压气换刀技术介绍

关于压气换刀技术介绍第一页，共四十页，2022年，8月28日

压气作业是利用压缩空气平衡盾构围岩水土压力，使其保持稳定,通过人闸实现操作人员在气压状态下检查、更换刀具等项工作。在压气作业环境是在土仓或人闸内，适用的压力范围在0.6bar～6.9bar(0.06~0.69Mpa)之间，一般在1.8～3bar，超过4.5～6.9bar时，需要采用很高的潜水技术和设备,主要作业操作者是工人(进入土仓和人闸内的检查人员)和其它辅助人员(人闸外的加压\减压操作控制人员)，作业的主要目的是检查或更换刀具.

压气作业的概念第二页，共四十页，2022年，8月28日人闸结构海瑞克人闸结构NFM设备人闸结构第三页，共四十页，2022年，8月28日第四页，共四十页，2022年，8月28日土仓内刀具和围岩检查第五页，共四十页，2022年，8月28日报告内容2022/12/19为什么要进行压气作业2压气作业注意事项4压气作业的概念1如何进行压气作业3第六页，共四十页，2022年，8月28日为什么要进行压气作业（一）最直接原因：刀盘、刀具损坏直接表现：施工参数异常（进度异常）产生原因：地质、掘进参数、违规操作具磨损最容易出现的是复杂地层，特殊地层和硬岩地层施工中。第七页，共四十页，2022年，8月28日为什么要进行压气作业（二）

刀盘在纵向油缸的推力下，使其面板上的滚刀压入岩石刀盘施加给刀圈滚动力和推力，推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体，通过滚刀对岩体的挤压和剪切使岩体发生破碎，在岩面上切出一系列的同心圆，刀具破岩的同时也是刀具磨损的过程，刀具过度磨损会给工期进度、安全和设备造成一系列不可估量的损失。第八页，共四十页，2022年，8月28日为什么要进行压气作业（三）按照一般标准，当刀具磨损达到一定范围时就应进行更换而由于地质情况就不可避免的出现带压换刀的情况。滚刀磨损更换标准○对于岩石地质◆边缘滚刀（刀位30—32）@10mm◆普通滚刀（刀位25—29）@15mm◆普通滚刀（刀位9—24）@20mm◆中心双刃滚刀（刀位1—8）@25mm○对于柔软地质◆边缘滚刀（刀位30—32）@15mm◆普通滚刀（刀位25—29）@20mm◆普通滚刀（刀位9—24）@25mm◆中心双刃滚刀（刀位1—8）@30mm第九页，共四十页，2022年，8月28日为什么要进行压气作业（四）第十页，共四十页，2022年，8月28日常压换刀过程中发生地表坍塌地面占道加固，影响交通第十一页，共四十页，2022年，8月28日为什么要进行压气作业（五）在盾构掘进过程，由于地层对刀具的磨损及其它原因，造成掘进困难，必须停止掘进查明原因。如果需要检查刀具的磨损情况及刀盘的完整性，就必须进入土仓内进行检查。由于受地层的复杂性和围岩的稳定性的影响，不是在所有地层中都能直接开仓检查。在此情况下只有通过采取其它的方法或措施才能开仓检查，如通过对地层的加固、压气作业等方法。至于采取什么技术措施，要通过对方案的技术、经济、安全等方面的综合比较，只有通过比较，进行压气作业是最合适方案，才能进行压气作业。第十二页，共四十页，2022年，8月28日换刀模式比较第十三页，共四十页，2022年，8月28日

因此，要满足安全、迅速、经济、对地面环境的零干扰的要求，必须采取带压换刀，即用气压代替开挖面水土压力，保持开挖面的稳定，作业人员在气压条件下进入土仓更换刀具。第十四页，共四十页，2022年，8月28日报告内容2022/12/19为什么要进行压气作业2压气作业注意事项4压气作业的概念1如何进行压气作业3第十五页，共四十页，2022年，8月28日压气作业流程注入膨润土浆液做泥膜操作人员、工具、材料进入主仓土仓加压、调整平衡土仓压力否人员进入土仓检查掌子面稳定换刀作业本班换刀完毕减压人员出仓准备下一班循环作业是否是确定压气施工方案减压、恢复掘进否是全部刀具完毕第十六页，共四十页，2022年，8月28日

由于受地层条件的影响,对于开仓检查有不同的方案,有直接开仓、经地层加固后开仓、带压开仓（压气作业）。采用什么方案，必须进行安全、技术、经济比较，在方案比较中应将安全放在首位。通过比较后采用压气作业方式，要进行施工作业方案的编写、审查、报审等工作，以及进行人员的准备、技术的准备、机具的准备等工作。压气作业方案的主要内容：一、工程概况；二、组织机构；三、施工准备:1、工作人员准备;2、工具准备;3、空压机检查;4、人闸检查;5、人闸加、减压试验;6、气压的确定；

四、压气作业:1、土仓加压：2、作业过程;3.加减压操作人员；五、注意事项；六、应急预案；第十七页，共四十页，2022年，8月28日人员的准备（一）

压气作业人员必须是经过培训，且通过工作前身体检查的健康工作人员。并进行相关业务培训有：

1、医学防治知识教育，使其了解减压病的发生原因及防止方法;

2、换刀作业的工作程序和工作方法;

3、仓内安全防护知识；

4、对地层稳定性的判别；

5、人闸设备的构造和压气作业设备的操作。总之压气作业人员要有经验第十八页，共四十页，2022年，8月28日压气作业人员基本守则（一）

气作业人员必须是经过培训，且通过工作前身体检查的健康工作人员。要进行医学防治知识教育，使其了解减压病的发生原因及防止方法。应严格遵守压气作业工作时间以24小时为一个周期，总的工作时间不得超过6小时进行压气作业的人员在作业前8小时内不许饮酒,作业过程中不许饮用含有酒精的饮料。在压气作业过程中不许吸烟。减压之前，更换干燥、洁净和暖和的衣服。患流感的人员不能进入人闸，这可导致耳膜破裂。当工作舱温度超过27℃时，必须采取特殊的充气方法。如果温度不能维持在27℃以下，压气作业必须停止。高温下，必须向员工提供特殊的供水装置。根据温度情况，领班决定工作的安全与否，一旦他认为温度过高而不利于安全有效地工作，就必须中断作业。减压时，人闸内的温度不允许在5分钟内降至10℃以下或升至27℃以上。第十九页，共四十页，2022年，8月28日压气作业人员基本守则（二）在压力超过1bar的环境下作业的人员，减压后应留在人闸附近或医疗舱内一段时间。作业后的24小时内，不许飞行和潜水，必须留在（现场）附近。减压后，确保观察时间并记录离开时间；接下来的6小时内，禁止剧烈运动；如果身体感觉不适或有不寻常的改变，应立即与压气主管取得联系；监视开始时和监视结束后都必须签名；在受监视期间，不准离开监视区域。第二十页，共四十页，2022年，8月28日技术准备（一）在大气压力下，检查以下项目，保证符合要求。（1）带式记录器（共3个）必须能正常工作；（2）紧急照明（共4张盏）必须能正常照明；（3）紧急电话（共6部）必须能正常通话；（4）各个压力表（共8个）必须能正常显示；（5）主舱和前舱温度计显示必须正常；（6）主舱和前舱的时钟工作必须正常；（7）主舱和前舱的溢流阀压力调为3.0bar；（8）各个手动球阀（共21个）开关必须正常；（9）流量计（共2个）工作必须正常；（10）各个密封门（共3扇）开关必须正常；（11）各个加热装置（共2套）加热必须正常。第二十一页，共四十页，2022年，8月28日技术准备（二）

试验时不要求人员进入，只进行无人压力试验，以检查主舱与前舱的各功能部件在试验压力下的工作情况。（1）主舱加压A、检查显示仪表、带式记录仪、供暖装置、钟表、温度计、电话、紧急电话及阀门、舱门密封件是否干净；B、打开主舱的带式记录器，检查工作是否正常，纸带是否足够；C、关闭主舱舱门，确保关闭正确；D、关闭舱壁密封门（通常在进行“土压平衡”工作时关闭）;并关闭主舱与前舱之间的密封门；E、人孔舱管理员缓慢地打开进气阀；F、缓慢地升高主舱的压力，直到达到工作压力；G、当主舱内压力达到工作压力时，人孔舱管理员关闭带式记录器。第二十二页，共四十页，2022年，8月28日技术准备（三）（2）主舱减压A、人孔舱管理员打开带式记录器；B、降低主舱的压力，观察主舱压力表和进气流量计；C、与此同时，人孔舱管理员同时打开排气阀，开始排气，无论如何此时压力不可以再次升高；D、调节进气阀和排气阀，直到达到排气过程所规定的缓慢而恒定的压力降低速度，进气流量计的流量值每人至少为：0.5m3/min；E、观察主舱压力表，当主舱内部的气压降到第一级压力值时，人孔舱管理员通过调节排气阀和进气阀，在规定的时间内保持压力恒定。人孔舱管理员应通过主舱进气流量计经常检查人孔舱的排气情况；F、在保压过程中重复5.2.3－5.2.6的步骤，直到舱内压力与外界的常压相同；G、人孔舱管理员关闭带式记录器并将减压过程（日期、时间、压力、等）记录在人孔舱记录本上。在整个试验过程中，必须保证所有的过程都正常。第二十三页，共四十页，2022年，8月28日机、具准备（一）

为了压气作业的顺利进行，需要准备一系列换刀工具（必要时自制）：（1）24V行灯4盏；（2）紧急照明灯4盏；（3）M46梅花扳手2把（4）手锤2把（5）手电筒4把（6）气体探测仪1台（7）检查和更换刀具的专用工具（葫芦、量尺、撬棍、风动扳手等）（8）防水照相机1台第二十四页，共四十页，2022年，8月28日机、具准备（二）

为保证压气作业的安全性，对两台电动空压机（一般盾构机自备）及一台柴油空压机进行全方位的检查维护，具体如下：（1）更换所有空气过滤器，滤油器等；（2）检查螺杆油、柴油的油位是否足够；（3）检查冷却器是否能正常使用；（4）检查电气元件是否处于正常工作状态；（5）检查机械元件是否处于正常工作状态，如三角带等；（6）检查柴油空压机的蓄电池的电量是否足够。第二十五页，共四十页，2022年，8月28日其它准备1、电话与相关岗位相连的电话安装在每个人闸仓内和人闸值班员的岗位上。2、紧急电话与相关岗位相连的紧急电话安装在每个人闸仓内和人闸值班员的岗位上。3、紧急呼叫当两个电话都无法接通时，人闸值班员和领班利用金属物轻敲人闸而相互引起注意，如果联系上，就可通过门上的窗户用手势进行沟通。4、照明

工作时每一个人闸和人闸值班员的岗位上都配备了普通照明装置和紧急照明装置，紧急装置应该定期由电气负责人进行检测。5、减压阀人闸内安装了减压阀，这些阀都由检查员预先将减压压力设置为3bar并密封起来。为了达到最大工作压力3bar，人闸内的液压压力测试值必须为4.5bar。第二十六页，共四十页，2022年，8月28日压气作业过程

膨润土泥浆在带压换刀过程中控制气压和漏气量起到极其重要的作用，为了使泥浆的效果达到施工需要，在带压换刀前应对其配比和效果进行试验。膨润土泥浆配合比发酵时间搅拌质量膨润土泥浆效果第二十七页，共四十页，2022年，8月28日膨润土泥浆注入时间

在建立气压平衡前必须向盾体周围、刀盘前方注入膨润土浆液，这是保证土层密封性能的关键。到达换刀地点前5环管片掘进时注浆到达换刀地点前最后1环管片掘进时注浆到达换刀位置后注浆第二十八页，共四十页，2022年，8月28日建立气压代替土压平衡过程

膨润土泥浆在带压换刀过程中控制气压和漏气量起到极其重要的作用，为了使泥浆的效果达到施工需要，在带压换刀前应对其配比和效果进行试验。分阶段出碴，分阶段加气压；将土仓内碴土输出至土仓的1/3高度，观察气密性能；将土仓内碴土输出至土仓的1/2高度，观察气密性性；气压值波动<0.05bar/10min，说明土仓压力稳定。第二十九页，共四十页，2022年，8月28日压气作业安全技术交底第三十页，共四十页，2022年，8月28日压气作业进舱程序签认表第三十一页，共四十页，2022年，8月28日压气作业进仓记录表第三十二页，共四十页，2022年，8月28日加压过程1、检测气密性和作业环境设备保压实验和工作环境气体质量检测。保压实验标准是一台自带空压机能够完全满足地层漏气供应量；土仓内气体是否适合人员进入需要检测。检测手段有害气体检测仪。2、加压

使用内部加压阀执行加压，加压速度应与所有员工的耳朵平衡度相适应。在第一分钟内不应超过5psi或0.34bar的压力，其后，加压速度不得超过10psi/min或0.68bar/min。一旦有人耳朵感觉不适，应停止加压，并稍微减少气体供应，直到不适症状消失才继续加压。如果再次感觉不适，就必须停止作业，将相关人员转移，并依次让盾构机内紧急工人代替作业。3、作业时间的确定

人工作业开始的时间表和工作时间通常由压气作业主管决定，特殊情况下，刀具更换需要多个人工作业同时进行。为了检查刀盘，必须安排一个相关的人工作业，压气作业主管应策划一个检查时间表，并与人闸值班员保持联络。应严格遵守压气作业工作时间以24小时为一个周期，总的工作时间不得超过6小时。第三十三页，共四十页，2022年，8月28日压气作业主要工作内容A刀盘的检查和刀具的更换B人员、材料，机具的进入C刀盘检测的评定D刀盘维修和刀具更换根据实际情况进行其他工作。第三十四页，共四十页，2022年，8月28日减压

3、减压出仓出仓减压控制是关系到作业人员健康的关键因素，避免造成减压病。制定合理的减压方案，确定减压步骤和时程。杜绝减少减压时间和跳期减压。作业人员注意保暖。出仓后不得剧烈活动。4、针对以上，制定相应的应急预案。5、严格执行人员及物料进出舱登记制度。第三十五页，共四十页，2022年，8月28