1、- 1 -盾构机盾尾刷更换施工方案1.编制依据（1）盾构机图纸；（2）盾构机使用维护技术文件；（3）区间地质纵断面图；（3）其它相关技术文件及图纸等。2.编制目的明确盾构施工中更换盾尾刷作业工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范更换盾尾刷作业施工，保障操作人员安全和更换盾尾刷作业的有序进行，满足盾构施工设计和规范要求。3.工程概况北辰科技园北站丹河北道站区间起讫里程为 DK0+841.000DK2+575.5 采用盾构法施工，盾构区间全长 1734.5m。区间隧道埋深-5.5-13.5。隧道穿越地质有：33粉土、34 粉砂、01 粘土、12 粉质粘土、粉质粘土。北辰科技园北站丹河北道站
2、区间沿线位于天津城区北部平原，受人类工程活动的影响，沿线原始的地形地貌已基本改变，地形平坦，沿线涉及的地貌单位属海积冲积滨海平原。本区间下穿永定新河、津榆公路、淀南引河、外环河、外环线，地面多为农田、鱼塘。地上左线外侧平行于线路走向分布高压线走廊。本合同段区间控制区段比较多，盾构区段下穿规划北环铁路桥，下穿永定新河、津榆公路、淀南引河、外环河，结构外轮廓距净距分别为：6.6m、8.4m、8.2m、10.6m。故盾尾刷的更换应避开多水，地质条件差及各控制区段，保证施工的安全进行。4.施工部署4.1 盾尾刷更换进度计划为确保盾尾刷更换安全有序的进行，必须有详细的时间安排，为施工计划提供有效的依据。
3、- 2 -盾尾刷更换时间安排表序号 工作内容 时间 备注12344.2 施工组织机构为确保盾尾刷更换安全按计划工期完成，项目经理部专门成立地盾尾刷更换管理小组，成员如下：职位 姓名 职责 备注项目经理 山旭红 总体协调整个项目情况 组长常务项目经理 王晓林 负责安全、质量、进度 副组长项目总工 田军令 解决施工中的技术问题 副组长生产经理 肖百胜 主抓质量和生产进度 副组长安全经理 张牛毛 总体安全 副组长技 术 范晓东 执行施工技术 组员安 全 刘超 施工过程中安全隐患问题 组员质 量 孙金廷 严格控制施工质量 组员材 料 韩冬生 提供施工所需合格原材料 组员根据现场施工需要，配置土木工程师
4、，机械工程师指导更换作业；盾构司机、电焊工等相关人员具体实施。盾尾刷更换工作人员组成如下所示。- 3 -人员安排表序号 工种 人数 职 责 备注1 管片拼装工 6 负责撑垫安装、拆除 3 人/班2 电焊工 8 负责切除损坏盾尾刷，焊接新盾尾刷2 人/组， 2h/组3 注浆工 8 负责盾尾二次注浆 4 人/班4 抽水工 2 负责土仓、盾尾抽排水 1 人/班5 杂工 6 清理油脂仓杂物、涂抹盾尾油脂 3 人/班6 土木工程师 2判断掌子面围岩、检查油缸行程、检查盾尾刷焊接质量、盾尾刷油脂涂抹质量1 人/班7 盾构操作手 2 控制盾构机各项参数，配合其他操作 1 人/班8 值班经理 2 协调地面、井
5、下、物资 1 人/班4.3 设备设施安排盾尾刷更换过程中需要的机械、工具和材料，其清单如下表：材料设备表序号 材料、设备名称 型号 数量 备 注1 盾尾刷 200 个2 气刨 500KW 2 台 采用 500KW 直流电焊机3 盾尾油脂 R90 6 桶 用于手工涂抹盾尾刷4 CO2 保护电焊机 2 台 用于焊接盾尾刷5 铲刀 4 把 用于清理油脂仓杂物6 棉花条 用于填塞第三道盾尾刷漏水点7 聚氨酯、铝管、软管、球阀、泵 500Kg 用于盾尾止水8 彩钢瓦 3 张 用于遮盖拼装机9 灭火器 ABC 4 个 用于救火抢险5.施工方案盾尾密封刷位于盾构主机的尾部，与管片紧密接触，主要起着防止水、泥
6、浆等沿着管片背部流进盾构内部的密封作用，是防止盾尾发生涌沙、涌泥和漏水的关键密封措施。密封刷的使用寿命跟注脂及管片姿态关系紧密，如正常使用，寿命一般为2000m，盾构掘进超出这个距离，密封刷将可能失效，造成盾尾漏水、漏浆，进而严重影响管片的安装和注浆效果。5.1 难点分析（1）由于地层在掘进过程中受扰动后，地层稳定性急剧下降，在已成环的盾构管- 4 -片外形成透水通道，而盾构更换尾刷时，需将两道尾刷露出成环管片外，仅有一道已损坏的尾刷作封闭，很容易造成从盾尾处喷泥涌水等塌方事故。（2）盾构掘进时，地层经扰动后，掌子面很不稳定，随着停机时间越长，地下水进入土仓，土仓压力逐渐增大。由于更换尾刷时，
7、推进千斤顶无法顶到管片，盾构机将在土仓压力的作用下产生后退，使尾刷更换工作进入进退两难境地。 （3）盾构掘进时，上一环管片在千斤顶的作用力下已经挤压密贴，很难将管片拆除漏出 2 道尾刷。（4）长时间的停机，盾构机尾部在不均匀压力作用下，易产生偏移，造成盾构间隙过大或过小，给管片安装带来困难。5.2 技术措施根据技术难点，在施工前必须准备好应对的技术措施，如下： （1）为防止尾刷更换过程中盾尾部位喷泥涌水等塌方事故，应对停机地层进行分析，宜选择相对稳定的地层进行尾刷更换，尽量避免在不稳定地层如砂层、淤泥层进行尾刷更换，在有可能的情况下，可以在预计停机更换盾尾刷的里程提前开仓检查地层是否与分析的情
8、况一致，如果检查可以换尾刷，则继续掘进至盾尾位于先前开仓位置。在掘进最后两环时，加大同步注浆量，按常规盾尾同步注浆量的 1.5 倍控制，并在盾尾后 34 环打开吊装孔进行管片背后补注浆，盾尾漏浆漏水时，采用海绵条或注入聚氨酯进行封堵，确保盾尾处地层的注浆比较饱满密实，起到对围岩的制稳、加固和有效的封水效果。 （2）为防止尾刷更换过程中盾构机在土仓压力作用下出现后退情况，可准备好用于接长推进千斤顶的接杆钢支撑，在拆除临时管片后，支顶在最后一环管片与推进千斤顶之间，制约盾构机后退。如果盾构机前方掌子面围岩稳定，则可以将土仓内的土排空，使土仓处于空仓状态，消除土仓压力对盾构机施加的作用力。（3）为解
9、决由于盾尾偏移产生盾尾间隙过大或过小引起管片难以安装的问题，在安装管片前，应对周圈盾尾间隙进行量测，确定最小间隙位置，在安装管片时，调整安装顺序，先安装盾尾间隙最小处管片，能有效解决管片安装难问题。- 5 -5.3 更换盾尾刷施工步骤及措施方案一（1）在盾构机掘进到合适地段，当油缸伸出量为 2150mm 时，此时尾盾露出加强环；尾盾露出加强环示意图（2）在倒数第 2、3 环管片的注浆孔处向管片背后注入双液浆，并保证二次注浆效果；（3）达到止水效果后，先重新紧固倒数第 1 环与倒数第 2 环管片的连接螺栓。在管片安装模式下，利用管片安装机将事先准备好的长度 800mm 的 16 个撑垫安放于管片
10、与推进油缸之间，手动将每个油缸都抵紧撑垫，利用推进油缸向前顶推盾构掘进700mm，此时露出两道盾尾刷；露出两道盾尾刷示意图- 6 -16 个撑垫布置示意图（4）移动并伸出管片安装机抓举头，将点位处的撑垫固定在安装机上，缩回点位处的推进油缸，拆除点位的撑垫，同理拆除点位的撑垫；（5）将密封刷及沟槽上的油脂、砂浆等清除干净，再开始割除尾刷。然后将尾刷割除的疤痕打磨平整，再开始焊接新的密封刷。焊完后，在新密封刷上涂抹盾尾密封油脂；（6）利用管片安装机安装点位和处的撑垫，将点位和处的推进油缸将点位和处的撑垫顶紧，然后拆除点位和处的撑垫；（7）重复步骤（5） ，更换新的密封刷，然后按照上述步骤顺次更换其
11、余密封刷（每次只拆除相邻两个点位的撑垫） ；（8）按照管片安装位置拆除对应位置的撑垫，装上管片，待所有管片安装完成、且管片螺栓上紧后，开始对盾尾加注油脂，注脂量要达到填满沟槽为止。当油脂仓油压达到 10bar 以上时取出土仓内水泵、关闭土仓人闸，恢复正常掘进。正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过 3.0bar，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。- 7 -方案二（1）加固及止水漏出盾尾刷前，对盾尾后 346 环管片进行二次注浆，减少或止住盾尾漏水，拆除管片后，沿盾尾一周用棉花条填塞最后一道盾尾刷与管片的缝隙，并按 80cm100cm间距埋入 10mm 软管，进行聚氨酯注入（聚氨酯注入压力 2b
12、ar），彻底封堵盾尾后来水。同时根据此时刀盘前围岩为微风化岩层，且隧道顶部为 4m 厚、岩层的情况，土仓碴土出空，并打开人闸，用 1 台 2.2KW 水泵不间断的将土仓内积水排出，确保刀盘前方水不向盾尾流。（2）露出盾尾刷由于我项目部盾构机盾尾共设三道尾刷（见下图），推进千斤顶最大伸长长度为S=2150mm，正常推进无法露出盾尾刷，因此采取拆 1 环管片的办法露出盾尾刷。盾构机拼装完成后（K 块不拼装）再掘进 1200mm，在倒数第三环进行一次二次注浆，确定盾尾不漏水后拆除最后一环，露出 2 道盾尾刷。在推进过程中由土木工程师仔细观察最后一环 K 块位置盾尾刷露出量，当第 2 道盾尾刷完全露出
13、后，立即通知操作手停止掘进。盾尾刷示意图（3）拆除管片确认 2 道盾尾刷可以全部露出后，由拼装手拆除管片，按照 CBA3A1A2顺序拆除 348 环管片，将 2 道盾尾刷全部暴露。此时发现盾尾有漏水，立即用棉花条沿着最后一道盾尾刷将其与管片间缝隙填塞，并按 80100cm 间距安装（4）清理盾壳及油脂仓管片拆除后，立即进行清理工作，2 人同时用铲刀将盾壳、油脂仓内附着的砂浆、油脂等杂物清理干净。在清理杂物同时，检查油脂注入孔是否畅通。（5）切除损坏的盾尾刷由电焊工 2 人一组，采用气刨将盾尾刷切除。切除前用彩钢瓦将拼装机油管、电缆等部分遮盖，避免电渣损坏设备。切除时由上往下，由外而内切除，逐个
14、取出损坏的盾尾刷。切除完成后将盾尾刷位置杂物清理干净，并确保干燥。（6）新盾尾刷焊接软管，进行聚氨酯注入。- 8 -全部切除并清理完成后，开始焊接新盾尾刷。仍是 2 人 1 组，每组 2 小时，每班 2 组人。焊接时，先焊接第 2 道盾尾刷，且起点位置为 3 点位，收点位置同样为 3点位。第 1 道盾尾刷在第 2 道焊接完成后焊接，起点位置为 9 点位，收点位置同样为9 点位。盾尾刷安装顺序为依次搭接安装，在最后 1 块焊接时，尾刷稍宽，经过仔细量测后按尺寸切除，确保两块尾刷之间有足够搭接长度。焊接采用 CO2 保护焊，每组中 1 人在前摆放盾尾刷并点焊，另 1 人将盾尾刷焊牢。焊接质量经过土
15、木工程师验收后进行油脂涂抹。（7）盾尾油脂涂抹在盾尾刷全部焊接完成后开始盾尾油脂涂抹工作。每班 3 人同时进行盾尾油脂涂抹作业，涂抹油脂采用 WR90 型手涂盾尾油脂。涂抹时分层将钢丝刷拨开后填入油脂，涂抹后每层油脂填塞饱满，不掉落、不漏涂。油脂涂抹质量须经土木工程师检验合格后进行管片拼装。（8）管片拼装在盾尾刷手涂油脂验收合格后，拼装第 348 环管片，管片拼装前量测盾尾间隙，进行管片选型。由于盾尾底部长时间受力，底部盾尾间隙较大，而上部盾尾间隙过小，管片安装时，按先上后下进行。重新拼装 348 环管片。管片拼装完成后，用盾尾油脂泵向油脂仓内注入油脂。（9）恢复正常掘进当油脂仓油压达到 10
16、bar 以上时取出土仓内水泵、关闭土仓人闸，恢复正常掘进。正常掘进时应当注意同步注浆压力不得超过 3.0bar，以免击穿盾尾，再次造成盾尾刷损坏。6.质量要求（1）防止掌子面坍塌； （2）防止盾尾大量涌水；（3）防止火灾；换盾尾刷需要进行大量切割、焊接工作，而工作环境有大量油脂存在，极可能引起火灾；（4）防止高处坠落；由于隧道较高，人员在高处作业可能有风险；7.盾尾刷更换安全及预防措施7.1 掌子面坍塌开仓前根据出碴岩样进行分析判断是否与勘察资料相符合，满足开仓要求。- 9 -（1）一旦开仓后出现掌子面坍塌应立即关闭土仓人闸。（2）对刀盘附近地表进行持续监测，如果地表出现沉降异常，应立即封闭沉
17、降区地表，再进行其他加固处理。（3）观察盾尾是否出现漏水现象，如果盾尾漏水较大，则采用棉絮堵塞漏水点，并注聚氨酯。7.2 盾尾大量涌水如果发现盾尾大量涌水，应分析水源。若水是由掌子面涌来应先查看掌子面是否坍塌或土仓内积水是否在抽排；若掌子面坍塌则在堵塞盾尾漏水点同时按第 1 条进行应急处理；若水积水没有及时抽排则立即启动螺旋机排水，再用水泵抽排土仓积水。若水是由盾尾后方涌来，应立即用棉絮堵塞漏水点，并埋入注浆软管，注入聚氨酯。7.3 火灾在动火或电焊前必须在工作区附近配置足够的灭火器，灭火器选择 ABC 干粉灭火器。一旦发生火灾立即停止焊接或切割，关闭设备电源，用灭火器灭火，禁止用水灭火。7.
18、4 高处坠落人员在高空作业时必须按规范要求佩戴安全帽、安全带。作业平台必须经安全员检查合格方可使用。一旦人员从高处坠落，应立即进行止血，并立即送到地面由项目部安排送医院救治。7.5 安全总则（1）开工前做好施工现场安全生产教育工作和管理工作，与外包单位签订好安全协议书，做好一级交底和二级返回工作。（2）全体现场施工人员必须严格遵守安全生产六大纪律，遵守国家规定的条例和企业规定的有关规章制度。（3）建立安全管理网络及安全管理责任人网络及各类网络，项目体人员必须签安全生产岗位责任工作。（4）按规定挂牌工作，建立安全管理台帐、消防安全台帐及外包工管理台帐。（5）分部分项安全施工交底工作必须由当班施工
19、员根据当时施工条件及作业环境，生产条件作安全交底，并要有记录。（6) 盾尾刷更换必须在保证盾构作业安全的条件下进行，更换完成后，必- 10 -须保证盾构能正常掘进。8.应急预案8.1 事故类型及危害程度分析由于盾尾密封刷的更换时在盾构掘进的过程中进行，具有一定的危险性。在更换过程中可能发生火灾、漏水、掌子面坍塌、高处坠落等险情。一旦发生事故可能造成人员受伤、机械损坏，甚至可能会造成人员死亡，给公司造成巨大的经济损失。8.2 应急救援责任制及领导小组组织机构事故应急救援工作实行施工第一责任人负责制和分级分部门负责制，由安全事故应急救援小组统一指挥抢险救灾工作。当重大安全事故发生后，各有关职能部门
20、要在安全事故应急救援小组的统一领导下，按要求，履行各自的职责，做到分工协作、密切配合，快速、高效、有序地开展应急救援工作。（1）项目应急救援领导小组领导小组组长：王晓林 （电话：18802263222 ）副组长：田军令（电话：13920022796 ） 艾厚军（电话：15990159911 ） 肖百胜（电话：13821701860 ） 李红（电话 18680958800： ）组员：范晓东（电话：13612120364 ） 刘超（电话：18630889553 ）韩冬生（电话：18920559335 ）（2）项目应急救援领导小组成员及组织机构各部门任务分工项目经理：在应急救援工作中全面负责，应急救
21、援总指挥。项目副经理：负责现场组织、指挥应急救援工作，为救援现场人力、物力、财力资源的总调度。项目总工：参与制订应急救援技术方案，并负责指导方案的实施运行；参与调查事故发生的原因和制订事故处理方案。现场工长：负责应急救援过程中做好内外联络、沟通和接待工作。安全经理：在应急救援工作中提供总体技术支持，组织制订应急救援技术方案并指导和监督实施。负责组织事故原因的调查和处理工作。安质部：负责组织制订应急救援技术方案，并负责监督、指导现场实施；负责应急救援工作中的联络、沟通和协调工作；负责调查事故发生的原因和制订事故处理方案。物设部：参与制定应急救援技术方案；负责做好应急救援过程中所需设备、物资- 1
22、1 -的协调；参与事故原因的调查和处理。财务部：负责做好应急救援过程中所需资金的提供。计划部：负责组织医护人员做好对受伤人员的现场救护工作。应急救援队（若干施工队）：由各施工队长负责，负责直接参与或配合专业抢险队伍参与抢险救援。项目经理：山旭红常务经理：王晓林副经理：肖百胜副经理：田军令副经理：张牛毛工程部：范晓东 工经部：李磊安质部：刘超机物部：韩东生 办公室：周程程 财务部：王 斐施工班组图 7-1 应急领导小组组织机构图8.3 应急救援小组的主要职责（1）发布启动和解除重大安全事故应急救援预案的命令；（2）按照程序的规定，组织、协调、指挥重大安全事故应急救援预案的实- 12 -施，尽全力
23、减少人员伤亡和财产损失；（3）根据事故发生状态，统一部署应急预案的实施工作，指挥各部门有条不紊的进行抢险救灾工作；（4）在救灾过程中随时掌握现场情况，并对现场出现的问题采取适当的处理措施；（5）在负责区域内为事故现场紧急调用各类物资、设备、人员、防火用具并提供场地，抢险救灾结束后要负责督促事故单位及时归还或给予补偿；（6）事故发生后，应急救援小组要及时向上级有关部门汇报。对于超出自身处理能力的事故，要及时请示；（7）对于在重大安全事故应急救援、抢险救灾工作中成绩卓著的部门和个人，安全事故应急小组应给予其适当的表彰和奖励。对不履行救援职责的，延误隐瞒安全事故的，依照有关规定给予处罚。构成安全事故
24、责任罪的，移交司法机关追究刑事责任。8.4 应急救援小组成员的职责与分工项目经理部根据实际，特成立应急领导小组，具体如下：总指挥：山旭红、王晓林 （电话：18802263222 ） （1）事后处理组副组长：田军令（电话：13920022796 ） 艾厚军（电话：15990159911 ） 事故调查组和善后处理组主要负责事故发生后，对事故的原因进行调查，以及事后处理工作，安抚亲人，并将受伤人员送至医院急救。对其进行照顾，安排其与亲人的起居生活。（2）事故抢险组肖百胜（电话：13821701860 ） 张牛毛（电话：18635088672）事故抢险组负责事故发生时，在第一线对事故进行抢修，使事故造
25、成的损失最低，降低伤亡事故的发生。（3）物资保障组组员：范晓东（电话：13612120364 ） 刘超（电话：18630889553 ）物资保障组负责应急物资的准备，以及在抢险过程中所需的各项应急物资。（4）综合协调组韩冬生（电话：18920559335 ）- 13 -综合协调组负责事故发生过程中各部门的综合协调工作，以及事故发生后的向上级汇报、对外联系医院进行抢救，接待新闻媒体等工作。8.5 应急处理基本原则1)迅速行动、灵活应对。应急救援领导小组要在接到报警后立即启动预案并迅速赶到现场实施救援；2)以人为本。险情处理应首先保证人身安全（包括救护人员和遇险人员） ；3)强化防护，迅速疏散无关
26、人员，防止再次事故发生。8.6 现场处置程序1)发生事故后，现场负责人第一时间报应急领导小组组长，领导小组应立即启动应急预案。领导小组根据事故情况进行救援或拨打急救电话，通报事故地点所在地区的正确方位、事故性质、发生情况，并派人在道路及大门口迎接 120 急救人员，做好引导工作。2)总指挥负责现场全面组织协调工作，副指挥带领相关人员负责事故现场抢救。事故现场应立即用警示带围起来，与救援无关人员严禁入内，并做好防护措施，防止二次事故发生。3)及时抢救被砸人员或被压人员，最大限度的减少重伤程度，如有轻伤人员可采取简易现场救护工作，如包扎、止血等措施，避免造成重大伤亡事故。4)安质部人员负责现场的保
27、护、调查工作。做到事故原因查清不放过、事故责任人没有严肃处理不放过、广大职工没有受到教育不放过、防护措施没有落实不放过。8.7 安全事故应急救援流程（1）事故发生初期，事故现场人员应积极采取应急自救措施，同时启动施工现场应急救援预案，实施现场抢险，防止事故的扩大。前期部等部门应尽快恢复被损坏的道路、水电、通信等有关设施，确保应急救援工作顺利开展。 （2）安全事故应急救援预案启动后，应急救援小组立即投入运作，组长及各成员应迅速到位履行职责，及时组织实施相应事故应急救援预案，并随时将事故抢险情况报告上级。（3）事故发生后，在第一时间抢救受伤人员，这是抢险救援的重中之重。保卫部门应加强事故现场安全保
28、卫、治安管理和交通疏导工作，预防和制止各种破坏活动，维护社会治安。（4）当有重伤人员出现时救援小组应及时提供救护所需药品，利用现有医疗设施抢救伤员。同时拨打急救电话 120 医疗援助。其他相关部门应做好抢救配合工作。- 14 -（5）事故报告：重大安全事故发生后，事故单位或当事人必须用将所发生的重大安全事故情况报告事故相关监管部门：发生事故的单位、时间、地点、位置；事故类型(倒塌、触电、机械伤害等)；伤亡情况及事故直接经济损失的初步评估；事故涉及的危险材料性质、数量；事故发展趋势，可能影响的范围，现场人员和附近人口分布；事故的初步原因判断；采取的应急抢救措施；需要有关部门和单位协助救援抢险的事
29、宜；事故的报告时间、报告单位、报告人及电话联络方式。（6）事故现场保护：重特大安全事故发生后，事故发生地和有关单位必须严格保护事故现场，并迅速采取必要措施，抢救人员和财产。因抢救伤员、防止事故扩大以及疏通交通等原因需要移动现场物件时，必须做出标志、拍照、详细记录和绘制事故现场图，并妥善保存现场重要痕迹、物证等。8.8 应急物资准备应急物资清单序号 应急物资设备 应急功能和作用 现存放位置 数量 状况1 急救车辆 运送伤员 本项目部 1 辆 完好2 担架 抢救伤员 本项目部 1 套 完好3 急救箱 急救药品 本项目部 1 套 完好4 对讲机 应急联络 本项目部 2 部 完好5 扩音器 紧急告知和疏散人群 本项目部 1 台 完好备注：1）急救箱内配备有消毒剂、纱布、止血药品、剪刀、胶带、红花油、碘酒、医用绷带等应急物品。2）项目部仓库设应急物资装备存放区域，应急物资装备由安质部统一管理，有仓库管理员看管，应急物资装备只允许在应急抢险时开启使用，平时禁止任何人私自挪用。安质部每月对应急物资进行清查检验，及时更新过期或失效的物资，补充数量不- 15 -足的应急物资，购置新增项应急物资。
