国内盾构开舱技术现状与风险管控

于宝敏， 季玉国

(1. 中铁十九局集团有限公司， 北京 102600； 2. 上海建通工程建设有限公司， 上海 200031)

0 引言

随着我国经济的快速发展，地铁隧道及过江跨海隧道建设得到突飞猛进的发展，盾构隧道占有绝对优势。同时，盾构技术以其安全、快速、高效等优势成为了重大交通等基础设施建设中不可或缺的关键技术，尤其在大型穿江越海隧道建设中得到了广泛应用。

由于盾构工程的复杂性，盾构在掘进较长的距离后，其刀具、刀盘的磨损将不可避免； 地层的特殊性以及操作管理上的失误，也会造成盾构刀盘、刀具和机械的磨损及损坏，不可避免地要进行停机开舱检修。因此，选择合适的开舱方式和开舱时机对盾构进行检修并对刀具进行检查和更换已成了盾构隧道施工中一项无法回避的任务。目前成功完成盾构开舱、刀盘修复及换刀的工程案例有： 南京地铁某盾构区间的竖井刀盘修复、南京地铁过江隧道直径11.76 m的泥水盾构江底带压刀盘修复及换刀、南京长江隧道江底带压刀盘修复及带压换刀、南京扬子江隧道饱和带压换刀及刀具改进、南京地铁宁和城际盾构带压换刀、成都地铁挖孔桩辅助降水进行的常压换刀、广深狮子洋隧道带压换刀以及长沙湘江隧道基坑降水开挖进行的刀具更换等。

盾构开舱作业量大、风险大、危险性高。因此，需要认真对待，以减少事故的发生。目前关于盾构开舱技术已有不少文献进行了介绍和分析。姜腾等[1]针对泥水盾构开舱采用自制的泥膜气密性试验装置开展了泥膜气密性试验； 罗忠等[2]对土压平衡盾构压气开舱的风险进行了分析，并提出了一些控制措施； 王海涛等[3]针对无水砂卵石地层下土压平衡盾构常压开舱施工，简要介绍了常压开舱舱内地层加固施工方法； 姚占虎等[4]针对大直径盾构提出了盾构压气条件下饱和法开舱作业技术； 孙善辉等[5]研究了大直径泥水盾构饱和气体带压进舱技术，为国内饱和气体带压技术提供了依据和技术支持； 文献[6-9]分别研究和介绍了国内超大直径泥水盾构在复合地层及超高压条件下水下盾构带压开舱和换刀技术； 黄学军等[10]进行了泥水大直径盾构带压进舱气密性分析试验； 翟世鸿等[11]介绍了国内首例泥水盾构泥浆潜水带压进舱作业技术，讨论了潜水带压进舱的优点和下一步研究方向； 张英明等[12]对饱和带压开舱技术的相关设备及操作方法进行了详细介绍。这些研究和分析主要集中在某种盾构类型或某一项关键技术，未对盾构开舱技术进行全面系统的分析，因此，有必要对盾构开舱技术进行归纳总结，分别对土压盾构和泥水盾构开舱作业和动火作业进行全面的分析和研究。本文主要以南京扬子江隧道饱和气体开舱带压换刀、南京地铁过江隧道及国内轨道交通盾构带压开舱等工程为例，对国内盾构开舱技术现状、开舱目的和开舱风险管控进行总结，并对盾构开舱以及刀盘修复和换刀的关键技术进行研究，以期为国内盾构开舱技术提供指导。

1 国内盾构开舱技术现状

1.1 专业队伍状况

目前，国内的安全生产许可证和业绩评定体系尚需健全，盾构开舱作业专业队伍培训亟需加强。例如，作业压力为0.65～0.75 MPa的南京长江隧道和南京扬子江隧道等大型泥水盾构隧道的换刀作业，主要委托国外公司的专业队伍完成，作业费用很高，不容易管理，且需要适应我国建筑业的相关管理制度，因此在许多方面需要协调和监管。天津、浙江、南京等地审批了可以进行盾构开舱的企业，资质为潜水作业或盾构相关技术服务，作业人员多为退伍军人或培训人员，可以在0.3 MPa的压力下作业。个别地区和单位也认可上岗培训，也有单位采用潜水资质和盾构相关技术服务资质，但这种培训和潜水资质是否被建筑主管部门认可存在疑问。

1.2 企业内部培训作业人员

目前，关于盾构开舱高压下作业的培训及认证体系还很不完善。针对地铁和隧道盾构常压换刀和大型泥水盾构常压换刀作业，国内还没有特种工种的专业培训，也无相关资质的认证机构，仍使用潜水作业的资质。我国大多数中铁企业主要采用企业内部的培训方式培训作业人员，培训合格和完成安全技术交底后即进行带压作业。因此，完善带压作业人员培训制度和资格认证制度是亟需解决的问题。

1.3 盾构开舱换刀技术现状

目前，关于带压换刀的作业手册和风险管理尚不规范成熟，基本按照企业内部的标准管理，主要由建设单位、施工单位、监理单位和安全管理部门共同完成，盾构开舱作业安全专项方案主要由专家进行评审通过。因此，对于带压作业风险管理体系和评审体系尚需进一步进行探索和完善。

1.4 盾构开舱动火技术

目前，在常压和带压以及陆地和江海湖泊水下作业条件下，均进行过土压盾构和泥水盾构的开舱动火作业，但至今尚未形成一套完整的盾构开舱作业操作技术规程和规范，动火作业的安全形势依然很严峻。因此，亟需提高盾构开舱的安全技术管理水平。

1.5 盾构法开舱的标准和规范

国内关于盾构开舱的标准和规范还不完善，需进一步提高和完善编制工作。现执行的标准和规范主要有 CJJ 217—2014《盾构法开舱及气压作业技术规范》[13]、GB 50446—2017《盾构法隧道施工及验收规范》[14]、GB 20827—2007《职业潜水员体格检查要求》、GB/T 17870—1999《减压病加压治疗技术要求》、《煤矿安全规程》、《舱内气体检测标准》、GB/T 19284—2003《医用氧气加压舱》、GB/T 12130—2005《医用空气加压氧舱》以及省市及地方关于地铁行业的相关规定文件等。

2 盾构开舱的目的和风险分析

2.1 盾构开舱的目的

盾构开舱的目的主要包括以下几方面： 1)需定期对刀具进行检查和更换； 2)盾构因故障必须停机进行开舱检查； 3)事故处理，例如遇到大的漂石、孤石需要开舱进行劈裂破碎处理和清舱； 4)舱内动火作业维修，包括刀盘、刀具维修； 5)机械设备损坏需进行舱内维修。

2.2 盾构开舱的风险分析

盾构开舱存在着极大的安全隐患，开舱难度和风险较大，因此应严格加强盾构开舱的风险防范。盾构开舱前首先应进行开舱的难点和风险分析，确定开舱的方法和方案，并制定相应的安全措施保证工程和作业人员的安全，这是目前盾构开舱面临的主要挑战。

盾构开舱存在极大的工程风险，例如： 土压盾构开舱作业可能会引起掌子面或隧道顶部发生塌方事故，导致盾构被埋或塌方土体进入盾构土舱或泥土涌入人闸，造成机械的损害和人员的伤亡； 泥水盾构开舱作业过程中若发生掌子面坍塌和漏气，则会出现“冒顶”事故，造成盾构被埋及人员伤亡。对于作业人员的安全问题，即人员风险问题，首先要防范作业人员中毒、窒息伤亡以及减压病事件的发生，并注意机械事故、不可预见的人员伤亡事故及舱内火灾事故的发生。盾构开舱的主要风险见表1。

表1 盾构开舱的主要风险Table 1 Main risks of shield chamber opening

根据风险分析的不同方面对风险进行分类，可分为7类： 1)空气支护开挖风险，包括支护压力设定过低，无法支护开挖面，造成开挖面坍塌事故； 支护压力设定过高，击穿开挖面泥膜，造成冒顶事故； 形成的泥膜质量差，导致开挖面漏气，无法实现空气支护开挖面； 盾尾密封失效，导致空气无法支护开挖面。2)升、降泥水舱液位操作风险。3)泥水舱内作业安全风险。4)作业人员压力疾病风险。5)饱和潜水作业盾构舱内风险。6)饱和潜水作业穿梭舱运输风险。7)饱和潜水作业气体质量风险。

3 盾构开舱分类及辅助措施和检查

3.1 盾构开舱分类

按照开舱原因可将盾构开舱分为主动开舱和被动开舱。主动开舱是主动进行盾构刀具检查和更换而进行的开舱； 被动开舱是因不可预见事件需要处理而必须进行的开舱，例如进行泥饼、孤石、不明障碍物(如钢桩、混凝土桩)和硬岩等处理及刀盘、刀具磨损严重时的检查更换而被迫进行的开舱。

按照盾构类型可将盾构开舱分为土压盾构开舱和泥水盾构开舱。土压盾构开舱、泥水盾构开舱又可以分别分为常压开舱和带压开舱。盾构开舱的具体分类如图1所示。

图1 盾构开舱分类Fig. 1 Classification of shield chamber opening

3.2 盾构开舱的辅助措施

盾构开舱的辅助措施主要包括： 1)根据盾构停机位置的工程地质和水文地质条件，结合实际情况，确定开舱方法和地面加固方法； 2)选择掌子面泥膜制作的方法和化学材料； 3)在盾壳后部3～5段进行二次注浆封堵止水； 4)加大同步注浆、盾构径向注浆以及组合注浆； 5)在停机位置的盾尾加注优质油脂； 6)采用水平或垂直形式注浆或平面旋喷桩加固工法进行地面加固，并避免加固时浆液固结刀盘或盾环； 7)舱内回填材料宜采用强度低于M5的砂浆，并防止砂浆包裹刀盘； 8)制作的泥膜应致密、牢固、坚韧； 9)若需长时间停机开舱应采取相应的措施，以保证盾构的稳定性。

3.3 盾构开舱检查

盾构开舱检查主要包括： 1)对开舱安全专项方案评审和应急预案落实情况的检查； 2)对专业队伍、人员作业资质、医疗监护人员及安全技术交底的检查； 3)对作业人闸和配套设备以及安全措施的检查； 4)对地层加固、泥膜制作质量及止水效果的检查； 5)对舱内气体检测合格的结果进行验收； 6)对开舱动火作业方案和动火条件的检查； 7)对开舱时掌子面是否稳定以及止水效果的检查； 8)对盾尾二次注浆、中盾注浆及加注的油脂封堵效果的检查； 9)对开舱审批和动火条件的检查； 10)对开舱作业意外事故防范措施的检查。

4 土压盾构开舱技术

4.1 土压盾构常压开舱技术

土压盾构常压开舱的加固方法主要有： 1)旋喷桩加固法和压密注浆加固法，例如在北京地区砂卵石地层得到应用； 2)深层搅拌桩加固法，例如在南京地区砂层及淤泥质地层得到应用； 3)钻孔排桩法，例如在南京地铁4号线混合地层中得到应用； 4)WSS注浆加固法，例如在合肥地区砂层中得到应用； 5)降水加固法，例如在成都卵石地层中得到应用； 6)人工挖孔桩+降水的方法，例如在成都地铁开舱换刀中得到应用； 7)双液注浆加固法，例如在北京地区压密注浆和双液注浆法中得到应用； 8)克泥效工法和衡盾泥工法，在厦门和武汉地区得到应用； 9)垂直冻结法和水平冻结法。

土压盾构常压开舱的换刀方法主要有： 1)基坑降水开挖换刀修复法，例如在长沙湘江隧道工程得到应用； 2)基坑放坡开挖工法，在南京地铁4号线得到了应用； 3)构筑小竖井开挖换刀法，在沈阳和南京地铁施工中得到了应用； 4)利用刀盘的伸缩装置或将已装在刀盘内的刀具推出的换刀方法，例如在南京扬子江长江隧道中得到应用； 5)使用特殊机械装置换刀的方法，包括球形刀盘装置换刀、刀盘伸缩装置换刀和SharkBite工法换刀。

4.2 土压盾构带压开舱技术

土压盾构带压开舱的条件主要为： 1)实施带压的掌子面刀盘前方周围地层不发生大的气体泄露或该段地层经加固处理后满足带压作业气密性以及作业安全性的要求； 2)刀盘前方无大量的水或经加固后无大量的流水。

土压盾构泥膜制作工序包括： 泥浆制备、渣土置换(浓泥浆置换渣土)、气体置换(泥浆置换)、土舱压力的气密性试验和泥浆封堵辅助技术措施等。

土压平衡盾构带压开舱作业流程和程序如图2所示。

(a)作业流程(b)连续作业程序

图2带压开舱作业流程和程序

Fig. 2 Operation process and program of shield chamber opening under hyperbaric condition

由于带压开舱作业的特殊性，施工前必须进行充分的准备，并经过技术部门的检查和确认后才能作业。1)进舱作业前技术人员及操作工人必须对盾构上的自带设备进行检查和试运行； 2)对作业人员的身体情况进行检查； 3)应委托有经验的专业单位进行开舱前检查； 4)对带压开舱地段水下的情况进行探测，检查带压开舱的边界条件是否发生变化，为注浆封水和注浆加固方案的制定提供依据。

因带压作业属于特种作业，除盾构自带的气压设备外，还应配置一些设备和机具，如表2所示。

植物学博士、玉米实验室创始人史军先生是原产地派的发声者，他分享的主题是：“复古和创新：从原产地到优质产区”。他认为，好的品种、好的气候条件、好的土壤条件、严格的耕作标准和质量控制体系，才能出好食材。

表2带压作业需配置的设备和机具

Table 2 Equipments equipped with operation under hyperbaric condition

设备或机具名称规格数量备注应急备用设备换刀机具内燃空压机 体积10m3，压力100．3kg/m21台电动空压机 体积10m3，压力100．3kg/m21台减压医疗舱1套用于急救对讲机3台风动扳手1把转矩扳手1把导链1台照明灯若干 备用手电筒4把

表2中的10 m3内燃空压机是在供风量不足、带压条件下须使用风动机具或突然停电须供风等情况时启用； 10 m3电动空压机是在供风量不足、盾构自带空压机发生故障时启用； 对于减压医疗舱(含供氧装置)，是指自带人员舱减压发生故障或作业人员患减压病时，进舱施工人员应迅速进入医疗舱进行减压。

5 超大直径泥水盾构开舱技术

5.1 超大直径泥水盾构的常压换刀技术

超大直径泥水盾构的常压换刀技术是指在不采取地面或掌子面加固措施、开挖舱充满泥浆的情况下，作业人员在常压下进入特殊设计的盾构刀盘主臂空腔内进行刀具检查和更换的作业方法。国内南京长江隧道、南京扬子江隧道、武汉三阳路过江隧道等超大直径盾构隧道等成功地应用了常压换刀技术。

常压换刀技术刀具更换流程： 1)打开位于刀具基座上的水管球阀，选择合适的位置安装油缸； 2)将刀具背部端盖拆掉，安装多级油缸； 3)安装伸缩油缸，根据设计图纸查找刀具需要使用的多级油缸； 4)安装刀具更换装置，查找换刀设备表格对应的导向限位筒； 5)松开刀具固定螺栓； 6)连接液压管路； 7)抽出刀具，关闭阀门，多级液压油压收缩，直至完全收缩到位，将闸门关闭，油缸回缩，关闭阀门； 8)压力补偿需要在闸门关闭之前、油缸回缩的过程中一直进行，闸门关闭后，必须关闭压力补偿； 9)拆卸刀具之前应通过开启压力补偿球阀检查有无泥浆喷出，以确定闸门是否完全闭合； 10)对于尚不需更换的刀具，可立即装回刀腔内固定。

5.2 超大直径泥水盾构带压进舱换刀作业

根据开挖面支护形式的不同，可以将带压进舱作业分为空气支护开挖面带压进舱作业和泥浆潜水带压进舱作业，如表3所示。

表3 带压进舱作业分类Table 3 Classification of shield opening and operation under hyperbaric condition

注： 滚刀更换作业效率的数据来源于南京扬子江隧道工程带压进舱作业记录。

泥水盾构以压力泥浆支护开挖面，泥膜的形成对开挖面的稳定性非常重要。根据泥浆渗透形态的不同，泥膜可以分为渗透带泥膜和泥皮型泥膜。渗透带泥膜的建膜速度快，对泥浆指标变化的敏感度低，适用于盾构掘进中开挖面的动态支护，缺点是泥浆滤量大；泥皮型泥膜的建膜速度慢，密封性好，对泥浆指标变化的敏感度高，泥浆滤失量小，一般用于盾构掘进中开挖面的静态支护，缺点是失水易开裂和剥落。将渗透带泥膜和泥皮型泥膜混合形成了复合型泥膜，其具有良好的气密性和较长的寿命。渗透带泥膜的形成如图3所示，泥皮型泥膜的形成如图4所示，泥模制作压力试验检测如图5所示。

图3 渗透带泥膜Fig. 3 Permeable mud membrane

图4 泥皮型泥膜Fig. 4 Mud skin type mud membrance

图5 泥膜制作压力试验检测Fig. 5 Pressurized test for mud membrane preparation

5.2.1 常规压缩空气带压进舱作业

常规压缩空气带压换刀作业工序具体为： 1)每天安排4个班次，每班一般为3人进入盾构上部人闸； 2)在人闸内加压，使工作压力达到设定值； 3)作业人员通过人闸进入盾构刀盘后部工作面(泥水舱内)； 4)作业人员在工作压力条件下工作至预定时间； 5)作业人员从工作面进入盾构上的人闸进行减压； 6)作业人员回到地面恢复正常的工作和生活，即完成了一个班次的常规压缩空气带压换刀作业。常规压缩空气带压进舱作业流程如图6所示。

5.2.2 饱和潜水带压进舱作业

图6 常规压缩空气带压进舱作业流程Fig. 6 Operation flowchart of conventional compressed air under hyperbaric condition

图7 饱和潜水带压进舱作业流程Fig. 7 Operation flowchart of saturation diving under hyperbaric condition

在南京扬子江隧道进行的氦氧饱和气体带压换刀作业具体情况如下： 1)每天安排2个班次； 2)每班3人进入地面生活舱，生活舱用氦氧饱和气体，加压至0.6 MPa，加压时间为15 min； 3)在地面上，将穿梭舱与生活舱对接，作业人员从生活舱进入穿梭舱； 4)将穿梭舱运输至盾构上与人闸对接； 5)工作人员从穿梭舱进入人闸，进入盾构后部压力为0.6 MPa的工作面(泥水舱)工作4 h； 6)从生活舱—穿梭舱—人闸—工作面完成氦氧饱和带压换刀1个班次的作业； 7)作业人员在0.6 MPa压力下工作、生活共15 d，然后在生活舱减压3 d，最后回到地面正常工作和生活。氦氧饱和气体带压换刀作业减少了换刀加、减压时间以及工作人员减压病的发生，提高了工作效率。南京扬子江隧道氦氧饱和气体带压换刀作业如图8所示。

(a)穿梭舱调离生活舱(b)穿梭舱与生活舱对接(c)地面生活舱(d)吊运至运输轨道(e)饱和带压换刀生活舱

图8南京扬子江隧道氦氧饱和气体带压换刀作业

Fig. 8 Cutting tool replacement of Yangtze River Tunnel in Nanjing under helium-oxygen saturated hyperbaric condition

5.2.3 泥浆潜水带压进舱作业

泥浆潜水带压进舱作业是指工作人员在高压环境下潜入泥浆内盲视工作，是带压换刀作业中最危险、工作效率最低的一种换刀作业方式，只有在开挖面无法形成气密性泥膜时选择使用。另外，泥浆潜水带压进舱作业是一种带压换刀抢险作业方式，多应用于带压换刀开挖面坍塌后的事故处理。

南京扬子江隧道盾构第3次带压换刀[11]期间，在泥水舱内修复刀盘正面时，由于在开挖面上开挖作业操作不当，导致隧道开挖面失稳。经过长时间的泥浆压浆修复作业仍无法实现空气支护开挖面，换刀作业停滞。在多次尝试重建开挖面泥膜失败之后，最终采用了直接潜水带压换刀作业，这是国内首次在高水压(最大作业压力0.65 MPa)条件下实施泥水盾构泥浆潜水带压换刀作业，如图9所示。

(a) 舱外监控系统(摄像头置于气垫舱上部)

(b) 潜水员潜入气垫舱内图9 南京扬子江隧道泥浆潜水带压换刀作业

Fig. 9 Diving cutting tool replacement of Yangtze River Tunnel in Nanjing under hyperbaric condition

6 盾构开舱动火作业技术

盾构掘进过程中，因地质条件、地下障碍物等影响，刀盘、刀具不可避免地会遭到磨损，因此，需及时对刀盘、刀具进行修复。修复方法主要分为常压动火作业和高压动火作业。

6.1 高压条件下刀盘修复与动火作业

高压动火作业是指在停机位置刀盘前方建立作业空间，由维修人员在该空间内进行动火作业。这种方法适用于受环境条件限制无法开凿竖井或进行地面加固的情况，例如江河、海底、建筑物或密集管线的下方。因此，针对复杂条件下的盾构事故处理，高压动火作业具有一定的优势。

南京扬子江隧道盾构掘进时发现阻力和转矩较大，通过开舱检查发现刀盘出现沟槽磨损，宽度约30 cm，深度为2～6 cm，原因可能是滚刀掉落磨损或其他物品磨损。刀盘沟槽磨损情况示意图如图10所示； 作业人员现场量测沟槽照片如图11所示； 沟槽两端加焊刮刀如图12所示。

(a) 沟槽磨损宽度

(b) 沟槽磨损区域图10 刀盘沟槽磨损情况示意图Fig. 10 Sketches of groove wear of cutterhead

图11 作业人员量测刀盘磨损沟槽情况Fig. 11 Groove wear measuring of cutterhead

图12 沟槽两端加焊刮刀Fig. 12 Scraper welded on both end of groove of cutterhead

6.2 作业原理与工艺流程

高压环境下的动火作业实质是带压进舱作业的延伸。盾构的刀盘刀具根据掘进参数预估损坏或突发损坏停机后，首先，需要通过一定的技术措施在掌子面下方构建安全的地下高压作业空间，以气压替代掘进过程的泥水压； 然后，作业人员通过盾构的人舱加压进入高压作业空间内，按照规定程序进行焊接、切割以及刀盘修复作业。在此修复过程中，需要通过一定的技术措施维持地下高压空间的作业安全和气密性要求，并按照规定和要求保障作业人员的安全和健康。

在高压环境下动火作业前，应做好以下准备工作： 1)选择合适的停机位置； 2)进行地层加固； 3)建立高压作业空间。高压动火作业工艺流程如图13所示。

图13 高压动火作业工艺流程Fig. 13 Working flowchart of high pressure fire operation

6.3 高压动火作业关键技术

目前，国内关于高压动火作业关键技术的研究主要包括： 1)封闭条件下火灾烟流特性动力学仿真研究，主要通过高压焊接作业试验系统(如图14所示)开展试验研究和计算分析，火灾烟流特性仿真试验模型如图15所示。 2)压缩空气环境下焊接电弧行为和地下高压作业空间构建技术的研究，主要是通过工程实践进行总结，形成相关技术标准或规范，指导盾构开舱动火作业。

图14 高压焊接作业试验系统Fig. 14 Experimental test system of high pressure welding

图15 火灾烟流特性仿真试验模型Fig. 15 Simulation test model of smoke flow characteristics

6.4 南京过江大直径盾构刀盘带压修复案例

南京地铁过江隧道盾构刀盘直径为11.76 m，盾构一次性穿越长江，在长距离掘进卵砾石地层中，由于地质条件等原因，发生了刀盘外圈磨损30～50 cm的严重事故，刀盘外圈刀具全部损毁，如图16所示。事故发生后，由德国北海公司、上海打捞局和中交一航局联合作业，采用江底高压动火修复技术进行了事故处理，修复时间7个月，成功完成了刀盘修复和刀具更换。刀盘修复方案参数如表4所示。

图16盾构刀盘外圈磨损

Fig. 16 Outer ring wear of shield cutterhead

表4 刀盘修复方案参数Table 4 Cutterhead repairing scheme

7 结论与讨论

1)高度重视，强化监管。严格执行盾构开舱专家评审和开舱作业审批制度，规范作业、重视风险细节管理，加强风险分析，落实应急措施预案，杜绝事故的发生。

2)加快国内盾构开舱专业队伍的建设，完善企业资质和安全生产许可证手续。目前，国内开舱作业的劳务队伍仅使用潜水作业和潜水资质人员岗位证书，而开舱作业与潜水作业有着实质性的区别。个别地区和单位认可潜水作业人员上岗培训资格，也有单位采用潜水资质和盾构相关技术服务资质，因此，需要统一规范管理。此外，政府建设行政主管部门对开舱劳务队伍的安全生产许可证尚未进行审批，严重影响了盾构开舱技术的发展和对本行业的监管。

3)加快国内大盾构常压刀盘可伸缩装置的系统研发和应用，确保其可靠性和耐久性。大直径刀盘多采用常压刀盘的可伸缩性装置进行刀具更换和检查，从国内典型盾构隧道工程的应用来看，由于一些原因，部分刀盘的常压可伸缩装置在经过长时间掘进后，可伸缩系统失效或发生事故，被迫采用带压作业。因此，加强常压可更换装置的技术研发，确保其可靠性和耐久性十分重要。

4)强化盾构设计选型和刀盘、刀具的设计研究工作，减少开舱作业频率是盾构设计和安全风险防范的根本。通过对国内大直径泥水复合盾构隧道工程进行研究和分析发现，制约工程的最大原因和风险是盾构刀盘和刀具与地层的不适应性，其导致刀具频繁更换，造成项目成本和工程换刀风险增加，如果能从根本上解决这一难题，将大大减少盾构开舱换刀和动火作业的次数和频率，降低工程安全风险。

5)完善开舱和舱内动火作业技术规范、规程。国内开舱和动火作业的规范尚不完善和健全，应制定完善的操作规程，完善开舱作业的标准规范。

6)加强国际、国内行业间的盾构技术交流，共同推动我国盾构事业的发展。目前，国内各部门及国内与国际间的技术交流不畅，行业间技术发展不平衡，交流不密切，需在统一的技术条件下共同发展。

7)加强开舱风险分析，完善岗位责任制度，共同推动盾构开舱技术的健康发展。重视对盾构掘进和开舱的技术管理和风险分析，加强对停机开舱位置地质条件和水文地质条件的研究，制定完善的开舱和动火作业方案，加强作业程序审批和监管，落实安全责任制和应急预案，确保工程安全施工。

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