对于泥水平衡盾构机盾尾渗漏原因及措施分析

摘要：在地铁隧道盾构法施工中,泥水平衡盾构机盾尾渗漏就会给盾构掘进施工带来不便,本文从从管片、注浆、密封、水压等方面分析泥水平衡盾构机盾尾渗漏原因并总结相应的施工控制措，所得的结论对于我国的隧道防水堵漏施工具有一定借鉴意义。

关键词：隧道施工；泥水平衡盾构机；盾尾渗漏

Abstract: in the shield tunnel, the slurry balance shield machine shield tail leakage will give shield driving construction, this paper bring inconvenience from segment, grouting, sealing, hydraulic pressure, this paper analyzes slurry balance shield machine shield tail the causes for the leakage and summarize the corresponding construction control measures, the conclusion for our country's tunnel waterproof plugging construction with a certain reference.

Keywords: tunnel construction; Slurry balance shield machine; Shield tail leakage

中图分类号： U45 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

前言：20世纪90年代,日本东京湾海底隧道采用8台φ14.14m泥水加压式盾构掘进施工,并实现海底盾构对接,大阪三连体泥水加压式盾构完成地铁车站施工,代表着当今国际泥水加压平衡盾构施工技术的最先进水平。1996年,上海采用φ11.22m泥水加压盾构,成功穿越7m浅覆土河床和412m超浅覆土软土地层,提前完成延安东路南线水底公路隧道施工,标志着中国泥水盾构隧道施工技术接近到国际先进水平。正在建设中的上中路越江隧道和“沪―崇―苏”交通干线工程中的隧道工程,武汉跨越长江隧道工程均采用大直径的泥水平衡盾构双线并行推进施工。可以预计,我国在未来的软土隧道建设中将越来越多的采用泥水平衡盾构施工技术。当前，在地铁隧道盾构法施工中,往往出现泥水平衡盾构机盾尾渗漏，给盾构掘进施工带来不便,下边就重点介绍泥水平衡盾构机盾尾渗漏出现的原因及应对措施。

一、管片破损

原因：

1、拼装前运输或堆放过程发生破损。

2、拼装完成后，脱出盾尾时发生破损，这种破损大多是由于盾构机姿态不佳或推力不均，导致局部受力破损

措施：

1、做好拼装前的检查，有破损的管片不允许下井。对于止水条位置破损的，应该报废处理。

2、做好掘进参数的管理

二、裂缝

原因：

1、管片生产过程发生裂缝。

2、管片模具精度偏差，引起管片环面不平整，千斤顶推力过大，引起新装的管片与隧道掘进反方向的纵向出现裂纹，常常出现于拼装的倒数第二环K块对应的位置。

3、管片配筋不合理。由于盾构机姿态差，盾尾间隙非常小，管片与盾尾刚性接触造成。

措施：

1、管片生产过程调整好配合比，通过试验针对性地选择砼配合比使其与气候条件、钢模和施工工艺参数有机结合，优化施工工艺； 2、蒸养时特别注意蒸养温度的调节，冬季生产特别注意入池温差控制。

3、提高管片尺寸精度，同时采取有弹性衬垫减缓管片环面不平所产生的应力集中问题。

4、提高管片主筋的钢度和配筋率 。

5、对有裂纹的管片，必须采取化学灌浆封堵裂纹，防止地下水长期作用造成管片钢筋生锈，管片混凝土膨胀破坏。

6、掘进姿态控制和推力控制。

三、管片错台

管片错台是拼装好的管片同一环各片，或者是管片与管片之间的内弧面不平整。管片的错台，一般是由于受力不均匀造成的，当某点的集中荷载超过了设计极限后，必然会导致管片的相对位移。

原因：

1、管片选型不当，管片拼装的中心与盾构机中心不同心，管片与盾尾相碰，为了安装管片，人为将管片径向偏移，造成错台。

2、管片安装时，在盾尾残留的渣土未清理干净，尤其是底部，有时是盾尾漏泥沙，清理困难，在此位置的某片管片很难就位，甚至螺栓难以插入，造成错台。由于采用人工操作机械安装，安装时不按照规范要求，未调整好管片内环面平整度，引起错台。管片安装完毕后，未采用保圆装置，以及管片螺栓未按照要求复紧造成错台。

3、注浆压力过大引起的错台。在施工过程中，管片与围岩之间的环形间隙采用同步双液注浆模式充填快凝浆。当掘进软弱地层和急转弯段时，增加管片补充双液背填注浆。在左线掘进过程中，前期一直在软弱地层中掘进，当地层发生变发后，注浆未及时调整，仍然采用两套注浆系统，曾发生将管片注浆置于顶部时，由于操作人员缺乏经验，一味注重注浆量，提高注浆流量，注浆压力甚至达到０.７Ｍｐ。引起顶部注浆位置管片发生错台。

4、盾构机姿态控制不当，或者由于其它原因姿态不利控制时候，引起盾构机姿态大幅度调整。管片脱离管片时，受到盾构机壳体的挤压力而造成管片错台。有时错台甚至会延续多环。

措施：

1、优化线路曲线设计，尽量避免小直径的曲线段。根据设计线路确定管片，对于曲线半径较小的，可以采用较小宽度的管片。

2、合理配置各种类型的管片，转弯管片的比例必需达到实际施工的需求，严格控制管片螺栓的质量。

3、在施工过程中，依据实际施工情况，根据不同类型的管片设计参数，选择合理类型的管片，保证管片轴心与盾构机轴心一致．施工时主要以千斤顶形程差，和盾尾间隙等为依据。

4、安装管片时，必须严格执行操作规范。

5、严格注浆管理，根据不同地层，调整不同的注浆方式，控制注浆压力。

6、不应对盾构机姿态过急的调整。

7、有效防止管片上浮等。

四、注浆方面

原因：

1、泥水盾构机在掘进过程中，壁后注浆质量差、充填不密实，不能使围岩和衬砌整体协调受力，造成受力不均，局部变形过大，首道防水层失去作用而引起渗漏水。

2、注浆量不足容易引起隧道后期产生较大沉降变形而渗漏。

措施：

1、盾构隧道的分段根据隧道渗漏水分布情况，将隧道每１０环划为一段，采用“蛙跳式”间段分割注浆。

2、注浆孔的布置。尽量选择靠近拱顶的注浆孔进行压浆。隧道中的注浆分为同步注浆与二次注浆，通过这两种注浆方法对隧道建筑空隙进行填充。

3、注浆结束标准。如果注浆过早开始，会造成盾构机在推进时发生盾尾漏浆。在隧道注浆防水中的浆液大多选用双液浆，其注浆压力与隧道埋深有关。如发现压力过高可调整注浆流量来控制压力，同时观察主要渗漏点的渗漏交换情况，调整注浆位置。

4、注浆材料与注浆配比。采用新生产的普通32.5Ｒ水泥、35Ｂｅ－－40Ｂｅ的水玻璃，膨润土，稳定剂；其配比由试验确定.

五、密封方面

原因：

1、密封刷质量差，密封刷弹簧钢板强度较低，无法经受曲线段的压力盾构机经过曲线段时，盾尾密封刷所受的压力和摩擦力增大，磨损加快。

2、管片对密封刷的挤压和摩擦，使密封刷弹簧钢板被压碎或磨损，密封钢丝失去保护，在摩擦力的作用下很快被拉断，甚至铆钉也被拉脱，密封效果被破坏。

措施：

盾尾一般采用钢丝刷密封装置，常采用3到4道钢丝刷密封。在大于0.6mpa水压下施工时采用4道钢丝刷密封，每道盾尾密封之间能根据掘进速度自动注入密封油脂来提高止水性能。为了对付盾尾密封可能发生大量漏水的险情，日本生产的盾构机一般在第3道与第4道钢丝刷密封之间安装紧急止水装置。油脂室位于第1、2道唇形密封之间，通过周边分布的若干个孔道添加油脂，并且通过定位装置在环形空间中呈均匀分布，使油脂室内始终保持恒定的油脂配送压力。每一供给线路均通过一个独立的油脂分配阀提供恒定的供给量。油室位于第2、3道唇形密封之间，油通过周边分布的若干个孔道进行添加，并在环形空间内通过定位装置呈均匀分布。泄漏室位于第3、4道唇形密封之间，通过沿周边分布的若干个检查孔道连接隧道的常压空间，从而对泄漏情况进行监视。为避免杂质侵入主轴承的前部密封，防止密封件和轴承座圈磨损，除正常的油脂外，还采用HBW密封脂。刀盘前部的迷宫环提供密封脂，通过油脂泵将油脂从油脂桶直接泵送到点.

六、水压方面

原因：由于在环流系统操作时开挖面的泥水压力设定值过高，或切削下来的岩块堵塞排泥管道口或泥水舱，都有可能导致泥水舱内泥水压力过高，超过盾尾刷的抗压能力，瞬间击穿盾尾刷而造成漏浆。

措施：

1、在泥水加压式盾构工法中，切口水压设定通常应与作用在开挖面上的土压保持平衡。

2、动工前应在隧道线路上的多个地点进行土质和地下水调查，决定每个地点的设定切口水压。

3、在管道发生堵塞时，若开挖面水压高于上限值则应立即暂停掘进，通过旁路调节使压力从溢流阀卸掉，开挖面水压恢复正常后溢流阀自动关闭，再把泥水送进土仓进行逆洗清通管路，或通过检查,判断具体堵塞位置后人工清除.。

七、盾尾油脂量不足

原因：

在盾构掘进过程中,盾尾刷与管片的摩擦消耗的油脂与掘进速度成正比,速度过快则注入盾尾的密封油脂在单位时间内不能满足其消耗量,若不及时调整油脂泵注脂率,则盾尾刷内的油脂量和注入油脂的压力不能及时密封盾尾,势必造成尾刷的密封效果减弱,形成盾尾渗漏。

措施：

1、采用优质盾尾油脂。

2、采用正确方法补充油脂,并合理保养维护,按理论计算正常补油脂单孔约为36s,每隔5R补充一次。但考虑到管片外壁质量,管片姿态和组装质量等问题 ,一般在2R~3R要补充一次,但发生漏浆后必须进行漏浆处局部打油脂,如背填浆液漏浆,则最好进行局部清洗;

3、当发生严重渗漏或窜浆现象时,采用盾尾全舱处理法,以确保油脂舱内有足够的量和压力,并清除盾尾舱内的杂物。具体做法是从内圈开始,也就是千斤顶推至1505mm处,从上往下在内圈单孔打油脂,把相邻孔逆止阀打开至干净油脂溢出后停机,再从溢出孔处继续打油后把相邻孔打开,依次环向进行一周,再将千斤顶推至1877mm处,在外圈进行上述操作。

结束语：

泥水盾构在水底或富水地段施工时，盾构隧道的防水是一项关键技术。泥水平衡盾构机盾尾渗漏涉及到盾构制造、管片制造、防水材料及施工状况等诸多方面，因此施工中必须在认真分析原因后采取切实可行的措施,慎重对待,以确保工程施工的进度与质量。

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