盾構(gòu)掘進(jìn)施工中盾構(gòu)機(jī)盾尾密封更換關(guān)鍵技術(shù)研究

杜建華，彭彥彬，杜立峰，屈彥玲

摘　要：土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)盾尾密封是保證盾構(gòu)機(jī)與地下水隔離的一道非常重要的安全屏障。文章結(jié)合廣州地鐵三號線珠江新城站---客村站區(qū)間盾構(gòu)機(jī)穿越珠江的實(shí)際情況，對盾構(gòu)機(jī)洞內(nèi)盾尾密封刷的更換進(jìn)行了全面的技術(shù)總結(jié)。更換后，盾尾密封止水、止?jié){效果良好。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)、盾尾密封、更換技術(shù)

廣州地鐵三號線的珠江新城站------客村站區(qū)間盾構(gòu)工程，由總長1292.35m的珠江新城站-----赤崗塔站隧道區(qū)間和總長1040.8m的赤崗塔站----客村站隧道區(qū)間組成，隧道區(qū)間總長度為2333.15m，隧道深度16~28m。盾構(gòu)區(qū)間圓形隧道外徑為6m，內(nèi)徑為5.4m管片寬度為1.5m，厚為300mm,管片的分割數(shù)是“3+2+1”，即每環(huán)3個標(biāo)準(zhǔn)塊A1`A2`A3，2個鄰接塊分別為B`C型，1個封頂塊為K型。施工采用2臺德國海瑞克公司的EPBφ6250mm盾構(gòu)機(jī)一先一后在左右線分別進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工。兩臺盾構(gòu)機(jī)Z大的問題就是都存在盾尾密封刷損壞導(dǎo)致盾尾密封性能不良問題。由于盾尾密封刷的更換是在隧道內(nèi)進(jìn)行，盾尾密封刷始終位于管片背后，而且水文地質(zhì)條件復(fù)雜，更換具有較大難度，本文就珠——客區(qū)間盾構(gòu)密封刷更換技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

1、盾尾密封刷構(gòu)造及更換原因

盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，特別是在長距離掘進(jìn)時，往往會由于盾尾密封油脂加注量不足、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整過猛等原因，致使盾尾密封刷損壞。盾構(gòu)機(jī)密封油脂刷構(gòu)造見圖1。從圖1可以看出，盾尾有3道密封刷，盾尾密封刷之間的間隙通過注入盾尾密封油脂，保證盾尾管片背后同步注漿的漿液不會從管片和盾構(gòu)機(jī)之間的間隙漏出，同時防止地下水滲漏道盾構(gòu)機(jī)內(nèi)。如果盾尾密封性能不良，會給施工帶來很多不利因素。本工程需要穿越珠江 如果江底地下水較大，大量地下水從破損的盾尾滲流到隧道內(nèi)，后果將不堪設(shè)想。因此在過江前，必須解決盾尾密封問題。

圖1.盾構(gòu)機(jī)密封油脂刷構(gòu)造

2、更換前準(zhǔn)備工作

2.1更換位置的選擇

盾尾密封更換盡量避免在軟土地層更換，因?yàn)樵谲泿r地層中盾構(gòu)機(jī)在自重的作用下，容易發(fā)生低頭，一旦發(fā)生盾構(gòu)機(jī)低頭就較難處理。經(jīng)過綜合考慮后，珠---客區(qū)間右線隧道更換盾尾刷位置確定在YDK4+704,相應(yīng)位置的地質(zhì)剖面圖見圖2.從圖2中可以看出盾尾更換位置的地質(zhì)主要以（8）、（9）地層為主，巖土工程勘察報告表明，（8）、（9）地層巖石強(qiáng)度在10~25MPa之間，巖石的自穩(wěn)性較好，但是地下水豐富。

2.2  注漿止水

盾尾密封刷更換需要進(jìn)行焊接作業(yè)，先將舊的盾尾刷拆除，再將新的盾尾刷焊接到盾尾。施焊需要良好的作業(yè)環(huán)境，為了保證焊接的質(zhì)量和方便作業(yè)，必須在無水或者少水的環(huán)境下作業(yè)。本區(qū)間地下水豐富，焊接前必須對盾尾刷后部2~5環(huán)的管片進(jìn)行管片壁后二次注入水泥----水玻璃雙液漿，將管片與地層之間的流水通道完全封死，防止地下水通過盾尾進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)內(nèi)，給更換、焊接施工造成不便。珠---客右線盾構(gòu)機(jī)更換尾刷位置為376環(huán)，距離江邊約30m。

2.3 推進(jìn)千斤頂行程的確定

正常掘進(jìn)循環(huán)中，盾尾刷始終位于安裝管環(huán)的背后，因此是無法看到和更換。若千斤頂行程過大，3道盾尾刷就會完全露出，這相當(dāng)于盾尾沒有任何密封，工作面就失去了盾體的防護(hù)作用；若千斤頂行程過小，則拆除1環(huán)管片無法看到盾尾刷；若拆除2環(huán)，由于千斤頂Z大行程限制，則重新安裝時千斤頂無法將拆除的第二環(huán)重新安裝，而且盾尾刷也會全部暴露在外，這也是施工不允許的。比較適合的千斤頂行程約1200mm，此行程可將已經(jīng)安裝的緊貼千斤頂撐靴的管環(huán)部分環(huán)片拆除，并將盾尾刷露出1~2道，既可保證更換的安全性，又具備操作性。

2.4 施工設(shè)備材料準(zhǔn)備

拆除盾尾刷需要進(jìn)行氧氣切割作業(yè)，更換密封刷需要進(jìn)行焊接作業(yè)，更換前，要準(zhǔn)備好氣割、電焊機(jī)、焊條，填充盾尾間隙和盾尾刷的盾尾密封油脂等材料。

3、更換過程

在上述的準(zhǔn)備工作完畢之后，即可進(jìn)行盾尾密封刷更換。以K塊位于管環(huán)1點(diǎn)為例加以說明，具體更換過程見圖3。

圖3是盾尾密封更換以K塊管片位于1點(diǎn)為例進(jìn)行說明的，實(shí)際K塊位置還可能位于2.3.9.10.11點(diǎn)位，K塊管片位于這些點(diǎn)位時，盾尾更換可仿?K塊位于1點(diǎn)時進(jìn)行。另外，更換順序可以按照K-C-B-A1-A2-A3管片順時針方向進(jìn)行，也可以按照K-C-A3-A2-A1-B管片逆時針方向進(jìn)行。管片繞管環(huán)中?旋轉(zhuǎn)的角度以保證K塊位置為準(zhǔn)，本工程中管環(huán)順時針旋轉(zhuǎn)72度，即K塊盾尾更換前位于1點(diǎn)位置，盾尾更換后位于3點(diǎn)位置。

4、結(jié)語

盾尾密封主要具有止水、止?jié){，是盾構(gòu)機(jī)與周圍地層隔絕的一道重要安全屏障。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，經(jīng)過一定距離的掘進(jìn)后，盾尾密封性能總會下降 。密封性能下降快慢或掘進(jìn)距離的長短與盾尾油脂質(zhì)量、油脂填充質(zhì)量、盾尾刷質(zhì)量，以及盾構(gòu)機(jī)操作水平密切相關(guān)。如果盾尾滲漏不大，可采取加大油脂注入量，在盾尾填塞止水材料，在不堵管的前提下適當(dāng)增加砂漿的稠度，適當(dāng)增加盾尾抽排水設(shè)備等措施來保證施工順利和施工質(zhì)量。但是如果盾尾滲透量過大，采用上述措施無法保證施工的安全和質(zhì)量時，應(yīng)進(jìn)行盾尾密封更換，特別是在江河底部等地下水較大的情況下掘進(jìn)時，提前選擇合適的位置進(jìn)行盾構(gòu)密封更換，對于保證后續(xù)施工質(zhì)量以及施工安全快速進(jìn)行是非常必要的。本工程左右線施工中，由于在盾構(gòu)機(jī)施工前，對破損的盾尾進(jìn)行了更換，取得了良好的密封效果，有力的保證了盾構(gòu)機(jī)在江底施工的安全和質(zhì)量，并以較快的速度穿越了珠江。

（來源：鐵道建筑）