的深度刨割磨損區(qū)域，將弧面刨割成平面并打磨平整，然后根據(jù)具體尺寸裁割鋼板并點焊定位。

2)用氧乙炔焰對貼焊鋼板周邊坡口進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度200～250℃。然后采用窄焊道、薄焊層、多層多道的方式進行焊接，盡量減小焊接變形，保證焊接質(zhì)量和強度。

3)在修補后的刀盤面板表面敷焊網(wǎng)格狀耐磨層，避免在后續(xù)施工過程中出現(xiàn)早期磨損的情況。

具體實施情況分別如圖7～圖9 所示。

圖7 鋼板點焊定位

圖8 鋼板焊接

圖9 敷焊耐磨網(wǎng)格

3 注意事項

1)作業(yè)前的準備工作一定要考慮周全并落實到位，這直接關(guān)系到后續(xù)工作是否能夠安全、順利地進行。

2)由于在焊接和刨割過程中產(chǎn)生的煙氣都是向上漂浮的，所以在用氣體檢測儀實時監(jiān)測倉內(nèi)氣體變化情況時，要以操作人員周圍的氣體變化情況為準。

3)在修復(fù)過程中，刀盤的轉(zhuǎn)動與否一定要由專人負責(zé)溝通，作業(yè)期間要鎖住刀盤。轉(zhuǎn)動刀盤前，一定要確保所有人員、設(shè)備、工具等均不在倉內(nèi)；轉(zhuǎn)動刀盤后，一定要將刀盤沖洗干凈。

4)要由專人實時監(jiān)測掌子面的穩(wěn)定情況和刀盤所處上方地面的變化情況。

5)由于空間狹小，只能有一人進行修復(fù)作業(yè)，為安全起見，一定要由專人負責(zé)和倉內(nèi)修復(fù)人員的實時溝通。

6)由于作業(yè)空間非常潮濕，倉底最大水深達2m，作業(yè)人員在修復(fù)期間必須穿戴絕緣手套和絕緣鞋。

7)由于倉內(nèi)空間狹小，空氣流通不暢，工人在施工過程中要輪流作業(yè)，30min 更換一次。

8)焊接時，焊機的連接線一定不能連接到盾體上，因為這樣的連接方式可能使焊接電流直接穿過刀盤主驅(qū)動，將導(dǎo)致刀盤主驅(qū)動的損壞。

4 結(jié)語

通過對刀盤修復(fù)作業(yè)的合理統(tǒng)籌和對各環(huán)節(jié)的嚴格把控，終于安全順利地完成了此次刀盤修復(fù)工作。盾構(gòu)恢復(fù)掘進后，采取了控制施工參數(shù)、加強刀具檢查頻次等措施，使盾構(gòu)在后續(xù)掘進直至貫通的過程中，無異常損壞情況，保證了施工的順利進行。此次刀盤的成功修復(fù)，降低了經(jīng)濟損失、保證了項目整體工期，相信能夠為其他項目類似工況下的修復(fù)工作提供借鑒和參考。