【2019年整理】泥水平衡盾構(gòu)機(jī)盾尾滲漏原因分析及預(yù)防

1、泥水平衡盾構(gòu)機(jī)盾尾滲漏原因分析及預(yù)防發(fā)布時(shí)間：2006-11-14摘要：在地鐵隧道盾構(gòu)法施工中，若地下水、泥漿、注入管片后的雙液漿、盾尾油脂 等通過(guò)盾尾與其內(nèi)安裝的管片之間的縫隙滲入盾構(gòu)機(jī)體內(nèi)，就會(huì)給盾構(gòu)掘進(jìn)施工帶 來(lái)不便，文中根據(jù)施工實(shí)踐分析其原因及預(yù)防方法。關(guān)鍵詞：泥水盾構(gòu)；盾尾滲漏;地鐵;施工1概述廣州市軌道交通三號(hào)線某盾構(gòu)區(qū)間隧道工程，采用2臺(tái)泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行 施工，其基本原理是通過(guò)支撐環(huán)前面裝置隔板的泥水艙中注入適當(dāng)壓力的泥漿使其 在開(kāi)挖面形成泥膜,支承正面土體，并由安裝在正面的大刀盤切削土體表層泥膜，與 泥水混合后，形成高密度泥漿，然后由泥漿泵及管道把泥漿輸送到地面處理。在泥水

2、 艙內(nèi)和學(xué)子面間建立泥水平衡是泥水盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的根本要求，另外由于盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò) 程中，采用管片背填雙液同步注漿方式來(lái)填充管片與圍巖的間隙，從而達(dá)到減小地 層沉降，限制管片位移和變形，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，加強(qiáng)隧道防水性能的目的。因此，若盾尾發(fā)生滲漏，就會(huì)破壞泥水平衡和注漿質(zhì)量，并污染盾構(gòu)管 片安裝的工作面，給管片安裝造成不便,嚴(yán)重影響盾構(gòu)的正常掘進(jìn)。本工程盾構(gòu)區(qū)間 左右線掘進(jìn)中就曾多次發(fā)生滲漏、竄漿現(xiàn)象,嚴(yán)重影響到施工進(jìn)度，經(jīng)仔細(xì)認(rèn)真的分 析和查找原因，制定切實(shí)可行的辦法，有效解決和預(yù)防盾尾滲漏問(wèn)題,保證了工程的 順利進(jìn)行。2盾尾滲漏原因分析及預(yù)防措施管片組裝管片變形：管片拼裝后要求形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓，管

3、片之間采用錯(cuò)縫拼 裝，但由于操作不熟練而往往拼裝成橢圓形，實(shí)際施工中由于自重等因素影響，橫向 橢圓較為多見(jiàn)，這就增大了管片之間止水條外緣縱縫的寬度（理論設(shè)計(jì)值為6mm）,實(shí) 際在管片拼裝過(guò)程中將出現(xiàn)兩腰的管環(huán)之間的外緣縱縫開(kāi)口度d6mm,上下部縱縫 d6mm6mm,縱縫 處的油脂無(wú)法承受漿液和泥水的壓力，就形成一個(gè)滲漏通道，造成盾尾滲漏。盾尾與 橢圓管片的關(guān)系如圖la所示。管片錯(cuò)臺(tái)：由于管片拼裝操作不熟練，造成管片錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重，特別是在 縱縫錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生后，使得盾尾刷無(wú)法緊密包裹整環(huán)管片，很易形成滲水通道，雖然盾構(gòu) 推進(jìn)時(shí)盾尾倉(cāng)內(nèi)有盾尾油脂填充縱縫，但在較高的注漿壓力和泥水壓力等作用下， 極有可能將油

4、脂沖脫而擊穿盾尾刷，造成管片滲漏。盾尾與縱縫錯(cuò)臺(tái)的管片關(guān)系如 圖1b所示。管片碎裂：在軸心線未產(chǎn)生較大偏差的狀態(tài)下，組裝工藝不合理或野 蠻施工,K塊管片安裝時(shí)沒(méi)有足夠的空間，采用盾構(gòu)千斤頂強(qiáng)行頂進(jìn)，造成相鄰管片 外壁處（尤其螺栓孔、角根部）在千斤頂高壓狀態(tài)下頂裂或破碎，而帶進(jìn)盾尾艙，損壞 盾尾刷，形成滲水通道而造成漏漿。防治措施加強(qiáng)拼裝施工培訓(xùn)，提高拼裝人員的技術(shù)水平，要求管片不拼成橢圓 形，且一環(huán)管片安裝后必須使用整圓器進(jìn)行整圓，以減少橢圓和縱縫、環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)的現(xiàn) 象。在每次管片安裝前，應(yīng)清除盾體內(nèi)的渣土，避免安裝管片時(shí)難以對(duì) 位，造成錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。封頂K塊拼裝前，必須調(diào)整好開(kāi)口尺寸，使封頂塊能順利

5、插入到位。管片構(gòu)造可減小管環(huán)縱縫沿止水條外緣的構(gòu)造縫寬度和高度（原設(shè) 計(jì)分別為33. 2mm和6mm）,建議高度20mm,以減少滲漏水力通道。背填注漿盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中，由于操作人員技術(shù)不熟練或雙液漿配比不合理， 使?jié){液凝固時(shí)間過(guò)短，造成漿液不能充分填充管片后空隙，而是堆積在注漿口附近， 造成注漿通道受限制，后續(xù)漿液壓力（一般控制在切口壓力/kg）必然劇增，當(dāng)漿液 壓力高于盾尾刷和油脂的抗壓力時(shí)，就會(huì)擊穿盾尾刷和油脂襯背而造成竄漿。因此 在施工中必須嚴(yán)格控制雙液漿的配比，經(jīng)常進(jìn)行試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)抽檢，確保其凝固時(shí)間 為1214s,另在注漿壓力劇增時(shí)應(yīng)立即停止注漿，查明原因或者更換孔位后再進(jìn)行 注漿。

6、泥水壓力過(guò)大由于在環(huán)流系統(tǒng)操作時(shí)開(kāi)挖面的泥水壓力設(shè)定值過(guò)高，或切削下來(lái)的 巖塊堵塞排泥管道口或泥水艙，都有可能導(dǎo)致泥水艙內(nèi)泥水壓力過(guò)高，超過(guò)盾尾刷 的抗壓能力，瞬間擊穿盾尾刷而造成漏漿。在泥水加壓式盾構(gòu)工法中，切口水壓設(shè)定通常應(yīng)與作用在開(kāi)挖面上的 土壓保持平衡，水壓與開(kāi)挖面上含水土體垂直作用的重力和土的內(nèi)摩擦角有關(guān)。設(shè) P0為土壓（含水壓），即自然狀態(tài)下盾構(gòu)機(jī)頭部2/3高度處的壓力，則切口水壓=PO+%Pa。動(dòng)工前應(yīng)在隧道線路上的多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行土質(zhì)和地下水調(diào)查，決定每個(gè)地 點(diǎn)的設(shè)定切口水壓。在管道發(fā)生堵塞時(shí)，若開(kāi)挖面水壓高于上限值則應(yīng)立即暫停掘進(jìn)，通過(guò)旁路調(diào)節(jié)使 壓力從逸流閥卸掉，開(kāi)挖面水壓恢復(fù)

7、正常后逸流閥自動(dòng)關(guān)閉，再把泥水送進(jìn)土倉(cāng)進(jìn) 行逆洗清通管路，或通過(guò)檢查判斷具體堵塞位置后人工清除巖塊。盾尾油脂量和壓力不足在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中，盾尾刷與管片的摩擦消耗的油脂與掘進(jìn)速度成正 比，速度過(guò)快則注入盾尾的密封油脂在單位時(shí)間內(nèi)不能滿足其消耗量，若不及時(shí)調(diào) 整油脂泵注脂率，則盾尾刷內(nèi)的油脂量和注入油脂的壓力不能及時(shí)密封盾尾，勢(shì)必 造成尾刷的密封效果減弱，形成盾尾滲漏。在地鐵三號(hào)線盾構(gòu)施工中，我們有針對(duì)性地采取了以下措施:采用法 國(guó)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)盾尾油脂，可耐負(fù)壓5kg/cm2；采用正確方法補(bǔ)充油脂，并合理保養(yǎng)維 護(hù)，按理論計(jì)算正常補(bǔ)油脂單孔約為36s,每隔5R補(bǔ)充一次。但考慮到管片外壁質(zhì)量, 管片姿態(tài)

8、和組裝質(zhì)量等問(wèn)題，一般在21r3R要補(bǔ)充一次,但發(fā)生漏漿后必須進(jìn)行漏漿 處局部打油脂，如背填漿液漏漿，則最好進(jìn)行局部清洗;當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重滲漏或竄漿現(xiàn) 象時(shí)，采用盾尾全艙處理法，以確保油脂艙內(nèi)有足夠的量和壓力，并清除盾尾艙內(nèi)的 雜物。具體做法是從內(nèi)圈開(kāi)始，也就是千斤頂推至1505mm處，從上往下在內(nèi)圈單孔 打油脂，把相鄰孔逆止閥打開(kāi)至干凈油脂溢出后停機(jī)，再?gòu)囊绯隹滋幚^續(xù)打油后把 相鄰孔打開(kāi)，依次環(huán)向進(jìn)行一周，再將千斤頂推至1877mm處，在外圈進(jìn)行上述操作。盾尾密封損壞其原因如下:盾尾刷密封裝置受偏心管片過(guò)度擠壓后產(chǎn)生塑性變形 而失去彈性，密封性能下降，在壓力作用下導(dǎo)致漿液滲漏;泥水盾構(gòu)停止掘進(jìn)時(shí)， 土艙內(nèi)有泥水的壓力作用，管片組裝時(shí)很易導(dǎo)致盾尾后退，造成盾尾刷與管片間發(fā) 生刷毛方向相反的運(yùn)動(dòng)，使刷毛反卷，盾尾刷變形，密封性能下降而造成滲漏。防治 措施包括:嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)的糾偏量，盡量使管片四周的盾尾間隙均勻一致，減 輕管片對(duì)盾尾刷的擠壓程度;控制盾構(gòu)姿態(tài)，嚴(yán)格控制管片組裝時(shí)的千斤頂伸縮量，避免盾