刘涛
广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510000
摘要：盾构施工法中，盾尾密封系统是实现盾构正常掘进的一个关键系统，本文结合实际施工情况，介绍盾构机盾尾密封装置受损的常见原因及防治措施。
关键词：盾构施工；盾尾刷；防治措施
1 盾尾刷构造
盾尾刷一般由三道钢丝刷密封和六道弹簧钢板密封组成，用以防止地层中的泥水、地下水和衬砌外围注浆材料从盾尾间隙漏人盾构机。配备有盾尾刷注脂装置，推进时在每两道密封之间自动注入密封用油脂，以提高密封效果，并减少钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦，延长密封件的寿命。
2、本区间盾尾刷使用情况
本区间采用的是日本三菱土压平衡盾构机，隧道总长460.539延米，从施工过程中以及盾构机出洞情况来看，盾尾刷在使用过程中未达到理想结果，盾构掘进至第40～50环时出现盾尾漏浆，掘进至100环左右时出现严重漏浆，地面沉降速率、累计沉降值超限，严重影响了工程质量、进度、安全，同时也存在很大的施工风险。盾构机出洞后，盾尾刷钢丝刷已脆断脱落。
2.1工程概况
广州市轨道交通十三号线首期工程[施工九标]土建工程新塘站～官湖站区间位于增城市新塘镇北广深铁路旁。本工程一站两区间，中间风井兼盾构始发井，左右线隧道总长5089.526延米。
2.2地质概况
隧道主要穿越地层<5Z-1>可塑状砂质粘土层、<5Z-2>硬塑状砂质粘土层、<6Z>全风化层、<7Z>强风化层、<8Z>中风化层，部分地段分布有〈2-1B〉淤泥质土、〈2-4〉粉质粘土等软土层、〈3-1〉粉细砂和〈3-2〉中粗砂层。
3盾构机盾尾密封装置受损的原因分析
3.1 盾尾刷制造加工存在缺陷
本区间使用的盾尾刷被内外两侧折行弹簧钢板密封，设计构想折行弹簧钢板为止浆板、节省盾尾油脂，因制造短边（内侧）弹簧钢板稍长，影响了注入的盾尾油脂与钢丝刷接触，加大了钢丝刷密封件与隧道管片外表面之间的磨擦，从而导致盾构机出洞，盾尾钢丝刷脆断脱落现象。如图1、2所示。
3.2 盾构机始发前盾尾刷的油脂涂抹不足
本区间盾构始发前盾尾油脂涂抹不到位，部分尾刷未涂抹到，涂抹处仅在表面未涂抹渗入到钢丝刷里面，后经始发前条件验收，要求进行补涂，第二次补涂效果稍好。
3.3盾尾密封油脂质量影响
盾尾密封油脂的质量不好，对盾尾钢丝刷起不到保护的作用，或因油脂中含有杂质堵塞泵，使油脂压注量达不到要求。本区间因盾尾漏浆更换了盾尾油脂。
3.4 盾尾油脂量和压力不足影响
本区间前期盾尾油脂注入5～6环/桶，后期2环/桶，因盾尾密封效果较差，承包商壁后注浆采用由原单液浆改为双液浆，盾尾漏浆得到了改善。
3.5 盾构机姿态影响
本区间盾构机始发“栽头”，第13环导向系统显示垂直姿态（前/中/后）：-213/-260/-227、水平姿态：-73/-105/-99，负3环至25环，盾构机姿态已纠偏至±50mm；且盾构掘进过程姿态控制较差，姿态超限率约31%，因此盾构机频繁的纠偏，使隧道姿态呈蛇形趋势，造成盾尾刷受损。
3.6管片拼装质量影响
3.6.1 盾构姿态控制较差、管片拼装手操作不熟练及野蛮施工，造成管片拼装错台、破损，形成浆液渗漏通道，损坏盾尾刷。
3.6.2盾尾刷密封装置受偏心管片过度挤压后产生塑性变形而失去弹性，密封性能下降，在压力作用下导致浆液渗漏。
3.6.3管片拼装，千斤顶伸缩导致盾构机后退，造成盾尾刷与管片间发生刷毛方向相反的运动，使刷毛反卷，盾尾刷变形，密封性能下降而造成渗漏。
3.7土压、注浆压力及注浆方式
本区间盾构掘进下穿荔新桥，为更好的控制盾构机下穿时桥面的沉降，调整土压为不低于2bar；盾构掘进至明挖区间时覆土较浅，因土压设定较高（1.6～1.8bar）导致地面冒浆；盾尾刷的最大承载压力为0.4MPa，本区间注浆压力为0.3～0.48Mpa，本区间采用及时注浆，从倒数第3环管片开始注浆，较盾壳内预埋注浆管同步注浆滞后，泥浆漏入损坏盾尾刷，影响盾尾密封。
4预防措施及治理方法
4.1改进盾尾刷质量
根据隧道施工的特点，改进盾尾刷样式，加强盾尾刷的承压能力，根据盾尾间隙和管片外轮廓形状，调整保护板、压紧板和钢丝长度，本工程对下个区间盾尾刷进行了改造，切除了内侧弹簧保护钢板，加密加长了钢丝刷。经推测分析，改进后的盾尾刷内侧弹簧保护钢板切除较短，弹簧保护钢板弹性减小，刚性加大，使盾尾刷接触管片面积减小，部分钢丝刷未能较好的接触盾尾油脂，造成部分盾尾刷未起到密封作用，从而将会造成盾尾漏浆，损坏盾尾密封性能，后续施工得以验证此改进后的盾尾刷密封效果不理想。
4.2 保证盾构始发前第一次油脂的涂抹质量
盾构始发前第一次油脂涂抹必须充分涂抹到尾刷的钢丝中间，确保尾刷每根钢丝上要沾满油脂，而且要对尾刷逐块逐层进行检查，涂抹均匀，不留死角。一般要涂抹盾尾油脂2桶左右。
4.3 严格控制盾构机姿态、管片拼装质量
盾构掘进严格控制盾构机姿态，管片合理选型，减小纠偏量，盾尾间隙均匀，减轻管片对盾尾刷的挤压程度。加强管片拼装质量管理，要求管片拼成标准圆形，减少椭圆和错台等现象。严格控制管片组装时的千斤顶伸缩量，避免盾构产生后退。
4.4 管片粘贴海绵条
在每块管片两头止水条下部粘贴海绵条封堵漏浆通，防止因盾尾漏浆影响盾尾密封性能。
4.5 控制壁后注浆压力
注浆压力一般控制在0.2～0.5MPa，浆液凝固时间为10～15s，经常检查压力传感器，另在注浆压力剧增时应立即停止注浆，查明原因或者更换孔位后再进行注浆。
4.6 在条件允许的情况下，可更换盾尾刷，以保证盾尾刷的密封性，但风险比较大。
5结束语
盾构机盾尾刷的保护涉及到盾构施工的注浆压力、注浆量、盾构机的掘进姿态、地质状况、盾尾油脂、管片拼装等多种因素。因此，在施工实际中必须做到细心，及时采取切实可行的措施，才能少走弯路，减少损失，保证工程的施工进度和施工质量。
参考文献：
[1]竺维彬等.复合地层中的盾构施工技术[M].北京：中国科学技术出版社，2006.
[2]周文波.编著盾构法隧道施工技术及应用，2004，11.
论文作者:刘涛
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/2
标签：盾构论文; 管片论文; 油脂论文; 区间论文; 注浆论文; 姿态论文; 隧道论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;