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常压开仓换刀专项施工方案.docx1编制依据、原则及适用范围
《中华人民共和国安全生产法》；
粤建市[2019]116号：广东省住房和城乡建设厅关于房屋建筑和市政基础设施工程施工过程结算的若干指导意见.pdf《城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法》（建质[2010]5号）；
《关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知》（建质[2009]87号）；
《石湖站～太和站区间第一册第一分册区间隧道平纵断面设计》；
土压平衡式盾构机设计图纸;
国家、省、市、市安监站及广州地铁公司其他相关法律、法规等和中铁二局股份有限公司从事类似工程所积累的施工经验和成熟的施工工艺。
（1）在充分理解施工文件、设计图纸及地质补勘成果的基础上，采用经充分论证的先进、合理、经济、可行的施工方案；
（2）明确换刀里程，换刀地点地质情况，常压换刀的施工方法和技术措施；
（3）严格贯彻“安全第一、质量为本”的原则，确保工程质量、确保施工工期、确保施工安全，全面兑现施工承诺；
（5）加强施工管理，提高生产效率。
石太中间风井～太和站盾构隧道区间长分别为1570.171m（左线）、1579.365m（右线），线路最小曲线半径800m，最大纵坡26.059‰。采用盾构法施工，筹划投入2台土压平衡盾构机进行施工。
石湖停车场～太和站区间出场线隧道长1683.372m，线路最小曲线半径500m，最大纵坡25‰。采用盾构法施工，筹划投入1台土压平衡盾构机进行施工。概况表见下表：
表21盾构区间工程概况表
表22正线地质情况统计表
表 23出场线地质情况统计表
地质分层及主要特征如下：
多呈浅黄色、灰白色、灰黄色为主，主要成份为石英，以中砂为主，部分为粗砂。含少量粘粒，饱和，呈稍密至中密，局部松散。本层主要分布在石湖站至北二环段附近及停车场南侧。
呈灰黄色、黄红色、灰白色等杂色，主要为粉质粘土、局部为粘土，含少量粉细砂及少量铁质结核，呈硬塑状。本层为中低压缩性土。
<6>碎屑岩岩石全风化带
呈棕红色、灰棕色，原岩组织结构已基本风化破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状或密实土状，主要由粉砂质泥岩，泥质粉砂岩，粉细砂岩，泥岩，粗砂岩，砾岩等岩石组成。岩石风化成土状（多为粉质粘土或者粉土），局部为砂粒状，随母岩的不同砂粒大小不一，主要为粉细砂粒径，成分多为石英和长石。本层主要分布在入段线的末端和出段线的北侧。
呈棕红色、灰棕色，主要由泥质粉细砂岩等、粉细砂岩岩石组成。岩石组织结构大部分破坏，但尚可清晰辨认，风化裂隙极发育，岩体破碎，岩芯呈半岩半土状及碎块状、柱状，岩质较软。岩石风化成半岩半土状，局部为砂粒状，随母岩的不同砂粒大小不一，主要为粉细砂粒径和粘粒，成分多为石英和长石。
呈棕红色、灰棕色，主要由粉砂质泥岩，泥质粉砂岩，粉细砂岩，泥岩，粗砂岩，砾岩等岩石组成。陆源碎屑结构为主，中厚层状构造，岩石组织结构部分破坏，矿物成份基本未变化，风化裂隙较发育，泥质、钙质、铁质胶结，岩芯较破碎～较完整，呈短柱状～长柱状，局部呈块状。岩石质量指标RQD值一般30～60%，岩体基本质量等级为Ⅳ～Ⅴ。部分地段夹微风化或强风化岩夹层。
地下水按赋存方式分为第四系松散岩类孔隙水和层状基岩裂隙水。
第四系冲积—洪积砂层为主要含水层，属中等～强透水层，地下水较丰富～丰富；冲积—洪积土层、残积土层和岩石全风化带，含水较贫乏，透水性较差。
层状基岩裂隙水主要赋存在第三系红层碎屑岩和石炭系碎屑岩的强风化带和中等风化带，由于岩石裂隙大部分被泥质充填，故其富水性不大，岩体大部分完整，地下水赋存条件较差。
2.4地面环境及周边建（构）筑物情况
石太中间风井～太和站区间隧道起于石太中间风井，线路由石太中间风井始发，向太和站掘进，沿线下穿北二环高速公路匝道、侧穿北二环高速公路桥桩、下穿荔枝湾美食园、下穿沙坑涌、下穿广从路。石湖停车场～太和站出场线区间隧道，线路由石湖停车场始发，向太和站掘进，沿线下穿民房、下穿北二环高速公路、下穿加油站广场、下穿广从路。隧道上方大部分为农田。
图21盾构穿越建筑物图
（1）石太中间风井～太和站正线区间隧道与地面主要建(构)筑物关系如下表所示：
表24石太中间风井～太和站正线区间影响范围内主要建（构）筑物调查表
（2）中间风井周围无建（构）筑物。
（3）石湖停车场～太和站出场线区间隧道与地面主要建(构)筑物关系如下表所示：
表25石湖停车场～太和站出场线区间影响范围内主要建（构）筑物调查表
为确保开仓换刀施工安全，项目部专门组建组织机构，直接负责现场各项工作的具体实施，项目组织机构详见下图。项目部各级管理人员在施工过程中按照有关规定认真组织现场施工，确保整个施工过程中的安全质量。
xxxxxXXXXXXX
（1）常压进仓、换刀设备配置情况如下：
4盾构开仓换刀方案选择
6常压开仓换刀施工工艺
6.1常压开仓换刀工艺流程
为保证开仓作业的连续、快速，必须做好充分的准备，准备工作包括预计更换刀具准备、开仓作业工具准备、洞内水电准备、洞内外通风准备等。准备工作由专人负责，完成后由相关人员审核确认。
同时开仓前根据地质勘察报告和开仓前最后一环碴样留样分析的情况、掘进参数，分析地层进一步确认是否满足开仓换刀条件。开仓前办理《受限空间作业许可证》，填写开仓换刀程序表并上报监理部，同意后进行开仓作业。具体准备工作如下：
1）跟班机修检查前体承压墙、人闸上的球阀及闸阀，对堵塞的球阀及闸阀进行疏通保证能够正常使用；
2）跟班机修对盾构机各系统进行检查保证其功能完好；
3）工区准备好照明灯具、风镐、潜水泵、风动扳手、葫芦、木板、安全带等 开仓换刀材料、工具及机料具；检查并接通冲洗管路，准备好需要更换的刀具及其附件；
4）跟班电工应提前做好照明设施，采用工作电压不大于12V的可移动式灯，灯具与线的连接应采用安全可靠绝缘的重型移动式通用橡胶套电缆线。
5）引入仓内的照明线路必须悬吊架设固定避开作业空间,照明灯具不许用电箱悬吊，照明线路应无接头；
6）跟班电工、盾构机操作手共同确认刀盘、螺旋输送机等动力设备的电源已切断；
7）进仓换刀人员应选择具有相关施工经验的工人，具有相应体检健康证明。并严格进行施工安全和技术培训，培训合格后方能进行仓内换刀工作；
8）准备进仓人员要穿戴好符合国家标准、行业标准及广州地铁规定的个人劳动防护用品。
9）当进行焊接作业时，必须合理的组织气流量和通风量，选择有效的吸尘装置，以降低窒息气体的浓度和排除烟雾与粉尘。仓内所有人员都必须穿着绝缘劳保用品。
（2）排出土仓内的上部土达到开仓条件
由盾构操作手通过操控螺旋输送机将土仓内的碴土输出，土仓最上部的土压力传感器显示数据接近为0，及土仓内渣土降至人仓门底部以下之后，暂停出渣，打开人闸内出气闸阀，如果有水则在承压墙中部打开球阀让水流出；如果此时水流不止，则打开超前注浆管中靠近中部的两个放水阀。
降低土仓压力将土仓内土和水位降至9点钟以下。打开盾构机人仓隔板位置的球阀，通过盾构机的泡沫系统通风置换土仓内空气。
（3）仓内气体含量的检测
由安质部气体检测人员携带便携式气体检测报警仪器，通过盾构机人仓隔板位置的球阀对土仓内的气体含量进行检测，如果检测气体含量超标则对土仓内继续通风置换仓内气体，直至检测合格后方可开仓。土仓内施工：有害气体CO浓度不超过0.0024%，二氧化碳浓度不超过0.5%,甲烷浓度不超过1％,硫化氢浓度不超过0.00066%,氧气浓度19~22%。
气体检测无异常后打开仓门。利用风动扳手逐部卸去仓门螺栓，观察土出至仓门下后方可卸除全部螺栓并松动仓门楔块，逐渐打开仓门。仓门打开后立即打开风机对仓内空气置换，气体检测人员对仓内气体进行进一步检测，同时可结合进行活物探试。如检测不合格或放入的小动物（小白鼠）有异常则继续通风，直至检测无异常后才能进行掌子面地质检查。
仓内易燃有害气体含量检测合格后，由盾构跟班土木技术人员查看掌子面地质条件仔细观察后签署意见，并由总工程师进行审核。判断安全后其他人员方可进入土仓进行下一步作业。
如地质条件不满足作业要求则采取加固措施或关闭仓门，选择其他位置再进行开仓。
（6）刀具检查及处理方案
由物机部技术员协助换刀人员佩戴安全带对刀具进行检查做好记录，并由机电工程师进行审核确认制定刀具处理方案。
根据掘进施工经验正面区滚刀磨损量控制在15mm以内，边缘滚刀磨损量控制在10mm以内，磨损量超出上述标准时必须进行更换。刀具出现刀鼓开裂、偏磨、刀圈断裂、刀圈崩掉、压条断裂等必须进行更换。刮刀更换标准：合金齿缺损达到一半以上和耐磨层磨损量达2/3以上进行更换。
①滚刀的磨损量和偏磨量，漏油情况，滚刀刀圈的脱落、裂纹、松动、移位等，刀具螺栓的松动和螺栓保护帽的缺损情况；
②刮刀的合金齿和耐磨层的缺损和磨损以及刀座的变形情况；
③刀盘有无裂纹、刀盘牛腿磨损及焊缝开裂情况；
④根据每把刀具的编号，记录刀具的磨损量，并提供刀具检查报告。
进行刀具处理的过程中，需有一名土木值班人员对掌子面稳定和土仓内水位情况进行巡查，并需有一名安质部人员不间断的进行气体监测。
刀具更换前在人闸仓内存放足够数量的备换刀具，注意避免挡住人仓的出入通道。详细换刀步骤如下：
①将需更换刀具的部位旋转到9点位置；
②在更换刀具部位上方前体上焊接吊装刀具用的吊耳；
③在刀盘更换刀具部位下方焊接支架吊耳，搭建人站工作平台；
④将刀具及刀座清洗干净；
⑤取刀：利用葫芦将刀具挂好，用风动工具松开刀具螺栓然后取出刀具，从人闸内转回到盾构机内；装刀：将须更换的刀具运送进到土仓，按拆刀的相反步骤将刀具装好、拧紧至设计扭矩值；
⑥原则上实行拆1把刀换1把刀的施工顺序。
（7）关闭仓门及恢复推进
刀具处理完毕关闭仓门前对土仓及刀盘前方进行全面的检查，避免工具、杂物遗留在内。检查完毕由当班班长签认机械工程师确认，确认后关闭仓门仓门关闭情况由机械工程师确认。盾构恢复掘进时开始不出碴土，待土仓内实际土高度达到土仓2/3时进行正常出土推进施工。
6.3常压开仓换刀控制要点
（一）开仓管理的主要因素
地面环境条件对开仓的限制主要包括两个方面：一是受开仓影响引起地面沉降变形对周围环境的影响；二是在刀具急需进行处理而工程地质条件不具备开仓安全要求的情况下，地面环境是否具备进行地层加固处理的条件。
（3）工作环境空气质量条件
地层内是否存在或通过地层裂隙渗入土仓内的易燃有害气体，对现场施工人员的健康及安全都构成了威胁。
刀具的使用情况应以工程地质条件为依据并应紧密结合开仓管理。在进行刀具使用计划管理时应充分考虑工程地质条件中的不确定因素。
根据具体工程的工程地质条件、工程环境条件合理地制定开仓计划。计划包括进行开仓的里程、地层情况、地层处理方案等。
（2）开仓条件的安全可靠性原则
选择工程地质适合的位置进行开仓作业，在工程地质条件不具备开仓条件的情况下，必须选择合适的地面环境对地层进行加固处理，确保开仓作业的安全。开仓前必须对仓内的易燃有害气体含量进行检测，如含量超标需置换仓内气体，直至检测含量合格后方能进行开仓作业。
（3）对地面环境影响范围小的原则
充分考虑开仓引起地面沉降变形、建（构）筑物变形等影响情况，宜选择在地面建筑物相对较少的地段减小影响范围及程度。
（4）施工过程中的通风原则
在开仓后及人员进仓作业的全过程中加强内外通风，必须保证仓内与仓外空气的流动性，保证人员作业环境的安全。
（5）开仓作业快进快出原则
做好开仓施工的准备工作遵循“快进快出”的原则，确保开仓施工的连续、快速。
开仓检查更换刀具时，为了及时准确的了解地表沉降情况，需要在开仓里程布置地面监测点，发现地面沉降数值异常时，监测人员及时向项目部汇报，项目部根据数据分析并做出相应调整和措施。正式开仓施工时监测频率保持在4小时/次，项目部可根据实际情况做出调整。
在实际监测中，将监测值达到控制基准的50%时作为预警值，当监测值达到控制基准的70%时，进入安全警戒范围，需对该地区重点监测，并采用一定的控制措施，同时当监测值达到预警值时将测量组分成2班，监测频率加密至每2小时一次。
（1）地表沉降≤30mm；地表隆起≤10mm；
采集的监测数据以数值和图形图表等多种形式描述各项监测项目的变化趋势。根据各个量测项目采集的数据进行数据处理、分析。
根据监测数据分析结果进行下列分析。
（1）随时掌握施工的安全性以提供解析结果及评价报告；
（2）根据监测数据分析结果，对解析结果进行理论分析；
监测完成后对观测资料进行整理，计算观测点的沉降量、沉降差以及监测周期内的平均沉降量和沉降速度用于反馈施工。
开仓作业必须在既定的位置进行，如因施工需要必须在其他位置进行开仓作业时，必须经充分分析论证后决定。
（2）开仓前必须进行作业安全技术交底，交底必须涵盖以下内容：
①换刀作业内容和程序、换刀作业中的危险有害因素；
③作业过程中的联络方式，紧急情况下的避险和逃生；
④换刀完成后仓内清理工作。
（3）开仓作业的一切准备工作必须提前做好，一旦开仓必须保证换刀作业立即开始。
（4）开仓后先观察掌子面的稳定情况，经判断稳定后再进入土仓作业。
（5）要严格执行对甲烷、CO等有毒有害易燃易爆气体浓度检测工作，如果浓度超标严禁进入工作面再继续通入空气，直至气体检测无异常。并采取充分的通风换气措施，使仓内的氧气浓度在作业过程中始终保持在19％以上，严禁用纯氧进行通风换气。
（6）在作业过程中由专人负责观察掌子面稳定情况和水位情况，一旦发现异常及时撤出施工人员并关闭仓门。
（7）严禁工作人员在隧道内吸烟或在盾构机内以明火作业，如需要明火作业必须经对本区域气体进行检测。
（8）每次转动刀盘时确保通讯畅通，人员和机具等撤离土仓方可转动刀盘，刀盘停转后关闭刀盘锁并拔除钥匙交于专人保管后人员方可进入土仓作业。
（9）在刀具更换过程要持续通入空气且不断对甲烷等气体浓度等进行监测，一旦发现异常气体浓度超标，工作人员应立即撤出工作面切断电源进行处理。电动机或其开关地点附近20m 以内风流中甲烷浓度达到1.5%时必须停止运转，撤出人员切断电源在进行处理。
（10）因瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气设备，都必须在甲烷浓度降到1%以下时方可开动机器。
（12）操作平台和换刀用葫芦应固定牢固，仓门应畅通严禁杂物堵塞仓门，工作面附近必须配备有效的灭火器。
（13）定期开展培训和演练；
（14）做好开仓作业组织确保施工的有序、连续尽快完成施工。
（15）仓门前张贴开仓操作流程，注意事项等。
8.2.1质量管理组织机构
为保证换刀质量管理有序监控有力，成立以项目经理为组长的质量管理组织机构全面负责本工程质量管理工作。
8.2.2施工过程中质量控制措施
由办公室会同安质部对人员进行上岗培训
施工过程中严格技术交底制度，做到先交底后施工保证换刀质量，减少不必要的返工。
（3）质量分析及奖惩制度
在各重要节点或特殊过程施工前及时召开质量分析会，总结质量工作分析质量优差的原因，及时采取纠正与预防的措施；同时严格奖罚制度明确责任人的行为标准，调动现场管理人员落实各项制度的积极性。
（4）材料物资管理措施
1）进场刀具、工具及设备须在合格的厂家或有信誉的商店采购，所采购的必须具备出厂合格证、材质证明和使用说明书。
2）材料标识：材料经验收合格后进场，进场材料要分类码放并做好标识。
项目部成立安全生产事故应急救援指挥中心，负责指挥项目部范围内可控的事故救援。
图91项目部应急救援指挥中心成员结构框图
9.2施工应急保证措施
9.2.1通信与信息保障
建立健全项目部应急通信网络，确保通信畅通。预案中涉及到的部门及人应保证相互间通讯、信息的畅通。指挥部办公室应定期调度，保证预案的及时启动。
表92紧急事故对外联络表
9.2.2应急支援与保障
项目部根据工程的实际情况和需要，配备必要的应急救援装备及物资。参与现场救援的人员应正确佩戴劳动保护用品。
事故发生后，项目部根据救援需要及时向属地交通主管部门报告，请求提供交通运输保障。对事故现场进行道路交通管制，根据需要开设应急救援特别通道。道路受损时应迅速组织抢修，确保救灾物资、器材和人员运送及时到位，满足应急处置工作需要。
项目部应掌握属地内的医疗卫生资源信息，尤其是专科医疗救护机构的资源信息，加强与急救医疗服务网络的沟通，配备相应的医疗救治药物、技术、设备和人员，提高应对安全生产事故的救治能力。
项目部建立应急救援设施、设备、救治药品和医疗器械等储备制度，储备必要的应急物资和装备。
表94应急机械设备配备表
项目部应当做好事故应急救援必要的资金准备。事故应急救援资金首先由项目部承担，项目部暂时无力承担的，与业主协调解决。
项目部建立安全生产事故应急救援专家库，为项目部研究部署应急工作提供决策咨询、工作建议。专家库成员由建筑行业或轨道交通建设领域的高级专业技术人员组成。
应急过程中需要的其它支援与保障，由项目部部协调有关部门和地方政府解决。
9.3盾构常压开仓换刀施工风险分析
结合本工程隧道线路地质水文条件、施工环境、施工方法，常压开仓换刀主要风险源包括以下内容：
掌子面坍塌、气体中毒、涌水。
9.3.2风险源分析、评价
9.4主要应急救援预案
9.4.1气体中毒事故的处理预案
（1）救援人员必须佩带防毒面具，且进入土仓救援严禁“一拥而上”，应派一名身强力壮的救援人员进入仓内，首先为中毒人员穿上安全带并用绳索与安全带上的安全绳可靠连接，然后由仓外救援人员通过绳索将中毒人员拉出至仓外，绳索拉人过程中仓内救援人员应尽量保持中毒人员头部向上并做好指挥，避免中毒人员身体特别是头部与仓室发生碰撞造成二次伤害。
（2）仓内人员全部撤出土仓后必须立即关闭仓门，以免有毒气体泄露至盾构机内造成其他人员中毒。
（3）中毒人员抢救出土仓后应立即对其中毒情况进行初步判断，若中毒人员尚有意识且意识清晰，则进行简单的处理后送医院观察；若中毒人员意识模糊甚至丧失意识但仍有心跳及呼吸，则立即清理干净其口鼻，再吸医用氧气并送医院救治；若中毒人员已无呼吸及心跳，则立即将其平躺并进行人工呼吸，等待专业医务急救人员进行抢救。
9.4.2涌水的紧急处理预案
（1）立即撤离土仓内的所有人员，关闭仓门并通过泡沫系统向土仓内泵入空气建立气压。
（2）可利用同步注浆系统向土仓内泵入膨润土建立土压。
（3）立即恢复推进建立土压。
Q／GDW 10179-2017标准下载9.4.3地面出现严重沉降甚至坍塌时的应急预案
（1)派测量人员全天24小时进行监测；一有异常情况立即汇报；
（2)若上表地面或建（构）筑物出现沉降甚至坍塌，立即向应急救援指挥部报告；
（3)应急救援指挥部接到报告后，通知指挥部成员和各专业救援队迅速赶往事故现场；
（4)在出事地点拉上警戒线和围蔽，派专人现场看守若施工过程中造成建（构）筑物出现沉降或开裂时，需要对建筑物内人员疏散的立即进行疏散；
（5)若地面或建（构）筑物出现沉降或坍塌导致人员伤亡时，立即开展救援，并向附近医院求救；
（6)立即成立抢修小组，研究制定抢修方案，对地面沉陷地区采用注浆等方式回填加固抢修。
GBT 39426-2020 城市轨道交通永磁直驱车辆通用技术条件.pdf拟常压开仓换刀平面位置图